Спец 1-43 01 03 «Электроснабжение»

Тема 9

Лекция 16. Защита и автоматика синхронных генераторов

Содержание лекции

1. Повреждения и ненормальные режимы рабаты генераторов

2. Защита низковольтных генераторов

3. 3.Защита от замыканий в обмотках статора

4. Защита высоковольтных генераторов мощностью до 1 МВт

5. Защита высоковольтных генераторов мощностью более 1 МВт

6. Продольная дифференциальная защита

7. Защита от замыкания между витками одной фазы

8. Защита от сверхтоков внешних КЗ и от перегрузки

9. Автоматическая синхронизация генераторов

10. Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

11. Системы возбуждения синхронных генераторов

1. Повреждения и ненормальные режимы рабаты генераторов

В генераторах могут возникнуть следующие повреждения:

а) междуфазные короткие замыкания, вызывающие повреждения обмоток и, реже, стали магнитопровода статора;

б) замыкания между витками одной фазы (обычно они переходит в междуфазные замыкания или в замыкания на землю;

в) замыкания одной фазы на корпус (землю), при которых ток замыкается через сталь магнитопровода. Исследования показали, что при токах более 5 А возникают опасные выжигания (выплавления) стали статора, требующие капитального ремонта генератора с перешихтовкой магнитопровода. Поэтому принято, что при токах более 5 А защита должна действовать на отключение генератора, а при токах менее 5 А - на сигнал;

г) двойные замыкания на корпус (землю) в цепи ротора, вызывающие перегрев ротора, горение изоляции, а также вибрацию генератора (особенно у явнополюсных машин) вследствие возникающей несимметрии магнитного потока ротора. Двойному замыканию на корпус предшествует замыкание па корпус в одной точке. Поэтому на гидрогенераторах и крупных синхронных компенсаторах устанавливают защиту, сигнализирующую о появлении замыкания в одной точке. После появления сигнала машину останавливают для отыскания и устранения повреждения. На турбогенераторах устанавливают защиту от двойных замыканий на корпус. Дежурный персонал включает эту защиту при появлении (обнаружении) замыкания на корпус в одной точке.

К ненормальным режимам генераторов относят:

а) сверхтоки (токи, превышающие номинальный ток генераторов при внешних КЗ). Нормально внешние КЗ должны отключаться защитами поврежденных элементов, однако, при отказе этих защит генератор должен иметь собственную резервную защиту;

6) перегрузки по току, возникающие при отключении части параллельно работающих генераторов, изменении схемы сети, подключении новых узлов нагрузки, самозапуске двигателей, форсировке возбуждения генераторов, потере побуждения и т.п. Для всех генераторов допускаются нормальные длительные перегрузки по току статора не более 5% при снижении напряжения статора не более чем на 5%. Аварийные перегрузки лимитируются заводом-производителем отдельно для каждого типа генератора.

Для генераторов допустимы продолжительные перегрузки в 20 - 30% как по току статора, так и по току ротора, поэтому при таких перегрузках генераторы не должны отключаться от сети;

в) несимметрию токов статора, возникающую при несимметричных коротких замыканиях в сети и при неполнофазных режимах (обрывах фазы). Появляющиеся при несимметрии токи обратной последовательности создают магнитный поток, вращающийся относительно ротора с двойной синхронной скоростью, следствием чего может быть повышенный нагрев и вибрация ротора, а также повышенный нагрев обмотки возбуждения. Длительная работа турбогенераторов допустима при несимметрии не более 5 %, а гидрогенераторов и синхронных компенсаторов - при несимметрии не более 10 %

г) повышения напряжения, возникающие при резких сбросах нагрузки, когда частота вращения машины возрастает при практически неизменном напряжении на обмотке возбуждения. У турбогенераторов имеются автоматы безопасности, полностью прекращающие впуск пара в турбину при увеличении частоты вращения агрегата на 10 %. У гидрогенераторов регуляторы скорости не могут обеспечить быстрое закрытие направляющих аппаратов, поэтому при резком сбросе нагрузки частота вращения гидрогенератора может возрасти на 40-60 %, а напряжение на 30-50 %. У турбогенераторов повышение напряжения ликвидируется системами автоматического регулирования скорости (АРС) и автоматического регулирования возбуждения (АРВ), а на гидрогенераторах дополнительно устанавливается специальная релейная защита от повышения напряжения.