Защита генераторов, работающих непосредственно на сборные шины генераторного напряжения

Защита генераторов, работающих непосредственно на сборные шины генераторного напряжения

Вопрос. От каких видов повреждений предусматриваются устройства РЗ для генераторов мощностью более 1 МВт напряжением выше 1 кВ?

Ответ. Предусматриваются устройства РЗ от следующих видов повреждений и нарушений нормального режима работы:

многофазных КЗ в обмотке статора и на его выводах;

однофазных замыканий на землю в обмотке статора;

двойных замыканий на землю, одно из которых возникло в обмотке статора, а второе – во внешней сети;

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

повышения напряжения гидрогенератора;

внешних КЗ;

перегрузки токами обратной последовательности;

перегрузки обмотки ротора током возбуждения (для турбогенераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток и для гидрогенераторов);

симметричной перегрузки обмотки статора;

замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения;

замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения турбогенераторов (кроме турбогенераторов с бесщеточной системой возбуждения) и генераторов с форсированным охлаждением;

асинхронного режима;

минимальная защита напряжения при использовании гидроагрегата в режиме синхронного компенсатора или двигателя агрегатов;

обратной мощности;

потери возбуждения (3.2.34).

Вопрос. Какая защита применяется для генераторов мощностью до 1 МВт напряжением до 1 кВ?

Ответ. Для генераторов с изолированной нейтралью применяется защита от всех видов повреждений и ненормальных режимов работы путем установки на выводах генератора автоматического выключателя с максимальными расцепителями или выключателями с максимальной токовой защитой. При наличии выводов со стороны нейтрали указанная защита, если возможно, присоединяется к ТТ, установленным на этих выводах.

Для генераторов с глухозаземленной нейтралью эта защита предусматривается в трехфазном исполнении (3.2.35).

Вопрос. Что предусматривается для защиты от многофазных КЗ в обмотке статора генераторов напряжением выше 1 кВ мощностью более 1 МВт?

Ответ. Предусматривается продольная дифференциальная токовая защита.

Защита выполняется с действием на отключение генератора, на гашение поля, останов агрегата для гидрогенераторов, а также на запрет электроторможения и на пуск автоматического пожаротушения.

В зону действия защиты, кроме генератора, включаются соединения генератора со сборными шинами электростанции (до выключателя).

Продольная дифференциальная токовая защита генераторов с непосредственным охлаждением обмоток статора выполняется с током срабатывания не более 0,2I_ном. Для гидрогенераторов с косвенным охлаждением обмоток – с током срабатывания менее I_ном. Для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток статора допускается выполнять защиту с током срабатывания (1,3–1,4) I_ном.

Защита выполняется трехфазной трехрелейной. Для генераторов с косвенным охлаждением обмоток статора при наличии защиты от двойных замыканий на землю защиту допускается выполнять двухфазной двух-релейной (3.2.36).

Вопрос. Какая защита предусматривается для защиты от многофазных КЗ в обмотке статора генераторов напряжением выше 1 кВ мощностью до 1 МВт, работающих параллельно с другими генераторами или электрической системой?

Ответ. Предусматривается токовая отсечка без выдержки времени, устанавливаемая со стороны выводов генератора к сборным шинам. Если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, вместо нее устанавливается продольная дифференциальная токовая защита.

Применение токовой отсечки взамен дифференциальной защиты допускается и для генераторов большей мощности, не имеющих выводов фаз со стороны нейтрали.

Для одиночно работающих генераторов напряжением выше 1 кВ мощностью до 1 МВт в качестве защиты от многофазных КЗ в обмотке статора допускается использовать защиту от внешних КЗ.

Защита выполняется с действием на отключение генератора, гашение его поля и останов агрегата (3.2.37).

Вопрос. Какая защита предусматривается для защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке статора генераторов напряжением выше 1 кВ мощностью 50 МВт и более?

Ответ. Предусматривается селективная защита от замыкания на землю независимо от значения емкостного тока замыкания на землю и защита от двойных замыканий на землю. Защиты отстраиваются от переходных процессов и выполняются с действием: от замыкания на землю с выдержкой времени не более 0,5 с – на отключение генератора, гашение его поля, останов агрегата и запрет электроторможения (для гидрогенератора); от двойных замыканий на землю без выдержки времени – аналогично защите от однофазных замыканий.

Для генераторов мощностью менее 50 МВт в качестве защиты от замыкания на землю можно использовать устройство контроля изоляции, действующее с двумя выдержками времени: с первой – на деление шин генераторного напряжения, со второй – на отключение генератора, гашение его поля, останов агрегата и запрет электроторможения (для гидрогенераторов). При токе замыкания менее 5 А допускается действие защиты на сигнал (3.2.38).

Вопрос. Какая защита предусматривается при установке на генераторах ТТ нулевой последовательности для защиты от однофазных замыканий на землю?

Ответ. Предусматривается токовая защита от двойных замыканий на землю, присоединяемая к этим ТТ. Защита выполняется без выдержки времени (3.2.39).

Вопрос. Какая защита предусматривается для защиты от замыканий между витками одной фазы в обмотке статора генератора, если выведены параллельные ветви?

Ответ. Предусматривается поперечная дифференциальная токовая защита без выдержки времени (3.2.40).

Вопрос. Какая защита предусматривается для защиты генераторов мощностью более 30 МВт от токов, обусловленных внешними несимметричными КЗ, а также от перегрузки током обратной последовательности?

Ответ. Предусматривается токовая защита обратной последовательности, действующая на отключение с двумя выдержками времени.

Токовая защита обратной последовательности, действующая на отключение, дополняется более чувствительным элементом, действующим на сигнал с независимой выдержкой времени. Ток срабатывания этого элемента принимается не более длительно допустимого тока обратной последовательности для данного типа генератора.

Для генераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток защита выполняется с интегрально-зависимой характеристикой, соответствующей заводской характеристике допустимых перегрузок защищаемого генератора. При этом зависимая характеристика при вторых (более высоких) выдержках времени принимается не выше характеристики допустимых перегрузок генератора током обратной последовательности.

Для генераторов с косвенным охлаждением проводников обмоток защита выполняется с независимой выдержкой времени с током срабатывания не более допустимого для генератора при прохождении по нему тока обратной последовательности в течение 2 мин; меньшая выдержка времени защиты принимается не более допустимой длительности двухфазного КЗ на выводах генератора.

На гидроэлектростанциях без постоянного дежурного персонала чувствительный орган токовой защиты обратной последовательности выполняется с действием на отключение с выдержкой времени не более 2 мин (3.2.41).

Вопрос. Какая защита предусматривается для защиты генераторов с непосредственным охлаждением обмотки статора от внешних симметричных КЗ и для резервирования защит генератора от внутренних повреждений?

Ответ. Предусматривается ступенчатая дистанционная защита либо максимальная токовая защита с пуском минимального напряжения.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты принимается (1,3–1,5) I_ном, а напряжение срабатывания – для турбогенераторов (0,5–0,6) U_ном, для гидрогенераторов (0,6–0,7) I_ном(3.2.42).

Вопрос. Какая защита применяется для защиты генераторов мощностью от 1 до 30 МВт от внешних КЗ (симметричных и несимметричных) и для резервирования защит генератора от внутренних повреждений?

Ответ. Применяется максимальная токовая защита в двухфазном двухрелейном исполнении с комбинированным пуском напряжения, выполненная с одним минимальным реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение, и одним устройством фильтр-реле напряжения обратной последовательности, разрывающим цепь минимального реле напряжения.

Ток срабатывания защиты и напряжение срабатывания минимального органа напряжения принимаются равными указанным в п. 3.2.42 Правил, напряжения срабатывания устройства фильтр-реле напряжения обратной последовательности – (0,1–0,12) U_ном (3.2.43).

Вопрос. Какая защита применяется для генераторов напряжением выше 1 кВ мощностью до 1 МВт в качестве защиты от внешних КЗ?

Ответ. Применяется максимальная токовая защита, присоединяемая к ТТ со стороны нейтрали. Допускается также применение упрощенной минимальной защиты напряжения (без реле тока).

Ток срабатывания защиты (напряжение срабатывания минимальной защиты напряжения) принимается как указано в п. 3.2.42 Правил (3.2.44).

Вопрос. С соблюдением каких указаний выполняется защита генераторов мощностью более 1 МВт оттоков, обусловленных внешними КЗ?

Ответ. Выполняется с соблюдением следующих указаний:

защита, как правило, присоединяется к ТТ, установленным на выводах генератора со стороны нейтрали;

при наличии секционирования шин генераторного напряжения защита выполняется с двумя выдержками времени: с меньшей – на отключение соответствующих секционных и шиносоединительных выключателей, с большей – на отключение генератора и гашение поля.

Допускается присоединять токовую защиту обратной последовательности и дистанционную защиту к ТТ, установленным со стороны подключения генератора к сборным шинам. В этом случае предусматривается дополнительная резервная защита, включаемая на ТТ со стороны нейтрали генератора и предназначенная для резервирования дифференциальной защиты при повреждениях генератора, отключенного от сети (3.2.45).

Вопрос. Какая защита предусматривается на турбогенераторах с непосредственным охлаждением проводников обмоток?

Ответ. Предусматривается защита ротора от перегрузки при работе генератора как с основным, так и с резервным возбуждением. Защита выполняется с интегрально-зависимой выдержкой времени от тока в обмотке ротора, которая соответствует характеристике допустимых перегрузок генератора током возбуждения.

При необходимости (например, в случае использования резервного электромашинного возбудителя и отсутствии трансформатора постоянного тока в цепи ротора) защита выполняется с независимой выдержкой времени, реагирующей на повышение напряжения обмотки ротора.

Защита выполняется с действием на отключение генератора и гашение поля. С меньшей выдержкой времени от защиты производится разгрузка ротора (3.2.46).

Вопрос. Как выполняется защита от симметричных перегрузок генераторов с непосредственным охлаждением?

Ответ. Выполняется с интегрально-зависимой выдержкой времени от тока одной фазы. Защита выполняется с действием на разгрузку и при необходимости – на отключение генератора.

Защита дополняется чувствительным органом, действующим на сигнал с независимой выдержкой времени.

Защита от симметричных перегрузок генератора с косвенным охлаждением может быть выполнена в виде максимальной токовой защиты от тока одной фазы, действующей на сигнал с независимой выдержкой времени (3.2.47).

Вопрос. Как выполняется защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмотки ротора?

Ответ. Выполняется с действием на сигнал с выдержкой времени, а для гидрогенераторов – на отключение генератора.

Защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения генераторов с непосредственным охлаждением обмотки ротора выполняется с двумя ступенями по снижению уровня изоляции. Первая ступень выполняется с действием на предупредительный сигнал с выдержкой времени, вторая – на аварийный сигнал или на отключение генератора в соответствии с указаниями завода-изготовителя (3.2.48).

Вопрос. Какие защиты от асинхронного режима устанавливаются на генераторах?

Ответ. На турбогенераторах устанавливается защита от асинхронного режима с потерей возбуждения. На генераторах, допускающих асинхронный режим, защита выполняется с действием на сигнал и разгрузку по активной мощности.

На гидрогенераторах предусматривается защита от асинхронного хода.

Генераторы, не допускающие асинхронного режима, а в условиях дефицита реактивной мощности в системе – и остальные генераторы, потерявшие возбуждение, при действии защиты отключаются от сети.

На гидрогенераторах предусматривается защита от потери возбуждения, предназначенная для предотвращения асинхронного хода. Защита может быть выполнена:

по факту отключения АГП;

по значениям тока ротора и статора. Уставка по току ротора отстраивается от уставки ограничителя минимального возбуждения регулятора возбуждения;

по принципу защиты минимального сопротивления (3.2.49).

Вопрос. Какая защита предусматривается на гидрогенераторах для предотвращения повышения напряжения при сбросах нагрузки?

Ответ. Предусматривается защита от повышения напряжения. Уставка защиты выбирается равной 1,5 U_ном. Защита выполняется с действием на отключение генератора, гашение его поля; допускается также воздействие на останов агрегата.

Для ликвидации перехода генератора в двигательный режим при самопроизвольном закрытии направляющего аппарата или неплотном закрытии стопорных клапанов турбины рекомендуется устанавливать защиту обратной мощности (3.2.50).