Защита генераторов

Какие защиты генераторов напряжением выше 1 Кв должны срабатывать при многофазных (междуфазных) замыканий в обмотке статора?

В качестве основной защиты применяется быстродействующая продольная дифференциальная защита, которая может выполняться по одной из трёх схем: 1) с помощью простых токовых реле типа РТ или ЭТ и последовательно включенным с ними сопротивлением, которое служит для снижения небаланса; 2) с помощью реле РНТ-565; 3) с сочетанием двух принципов отстройки от тока небаланса – торможения и применения насыщающегося тр-ра БНТ.

Как выбрать уставки срабатывания защит генератора от внешних КЗ?

2. МТЗ с блокировкой (пуском) по напряжению.

Ток срабатывания токовых реле выбирается из условия их возврата при номинальном токе генератора:

І_с.з = (К_н/К_{возврата})*І_{ном.генератора},

где К_н = 1,1…1,2.

Напряжение срабатывания реле минимального напряжения:

U_с.з = (0,5 – 0,6)*U_{раб.норм}.

Выдержка времени:

t = t_прис+Δt,

где t_прис – наибольшая выдержка времени на защите присоединений, питающихся от генераторных шин.

2) Токовая защита обратной последовательности.

Защита должна удовлетворять двум условиям: во-первых, она должна срабатывать при І₂, превышающем максимальный длительно допустимый ток І_{2доп.макс} по условию нагрева ротора, для чего необходимо иметь:

І_с.з ≈ І_{2длит.доп.макс},

и во-вторых, должна иметь выдержку времени:

t_з ≤ t_доп или t_з = К_н*t_доп,

где t_доп – время, в течение которого ротор при данном значении І₂ нагревается до предельной температуры, определяемой по тепловой характеристике ротора;

К_н – коэффициент надёжности, принимаемый равным 0,9 – 1.

В каких случаях отключение генератора осуществляется защитами от внешних КЗ?

При повреждениях на сборных шинах электростанции или от отходящих от них присоединениях.

Нормально указанные КЗ отключаются защитой повреждённых элементов (шин или линий и тр-ров), поэтому защита на генераторах от внешних КЗ является резервной и работает только в случае отказа защиты или выключателей этих элементов.

Як виконується захист генератора від перевантаження?

Перевантаження ротору виникає при роботі регулятора або пристрою форсування збудження. Максимальне значення перевантаження визначається кратністю струму форсування збудження. Максимальне значення струму форсування збудження приймається рівним 2І_{рот.ном}. Для генераторів невеликої потужності допустимий час перевантаження складає: при перевантаженні на 10% – 10 хвилин; при перевантаженні на 15% – 6 хвилин; при двократному струмі в роторі t_доп ≥ 1 хвилина. Схеми захисту від перевантажень ротору залежать від типу і потужності генераторів і виконуються за допомогою реле напруги, включеного на обмотку ротору з дією на обмеження форсування, а потім на відключення.

Для захисту можна використати схему з незалежною характеристикою, яка реагує на напругу U_рот на зажимах ротору. Ця напруга пропорційна І_рот, так як:

U_рот = І_рот*R_рот,

де R_рот – опір обмотки ротору у гарячому стані.

Пускове реле напруги РН отримує живлення від дільника напруги П, включеного паралельно обмотці ротору Р, тому напруга на зажимах реле:

U_р ≡ U_рот і І_рот.

Захист виконується з двома реле часу РВ₁ і РВ₂. Перше з t_з1 = t_доп посилає імпульс на відключення генератору. Друге діє на зниження або зняття форсування збудження з t_з2 = t_з1 – Δt.

Захист повинен спрацьовувати при такому струмі ротору, при якому ліквідація перевантаження черговим персоналом неможлива з-за малого значення t_доп. Приймаючи останнє рівним 1,5 – 2 хв., за тепловою характеристикою ротору знаходимо, що захист повинен діяти при І_рот = (1,4 – 1,5) І_{рот.ном}. Виходячи з цього:

U_с.з = 1,5*І_{рот.ном}*R_рот.

Витримка часу РВ₁ повинна задовольняти умові t_з1 ≤ t_доп при максимально можливому перевантаженні (яке може сягати 2І_{рот.ном}). За тепловою характеристикою ротору визначається, що при цьому струмі t_доп = 20 – 30 с. Звідси t_з1 = 20 – 30 с.

Як виконується РЗ обмотки ротора (обмотки збудження) генератора від замикань на корпус (землю) у другій точці?

Захист виконується у вигляді панелі, на якій змонтовані поділювач напруги (потенціометр), реле струму, один з кінців якого з’єднаний з движком потенціометра, і деякі допоміжні елементи.

а) принцип роботи; б) схема виконання.

Потенціометр включається паралельно обмотці ротору, а інший кінець обмотки реле з’єднується через накладку і спеціальну щітку з заземленим валом ротору. При цьому отримується схема чотириплечевого моста, утворюємого частями опорів r^’_в і r^’’_в обмотки збудження (до точки К1) і r^’ і r^’’ потенціометра (до движка), з реле струму в його діагоналі. При встановленні движка, контролюємого вольтметром, в положення рівноваги моста r^’_вr^’’ = r^’’_вr^’ і постійний струм в реле дорівнює нулю. Після цього захист вводиться в роботу накладкою. Безпосереднє з’єднання захисту з валом генератору, а не з заземлюючим контуром запобігає циркуляції через реле паразитних струмів.

При виникненні другого замикання в точці К2 часть обмотки збудження закорочується, опір r^’’_в плеча зменшується, рівновага моста порушується і захист спрацьовує, якщо І_р > І_с.р.

Витримка часу захисту близько 1 – 1,5 с.

Укажите причины перегрузки ротора и способы его защиты.

Причины перегрузки – выпадение из синхронизма; перебои в работе системы возбуждения.

Защита ротора от перегрузки предусматривается только на турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмоток. Эта защита должна оставаться в действии при работе генератора, как на основном, так и на резервном возбуждении. Защита от перегрузки ротора устанавливается также на гидрогенераторах с косвенным охлаждением обмоток мощностью более 30 МВт. Защита обычно действует с двумя выдержками времени: с меньшей — на разгрузку генератора (через автоматический регулятор возбуждения), а с большей — на отключение генератора и гашение поля.