16.4. Трансформаторларда тоқты кескіш қорғанысы

Тоқкесер – жай жедел әрекет жасайтын РҚ трансформаторды зақымдаушы (сурет 16.17). Тоқкесердің іс-әрекетінің зонасы шектеулі. Ол орамды тұйықталу кезінде әсер етпейді және орам жерге тұйықталғанда желі арқылы жұмыс істеп тұрған аз мөлшердегі тоқпен жерге тұйықталу кезінде. Тоқкесер трансформатордың қоректендірілетін жағынан орналасады және жылдам тоқтың реленің РТ-40 көмегімен орыналады немесе электромагниттік реленің РТ-80 (РТ-90) элемнті арқылы; егер осы типті реле қолданылған болса МТЗ үшін, немесе микроэлетрондық, тоқтығ ИО көмегімен трансформаторлар желісінде бейтараптандырылған тоқкесер 3 фазада орналасады, ал бөлектендірілген желідегі бейтараптық – 2 фазада.

Т рансформатор зақымданған жағдайда максималды Қ.Т тоғынан тоқкесер алынып тасталынады.

І_с.з. = К_отс – І_к2max (16.20)

бұл жерде К_отс= 1,25÷1,5 (РТ-90, РТ-80 типті реле үшін)

Тоқкесердің әрекет зонасы ошиновка кіреді, қорытындылар және трансформатор бөлігінің орамы қоректендіру жағынан. Тоқкесер, ішкі зақымдану Р3 кезінде пайда болған, трансформаторды барлық жағынан ажыратып тастауы керек, қоректену көздері бар. Тоқкесердің жетістігі болып оның қарапайымдылығы және тез әрекеттілігі жатады. Тоқкесер МТЗ-мен біріге отырып және газдық қорғаумен аз қуатты трансформаторларды қорғауды қамтамасыз етеді.

16.5. Трансформаторлардағы бойлық дифференциалдық қорғау

Дифференциалдық қорғаныстың іс-әрекетінің принциптерімен тағайындалуы. Негізі жылдам әрекет жасаушы Р3 трансформаторлары ретінде Қ.Т фаза аралық, бір фазалық Қ.Т-ны жерге және бір фазаның орамды тұйықтануының кең тараған түрі дифференциалдық Р3 (сурет 16.18.). Ішкі Қ.Т-да және жіктемесі І₁ және І₂ бір жақа бағытталған (сурет 16.18.0) және белгілі бір қатынаста болады, қорғаныстағы трансформатордың трансформациалық коэфицентіне тең.

І_ІІ/І_І = К_Т (16.22)

Ішкі Қ.Т-да қорғаныс әрекет жасамайды, Қ.Т-ы кезінде трансформатор жұмыс істеуі керек. Осыны ескере отырып қорғаныс схемасы орындалады. Тоқ трансформаторлары ТА І және ТА ІІ, схеманы қоректендіруші қорғалған трансформатордың екі жағынан орналастырылады. Олардың екінші орамдыры әр түрлі померлармен біріктіріледі, ішкі Қ.Т-да және екінші ток жүктемесінде І_ІВ және І_ІІВ контур бойынша бағытталғаны тізбектелген сымдармен қосылған. Дифференцияалдық реле КА трансформаторлардағы тоқтың екінші орамына параллель қосылған. Бұлай қосылған жағдайда ішкі Қ.Т және тоқтың жүктемеде екінші тоқтар І_ІВ және І_ІІВ КА реле орамында

Дәріс 10

Тақырыбы: Генераторлар қорғанысы.

1. Генераторлар жұмыстарының бүлінулері мен ненормальды режимдері.

Генератор қорғанысына қойылатын негізгі талаптар.

Генератор бүлінулерінің түрлері: Генетордағы көптеген бүлунелер оқшауламаның ескіруі, онда дефектілердің пайда болуы, асқын кернеудің болуы, механикалық бүлінулердің пайда болуы нәтижесінде, мысалыға орама серіппесінің дірілі кесірінен статор және ротор орамасының оқшауламасының бұзылуы нәтижесінде болады.

Статордағы бүлінулер. Статорда фазааралық қысқа тұйықталу бір фазаның корпусқа (жерге) тұйықталуы, бірфазаның орамаларының орамдарының арасында тұйықталу болады. Фазааралық қысқа тұйықталу өте үлкен тоқ жүретін (онмыңдағңан Ампер) жерлерде және оқшаулама мен ораманың тоқ жүретін бөліктерінің жанып кетуін тудыратын электрлік доғаның пайда болатын жерлерінде кездеседі. Статор орамасының корпусқа тұйықталуы кезінде бүліну тоғы статордың магнит өткізгіш болаты (сталь) арқылы оны жандыра отырып, жерге өтеді. Магнит өткізгіш болатының бүлінуі ұзақ жөндеу жұмысын талап етеді (статор болатының активті бөлігін қайта қалпына келтіру мен). Ұзақ жерге тұйықталулар бүліну көлемін ұлғайта түсетін фазааралық қысқа тұйықталуға өтуі мүмкін. Бір фазаның орамдарының тұйықталуы сирек болады; ол не жерге тұйықталады не фазаарлық қысқа тұйықталуға өтеді.

Ротордағы бүлінулер. Генератордың ротор орамасының кернеуі салыстырмалы түрде жоғары емес болғандықтан оның оқшаулануы статор орамасының оқшаулануына қарағанда электрлік беріктіліктің едәуір үлкен қоры бар. Бірақ көптеген механикалық күш түсірудің әсерінен ротор турбогенераторларының келісімді үлкен айналу жиілілігіне (1500-3000 об\мин) қатысты оқшауланудың бүлінуі және ротор орамасының корпусқа (жерге) тұйықталуы бір немесе екі нүктеде кездесетін жағдайлар жиі байқалуда.

Ротор орамсының бір нүктеде корпусқа тұйықталуы қауіпті емес. Өйткені тұйықталу жерінде тоқ өте аз және генератордың нормалық жұмысы бұзылмайды. Бірақ мұнымен қоса қоздыру тізбегінің екінші нүктесінде корпусқа басқа тұйықталу болса, генератордың авариялық режим үшін қауіптіліктің пайда болу ықтималдығы жоғарлайды. Екі тұйықталу болған жағдайда ротор орамасының орамдарының бір бөлігі шунтталады; ротордың кедергісі бұл кезде кемиді, орама бүліну жерінде қираулар көбеюін және ротор орамасының оқшаулануының жануын болдыратын үлкен тоқ пайда болады. Одан бөлек статор және ротор арасындағы ауалық саңылаудағы магнит ағынының симметриясының бұзылуы кесірінен ротор орамасының орамдарының бір бөлігінде шартты тұйықталу мен генеторға қауіпті, күшті діріл пайда болады. Үлкен әрі қауіпті діріл анық полюсті роторлары бар гидрогенераторлар мен синхронды компенсаторларды екеуілік жерге тұйықталу кезінде пайда болады.

Ненормальдық режимдер. Генератордың ненормальдық режимдері болып: статорда немесе роторда тоқтың номинальдық мәнінен аса қауіпті жоғарылауы (асқын тоқтың пайда болуы); Статор фазаларының жүктемесінің симметриялы еместігі; статорда кернеудің қауіпті деңгейге дейін жоғарылауы; генератордың асинхронды және қозғалтқыштық режимі саналады. Генераторда асқын жоғары тоқтар сыртқы қысқа тұйықталу және асқын жүктеме кезінде пайда болады. Сыртқы қ.т. кезінде бүліну орнын қоректендіретін генераторда қ.т тоғы пайда болады.

I_к › I _ном.г

Бүлінген элементтің мұндай қ.т –ры РҚ-пен жойылады және генератор үшін қауіпті болмайды. Бірақ бұл элементтің РҚ. немесе ажыратқышы істен шыққан жайдағда генератордағы тоқ орамаларды қыздырып ұзақ өтуі мүмкін. Бұл орамалардың бүлінулеріне әкеп соқтырады. Генераторда бұл жағдайды алдын ала ескерту үшін онда РҚ қарастырылуы тиіс. Бұл РҚ жұйесі сыртқы қысқа тұйықталуларға әсер беруі және аралық элементтердің ажыратқыштарының істен шығуын резервті түрде қадағалауы тиіс. Асқын жүктеме, сол сияқты генератор орамаларындағы жүктеме тоғының артуы, яғни номинальды мәнінен жоғары болса, I_г ›I _ном дәл сыртқы қт сияқты орамалардың қызып кетуіне және оқшаулама бұзылуына әкеп соқтырады. Егерде оқшаулама үшін қауіпті шекті темтературадан Т_доп асып кетсе, қосалқы салқындатқышы бар генератор үшін шекті уақыт келесі формула бойынша анықталады.

t_доп =150/ (к₁ -1)

мұндағы к₁ I _ном жүктеме тоқ еселігі (кратность).

Өлшемдері мен массаларының шектеулігін, сирек кездесетін материалдарын шығыны азайту және бағасының арзандауы үшін 63Мвт және оданда жоғары қуатты генераторлар машина магнит өткізгішінде жоғарылатылған магнит индукциясы арқылы орындалады. Статор және ротор орамаларында жоғарғы тоқ тығыздығы арқылы, төмендетілген термиттік запастар арқылы және орамаларды аса интенсивті жүйеде салқындату арқылы орындалады. Отанымыздың зауыттары ормаларды салқындату жүйесіне байланысты келесі типтегі генераторларды шығарады: сутекті роторлы- ТВФ типті, сутекті роторлы және статорлы –ТТВ-200 және ТГВ-300 типті, сумен статор, ал сутекті роторлы –ТВВ және ТГВ-200М типті; Майлы статорлы, ал сулы роторлы-ТВМ; сулы статорлы және роторлы-ТГВ -500 және ТГВ-800 типті.

17.1 сурет

Статор тоғы бойынша турбогенератор жүктемесінің шектеулі ұзақтығы

t = f (I_c/ I_ном) (а.б)және ротордікі t = f (I_р/ I_ном) (в.г);

а) ТГВ -200, ТГВ-300, (1 қисық) турбогенераторлары, ТВВ қуаты 5 Мвт және ТГВ-200 М (2 қисық) қосқанда ТВФ (3қисық);

б) ТВМ-500 (1қисық) ТВВ -1200-2 (2 қисық), ТВВ-800-2, ТВВ-1000-4 (3 қисық) турбогенраторлары;

в) ТВФ, ТВВ және ТГВ турбогенераторлары қуаты 500 Мвт (1 генератор ТВФ -63-2, 2 генератор ТВФ-100-2, ТВВ және ТГВ) қосқанда;

г) ТВМ -500 (1 қисық), ТВВ-1200-2 (2қисық) ТВВ-800-2 және ТВВ-1000-1 (3 қисық) турбогенераторлары.

Негізгі салқындатқышты генераторлар статорында асқын жүктеме 30% дейін, ал қосалқы салқындатқыш генератор статорында 50% дейінгі асқын жүктелу 2 және одан да көп минутқа дейін созылады, сондықтан мұндай жүктеме кезін тез арада автоматты түрде генераторды сөндірудің қажеті жоқ. Көптеген жағдайларда жүктелулер өздеріне берілген уақыт ішінде t_доп жойылып кетеді. Энергожүйеде генераторлық қуаттың жетіспеуіне байланысты авария болған жағдайда автоматты немесе жай түрде оперативті персонал асқын жүктелген генераторларды қалпына келтіру жөнінде шараларды іске асырады. Генератор фазаларындағы симметриялықтоқтар генетордан тыс екі және бірфазалық қ.т кезінде генраторды жүктемемен байланыстырып, тұратын бір немесе екі фаза тізбектерінің үзілуі кезінде және желіде толық емес фазалық режимдік жұмысы кезінде пайда болады. Статордың симметриялық емес тоғы ротордың толықтай және қосымша қызуына және машинаның механикалық діріліне әкеп соқтырады. Симметриялы емес тоқ статор орамасында ОП I₂ тоқтарының пайда болуымен іске асырылады. Бұл топтар ротор айналуының бағытына қарам-қарсы бағытта айналатын магнит өрісіні тудырады. Осының нәтижесінде I₂ тоқтарымен пайда болған магнит ағыны ротор корпусын екі еселік жиілікпен кесіп өтеді.

Симметриялық емес тоқтары әсіресе қазіргі ірі турбо және гидрогенераторларға қауіпті, егер ол генераторлардың жылу запасы төмен болса. Көрсетілген симметриялық емес тоғы I₂ 5 % шамасын құрайды, соған сәйкес I_мон 10 % құрайды. Бұл мәндер максимальды ұзақ мүмкін тоқтар болып табылады I_{2 тахд}.

Тоқ I₂ › I_{2 тахд} болғанда ротордың қауіпті қосымша қыздырылуына әкеп соқтырады. Оның мәні ротор орамасының оқшауламасы үшін және оның қыздыру көбірек зақымданған жекелеген элементтері үшін шекті Т _пред температурамен анықталады.

t_доп = А /I₂ ² *

мұндағы I₂ * (кратность) орташа аралығында t_доп әсерге келу тоғымен генератордың номинальды тоғынан қатынасына тең қысқалық А- жылулық тұрақты шама. ол генератор типіне байланысты болады. Қосалқы салқындатқышты генераторларда және роторды қыздыру жағынан (1және 2 қисық) үлкен запастарда мүмкін болатын уақыт барынша үлкен және олар үшін мынадай тоқ мәнінде I₂ › 0,5 I _ном.г автоматты түрде ажыратылуы тиіс. Кернеудің жоғарлауы генраторда аяқ асты жүктемені түсіруден болады, өйткені бұл жағдайда статордың магнит ағыны жоғалып, жүктемеден арылған машинаның айналу жиілігі ұлғаяды. Турбогенераторларда ережеге сай кернеудің жоғарылауы аса қауіпті мәндерге жетпейді, өйткені олар жылдамдық және қоздыру реттегіштері арқылы ретке келтіріліп отырады. Сонымен қатар генратордың бос жүрісі кезінде автоматты қоздыру реттегіші істен шыққанда турбогенетаторға қауіпті жағдай статор орамасының кернеунің жоғарылауы болуы мүмкін. Осындай жағдайларды болдырмас үшін турбогенраторларда өрісті өшіруге әсері бар арнайы РҚ қарастырылған.

Гидрогенераторлардағы жылдамдық реттегіштер баяу әсерге келеді. Соның нәтижесінде жүктемені түсіргенде агрегаттың айналу жиілігі күрт ұлғаяды. Және 40-60% дейін наминальды деңгейінен асады, ал генратор кернеуі 150 % дейін наминальды деңгейіне көтерілуі мүмкін. Сондықтан барлық гидрогенераторларда кернгеу жоғарылауынан қорғайтын қоздыруды алатын немесе генераторды сөндіруге арналған РҚ қарастырылады.

Асинхрондық режим желіден едәір реактивті тоқты пайдаланумен, генратор қысқыштарында кернеудің түсуімен, ротордың айналу жиілігінен өсуімен жалпы алғанда тербеліс кезінде қатар жүреді. Турбогенераторлар асинхранды генраторлар тәрізді асинхронды режимде едәуір сырғанаумен жұмыс істей алады, тек активті жүктеме аздау болу керек. Тоқтың жоғарғы мәніне байланысты генратордың асинхронды режимдегі жұмысы уақытбойынша оның құрылысы және термиттік мінездмесіне қатысты шектеулі болады.

Генератор асинхронды режимге өткен кезде АГП-ны өшірген жөн, сонда ротор орамасы сөндіру кедергісіне және статор қысқыштарында кернеудің кемуіне, ротор орамасында асқын кернеудің түсінуіне әкеледі. Статордың кернеуінің түсуі электрқозғалтқыштар мен механизмдердің жұмысын бұзуы мүмкін, сондықтан механизмдердің өзімізге керектілерін энергоблокқа керек көзін ауыстырып отырған жөн. Бірақта оның генераторы асинхронды режимде резервті қорек көзіне жұмыс істеуі тиіс.

Қуаты 500Мвт-қа дейінгі барлық турбогенераторлар үшін (ұзақтығы15 минутқа дейінгі) аз уақыттың асинхронды режим беріледі. Асинхронды режимді генератордың кезекті қоздыруын қайта қалпына келтіру мен жұмыста сақтап қалуға болады. Бірақ көптеген жағдайларда асинхромдық режим берілген энергия жүйеде реактивтік қуаттың жетіспеуінен мүмкін емес болады. Бұл жағдайда генератор ажыратылуы тиіс. Қуаты 800 Мвт және одан да көп турбогенратор үшін сол сияқты гидрогенратор үшін әсіресе анық полюсті роторлыға асинхронды режим мүмкін емес. Өйткені ол тоқтың үлкен соққыларымен және ұзақ өшпейтін тербелістермен қатар жүреді. Генератор қорғанысына қойылатын жалпы талаптар:

генераторларда ішкі бұзылулардан сақтайтын және қауіпті ненормальды режимдерден, әсіресе генратордың бұзылуына әкеп соқтыратын режимдерден қорғайтын РҚ орнатылады. Генрератор жұмысын бірден сөндіруді талап етпейтін ненормальды режимдер кезінде, ережеге сай РҚ сигналға әсер беру керек. Ал бұл сигналды көрген кезекші генераторды бірден сөндірмей ненормальды режимді жоюдың жолдарын қарастырып, іске асыруы тиіс. Ненормальды режимді жоя алмай, оның әрі қарай дамуы генератордың бұзылуына әкеп соқтыратын болса, онда генератор автоматты түрде сөндіріледі. Генератордағы бұзылулародың дамуына жол бермеуі үшін РҚ ішкі бүлінулерден генераторды желіден ажырату керек. Ол үшін генераторлық ажыратқышты ажыратып, ротор орамасындағы тоқты тоқтату керек. Жүктемені түсіргенде генератор қысқыштарындағы кернеудің өсуін алдын ала сездіру мақсатында ротор орамасындағы тоқты тоқтату үшін және желіге генратор жіберіп жатқан қысқа тұйықталуын тоқтату үшін сыртқы қысқа тұйықталудан қорғайтын генраторлық ажыратқыш сөндіру керек.

Статор орамасындағы фазаарлық қ.т –дан қорғау.

Қорғаныс орындалуының жалпы принциптері: Генератордың фазаарлық қ.т-нан қорғайтын негізгі РҚ ретінде тез әсер беретін (продольное) көлденең бойлық диференциальдық РҚ қолданылады. Циркуляциялыайтын топтар схемасы бойынша орындалатын бұл РҚ генетордың нольдік нүктесі жағынан және сызықтық шығулар жағынан орналасқан ТТ-на қосылады; оның әсерге келу аймағңына орамалар, статор шығулары, ал жинақты шиналарда жұмыс істейтін генераторларға кабельдер немесе шиналар (генераторды оның ажыратқышымен қосатын ) кіреді.

17.3 және 17.4 суреттерде 3 негізгі диференциальдық РҚ сүлбасы көрсетілген. 1 сүлба (17.3 сурет а,б) екі РНТ-565 типті екі реле көмегімен орындалған. Мұндай сұлба әдетте қуаты 30 Мвт-тан аспайтын генраторларда қолданылады. Әсерге келу тоғы мұнда (1,3-1,4) I _ном тең болу тиіс. Дирециальдық РҚ –ның қосылу сымдарының үзілу сигналы үшін тоқ тізбегінің нольдік сымына КАО тоқ релесі қосылады. (17.3 сурет а) оның әсерге келу мәні (20-30 %) I _ном 1 РҚ сұлбасының кемшілігі 17.3 суреттің а бойынша ол екі жерге тұйықталу кезінде әсерге келмейді. Бұл жағдайда генераторды сөндіру үшін ТТНП –мен жерге тұйықталудан қорғайтын РҚ сұлбасында уақыт ұстамынсыз сөндіретін қосымша тоқ релесі қарастырылған. 17.3 суреттің в,г сінде орташа уақыт 30-160 Мвт-қа дейін жететін орамаларды қосымша салқындатқышы бар генераторларды қолданылатын сұлба көрсетілді. Бұл сұлба құрылымы жақсарталған РНТ -565 релесінің көмегімен үшфазалық түрде орындалады.

17.3 сурет. Генератордың диференциальдық сұлбасы : тоқ тізбектері: а) РНТ екі релемен; б) РНТ екі релемен в) РНТ үш релемен г) РНТ үш релемен.

РҚ-ның РНТ әсерге келу тоғы әдетте (0,5-0,6) I _{ном г} болып қаьылданады. Бұл жағдайда қорғаныс тоқтан яғни небаланс тоғынан сенімді түрде қрылған.

17.4 сурет. Тежелу диференциялдық қорғанысы: а) қорғаныс сұлбасы б) ДЗТ -11/5 релесінің тежелу мінездемесі в) қуатты генераторлар үшін ДЗТ -11/5 релесінің қосылу сұлбасы.

3 сұлба. 17.4 сурет. а) небаланс тоғынан РҚ қайта құрылуының екі принципінен тұрады: НТТ қолдануы және қ.т тоғымен бірге І ср тоғы да автоматты түрде ұлғаяды. Бұндай сұлбалар қуаты 160 Мвт және одан да қуатты турбогенераторларда құрылады.

Диференциалдық реле ретінде тежелумен ДЗТ-11/5 тоқ релесі қолданылады. ДЗТ 11/5 релесінің басқа да ДЗТ -11 сериялы релелер секілді магнитті жүйесі бар. Бірақ біріншілік ПНТ орамаларында теңестірілетін орамалары жоқ, ал ортасында жұмысшы орамасы W_р бір орамнан тұрады (17.4 суреттің в) W_р орамасы ТТТАІ және ТАIL әр орамалырнда қосылған жұмысшы орамасынан

І_р =І _іb -I _iib тоғы W_t тежелу орамасы генератордың сызықтық шығуларда орналасқан ТАІ тоғына қосылған.

Диференциалдық қорғаныс бағалануы. Диференциалдық қорғаныс тез әсерге келетін, сезімтал және фазааралық қ.т дан қарапайым қорғаныс болып табылады. 200Мвт-тан жоғары қуатты генераторларда әсіресе 500-800-1200 Мвт-тық генераторларда машинаның жоғарғы ірі бағалануын ескере отырып, оның жоғарғы сезімталдығын және диференциалдық қорғаныстың жылдам әсерге келуін көлем зақымдануының кемуі үшін қарастырады.