В) Общие требования к защите генераторов

На генераторах устанавливаются защиты от внутренних по­вреждений и опасных ненормальных режимов, т. е. таких режимов, которые могут вызывать повреждение генератора.

При ненормальных режимах работы генератора, не требующих немедленного отключения, защита, как правило, должна действо­вать на сигнал, по которому дежурный обязан принять меры к устранению ненормального режима без отключения генератора.

Автоматическое отключение генератора допускается только в тех случаях, когда возникший ненормальный режим нельзя устранить, а его дальнейшее продолжение ведет к повреждению генератора.

Для предотвращения развития повреждения, возникшего в гене­раторе, защиты от внутренних повреждений должны отделить гене­ратор от сети, отключив главный выключатель, и прекратить ток в обмотке ротора отключением автомата гашения поля (рис. 15-3). С отключением выключателя прекращается ток повреждения I ' _k, поступающий в поврежденный генератор из сети (рис. 15-3). Однако через место повреждения продолжает проходить ток I " _k, поддерживаемый э. д. с. генератора Е. Отключением АГП 1 раз­рывается цепь тока ротора I _рот. В результате этого исчезает поток ротора и вместе с ним исчезает создаваемая им в фазах генератора э. д. с. Одновременно блок-контакт АГП 2 воздействует на отключение АГП возбудителя, контакт которого 3 вводит сопротивление R_агп в цепь возбуждения возбудителя. Кроме того, в генераторах с воздушным охлаждением для тушения пожара изоляции в камеру генератора пускается от руки пар или вода либо автоматически углекислота СО₂ от защит, действующих при внутренних повреж­дениях. На генераторах с водородным охлаждением специальных мер по тушению пожара в генераторе не применяется, поскольку водород не поддерживает горения. На гене­раторах, охлаждаемых маслом, необ­ходимы устройства для тушения по­жара, но такие устройства находятся еще в стадии разработки.

Защиты от внешних коротких за­мыканий должны отключать генера­торный выключатель для прекраще­ния тока к. з., посылаемого генерато­ром в сеть, и АГП для предупрежде­ния повышения напряжения на за­жимах генератора вследствие сброса нагрузки.

ЗАЩИТА ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКЕ СТАТОРА

А) Назначение и общие принципы выполнения защиты

В качестве основной защиты от междуфазных коротких замыканий в генераторе применяется быстродей­ствующая продольная диф­ференциальная защита (см. § 10-2).

Схема продольной дифференциальной защиты для одной фазы генератора показана на рис. 15-4, а. Полные схемы приведены на рис. 15-10 и 15-11.

Принцип действия защиты (рис. 15-4, а) основан на сравнении величин и фаз токов (I ₁ и I_II) в начале и конце обмотки фазы ста­тора. С этой целью с обеих сторон обмотки статора устанавлива­ются трансформаторы тока Т1 и ТII с одинаковыми коэффициен­тами трансформации n_Т1 = n_ТII. Их вторичные обмотки соединяются последовательно, как показано на чертеже, разноименными поляр­ностями. Дифференциальное реле Р включается параллельно вторичным обмоткам обоих трансформаторов тока.

При к. з. вне зоны (точка К₁ на рис. 15-4, а) первичные токи I ₁ и I_II равны по величине и направлены в одну сторону (к месту к. з.). Распределение вторичных токов показано на рис. 15-4,а, ток в реле I _р = I_IB — I_IIB, при идеальной работе транс­форматоров тока I_IB = I_IIB и поэтому I _р = 0 — защита не рабо­тает. В действительности из-за погрешности трансформаторов тока I_IB ≠ I_IIB и в реле появляется ток небаланса I _р = I _нб =  I_IB — I_IIB. Для исключения ложной работы защиты необхо­димо обеспечить условие

При нагрузке распределение первичных и вторичных токов соответствует условиям внешнего к. з., ток I _р = 0 и защита не действует.

При к. з., в зоне (точка К₂ на рис. 15-4, б) первичные токи к. з. на обеих сторонах обмотки направлены встречно (к месту к. з.). В результате этого вторичные токи в реле сумми­руются I _р = I_IB + I_IIB и реле приходит в действие, если I _р > I _с.з Для прекращения к. з. защита должна отключить генераторный выключатель и АГП.

Трехфазные и двухфазные защиты. Посколь­ку дифференциальная защита генераторов, как это уже отмечалось, предназначена для действия при междуфазных к. з., она может выполняться по двухфазной схеме. Однако двухфазная защита не может обеспечить отключение генератора при двойных замыканиях на землю (рис. 15-5), если одно из замыканий К₁ возникло в сети (на фазе А или В, имеющей дифференциальную защиту), а второе — в точке К₂ на фазе В генератора, не имеющей защиты. Как видно из токораспределения, показанного на рис. 15-5, а, ток к. з., про­ходящий по фазе А к месту повреждения (к точке К₁), является сквозным, поэтому в дифференциальном реле этой фазы ток I _р = О и реле Р_а не действует. На фазе В, где возникло повреждение гене­ратора, защита могла бы работать, но она на этой фазе не установ­лена. Таким образом, в рассмотренном случае двухфазная защита не действует, хотя двойное замыкание на землю является опасным видом повреждения для генератора и требует быстрого отключения, так как возникающий при этом ток к. з. имеет большую величину и проходит в землю через сталь статора, причиняя значительные разрушения.

Для быстрого отключения такого повреждения дифференци­альная защита генератора должна выполняться трехфазной. В целях экономии трансформаторов тока дифференциальные защиты генератора можно выполнять двухфазными, предусматривая при этом соответствующее исполнение защиты от замыкания на землю, позволяющее ей отключать двойные замыкания на землю (см. § 15-4). На генераторах 100 тыс. кВт и больше по соображе­ниям повышения надежности их защиты целесообразно применять трехфазные схемы дифференциальных защит при всех условиях.

Зона действия защиты ограничивается участком, расположенным между трансформаторами тока Т1 и Т II (рис. 15-4). При выполнении защиты стремятся по возможности рас­ширить ее зону; с этой целью трансформаторы тока Т II обычно устанавливаются непосредственно у выключателя, так чтобы по­вреждения на всех токоведущих частях от выводов генератора до выключателя отключались мгновенно дифференциальной защитой.

Обрыв соединительного провода в схеме дифференциальной защиты нарушает баланс токов в реле и вызывает неправильную работу защиты при сквозных к. з. или даже в нормальном режиме (рис. 15-5, б). Поэтому токовые цепи защиты должны выполняться с особой надежностью. Число контактных соединений в токовых цепях должно быть минимальным, а качест­во соединений — надежным.

Вторичные обмотки трансформаторов т о к а дифференциальной защиты заземляются только у одной группы трансформаторов Т1 или Т II вторая группа трансформаторов тока электрически связана с первой и поэтому своего заземления не имеет. При заземлении обеих групп трансформаторов образуется цепь, по которой могут проходить токи, появляющиеся в контуре заземления подстанции, в результате чего возможно непра­вильное действие защиты (рис. 15-5, в). Обычно устанавливает­ся одно заземление в точке з.

Б) Ток небаланса

При внешних к. з. в дифференциальном реле Р (рис. 15-4) появляется ток небаланса, обусловленный погрешностями транс­форматоров тока Т1 и Т II , как было показано в § 10-4:

Ток небаланса может вызвать неправильную работу дифферен­ циальной защиты, поэтому принимаются меры к ограничению его величины.

Для этой цели необходимо соблюдать следующие требования:

а) Трансформаторы тока не должны насыщаться при токах сквозного к. з., что позволяет уменьшить токи намагничи­вания, а следовательно, и ток небаланса при внешних к. з. Это обеспечивается применением трансформаторов тока, насыщающих­ся при возможно больших значениях вторичной э. д. с. Е₂, и уменьшением сопротивления плеч защиты, составляющих нагрузку трансформаторов тока при внешних к. з., от которой зависит
величина Е_г (рис. 15-6).

Поставленным требованиям наилучшим образом удовлетворяют трансформаторы тока класса Р и Д, которые обычно и применя­ ются для дифференциальных защит генераторов.

Уменьшение сопротивления плеч достигается выбором сечения жил соединительного кабеля. Допустимое сопротивление соедини­тельных проводов находится из условия 10%-ной погреш­ности трансформаторов тока (по кривым предельной крат­ности).

б) Для уменьшения разности намагничивающих токов характеристики намагничивания            Е₂ = f ( I_нам) трансформаторов тока Т1 и Т II должны быть идентичными (совпадающими), а сопротивления плеч — по возможности равными. При этих усло­виях разность I_{II нам} — I_Iнам будет минимальной (рис. 15-6).

Выполнение указанных требований весьма существенно огра­ничивает установившееся значение тока небаланса. Однако перво­начальный бросок тока небаланса, обусловленный апериодичес­кой составляющей тока при внешнем к. з. или самосинхрониза­ции генератора, может достигать значительной величины.

В гл. 10 было показано, что начальный ток небаланса содержит значительную апериодическую составляющую, которая придает кривой небаланса несимметричный вид (рис. 10-7).

Для исключения работы дифференциальной защиты от тока небаланса в неустановившемся и установившемся режимах кроме отмеченных выше мер по уменьшению разности намагничивающих токов (15-4) могут использоваться три способа:

 

1) уменьшение величины и продолжительности броска I _нб в неустановившемся режиме;

2) применение реле, отстроенных от бросков I _нб, возникающих в этом режиме;

3) применение реле с торможением от тока сквозного к. з.

Уменьшение броска тока небаланса достигается с по­мощью активного сопротивления порядка 5 Ом, включаемого по­следовательно с обмотками дифференциальных реле (рис. 15-10, а). Активное сопротивление ограничивает величину I _нб и, кроме того, уменьшает постоянную времени Т₂ вторичного контура трансфор­маторов тока (Т₂ = L / r ). Однако включение значительного актив­ного сопротивления (5 Ом) создает повышенную нагрузку на трансформаторы тока при к. з. в генераторе. В результате этого их погрешность увеличивается, а вторичный ток, поступающий в реле, уменьшается, что понижает чувствительность защиты и является недостатком, ограничивающим применение этого спо­соба.

В качестве второго, более совершенного способа применяется отстройка от неустановившихся токов небаланса включением дифференциального реле через быстронасыщающийся трансформатор [Л. 66]. Этот метод получил широкое распростра­нение в СССР.

Третий способ предусматривает использование в ка­честве дифференциальных реле — реле с торможением, автомати­чески загрубляющихся при внешнем к. з. одновременно с ростом тока небаланса. Реле подобного типа были рассмотрены в § 10-4.

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 561; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!