Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках статора синхронного генератора мощностью до 1МВт.

Назначение, устройство и принцип работы синхронного генератора.

Синхронной называется такая электрическая машина, у которой скорость вращения ротора и магнитного поля одинаковы. Синхронные машины используются в качестве генераторов для преобразования механической энергии в электрическую, в качестве электродвигателей для преобразования электрической энергии в механическую и в качестве компенсаторов для повышения коэффициента мощности.

На электрических станциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Для работы они соединяются непосредственно с первичным двигателем, обычно с паровой турбиной (турбогенераторы) или гидротурбиной (гидрогенераторы).

Принцип действия синхронного генератора основан на использовании закона электромагнитной индукции. На статоре генератора располагается обмотка переменного трехфазного тока, на роторе – обмотка возбуждения, питаемая постоянным током. Постоянный ток, проходя по обмотке возбуждения, создает в магнитной системе машины магнитный поток. При вращении ротора первичным двигателем вместе с ротором вращается и магнитное поле. Оно пересекает витки обмотки статора и индуцирует в них электродвижущую силу (ЭДС). Три обмотки статора расположены относительно друг друга под 120 электрических градусов, следовательно, и ЭДС в них будут по фазе смещены на тот же угол. В результате получается симметричная трехфазная система переменных ЭДС. При замыкании обмотки статора на внешнюю нагрузку получим переменный трехфазный ток.

Генераторы с неявно выраженными полюсами используются в качестве высокоскоростных турбогенераторов на тепловых электростанциях, с явно выраженными – в качестве тихоходных гидрогенераторов на гидростанциях.

Повреждения и ненормальные режимы работы синхронных генераторов.

К повреждениям обмотки статора относятся многофазные короткие замыкания, однофазные замыкания на землю, двойные замыкания на землю, одно из которых возникло в обмотке статора, а второе - во внешней сети, и замыкание между витками одной фазы.

К повреждениям в обмотке ротора относятся замыкания на землю в одной и второй точках.

Основными ненормальными режимами синхронных генераторов являются прохождение сверхтоков при перегрузках и при внешних коротких замыканиях, повышение напряжения, асинхронный режим с потерей возбуждения, перегрузка обмотки ротора.

Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках статора синхронного генератора мощностью до 1МВт.

Для генераторов небольшой мощности (до 1 МВт) работающих параллельно с другими генераторами или электрической системой, в качестве защиты от многофазных коротких замыканий предусматривается токовая отсечка без выдержки времени (первая ступень), устанавливаемая со стороны выводов генератора к сборным шинам.

Ток срабатывания токовой отсечки должен удовлетворять условию

Icз=K^I_отс×Iвн.макс (2.1)

Iср=Ксх* Icз /Кi (2.2)

Iк.вн.макс.=1,1*Iном/Xd (2.3)

Для защиты с электромагнитным реле типа РТ - 40 при наличии выходного промежуточного реле К_ОТС=1,2 - 1,3; при использовании РТ - 80 К_ОТС=1,5 – 1,6; а для отсечек с реле прямого действия РТМ К_ОТС=1,8 – 2,0.

Минимальный коэффициент чувствительности определяется при минимальном режиме работы энергосистемы без учета подпитки от параллельно работающих генераторов.

К_ч=I⁽²⁾_{k min}/I^I_C3 ³ 2,0. (2.4)

Если чувствительность токовой отсечки оказывается недостаточной, то допускается устанавливать продольную дифференциальную защиту.