Особенности защиты генераторов с ТВ и их систем возбуждения.

1. Токовые защиты выпрямительного трансформатора TE

Защиты включаются на ТТ, установленные со стороны высокого напряжения ТЕ.

1.1. Отсечка.

1.2. МТЗ. Уставка защиты выбирается по отстройке от тока ротора в режиме форсировки возбуждения. МТЗ защищает сам ТЕ, выпрямители и всё низковольтное оборудование системы возбуждения.

Выходные воздействия обеих защит, - отключение выключателя генератора (блока) и

гашение поля генератора.

2. Защиты ротора генератора

Токовые защиты ротора подключаются к трансформаторам тока низкой стороны ТЕ

т.е. «видят» все неисправности схемы выпрямления и схемы постоянного тока со

стороны переменного напряжения.

2.1. Защита от неуправляемой форсировки

Защита предназначена для действия в случае отказа ограничителя максимального

тока 2Iрот. ном. Уставка защиты

Здесь:

Квыпр – коэффициент выпрямления, для трехфазной схемы равен 0,816.

Первое выходное воздействие защиты с временем t= 0 сек, - на отключение

АРВ-СД; второе, если ток ротора не уменьшается, с t= 0,5 сек, - на отключение

выключателя и гашение поля генератора.

2.2. Защита от длительной форсировки

Защита предупреждает перегрев ротора в случае затяжной форсировки возбуждения. Уставка по току защиты

Защита с уставкой по времени первой ступени t_{1 =}40 сек действует на вывод из работы АРВ-СД, со второй t_{2 =}45 сек - на отключение выключателя и гашение поля генератора.

Действие защит потребуется в случае отказа блока ограничения перегрузки БОП.

Исправный БОП ограничит ток ротора до значения Iрот.ном значительно раньше, не допуская срабатывания защиты.

2.3. Защита от КЗ на стороне постоянного тока

Датчиком для такой защиты служит датчик постоянного тока, установленный на стороне выпрямленного напряжения схемы ТВ. Замеряемый датчиком параметр, - напряжение, пропорциональное току ротора, снимается с калиброванного шунта Rд, врезанного в цепь тока ротора. Защита должна срабатывать при КЗ в схеме постоянного тока ТВ, например, замыкании между собой колец ротора. Уставка защиты отстраивается от тока форсировки с большим запасом и проверяется по чувствительности к металлическому КЗ между полюсами (+) и (-) схемы возбуждения. Обычно Iсраб. принимается равным 3÷3,5 Iрот.ном, выходное воздействие защиты – мгновенное отключение выключателя генератора и на гашение поля.

Однако, для таких защит трудно обеспечить надежное несрабатывание в переходных режимах работы возбуждения, поэтому эти защиты пока переводят действием на сигнал.

2.4. Защита ротора и цепей возбуждения от замыкания на землю в одной точке

В качестве защиты от замыкания на землю в одной точке используются разработанные ранее комплекты защит ротора типа КЗР-3 с ВУ-2, либо новый вариант этой защиты блоки БЭ-1104 с БЭ-1105. Действие этих защит, используемых для гидрогенераторов – на отключение генератора с временем t= 3÷5 сек, а для турбогенераторов, - на сигнал. Для турбогенераторов при этом должна вводится в работу защита от КЗ на землю ротора в двух точках с действием на отключение.

3. Защита ТП возбудителя

3.1. Защита по понижению частотына отключенном от сети генераторе

Защита предупреждает повреждение тиристорных преобразователей в случае сбоя в схеме автоматики останова агрегата, если не произошло гашение поля после отключения выключателя, и генератор снижает обороты, останавливается с непогашенным полем ротора. Со снижением оборотов уменьшается Uстатора, и регулятор возбуждения сначала стремится поднять ток ротора вплоть до тока форсировки 2Iрот. ном. Однако по мере дальнейшего снижения частоты амплитуда синхронизирующего напряжения блока управления СУТП уменьшится настолько, что будет нарушена очередность подачи на тиристоры управляющих импульсов и их длительность. Это приведет к междуфазным КЗ на стороне переменного тока системы ТВ, перегоранию предохранителей и повреждению тиристоров в преобразователях.

Нижний предел гарантированной заводом работы регулятора по частоте – 39,5Гц. Поэтому уставку защиты по частоте принимают f_mim= 45÷42,5Гц, и действует она с

временем t= 0 на гашение поля генератора отключением АГП.

4. Защиты генератора при отклонениях в работе системы возбуждения

4.1. Защита от асинхронного режима генератора с возбуждением.

Асинхронный режим генератора с возбуждением может быть вызван или снижением тока ротора, или внешними причинами, такими как грубая синхронизация, затяжное КЗ на шинах станции и др. Защита выявляет асинхронный режим работы возбужденного генератора и выдает воздействие, - отключение после одного или нескольких проворотов генератора.

Принцип действия этой защита рассматривается в курсе «Защиты генератора».

4.2. Защита от асинхронного режима генератора без возбуждения.

4.2.1. Если потеря возбуждения генератором произошла в результате отключения всех тиристорных преобразователей системы возбуждения, защита это выявляет и действует сразу, без выдержки времени на отключение выключателя генератора.

4.2.2. В других случаях потери возбуждения для выявления ненормального режима используется дистанционное реле с круговой характеристикой, смещенной в сторону оси (-X).

Дистанционный орган защиты срабатывает, когда сопротивление Zнагрузки генератора, а, следовательно замер реле, переместится в 4 квадрант системы координат R,X(режим генератора +Р,-Q).

Уставка круга дистанционного органа определяется координатами его диаметра АВ:

точка А X_A= 0,4X'd

точка В X_В= 1,1Xd,

здесь X'd- переходное сопротивление,

Xd- продольное синхронное сопротивление генератора.

Защита выявляет режим работы генератора без возбуждения и выдает соответствующее воздействие:

- на снижение мощности турбины, если асинхронный режим

генератора разрешен,

- на отключение генератора от сети с временем t= 2сек,

если режим запрещен.

Заключение

Весь комплекс устройств управления ТВ, включая схему управления возбуждением, СУТП и регуляторы напряжения действуют как единый комплекс по автоматическому управлению возбуждением во всех режимах работы генератора. Комплекс решает вопросы регулирования тока возбуждения в нормальных и аварийных режимах энергосистемы и обеспечивает статическую и динамическую устойчивость длинных нагруженных линий передач.

Комплекс контролирует состояние всех систем ТВ, в случае неисправности вводит ограничения по возбуждению, сохраняя генератор в работе, обеспечивает защиту ТВ и его элементов в аварийных случаях.