3.4. Защита от симметричных перегрузок (i1)

Назначение - защита от перегрузок статора генератора.

Защита реагирует на относительный ток статора фазы с максимальным значением тока в трехфазном режиме (I*) и содержит следующие функциональные органы:

- сигнальный орган (I_СИГН) срабатывающий с независимой выдержкой времени (6–9 с) при увеличении тока I* выше значения уставки срабатывания органа;

- пусковой орган (I_ПУСК), срабатывающий без выдержки времени при увеличении тока I* выше значения уставки срабатывания органа и осуществляющий пуск интегрального органа;

- орган токовой отсечки (I_ОТС), срабатывающий с независимой выдержкой времени при увеличении тока I* выше значения уставки срабатывания органа;

- интегральный орган (ИО), срабатывающий с зависимой от тока I* выдержкой времени, определяемой уравнением:

,

где I* - относительный ток статора, равный:

,

где I'_СТ и I'_NГ - ток фазы генератора с максимальным значением тока в трехфазном режиме и номинальный ток генератора соответственно в первичной цепи генератора; В и С - постоянные коэффициенты, величина которых определяется с целью наилучшего приближения к перегрузочной характеристике генератора, заданной графически:

Рис.3.2. Характеристика срабатывания защиты от симметричных перегрузок.

Ток срабатывания сигнального органа принимается минимально возможным:

Ток срабатывания пускового органа выбирается по условиям надёжного пуска интегрального органа:

Принимаем значения коэффициентов В=0,82; C=19,2.

Значения выдержек времени срабатывания для ряда неизменных во времени значений относительного тока статора приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Относительный ток статора (I*)	1,1	1,25	1,35	1,45	1,55	1,7
Время срабатывания, c	49,23	25,9	19,15	15	12,63	9,27

Коэффициент возврата I_СИГН, I_ПУСК, I_otc не ниже 0,98.

Интегральный орган защиты имитирует процесс охлаждения генератора после устранения перегрузки по экспоненциальному закону. При этом промежуток времени, за который перегрев обмотки статора генератора снижается от максимально допустимой величины до 0,135 от этой величины, условно называется временем "полного охлаждения" (t_ОХЛ).

3.5. Защита ротора от перегрузок (ip)

Назначение - защита от перегрузок ротора генератора при наличии измерительных трансформаторов тока в системе возбуждения (I_P).

Защита реагирует на относительный ток ротора (I_Р*) и содержит следующие функциональные органы:

- преобразователь тока или преобразователь тока и напряжения статора в сигнал, пропорциональный току ротора (в дальнейшем именуемый "преобразователь тока ротора");

- сигнальный орган (I_СИГН), срабатывающий с независимой выдержкой времени при увеличении тока I_Р* выше значения уставки срабатывания органа;

- пусковой орган (I_ПУСК), срабатывающий без выдержки времени при увеличении тока I_Р* выше значения уставки органа и осуществляющий пуск интегрального органа;

- орган токовой отсечки (I_ОТС), срабатывающий с независимой выдержкой времени при увеличении тока I_Р* выше значения уставки срабатывания органа;

- интегральный орган (ИО), срабатывающий с зависимой от тока I_Р* выдержкой времени, определяемой уравнением:

,

где i_p* - относительный ток статора, равный:

,

где I_Р и i'_nP - ток ротора и номинальный ток ротора соответственно в первичной цепи ротора генератора; В и С - постоянные коэффициенты, величина которых определяется с целью наилучшего приближения к перегрузочной характеристике генератора, заданной в табличной форме.

Для обеспечения правильного измерения тока ротора как в симметричном, так и в несимметричном режиме работы системы возбуждения орган преобразователя тока выполняется трехфазным и его выходной сигнал пропорционален среднему значению суммы выпрямленных токов трех фаз (а также величине I_Р*). Коэффициент возврата I_СИГН, I_ПУСК, i_otc не ниже 0,98.

Минимальное время срабатывания интегрального органа соответствует относительному току фазы с кратностью 2,0.

Защита выдает сигнал для действия на звуковую сигнализацию и действует на отключение генераторного выключателя.

3.6. Дистанционная защита (Z<)

Назначение - резервная защита от междуфазных повреждений.

Защита выполняется одно- или трехрелейной, выполняется на основе дистанционных органов (Z) и подключается к измерительным трансформаторам на линейные напряжения и токи.

Защита блокируется при неисправностях в цепях напряжения, выявляемых устройством КИН и срабатывании защиты Ф<.

Характеристика срабатывания задается в виде круга, расположенного в I и II квадранте со смещением в III и IV квадрант комплексной плоскости сопротивлений.

Уставка по сопротивлению смещения основной функции на угле максимальной чувствительности («-» соответствует отрыву характеристики срабатывания от начала соответствует отрыву координат комплексной плоскости, а «+» соответствует охвату начала координат). Уставка по углу максимальной чувствительности основной функции принимает значение от 0 до 360° с шагом 1°.

Функция Z< отличает повреждение от качаний в энергосистеме по скорости относительного изменения полного сопротивления на входе органа минимального сопротивления и используется для блокировки защит с малыми временами действия на отключение (менее 1,0 сек).

Сопротивление срабатывания определяется по условию отстройки от наибольшей реально возможной нагрузки:

,

где - минимальное значение напряжения на выводах генератора (принимается 0,95U_НОМ); - максимальное значение тока генератора при кратковременной допустимой перегрузке (1,5I_НОМ).

.

Уставка по сопротивлению срабатывания:

,

где k_Н – коэффициент надежности, равные 1,2; k_В – коэффициент возврата, равный 1,05; - угол максимальной чувствительности (рекомендуется 80⁰); - угол нагрузки ( и =56⁰).

.

Следует, однако, учитывать что наибольшее значение z_С,3 ограничивается режимами перевозбуждения генератора при малых значениях cosφ, т.е. максимально возможной реактивной нагрузкой. Такие режимы возможны в условиях дефицита реактивной мощности.

Максимальную реактивную нагрузку можно принять равной 0,8Р_АКТ ( ). При этом сопротивление нагрузки с cosφ=0,17 (соответствует углу максимальной чувствительности 80°) и при напряжении 0,95U_НОМ составит:

.

Тогда, принимая , получим:

.

Смещение характеристики срабатывания в III квадрант по линии максимальной чувствительности целесообразно принимать для круговой характеристики 12%.

Z_УСТ – уставка по сопротивлению срабатывания;

Z_СМ – уставка по сопротивлению смещения;

Z_Р – полное сопротивление, измеряемое функцией органа минимального сопротивления.

Рис.3.3. Характеристика дистанционного измерительного органа

минимального сопротивления.

3.7. Поперечная дифференциальная защита генератора (I >)

Назначение - защита генератора от межвитковых замыканий.

Защита I > реагирует на ток между нейтралями параллельных ветвей обмотки статора, соединенных в "звезду":

.