Защита с трансформаторами тока нулевой последовательности, имеющими подмагничивание.

Поскольку токи замыкания на землю малы по сравнению с токами, проходящими при многофазных КЗ, защита генератора от замыканий на землю должна иметь высокую чувствительность. Поэтому токовые реле защиты от замыканий на землю подключаются к специальным трансформаторам тока нулевой последовательности, которые обеспечивают работу защиты при малых токах замыканий на землю.

Трансформаторы тока нулевой последовательности шинного типа ТНПШ (рис. 3.3) применяются на генераторах с шинными выводами. Трансформаторы ТНПШ выполняются в основном так же, как и ТНП кабельного типа. Для соединения с шинными выводами генератора в окне ТНПШ вмонтированы три шины, изолированные одна от другой и от сердечника несколькими слоями компаундированной микаленты и гетинаксовыми прокладками.

Схема защиты генератора с ТНП и ТНПШ от замыканий на землю в обмотке статора приведена на рис. 3.4, а. Токовое реле КА1 типа РТ-40 включено на вторичную обмотку ТНП. Чтобы предотвратить неправильное действие защиты от токов небаланса, проходящих кратковременно во время переходных процессов при замыкании на землю во внешней сети, в схему введено реле времени, создающее выдержку времени 0,5—2 с

Рис. 3.3. Трансформатор тока нулевой последовательности шинного типа ТНПШ): а — внешний вид ТНПШ; б — расположение шин в ТНПШ.

В схеме защиты предусмотрен вольтметр с кнопкой, с помощью которого можно примерно определить число замкнувшихся витков при замыкании на землю в обмотке статора. Чем дальше от нулевой точки генератора возникнет замыкание на землю, тем больше будут показания вольтметра. По вольтметру можно также обнаружить замыкание на землю обмотки статора до включения генератора в сеть, когда защита с ТНП работать не будет.

Рис. 3.4. Схемы защиты генератора от замыканий на землю: а -- токовые цепи, б — цепи оперативного тока.

На рис, 3.4 показано также токовое реле КА2, которое предназначено для действия при двойных замыканиях на землю (одно замыкание на землю во внешней сети генераторного напряжения, а второе — в обмотке статора). Реле КА2 действует без выдержки времени на выходное промежуточное реле генератора через указательное реле КН2.

Ток срабатывания чувствительного реле защиты от замыканий на землю должен удовлетворять следующим условиям:

а) быть не выше 5 А, чтобы обеспечить отключение генератора при токах замыкания на землю 5 А и выше

б) быть больше тока небаланса, проходящего через ТНПШ при внешнем двухфазном КЗ.

Для определения первичного тока срабатывания защиты можно воспользоваться следующим приближенным выражением:

где I с,г—собственный емкостный ток генератора (табл. 3.1 и 3.2);

k_В — коэффициент возврата, равный для реле РТ-40—0,8, РТЗ-50 — 0,5; I _НБ — ток небаланса, приведенный к первичной стороне ТНПШ, подсчитывается по специальным формулам.

Упрощенно можно принимать: для ТНП кабельного типа I _{НБ »} 1 А; для ТНПШ при наличии блокировки, выводящей защиту из действия при токах I к ? (1,3—1,5) I ном, когда в схеме защиты установлено реле типа РТ-40/0,2 или РТЗ-50 с параллельным соединением обмоток, I _{НБ »} 1,5 А; когда в схеме защиты установлено реле РТЗ-50 с последовательным соединением обмоток, I _{НБ »} 1 A.

Тип турбогенератора	Номинальное напряжение, кВ	Емкостный ток турбогенератора, А	Тип турбогенератора	Номинальное напряжение, кВ	Емкостный ток турбогенератора, А
Т 2-12-2	10,5	0,46	ТВФ-100-2	10,5	1,48
Т 2-12 2	6,3	0,34	ТВ2 150 2	18	3,14
Т-2 25 2	10,5	0,92	ТВВ 150 2	18	1,64
Т 2 25 2	6,3	0,69	ТВФ-200-2	11	2,88
Т 2-50-2	10,5	1,43	ТВВ 200-2	15,75	0,9
ТВФ 60-2	10,5	0,99	ТГВ 200	15,75	3,43
ТВФ 60-2	6,3	0,7	ТВВ-300-2	20	3,23
ТВ 100-2	15,75	3,34	ТГВ 300	20	4,56
ТВ2-100-2	13,8	2.15

Таблица 3.2

Тип гидрогенератора	Номинальное напряжение, кВ	Емкостный ток гидрогенератора, А	Тип гидрогенератора	Номинальное напряжение, кВ	Емкостный ток гидрогенератора, А
СВ546/90-60	6,3	0,89	СВ1050/150-68	10,5	3,66
СВ750/75-40	10,5	1,77	СВ1250/170-36	13,8	7,8
СВ800/105-60	10,6	1.6	СВ1160/170-72	13,8	6,25
СВ655/10-32	10,5	2,0	СВ1500/200-88	13,8	9,4
СВ1100/145-88	15,75	4,9

Для повышения чувствительности защиты генераторов мощностью 100 МВт и более, имеющих большой собственный емкостный ток, применяется более сложная схема защиты, принцип которой пояснен на рис. 3 5. В этой схеме применяется компенсация емкостного тока генератора при внешних замыканиях на землю. Компенсация осуществляется с помощью расположенной на каждом сердечнике ТНПШ третьей (дополнительной) обмотки, к которой через конденсатор С (рис. 3 5, а) емкостью 6 мкФ подается напряжение нулевой последовательности 3U₀ от ТН, установленного на выводах генератора. В качестве компенсационных обмоток используются расположенные на стержнях ТНПШ блокирующие обмотки. Эти обмотки, соединенные в заводском исполнении встречно-последовательно, включаются согласно-параллельно.

Рис 3 5 Принцип действия защиты генератора от замыкании на землю с компенсацией собственного емкостного тока.

При внешнем замыкании на землю в каждом сердечнике ТНПШ будут создаваться два компенсирующих магнитных потока (для упрощения не будем упоминать магнитный поток, создаваемый обмоткой подмагничивания): поток, создаваемый первичным током Фз и поток, создаваемый компенсационной обмоткой, Фк.

При замыкании на землю в обмотке статора генератора направление потока Фз изменится на обратное, в то время как направление Фк останется прежним. В результате эти потоки будут суммироваться, повышая чувствительность защиты к повреждениям в генераторе. Степень компенсации можно изменять, изменяя число витков компенсирующей обмотки.

Первичный ток срабатывания грубого реле защиты от замыканий на землю, действующего на отключение генератора без выдержки времени, принимается 100—200 А.