3. Защита от ненормальных режимов в асээу с системой управления "gena-s"

1. Блок защиты генераторов

В АСЭЭУ с системой управления "GENA-S" шведской фирмы ASEA блоки защиты генераторов RYGIA установлены в нижней части гене­раторных панелей S2 и S4. На панели S2 этот блок открыт для де­монстрации (рис 7).

Автономный блок защиты RYGIA осуществляет защиту гене­ратора от ненормальных режимов совместно с ABB типа ALG1250 и автоматическими выключателями второстепенных потребителей, подключенными к блоку RYGIA через реле времени RKEA.

2. Генераторный ABB типа ALG1250

АBB типа ALG1250 - аппарат, предназначенный для подклю­чения генераторов к шинам ГРЩ и их защиты от токов короткого за­мыкания и перегрузки. ABB выдвижного типа смонтированы на гене­раторных панелях S2 и S4.

Принцип включения AВВ основан на предварительном взведении механизма включения и последующем снятии стопора защелки, после чего аппарат включается Автоматическое взведение механизма включения производится с помощью электропривода сразу после каждого очередного отключения питания 380 В, а затем после каждого очередного отключения АВВ. При отсутствии питания или неисправном электроприводе взведение механизма можно выполнить вручную с помощью рукоятки. Включение ABB производится с помощью электромагнита, питание на который может быть подано вручную с помощью кнопки желтого цвета на панели ГРЩ или автоматически по команде блока синхронизации или системы управления. Отключение АВВ может осуществляться вручную с помощью кнопки красного цвета на панели ГРЩ или автоматически по командам от максимального расцепителя АВВ, блока защиты генератора RYGIA или системы управления.

Рис. 7. Блок защиты синхронных генераторов RYGIA.

Рис. 8. Взаимодействие блока защиты RYGIA с АВВ.

3. Взаимодействие блока защиты RYGIA и ABB ALG1250 при выполнении ими функций защиты генератора от ненормальных режимов

Принцип взаимодействия блока защиты RYGIA и ABB ALC1250 дан на рис. 8.

Отключение генератора при коротких замыканиях осуществ­ляется с помощью максимального расцепителя, который с блоком защиты RYGIA не связан. Этот же расцепитель выключает ABB, если перегрузка генератора значительна (более 200%); отключение про­исходит с минимальной выдержкой времени, т.е. практически мгно­венно.

Если же ток нагрузки на 10—50% превышает номинальный ток, то в блоке защиты RYGIA срабатывает реле перегрузки RRYGIA-1, которое через реле с выдержкой времени RKEA, расположенное на панели S3 ГРЩ, подает команду на выключение второстепенных пот­ребителей группы 1 (панель S6) через t₁=(0 - 30) с. Если после отключения этих потребителей перегрузка генератора остается, то через t₂=t₁(0 - 10) с отключаются потребители группы II (панель S5). Если же после отключения всех второстепенных потребителей генератор ос­тается перегруженным, то сигнал о перегрузке поступает от реле максимального тока RRYGIA-1 на выходное реле максимальной и направленной защиты RRMM-1, которое воздействует на минимальный расцепитель и отключает генератор от шин электростанции. Реле максимального тока, действующее на отключение генератора, можно настраивать на различные выдержки времени 10, 20 или 30 с. Во всех случаях перегрузки на ПУ оператора зажигается табло «перегрузка».

При переходе генератора в двигательный режим срабатывает реле обратной мощности RRYGIA-2, которое через реле мак­симального тока RRYGIA-1 воздействует на выходное реле макси­мальной и направленной защиты RRMM-1. Последнее, в свою очередь, воздействуя на минимальный расцепитель, размыкает генераторный АВВ.

Реле минимального напряжения RRM-17 в блоке защиты RYGIA не дает возможности подключить к шинам ГРЩ невозбужденный или недовозбужденный генератор, напряжение которого менее 50% но­минального. Контакт реле, стоящий в цепи минимального расцепителя ABB, будет в этом случае разомкнут, минимальный расцепитель окажется без питания и включить автомат будет невозможно.

Если напряжение на генераторе, подключенном к шинам ГРЩ по какой-либо причине упало до величины менее 85% номинального, то минимальный расцепитель дает команду на отключение генератора от шин ГРЩ не позднее чем через 10 с и остановку ПД. На табло блока QHFG 101 ПУ оператора загорается лампа «неправильное напряже­ние», а на табло общей системы сигнализации - лампа «общая сигна­лизация».

Реле минимального напряжения RRM-17 размыкает сеть катушки минимального расцепителя, если напряжение генератора упадет до величины менее 50% номинального. Генератор отключается от шин ГРЩ.

4. Устройство контроля состояния изоляции.

Для контроля состояния изоляции в судовых установках пере­менного тока разработано много различных устройств и приборов. Некоторые из них позволяют вести непрерывный контроль состояния изоляции при наличии и отсутствии напряжения в сети (рис. 9).

Рис 9. Принципиальная схема устройства контроля состояния изоляции:

QS-разъединитель.

Принципиальную схему контроля состояния изоляции трехфаз­ной сети переменного тока формируют два основных устройства: сигнализации и измерения. Они получают питание от трансформа­тора TV, подключенного к сети через переключатель SА1. При поло­жении 1 переключателя трансформатор подключен к сети 380В I, при положении II - к сети 380В II, переключатель SA2 имеет 6 положе­ний. В положении 0 («отключение») измерительное устройство — мегомметр отключено, зато подключено устройство сигнализации. При снижении сопротивления изоляции ниже определенного уровня срабатывает реле сигнализации, включающее световую или звуковую сигнализацию. В положении 1 («испытание») устройство сигнали­зации отключается и проверяется мегомметр. Его стрелка устанав­ливается в нулевое положение. В положениях SA2 2 - 5 к мегомметру подключается соответственно сеть 380В I, сеть 380В II, сеть 220 В, сеть питания с берега и измеряется их сопротивление изоляции. При из­мерении сопротивления изоляции используется метод наложения постоянного измеряющего тока на переменный. Выпрямленный ток протекает через измерительный прибор Ω, сопротивление изоляции трехфазной цепи и корпус судна. Прибор градуируется в мегаомах (МОм). Конденсатор С_ф и сопротивление R_ф служат для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Совершенно очевидно, что величина тока, протекающего через измерительный прибор, обратно пропор­циональна сопротивлению изоляции контролируемой сети по отно­шению к корпусу судна.

Кабельная сеть переменного тока имеет связь с корпусом судна не только через сопротивление изоляции, но и через емкости кабелей С_к; так как емкость постоянный ток не проводит, поэтому величина тока в схеме зависит только от сопротивления изоляции.

5. Работа средств защиты АСЭЭУ от ненормальных режимов.

1. Исследование работы блока защиты RYGIA при перегрузке генератора.

5.1.1. Запустить ДГ(ТГ) и установить (U_НОМ =380В, f_НОМ =50 Гц.

5.1.2. Подключить ДГ (ТГ) к шинам ГРЩ.

5.1 3. Подключить к шинам ГРЩ нагрузку второстепенных потре­бителей:

• включить на панели S6 с помощью кнопки «вкл» контактор, через контакты которого подключается нагрузка 1;

• включить на панели S5 с помощью кнопки «вкл» моторный при­вод выключателя нагрузки II,

• записать показание амперметра на панели S2 (S4).

5.1.4. Подключить управляемую нагрузку с помощью выключателя на панели S1 (секция В17) к шинам ГРЩ и записать показание ампер­метра на панели.

5.1.5. Увеличить ток нагрузки до значения, указанного препода­вателем, воздействуя на кнопку «повышение» тока нагрузки на ПП и наблюдая за показанием амперметра на панели.

Примечание. Повышение тока нагрузки производится преподавателем или лаборантом, наблюдение за величиной тока нагрузки — оператором (курсантом).

5.1.6. Включить секундомер и записать показание амперметра на панели S2 (S4). Обратить внимание на сигнал «перегрузка» на пульте оператора.

5.1.7. Зафиксировать с помощью секундомера время отключения группы 1 второстепенных потребителей (панель S6), группы 2 пот­ребителей (панель S5), а затем и генераторного автомата, отключив­шего генератор от шин ГРЩ по команде блока защиты RYGIA (реле RRYGIA-1).

Результаты испытаний пункта 5.1.7 записать в таблицу.

Показатель	Отключение нагрузки I	Отключение нагрузки 11	Отключение АВВ
Время, с
Ток, А

2. Исследование блока защиты RYGIA при переходе генератора в двигательный режим.

5.2.1. Ввести в работу ТГ, подключить его к шинам ГРЩ, включить нагрузку на панели S5.

5.2.2. Запустить ДГ, подключить его на параллельную работу с ТГ вручную или полуавтоматически.

5.2.3. Разгрузить ТГ, уменьшая подачу пара в турбину. Разгрузку генератора и переход его в двигательный режим наблюдать по пока­занию ваттметра на панели S2

Зафиксировать срабатывание генераторного автомата, отклю­чение ТГ от шин ГРЩ по команде от блока защиты RYGIA (реле RRYGIA-2) и остановку ТГ. Записать показание ваттметра на панели S2.

Примечание. ДГ тоже можно перевести в двигательный режим, уменьшив подачу топлива в дизель, после включения ТГ на параллельную работу с ДГ.

3. Исследование работы защиты генератора при снижении напряжения на его зажимах.

5. 3. 1. Ввести в работу ТГ и с помощью парового клапана довести его обороты до

50—70% номинальных. Зафиксировать включение предварительного возбуждения ТГ на мнемосхеме. Записать ве­тчину напряжения на шинах генератора. Сделать попытку подключения ТГ к шинам ГРЩ. Обратить внимание на невозможность подключения ТГ с пониженным напряжением к шинам ГРЩ.

5.3.2. Ввести в работу ТГ и довести его обороты до номинальных, подключить его к шинам ГРЩ, нажать клавишу «низкое напряжение» у ТГ на ПП. Зафиксировать секундомером время нажатия клавиши и записать показание вольтметра. Зафиксировать время срабатывания АВВ, отключившего ТГ от шин ГРЩ. Обратить внимание на зажигание критического сигнала «неправильное напряжение» на табло блока QHFG 101, а также сигнала клавиши «общая сигнализация» на вертикальной панели пульта оператора. Эти сигналы могут быть сняты только после устранения причины. Подсчитать, при каком отно­сительном напряжении генератора (U/U_н100%) произошло отключение генератора от шин ГРЩ.

5.3.3. Ввести в работу ТГ, довести его обороты до номинальных, подключить его к шинам ГРЩ, нажать клавишу «изменение возбуждения турбогенератора» на ПП, установить с помощью потенциометра «изменение возбуждения турбогенератора» на ПП напряжение на ГРЩ 360 В и зафиксировать секундомером время его уста­новки. Зафиксировать время срабатывания АВВ, отключившего ТГ от шин ГРЩ.

4. Исследование работы защиты генератора при обрыве одной фалы генератора.

Ввести в работу ДГ, нажать клавишу «обрыв одной фазы генератора» у ДГ на ПП, обратить внимание на зажигание критического сигнала «внутренняя неисправность» на табло блоков QHFG 101 – 102, а также клавиши «внутренняя сигнализация». После снятия сигнала «обрыв одной фазы» на ПП могут быть сняты сигнал «внутренняя неисправность» на табло блоков QHFG 101, QHFG 102, а также сигнал клавиши «внутренняя сигнализация».

6. Контрольные вопросы.

1. Какие ненормальные режимы могут возникнуть в работе судовой электростанции?

2. Какие виды защиты от неформальных режимов должны иметь судовые генераторы согласно требованиям Правил Регистра СССР?

3. Как защищается судовой генератор при коротком замыкании на шинах электростанции?

4. Что означаем перегрузка судовой электростанции?

5. Когда может возникнуть двигательный режим генератора? Как при этом ведет себя ПД?

6. Как защищается генератор от перехода в двигательный режим?

7. Как защищается генератор от перегрузок?

8. Для какой цели служит реле минимального напряжения?

9. Чем опасно для потребителей снижение напряжения электростанции?

10. Какие основные элементы входят в состав блока защиты генератора RYGIA?

11. Какова роль каждого из элементов блока защиты RYGIA?

12. Какой принцип работы блока защиты генераторов RYCIA?

13. Как проходит процесс отключения второстепенных потребителей при наличии сигнала перегрузки, поступающего от реле перегрузки RRYGIA-1? Какова роль реле RKEA при этом?

14. Каким образом происходит отключение генератора при нали­чии сигналов о перегрузке, обратной мощности или минимального напряжения, поступающих от блока защиты RYGIA?

15. Каковы требования Правил Регистра СССР к защите генераторов от перегрузок?

16. Каковы требования Правил Регистра СССР к защите генерато­ров от обратной мощности? Назовите пределы установок защиты.

17. Каковы требования Правил Регистра СССР к защите генераторов от минимального напряжения?

18. Каким образом избегается отключение генераторов при крат­ковременном возрастании нагрузок или снижении напряжения?

19. Как предотвращается ошибочное включение невозбужденного генератора или генератора с пониженным напряжением к шинам су­довой электростанции?

20. Как защищаются генераторы при несоблюдении условий син­хронизации в случае их включения на параллельную работу?

21. Назовите действия оператора при наблюдении за сопротивле­нием изоляции судовой сети.

22. Какой метод измерения сопротивления изоляции сети применяется тренажере? В чем он заключается?

23. Какие требования предъявляются Правилами Регистра СССР к сопротивлению изоляции судового электрооборудования относительно корпуса судна?

7. Требования к зачету по лабораторной работе № 3

1. Выполнить все операции п. 5.

2. Оформить отчет по лабораторной работе в который вклю­чить следующее:

   1. Основные ненормальные режимы судовой энергетической установки.

   2. Эскиз блока защиты генераторов RYGIA.

   3. Назначение элементов блока защиты генераторов RYGIA.

   4. Принципиальную схему взаимодействия блока защиты RYGIA и АВВ.

   5. Принципиальную схему контроля изоляции трехфазной сети.

   6. Ответ на один из вопросов, указанных преподавателем.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(к лабораторной работе № 1)

Выписка из Правил технической эксплуатации судовых технических средств