Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Защита генераторов и электродвигателей

замыкание перегрузка защита статор обмотка

1. Виды аварийных и ненормальных режимов генераторов

Аварийные режимы проявляются в виде повреждений обмоток статора и обмоток ротора. Ненормальные режимы, если их своевременно не ликвидировать, могут привести к повреждениям.

Виды повреждений обмотки статора подразделяются на КЗ между различными фазами (междуфазные замыкания), однофазные замыкания на землю и замыкания между витками одной фазы (витковые замыкания).

Междуфазные КЗ - это замыкания с большими величинами токов.

В месте КЗ возникает электрическая дуга, разрушающая изоляцию. Дуга, если КЗ быстро не отключить, может выплавить сталь магнитопровода статора. Это не только утяжеляет аварию, но и существенно удорожает ремонт. Однофазные замыкания на землю (на корпус) у генераторов с напряжением выше 1000в, работающих в сетях с изолированной нейтралью, либо с нейтралью, заземлённой через дугогасящий реактор, невелики и значительно меньше токов нормального режима.

Однако и при таких токах КЗ возникает электрическая дуга. Поэтому длительное протекание однофазных токов замыкания на землю может сопровождаться выжиганием изоляции и оплавлением активной стали статора. Замыкания между витками одной фазы, как и другие виды замыканий, сопровождаются образованием электрической дуги с такими же последствиями. Поэтому рано или поздно витковое замыкание переходит в замыкание на корпус или междуфазное КЗ. Чтобы не допустить развития виткового замыкания, генераторы, имеющие выводы параллельных ветвей, снабжаются поперечной дифференциальной защитой.

2. Повреждение обмотки ротора

Различают замыкание обмотки ротора на землю (на «тело» ротора) в одной точке и последующее замыкание этой обмотки во второй точке. Поскольку обмотка ротора питается либо постоянным (от специального генератора), либо выпрямленным током, то при замыкании её на землю в одной точке через место потери изоляции ток либо вообще практически не проходит, либо крайне невелик, поскольку определяется лишь пульсациями выпрямленного тока и ёмкостью между цепями возбуждения и землёй.

При появлении замыкания обмотки ротора на землю в ещё одной точке картина меняется. Часть обмотки возбуждения оказывается зашунтированной пренебрежительно малым сопротивлением «тела» ротора, поэтому ток в остальной части обмотки возрастает, перегревая её. Магнитное поле ротора из-за шунтирования части его обмотки исключается, а это вызывает опасную вибрацию ротора. Особенно опасна вибрация для генераторов многополюсных машин.

3. Ненормальные режимы

К основным ненормальным режимам относятся сверхтоки, вызванные внешними КЗ и перегрузками, повышение напряжение, асинхронный режим с потерей возбуждения, перегрузка обмотки ротора током возбуждения. При этом сверхтоком называется ток, величина которого существенно превышает номинальный ток рассматриваемого объекта, и который не является током внутреннего повреждения этого объекта. Сверхток может проходить по токоведущим частям данного объекта либо в результате перегрузки, либо в результате внешнего КЗ.

4. Основные виды защит

Для турбогенераторов с напряжением свыше 1кВ мощностью 1Мвт и менее, работающих непосредственно на сборные шины генераторного напряжения, предусматриваются защиты от следующих видов повреждений и нарушений нормального режима работы:

- многофазных замыканий в обмотке статора и на его выводах;

- однофазных замыканий на землю, одно из которых возникло в обмотке статора, а второе во внешней сети; внешних КЗ;

- асимметричной нагрузки обмотки статора.

Для турбогенераторов выше 1кВ и мощностью более 1Мвт дополнительно к перечисленным предусматриваются защиты от:

- замыканий между витками одной фазы в обмотке статора (при наличии выведенных параллельных ветвей обмотки);

- перегрузки токами обратной последовательности (для генераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток);

- замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения;

- асинхронного режима с потерей возбуждения.

5. Защита обмотки статора

Защита от многофазных КЗ для генераторов напряжением > 1кВ и мощностью > 30 МВт (имеющих выводы отдельных фаз со стороны нейтрали) осуществляется продольной дифференциальной защитой (рис.11.1).

Рис 1. Схема продольной дифференциальной защиты генераторов мощностью более 30 МВт.

Продольная дифференциальная защита для данных генераторов выполняется всегда в трёхфазном исполнении, действующей на отключение выключателя Q и останов турбины. Реле тока КАО, включённое в нулевой провод, предназначено для сигнализации об обрыве соединительных проводов защиты. Шесть одинаковых трансформаторов тока образуют две группы ТА1 и ТА2, каждая из которых состоит из трёх трансформаторов, устанавливаемых в трёх фазах, соединённых в звезду. Трансформатор тока ТА2 устанавливаются со стороны нулевой точки генератора. Зона защиты - между этими двумя группами ТА1 и ТА2.

Через реле КА1, КА2, КА3 протекают разности токов вторичных цепей трансформаторов тока обеих групп соответствующей фазы. При нормальном режиме разности токов равны нулю и реле не срабатывают. При КЗ между фазами на участке внутри зоны защиты разность токов вторичных цепей трансформаторов тока в соответствующих фазах больше нуля. Это приводит к срабатыванию одного или более реле и отключению выключателя Q.

Для генераторов мощностью менее 30 МВт схема защиты генератора упрощается.

Для защиты генераторов до 1МВт от многофазных замыканий в обмотке статора может применяться токовая отсечка (для генераторов, работающих параллельно с другими), устанавливаемая со стороны выводов генератора к сборным шинам, и не имеющая выдержки времени.

Она также может применяться взамен продольной дифференциальной защиты и для генераторов большей мощности, не имеющих выводов фаз со стороны нейтрали.

Для одиночно работающих генераторов мощностью < 1 МВт отдельной защиты от многофазных КЗ в обмотке статора не устанавливают, а применяют защиту от внешних КЗ в виде МТЗ, присоединяемой к трансформаторам тока со стороны нейтрали или упрощенной минимальной защиты напряжения.

При внешних несимметричных К.З. и генераторах > 30МВт применяется МТЗ обратной последовательности (рис.11.2.)

Защита содержит фильтр тока обратной последовательности ZA2 c подключёнными к нему реле тока КА3, КА2, действующими при внешних несимметричных КЗ, а также реле тока КА1 и реле минимального

напряжения KV. Реле времени имеет две уставки:

- первая реализуется проскальзывающим контактом;

- вторая - упорным контактом.

Причём выдержка первой меньше, чем второй.

Рис. 2. Схема МТЗ обратной последовательности.

Реле КА2 срабатывает при внешнем несимметричном КЗ, замыкая своим контактом цепь реле КТ. Через время, равное времени первой уставки, замыкается контакт КТ1.1 и через промежуточное реле (на схеме не показано) отключаются секционные и шиносоединительные выключатели, связывающие данную секцию с соседними. Затем через время, равное второй уставке, контакт КТ1.2 через промежуточное реле (на схеме не показано) отключает выключатель Q и включает устройство автоматического гашения поля (АГП).

При возникновении перегрузки генератора током обратной последовательности срабатывает токовое реле КА3 и сигнализирует об этом опасном режиме

В случае внешнего трёхфазного КЗ срабатывают одновременно реле тока КТ1 и реле минимального напряжения KV и запускается реле времени КТ.

Существуют также и другие виды защит от внешних КЗ:

- МТЗ для генераторов до 1МВт;

- минимальная защита напряжения генераторов до 1МВт;

- МТЗ с комбинированным пуском напряжения генераторов до 30МВт.

6. Защита от замыканий на землю обмотки возбуждения

Защита от замыкания на землю в одной точке применяется для генераторов >300МВт (на гидрогенераторах - на отключение, а на турбогенераторах - на сигнал. Здесь при появлении в обмотке возбуждения (ОВ) точки замыкания на землю подаётся сигнал на включение аварийной сигнализации или отключения выключателя.

7. Защита электродвигателей

Основные повреждения асинхронных и синхронных двигателей:

- многофазные КЗ;

- однофазные замыкания на землю;

- однофазные витковые замыкания.

Кроме того, для синхронных двигателей опасны обрывы в обмотке возбуждения (асинхронный режим), а для двигателей постоянного тока - замыкания в цепи якоря и обрывы в цепях полюсов.

К ненормальным режимам относятся:

-технологические перегрузки;

-понижение напряжения;

-обрыв фазы и т.д.

Виды защит асинхронных электродвигателей во многом аналогичны защитам электрогенераторов:

-ТО от многофазных КЗ;

- продольная дифференциальная защита;

- защита от замыканий на землю;

- защита от перегрузок;

- минимальная защита напряжения, в том числе с фильтром напряжения обратной последовательности.

Защита синхронных электродвигателей имеет свои особенности:

- должны действовать не только на отключение, но и на автоматическое гашение поля (АГП);

- имеют защиту от асинхронного режима и от потери питания.

Размещено на Allbest.ru