Назначение устройств релейной защиты и предъявляемые к ним требования, страница 42

Наиболее эффективны защиты с использованием искусственного смещения нейтрали СГ путем наложения напряжения с частотой, отличающейся от 50 Гц. Указанное напряжение может подводиться к обмотке ТН, соединенной в разомкнутый "треугольник". При замыкании на землю в месте повреждения и, соответственно, в месте подключения защиты (у выводов СГ) протекает ток с частотой искусственного источника ЭДС, который фиксируется частотно - избирательным измерительным органом. Несколько вариантов защиты СГ разработаны на кафедре электрических станций Томского политехнического университета (под руководством Вайнштейна Р.А.) и внедрены в эксплуатацию на ряде электростанций.

Защита от внешних КЗ и ненормальных режимов синхронных генераторов, трансформаторов и блоков СГ - Т

Защита СГ от перегрузок

Перегрузки - наиболее частый и опасный ненормальный режим, учитываемый при выполнении релейной защиты СГ. Перегрузки бывают симметричными и несимметричными. Особенно опасны несимметричные перегрузки, которые сопровождаются появлением составляющих обратной последовательности в токах статора и, как следствие, в магнитных потоках. Вращающееся магнитное поле обратной последовательности, имеющее обратное чередование фаз, наводит в нешихтованном "теле" ротора вихревые токи, которые вызывают опасный для изоляции разогрев СГ, а у гидрогенераторов - еще и механическую вибрацию.

Причиной несимметрии токов может быть:

- разрыв фаз (без КЗ);

- неполнофазный режим работы какого - либо элемента ЭЭС;

- несимметрия нагрузки (например, электрифицированный железнодорожный транспорт и т. п.).

Длительно допустимое неравенство токов фаз составляет: для ТГ - 10%, для ГГ - 20% (при условии, что ни в одной из фаз ток не превышает номинальный ток СГ); величина тока обратной последовательности составляет при этом соответственно 5% и 10%. В течение непродолжительного времени допускаются значительно большие перегрузки.

Защита СГ при неопасных перегрузках действует на сигнал, при опасных неустранимых перегрузках - на отключение. Особую опасность представляют несимметричные перегрузки для СГ с непосредственным  охлаждением обмоток, поэтому вопросам выполнения защиты от перегрузок таких генераторов уделяется особое внимание.

Защита СГ от симметричных перегрузок. 

При симметричных перегрузках ток статора может увеличиваться до (2- 2,5)I_{ном г}. При этом перегружается и обмотка возбуждения. Скорость нарастания температуры зависит от типа СГ и системы его охлаждения.  

Для СГ с косвенным охлаждением допустимое время перегрузки (время, за которое СГ разогревается до предельной температуры) может быть определено по выражению: t_доп = 150 / (к² - 1), где к - кратность тока в обмотке статора по отношению к номинальному току генератора.

У СГ с непосредственным  охлаждением при прочих равных условиях t_доп существенно меньше. С учетом сказанного защита от симметричных перегрузок СГ с косвенным охлаждением выполняется с действием на сигнал, а у СГ с непосредственным охлаждением - на отключение. Ток срабатывания защиты отстраивается от номинального тока СГ: I_сз  = к_отс I_{ном г} / к_в, где к_отс = 1,05.

 На СГ с непосредственным охлаждением и на ГГ автоматизированных ГЭС кроме рассмотренной применяется также защита, реагирующая на ток в обмотке ротора и действующая на разгрузку и отключение.

Защита СГ от несимметричных перегрузок

Основная трудность выполнения защиты от несимметричных перегрузок обусловлена изменением тока обратной последовательности I_2г. Защита, очевидно, должна реагировать на электрическую величину, непосредственно связанную с температурой ротора. Потери в роторе пропорциональны  I²_2г. В качестве величины, отображающей тепловое состояние СГ при перегрузках током обратной последовательности принято использовать так называемый средне - квадратичный ток обратной последовательности:    

                                                 1      t

                             I_{2*ср кв}  =      ¾    I²_{2*г t} dt ,        (5-19)