53 Защита генераторов и преобразователей электроэнергии

Генераторы СЭЭС могут оказаться в ненормальных режимах работы, вы­званных перегрузкой, внешними или внутренними к. з., переходом в двига­тельный режим, большим снижением напряжения или частоты.

Защита генераторов от перегрузки и внешних к. з. осуществляется обычно с помощью селективных, универсаль­ных или установочных автоматических выключателей, имеющих соответствую­щие время-токовые характеристики. Указанные АВ защищают генераторы в зоне токов к. з., отключая их за вре­мя 0,05—1,0 с. При значениях тока перегрузки до 2Iн АВ обеспечивают отключение защищаемого объекта за несколько минут. Для генераторов мощностью до 50 кВт допускается при­менение плавких предохранителей.Для большей части отечественных генераторов и приводных турбин до­пустимое время работы при перегрузке в 10, 25 и 50% составляет соответ­ственно 2 ч, 30 мин и 5 мин. Для вспо­могательных дизелей допускается ра­бота в течение 1 ч при перегрузке 10%.На судах отечественной постройки для защиты генераторов с их привод­ными двигателями от перегрузок в зо­не 0—30%, кроме автоматических вы­ключателей, применяют еще устройст­ва разгрузки генераторов типа УРГ и УТЗ.

. Устройство включения резерва

В зависимости от изменения на­грузки на электростанции изменяется количество параллельно работающих генераторов. На современных судах это осуществляется с помощью уст­ройства автоматического включения резервного ДГ типа УВР при нагрузке работающих генераторов, равной при­мерно 0,9 номинальной.

После вклю­чения резерва нагрузка работающих генераторов уменьшается до 0,6—0,8 номинальной. Тем самым предотвра­щается возможность перегрузки гене­раторов. Кроме того, устройство УВР осуществляет: отключение резервного ГА при снижении нагрузки ниже за­данной (например, 0,3 номинальной); отключение работающего ГА и пуск резервного при длительном снижении напряжения (например, ниже 0,8 но­минального) или его исчезновении.Устройство УВР (рис. 15) состоит из двух датчиков активного (или полного) тока ДАТ, электронного реле по­вышения нагрузки РПН, реле сниже­ния нагрузки РСН, реле контроля напряжения РКН и исполнительных P1, P2, РЗ.

При повышении нагрузки генерато­ра сверх значения уставки реле РПН срабатывает и посылает импульс на включение с помощью реле Р1 ре­зервного генератора. Реле РСН при параллельной работе генераторов нахо­дится во включенном состоянии. Сни­жение нагрузки до значения уставки вызывает размыкание контактов реле с установленной выдержкой времени и срабатывания реле P2. При сниже­нии напряжения генератора ниже на­пряжения уставки (0,8 номинального) с обмотки реле РКН снимается пита­ние, и его размыкающие контакты по­дают с выдержкой времени сигнал на отключение с помощью реле РЗ работающего генератора и пуск резервного.

54. Защита генераторов и преобразователей электроэнергии

Генераторы СЭЭС могут оказаться в ненормальных режимах работы, вы­званных перегрузкой, внешними или внутренними к. з., переходом в двига­тельный режим, большим снижением напряжения или частоты.

Защита генераторов от перегрузки и внешних к. з. осуществляется обычно с помощью селективных, универсаль­ных или установочных автоматических выключателей, имеющих соответствую­щие время-токовые характеристики. Указанные АВ защищают генераторы в зоне токов к. з., отключая их за вре­мя 0,05—1,0 с. При значениях тока перегрузки до 2Iн АВ обеспечивают отключение защищаемого объекта за несколько минут. Для генераторов мощностью до 50 кВт допускается при­менение плавких предохранителей.Для большей части отечественных генераторов и приводных турбин до­пустимое время работы при перегрузке в 10, 25 и 50% составляет соответ­ственно 2 ч, 30 мин и 5 мин. Для вспо­могательных дизелей допускается ра­бота в течение 1 ч при перегрузке 10%.На судах отечественной постройки для защиты генераторов с их привод­ными двигателями от перегрузок в зо­не 0—30%, кроме автоматических вы­ключателей, применяют еще устройст­ва разгрузки генераторов типа УРГ и УТЗ.

Защита от внутренних к.з.

Внутренние к. з. в судовых генера­торах наблюдаются очень редко. По­этому специальных защит от подобных ненормальных режимов работы гене­раторов мощностью менее 1000 кВт обычно не предусматривают.

Генераторы мощностью свыше 1000 кВт рекомендуется снабжать дифференциальной защитой, отклю­чающей без выдержки времени АВ ге­нератора и осуществляющей без вы­держки времени гашение магнитного поля поврежденного генератора.

Эта защита (рис. 16) состоит из двух трансформаторов тока ТА1 и ТА2, соединенных по дифферен­циальной схеме, и токового реле КА. Ее действие основано на сравнении значений токов трансформаторов, охватывающих защищаемый участок. Для включения обмотки статора в зо­ну защиты ее нулевая точка 0 выво­дится наружу генератора. В случае к. з. внутри генератора токовое реле КА сработает и пошлет сигналы на отключающий расцепитель К0 автома­тического выключателя и устройство гашения поля УГП генератора.

При отсутствии дифференциальной защиты в цепи возбуждения судовых генераторов предусматривают устрой­ство ручного гашения поля генерато­ров, состоящее из выключателя (или контактора) гашения поля и резисто­ра гашения поля.

55 Защита от двигательных режимов

Защита генераторов переменного тока от работы в режиме двигателя осуществляется с помощью реле обратной активной мощности или реле обратного активного тока, которые по­дают питание на отключающий расце­питель АВ. Выдержка времени реле устанавливается обычно ближе к макси­мальной во избежание ложных отклю­чений генераторов при включении их на параллельную работу, когда могут быть кратковременные толчки обрат­ной мощности. Выдержки времени реле обратной мощности составляют 0,7-1,5 с для дизель-генераторов и 3-5 с для турбогенераторов.

Длительное снижение напряжения более чем на 10% или частоты на 5% генераторов СЭЭС недопустимо по условиям работы потребителей элект­рической энергии. В практике такие случаи редки, а снижение напряжения и частоты обычно происходит одновре­менно. С учетом последнего обстоя­тельства генераторные АВ снабжают­ся нулевым расцепителем, который при снижении напряжения до 85% номи­нального с выдержкой времени не ме­нее 5 с отключает генератор от шин электростанции. Если генераторный АВ не имеет нулевого расцепителя, то в схеме защит генератора предусмат­ривают минимальное реле, которое при указанных параметрах электро­энергии подает сигнал на отключаю­щий расцепитель генераторного АВ.

56 Построение защиты генераторов

На морских судах находят приме­нение три типовых варианта структу­ры защиты ГА.

В первом варианте структуры (рис. 19,а) защита генераторов обеспечивается расцепителями АВ, воздействующими непосредственно на механизм расцепителя АВ. Один из максимальных расцепителей тока отключает при перегрузке менее ответ­ственные потребители. Защита генераторов от перехода в двигательный режим осуществляется с помощью реле обратной мощности РОМ, отключающим АВ через расцепитель минимального напряжения, который обеспечи­вает также защиту от минимального напряжения.

Во втором варианте структуры (рис. 19, б) расцепителями прямого действия обеспечивается защита от токов к. з. с выдержкой времени и защи­та от минимального напряжения. За­щита от перегрузки осуществляется с помощью устройства токовой защи­ты УТЗ, отключающего в две-три сту­пени менее ответственные потребите­ли, а при сохранении после этого пере­грузки УТЗ отключает генератор через реле времени РВ и независимый pacцепитель HP. Защита генератора от перехода в двигательный режим обес­печивается отдельным РОМ, которое отключает АВ с помощью независи­мого расцепителя.

В третьем варианте структуры (рис. 19, в) защита генератора (кро­ме защиты от токов к. з. без выдержки времени) обеспечивается комбиниро­ванным защитным устройством КЗУ. Это устройство имеет: блоки макси­мального тока, отключающие генера­тор с выдержкой времени при пере­грузке и токах к. з. или разгружающие его; блок минимального напряжения; блок защиты генератора от перехода в двигательный режим. Отключается АВ с помощью независимого расцепи­теля.

Из рис. 19 видно, что аппараты и устройства защиты способствуют устранению причин возникновения ненормального режима, или отклю­чают генератор. При этом отключение генератора защитой является крайней мерой. Поэтому защита генератора должна быть построена и настроена так, чтобы не допускать его отключе­ния во всех случаях, когда этого можно избежать

Аккумуляторные батареи обычно защищают только от внешних к. з. с помощью автоматических выключа­телей с минимально возможной вы­держкой времени отключения.

Трансформаторы защищают от к. з. (внешних и внутренних) с помощью АВ, имеющих выдержку времени в соответствии с избирательностью за­щиты сети, в которую включен трансформатор. Для трансформаторов большой мощности рекомендуется при­менять дифференциальную защиту от внутренних к. з.

Защита трансформаторов от пере­грузки осуществляется АВ с соответ­ствующей время-токовой характери­стикой. Для трансформаторов с масля­ным охлаждением предусматривается так называемая газовая защита, кото­рая реагирует на выделение газа при внутренних повреждениях обмоток.

Защита выпрямителей, инверторов и других преобразователей от перегру­зок и к. з. осуществляется главным образом с помощью автоматических выключателей.