4. (44) Защита синхронных генераторов. Принцип действия дифференциальной защиты генераторов.

Основной защитой генераторов мощностью более 1 МВт от многофазных КЗ в обмотке статора является продольная дифференциальная защита. Кроме того, при внутренних повреждениях генератора срабатывают следующие виды защит: защита от витковых КЗ в обмотке статора; защита от 1фаз замыканий на землю в обмотке статора; защита нулевой последовательности от двойных замыканий на землю; защита от замыканий на корпус в обмотке возбуждения.

Защита от витковых замыканий в обмотке статора(поперечная диф защ):

Применяется поперечная дифференциальная защита, основанная на сравнении суммы токов трех фаз одной ветви с той же суммой другой ветви (Рис. 3):

I_A1+I_B1+I_C1 = 3I_O1 ; I_A2+I_B2+I_C2 = 3I_O2

На отключение:

В рассечку соединения двух нейтралей включается трансформатор тока ТА, к которому подключается реле РТ – 40Ф, отстроенное с помощью фильтра (L, C) от токов третьих и высших гармоник. Выходной орган реле КА4 реагирует на разность токов нулевой последовательности обеих ветвей: I_p = 3I_O1 - 3I_O2 .

Защита от однофазных замыканий на землю в обмотке статора:

Для включения этой защиты на выводах генератора, работающего на сборные шины, устанавливаются трансформаторы тока нулевой последовательности шинного типа (ТНПШ). На вторичную обмотку ТНПШ включается реле РТЗ-50 (КА2), обладающее повышенной чувствительностью. Напряжение для подмагничивания ТНПШ, равное 100 ÷ 110 В, подается от TV, установленного со стороны выводов генератора (Рис. 4). Кроме того, к выходу ТНПШ подключается токовое реле КАЗ, которое предназначено для действия при двойных замыканиях на землю (одно замыкание на землю во внешней сети генераторного напряжения, а второе - в обмотке статора). В качестве реле КАЗ используется реле РТ-40/2 с первичным током срабатывания Iсз = 100 А, принятым с большим запасом для отстройки от максимально возможного тока, протекающего через защиту при внешнем КЗ.

а) токовые цепи; б) цепи оперативного тока

Защита от замыканий на землю в обмотке возбуждения:

Защита от замыкания на землю в одной точке.

К цепи возбуждения через конденсатор С подключается вторичная обмотка промежуточного трансформатора Тр, в цепь которой включено токовое реле Т, имеющее специальные обмоточные данные. В нормальном режиме ток в реле Т не проходит, и оно держит разомкнутым свой контакт. В случае замыкания на землю токовое реле срабатывает. Через контакт реле Т плюс подается на обмотку реле времени В, которое, сработав, заставляет подействовать промежуточное реле П. После срабатывания реле П самоблокируется и предотвращает длительное прохождение переменного тока через место замыкания на землю.

Защита от симметричной перегрузки обмотки статора:

Защита от симметричной перегрузки предусматривается на всех генераторах и выполняется с помощью одного токового реле, включенного на ток фазы А со стороны нулевых выводов генератора, и действует на сигнал с выдержкой времени (6…9) с.

Защита ротора от перегрузки током возбуждения:

Защита обычно имеет две ступени выдержек времени: с первой она действует на сигнали развозбуждение генератора, со второй – на отключение генератора от сети и на гашение поля

Защита от повышения напряжения:

Защита от повышения напряжения устанавливается на всех гидрогенераторах, работающих в блоке с трансформаторами. Напряжение срабатывания защиты устанавливается равным (1,5…1,7)*Uг.ном, выдержка времени 0,5 с. Защита не имеет выдержки времени и может действовать только при работе генератора на холостом ходу (на гашение поля).

Максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению:

Защита предназначена для действия при симметричных КЗ и является резервной для генератора и сети высшего напряжения при отказах соответствующих защит. Защита от асинхронного режима:

Асинхронный режим генератора возникает в режиме работы без возбуждения. Защита выполняется на реле сопротивления и реагирует на изменение направления реактивной мощности, т.к. при потере возбуждения и переходе в асинхронный режим генератор потребляет реактивную мощность, продолжая нести активную нагрузку.

Дифференциальная защита генератора

В качестве основной защиты от междуфазных КЗ в обмотках статора генератора уст-ся продольная диф защита. Защита реагирует на междуфазные КЗ в генераторе и на выводах. При условии достаточной чувствительности защита может реагировать также на двойные замыкания на землю, когда одна точка замыкания находится в зоне действия диф защиты генератора.

Зона действия диф защиты генератора – обмотки статора и ошиновка генератора, расположенные между трансформаторами тока диф защиты.