Виды защит генераторов
Защита генераторов
Виды повреждений и ненормальных режимов турбогенераторов
Обмотка статора
Замыкание на землю является наиболее часто возникающим повреждением обмотки статора. В месте замыкания возникает дуга, которая может вызвать значительные разрушения стали статора. Разрушения зависят от величины тока. Опасным считается ток более 5 ампер.
При однофазном замыкании происходит повышение напряжения на изоляции неповрежденных фаз. Поэтому однофазное замыкание может перейти в многофазное к.з. или в витковое замыкание при поврежденной изоляции соседних витков. Поэтому турбогенераторы должны автоматически отключаться при замыкании на землю в цепи статора, если емкостный ток замыкания на землю больше 5 ампер. Замыкания на землю наиболее вероятны вблизи линейных выводов и вблизи нейтрали.
Витковые замыкания являются наиболее вероятными и опасными. При этом возникают большие токи в месте повреждения, а в неповрежденной части обмотки ток изменяется незначительно.
Многофазные к.з. наиболее вероятны при развитии однофазного замыкания на землю. Из-за возникающих больших токов и разрушений должны отключаться быстродействующей защитой.
Обмотка ротора.
Виды защит генераторов
1. Для защиты от многофазных замыканий в обмотке статора, на выводах и ошиновке генераторов мощностью более 1 МВт должна быть предусмотрена продольная дифференциальная токовая защита, которая сравнивает токи со стороны фазных и нулевых выводов обмотки статора на каждой фазе.
а). диф.защита на реле типа РНТ – для генераторов серии ТВФ (60, 63, 100, 120 МВт)(ТВФ- охлаждение водородом – непосредственное обмотки ротора и косвенное обмоток статора);
б). продольная диф.защита с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформатором на реле типа ДЗТ-11/5 устанавливается на турбогенераторах мощностью 160 МВт и более.
Ток срабатывания защиты составляет (0,1-0,2)Iном и может быть найден при отсутствии торможения исходя из магнитодвижущей силы срабатывания реле Fср=100 А и числа витков рабочей обмотки wр= 144 или 72, которое выбрается в зависимости от схемы включения ТТ в нулевых выводах генератора
Число витков тормозной обмотки находится из условия отстройки от наибольшего значения тока небаланса при внешнем к.з. или в условиях асинхронного хода при угле расхождения э.д.с. системы и генератора 1800 .
,
По м.д.с. рабочей обмотки 
, найденной с коэффициентом надежности kн=1,6, по тормозной характеристике реле определяется м.д.с. тормозной обмотки в условиях минимального торможения.
Для турбогенераторов мощностью менее 1 МВт или при отсутствии выводов фаз со стороны нейтрали применяется диф.отсечка.
2. Поперечная дифференциальная защита. Может применяться только для генераторов, которые имеют две и более параллельных ветвей. Реагирует на замыкания между витками одной ветви, между ветвями одной или разных фаз. Включается на трансформатор тока, установленный в перемычке, соединяющей две нейтрали ветвей обмотки статора.
Принцип действия аналогичен принципу поперечной диф.защиты параллельных линий.
ТТП – промежуточный трансформатор.
В нормальном режиме в параллельных ветвях проходят равные токи, поэтому их суммы:
,
а в реле протекает только ток небаланса.
При замыкании между витками равенство нарушается и реле срабатывает.
Для повышения чувствительности токовое реле включается через фильтр гармоник, кратных трем. Гармоники обусловлены искажением формы кривой ЭДС генератора.
Защита выполняется без выдержки времени и действует на отключение всех выключателей генератора, а также на гашение поля генератора и останов турбины.
Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока небаланса при внешних к.з.
При проектировании принимается
.
3. Защита от однофазных замыканий на землю. На генераторах мощностью до 30 МВт может выполняться на кабельном трансформаторе тока нулевой последовательности и специальном токов реле или с использованием трансформаторов тока с подмагничиванием.
Для генераторов мощностью 160 МВт и более применяется защита типа ЗЗГ-1 (или ее последующие модификации). Защита состоит из органа напряжения нулевой последовательности первой гармоники, который защищает большую часть витков обмотки статора со стороны линейных выводов и органа третьей гармоники, который защищает часть обмотки статора со стороны нейтрали и саму нейтраль.