Защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения

Защита применяется только на турбогенераторах, остающихся в работе с одним местом замыкания в цепи возбуждения. Гидрогенераторы, являющиеся явнополюсными электрическими машинами не допускают работу с двумя замыканиями на землю в цепи возбуждения, поэтому уже при замыкании на землю в одной точке цепи возбуждения они должны отключаться от сети и развозбуждаться.

Принцип работы и схема защиты от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения приведены на рис. 7-18.

Рис. 7-18. Защита от замыканий на землю

а) принцип работы;

б) схема.

Защита имеет делитель напряжения (потенциометр), к которому подключается реле тока. Потенциометр включается параллельно обмотке ротора, а второй зажим обмотки реле тока соединяется через специальную щётку с заземлённым валом ротора. При этом получается схема четырёхплечного моста образуемого частями сопротивлений и обмотки возбуждения (до точки К₁) и и потенциометра (до движка), с реле тока в его диагонали. При установке движкапотенциометра (контролируемого вольтметром) в положение равновесия ток в реле равен нулю.

При возникновении второго замыкания на землю (К₂) часть обмотки возбуждения закорачивается, сопротивление плеча уменьшается, равновесие моста нарушается, в реле появляется ток и защита срабатывает.

Для предотвращения ложного срабатывания реле под воздействием переменного тока, который наводится в обмотке ротора из-за неравномерности воздушного зазора генератора последовательно с катушкой токового реле включается индуктивность, а параллельно обмотке реле включается конденсатор.

Защита имеет мёртвую зону и её невозможно использовать при возникновении первого замыкания, например, в цепи возбудителя, так как она может ложно срабатывать при изменении сопротивления потенциометра.

Защита будет действовать и при витковых замыканиях в обмотке ротора, так как в этом случае витковое замыкание будет происходить через корпус ротора. Поэтому на генераторах, как правило, отдельная защита от витковых замыканий в обмотке ротора не предусматривается.

Защита ротора от перегрузки

Мощные генераторы с непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора имеют меньшую перегрузочную способность чем генераторы малой мощности с косвенным охлаждением (при I_рот>I_{рот.ном} тепловая характеристика мощных генераторов t_доп=f (I_рот) ниже, чем у генераторов малой мощности).Допустимое время перегрузки уменьшается и следовательно, дежурный персонал не успевает принять меры по ликвидации перегрузки или отключению генератора от сети. Поэтому на мощных генераторах для предупреждения повреждения изоляции обмотки ротора от перегрева предусматривается защита ротора от перегрузки, действующая на отключение и развозбуждение генератора.

Перегрузка ротора возникает при работе устройств форсировки возбуждения или регулятора возбуждения при внешних к.з. Максимальное значение перегрузки определяется кратностью тока форсировки возбуждения (максимальное значение тока форсировки обычно принимается равным 2I_{рот.ном.}). Продолжительная форсировка, опасная для ротора возникает при недостатке реактивной мощности генераторов для восстановления нормального напряжения в сети, а также при неисправностях регулятора возбуждения вызывающих увеличение тока в роторе.

Наибольшее распространение получила токовая защита ротора от перегрузки типа РЗР-1 с интегральной зависимой характеристикой t_з=f (I_рот), соответствующей перегрузочной характеристики ротора, которая приближённо описывается уравнением:

где:
В	-	постоянная величина
n	-	величина постоянная для определенного диапазона I*рот.

Структурная схема защиты ротора от перегрузки типа РЗР-1 приведена на рис. 7-19.

Рис. 7-19. Структурная схема защиты ротора от перегрузки типа РЗР-1.

Защита состоит из: сигнального органа 2, срабатывающего на сигнал при увеличении тока ротора I_рот>I_{рот.ном} и интегрального органа 4 – действующего с первой ступенью по времени на развозбуждение генератора и со второй – на отключение от сети.

В защите имеется пусковое реле 3, разрешающее действовать интегральному органу при увеличении тока ротора до недопустимых значений.

Защита подключается к трансформаторам тока постоянного тока типа И-514, который уменьшает ток ротора до значения соответствующего параметрам защиты. Ток I=I_рот (от трансформатора постоянного тока 1) поступает по двум направлениям: по одному на сигнальный орган 2 и пусковой орган – 3, по второму – в интегральный орган 4.

Для питания логической части защиты РЗР-1, выполненной на полупроводниковой элементной базе, служит блок питания 5.

Выводы:

1. Генераторы должны оснащаться:

   • турбогенераторы – защитой от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения действующей на сигнал и защитой от замыканий на землю в 2-х точках цепи возбуждения действующей на отключение;

   • гидрогенераторы – защитой от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения действующей на отключение.

2. В качестве защиты от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения широкое применение нашла защита, выполненная с помощью реле КЗР-3 принцип действия которой основан на положении на цепи возбуждения переменного напряжения частотой 25 Гц.

3. Защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения выполняется по мостовой схеме с делителем напряжения и реле тока подключенного к делителю и специальной щётке на заземлённом валу ротора.

Защита будет действовать при витковых замыканиях в обмотке ротора, поэтому специальной защиты от витковых замыканий в обмотке ротора на генераторах, как правило, не предусматривается.

4. На мощных генераторах с непосредственным охлаждением проводников обмоток ротора и статора устанавливается защита от перегрузки ротора с интегрально-зависимой выдержкой времени выполняемая на реле типа РЗР-1.