9.2. Поздовжній диференційний захист генератора

Для захисту генератора від міжфазних к.з. в обмотці статора застосовують поздовжній диференційний захист. Для потужних генераторів (160 МВт та більше) поздовжній диференційний захист виконують трифазним трирелейним.

На генераторах потужністю 160 МВт та більше поздовжній диференційний захист виконаний на реле з проміжними швидконасичувальними трансформаторами. Використовують реле з швидконасичувальними трансформаторами типу серії РНТ або серії ДЗТ На рис. 9.1 наведені схеми диференційного захисту з використанням реле серії ДЗТ. Для генераторів з виконанням обмотки статора у вигляді паралельних віток схема приєднання вимірних органів захисту наведена на рис. 9.1б. Обидві схеми показані для реле типу ДЗТ-11/5, яке має робочу обмотку з 144 витками та гальмівну з загальною кількістю витків 36.

Для організації поздовжнього диференційного захисту використовують трансформатори струму, встановлені в лінійних вводах (ТA1) та біля нульових виводів (ТA2). Для генераторів типу ТВВ з виконанням обмотки статора у вигляді паралельних віток використовують трансформатори струму, встановлені в кожній вітці біля нульових виводів генератора. Вторинні обмотки цих трансформаторів струму з’єднують паралельно.

Рис. 9.1. Схеми поздовжнього диференційного захисту на реле серії ДЗТ-11/5

для генераторів потужністю 160 МВт та більше

Вибір уставок спрацювання зводиться до визначення кількості витків гальмівної обмотки , що визначається за умови відлагодження від найбільшого струму небалансу, який може виникати під час зовнішнього к.з., або під час асинхронного ходу генератора. Розрахункова формула для визначення розрахункового струму небалансу має наступний вигляд

(9.1)

де – коефіцієнт однотипності, який у випадку застосування однотипних трансформаторів струму на виводах і в нейтралі генератора приймається рівним 0,5, а для різнотипних – 1; – похибка трансформатора струму, приймається рівною 0,1; – періодична складова струму під час трифазного к.з. або під час асинхронного ходу генератора. З двох значень вибирається більше.

На блоках з вимикачем в колі генератора струм трифазного к.з. визначається під час к.з. на виводах генератора. У випадку відсутності цього вимикача струм визначається під час трифазного к.з. за блочним трансформатором.

Максимальне значення струму під час асинхронного ходу визначається з виразу

((9.2)

де – напруга на високій стороні блочного трансформатора; – перехідний реактанс генератора; _– реактанс блочного трансформатора; – мінімальне значення реактансу приймальної системи.

Щоб реле не спрацьовувало під час зовнішніх к.з. або під час асинхронного ходу, магніторушійна сила гальмівної обмотки повинна перевищувати магніторушійну силу робочої обмотки під час протікання по ній струму небалансу.

Магніторушійна сила робочої обмотки визначається за виразом

(9.3)

де: – коефіцієнт відлагодження, приймається рівним 1.6; – коефіцієнт трансформації трансформатора струму; – кількість витків робочої обмотки реле, рівне 144; – максимальне значення стуму небалансу, який протікає по робочій (диференційній) обмотці реле під час зовнішнього к.з. або під час асинхронного ходу, визначається з виразу (9.1).

За розрахованим значенням магніторушійної сили диференційної (робочої) обмотки з характеристики гальмування (рис. 9.2) для мінімального режиму гальмування – крива I визначається магніторушійна сила гальмівної обмлтки .

Визначення кількості витків гальмівної обмотки здійснюється за виразом

,

(9.4)

де – магніторушійна сила гальмівної обмотки; – періодична складова струму під час трифазного к.з. або під час асинхронного ходу генератора; – коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

На основі розрахункової кількості витків приймається дійсне значення кількості витків гальмівної обмотки, як ближче більше число

Рис. 9.2. Гальмівні характеристики реле ДЗТ-11; I, II - мінімальне та максимальне гальмування

Чутливість поздовжнього диференційного захисту генератора, як правило, завжди достатня і не перевіряється.

На генераторах серії ТВФ (це генератори потужністю до 100 МВт) поздовжній диференційний захист виконується на реле з проміжними швидконасичувальними трансформаторами серії РНТ-565. Схема приєднання вимірних органів диференційного захисту на реле серії РНТ-565 наведена на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Схема диференційного захисту на реле РНТ

Розрахунок диференційного захисту на реле серії РНТ зводиться до визначення кількості витків робочої обмотки.

Струм спрацювання захисту визначається з виразу

(9.5)

де - коефіцієнт відлагодження, приймається рівний 1.2; – найбільший струм небалансу під час зовнішнього к.з. чи під час асинхронного режиму, визначається за виразом (9.2).

Число витків робочої обмотки визначається з виразу

(9.6)

де – магніторушійна сила спрацювання реле, рівна 100А; – періодична складова струму трифазного к.з. або струму під час асинхронного ходу генератора; – коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

На основі визначеної розрахункової кількості витків робочої обмотки визначаємо дійсну кількість витків робочої обмотки, як ближче менше число . Для реле РНТ-565 найбільше число витків робочої обмотки становить 69 витків.

Чутливість захисту перевіряється під час двофазного к.з. на виводах генератора під час його роботи на холостому ході

(9.7)

де струм в обмотці статора генератора під час двофазного к.з. на його виводах.

Питання для самоперевірки

1. Від яких пошкоджень застосовується поздовжній диференційний захист статора генератора?

2. Як розраховується струм спрацювання поздовжнього диференційного захисту статора генератора, виконаного на реле ДЗТ-11?

3. Як розраховується струм спрацювання поздовжнього диференційного захисту статора генератора, виконаного на реле РНТ?

4. Як організовуються струмові кола диференційного захисту статора генератора серіїї ТВВ, виконаного з паралельними обмотками статора?