Спец 1-43 01 03 «Электроснабжение»

Спец 1-43 01 03 «Электроснабжение»

Тема 9

Лекция 16. Защита и автоматика синхронных генераторов

Содержание лекции

1. Повреждения и ненормальные режимы рабаты генераторов

2. Защита низковольтных генераторов

3. 3.Защита от замыканий в обмотках статора

4. Защита высоковольтных генераторов мощностью до 1 МВт

5. Защита высоковольтных генераторов мощностью более 1 МВт

6. Продольная дифференциальная защита

7. Защита от замыкания между витками одной фазы

8. Защита от сверхтоков внешних КЗ и от перегрузки

9. Автоматическая синхронизация генераторов

10. Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

11. Системы возбуждения синхронных генераторов

 

Повреждения и ненормальные режимы рабаты генераторов

В генераторах могут возникнуть следующие повреждения:

а) междуфазные короткие замыкания, вызывающие повреждения обмоток и, реже, стали магнитопровода статора;

б) замыкания между витками одной фазы (обычно они переходит в междуфазные замыкания или в замыкания на землю;

в) замыкания одной фазы на корпус (землю), при которых ток замыкается через сталь магнитопровода. Исследования показали, что при токах более 5 А возникают опасные выжигания (выплавления) стали статора, требующие капитального ремонта генератора с перешихтовкой магнитопровода. Поэтому принято, что при токах более 5 А защита должна действовать на отключение генератора, а при токах менее 5 А - на сигнал;

г) двойные замыкания на корпус (землю) в цепи ротора, вызывающие перегрев ротора, горение изоляции, а также вибрацию генератора (особенно у явнополюсных машин) вследствие возникающей несимметрии магнитного потока ротора. Двойному замыканию на корпус предшествует замыкание па корпус в одной точке. Поэтому на гидрогенераторах и крупных синхронных компенсаторах устанавливают защиту, сигнализирующую о появлении замыкания в одной точке. После появления сигнала машину останавливают для отыскания и устранения повреждения. На турбогенераторах устанавливают защиту от двойных замыканий на корпус. Дежурный персонал включает эту защиту при появлении (обнаружении) замыкания на корпус в одной точке.

К ненормальным режимам генераторов относят:

а) сверхтоки (токи, превышающие номинальный ток генераторов при внешних КЗ). Нормально внешние КЗ должны отключаться защитами поврежденных элементов, однако, при отказе этих защит генератор должен иметь собственную резервную защиту;

6) перегрузки по току, возникающие при отключении части параллельно работающих генераторов, изменении схемы сети, подключении новых узлов нагрузки, самозапуске двигателей, форсировке возбуждения генераторов, потере побуждения и т.п. Для всех генераторов допускаются нормальные длительные перегрузки по току статора не более 5% при снижении напряжения статора не более чем на 5%. Аварийные перегрузки лимитируются заводом-производителем отдельно для каждого типа генератора.

Для генераторов допустимы продолжительные перегрузки в 20 - 30% как по току статора, так и по току ротора, поэтому при таких перегрузках генераторы не должны отключаться от сети;

в) несимметрию токов статора, возникающую при несимметричных коротких замыканиях в сети и при неполнофазных режимах (обрывах фазы). Появляющиеся при несимметрии токи обратной последовательности создают магнитный поток, вращающийся относительно ротора с двойной синхронной скоростью, следствием чего может быть повышенный нагрев и вибрация ротора, а также повышенный нагрев обмотки возбуждения. Длительная работа турбогенераторов допустима при несимметрии не более 5 %, а гидрогенераторов и синхронных компенсаторов - при несимметрии не более 10 %

г) повышения напряжения, возникающие при резких сбросах нагрузки, когда частота вращения машины возрастает при практически неизменном напряжении на обмотке возбуждения. У турбогенераторов имеются автоматы безопасности, полностью прекращающие впуск пара в турбину при увеличении частоты вращения агрегата на 10 %. У гидрогенераторов регуляторы скорости не могут обеспечить быстрое закрытие направляющих аппаратов, поэтому при резком сбросе нагрузки частота вращения гидрогенератора может возрасти на 40-60 %, а напряжение на 30-50 %. У турбогенераторов повышение напряжения ликвидируется системами автоматического регулирования скорости (АРС) и автоматического регулирования возбуждения (АРВ), а на гидрогенераторах дополнительно устанавливается специальная релейная защита от повышения напряжения.

Защита генераторов напряжением до 1000 В

Низковольтные генераторы имеют высокий запас прочности изоляции, поэтому их повреждения относительно редки.

Защита от междуфазных КЗ

Для генераторов мощностью до 150 кВт защита выполняется предохранителями или автоматами.

Предохранители выбираются по условиям:

Плавкая вставка предохранителя выбирается из условий:

где - максимальный рабочий ток, проходящий через предохранитель;

- 1.1…1.25 коэффициент запаса

определяется в зависимости от того, одиночно или параллельно с другими генераторами работает генератор.

Рис 16.1. Расчетные точки КЗ при защите низковольтных генераторов

а) генератор работает одиночно: K1 - расчетная точка. Определяют Iкз.г.

б) генератор работает параллельно: К2 - расчетная точка. Определяют Iкз.сист.

 

Токовая защита c помощью автоматических выключателей выполняется двухфазной, если нейтраль генератора не заземлена, и трехфазной, если нейтраль глухо заземлена.

Автоматы устанавливаются со стороны шинных выводов при его параллельной работе с другими генераторами, а при одиночной работе - со стороны нулевых выводов.

Автоматы с комбинированными расцепителями осуществляют защиту генератора от КЗ и от перегрузок. Блок-контакты автомата используются для отключения автомата гашения поля (АГП). При выборе автоматов принимается .

МТЗ генераторов с помощью вторичных реле косвенного действия применяются тогда, когда коммутационным аппаратом генератора служит контактор с защелкой.

Ток срабатывания защелки выбирается:

где - 1.5… 1.7

Чувствительность защиты:

Если оказывается, что < 1.2, то I_сз снижают, обеспечивая К_ч = 1.2, а отстройку от токов самозапуска осуществляют по времени.

Если генератор работает параллельно с другими генераторами, для обеспечения требований надежности и селективности дополнительно к МТЗ устанавливают ТО.

Реле отсечки подключаются к ТТ, установленных со стороны шинных выводов генератора, и действует за счет тока, идущего к месту повреждения от других генераторов.

Ток срабатывания ТО выбирают из условий:

,

где - РТ – 80, - РТ – 40, РСТ.

- периодическая слагаемая тока генератора при К⁽³⁾ на шинах генераторного напряжения

- возможный ток качаний.

Расчетным видом повреждения при определении чувствительности отсечки генератора, работающего с изолированной нейтралью является КЗ между фазами на выводах. Чувствительность отсечки считается достаточной при .

 

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

АРВ осуществляется с целью поддержания напряжения на выводах генератора или у потребителей. Кроме того, АРВ повышает устойчивость параллельной работы генераторов, облегчает самозапуск двигателей и увеличивает четкость работы PЗ за счет уменьшения затухания токов КЗ.

Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменение напряжения или тока и преобразует их в изменение тока возбуждения генератора.

Устройства АРВ, реагирующие на знак и величину отклонения входных параметров, называются регуляторами пропорционального действия.

Регуляторы сильного действия реагируют не только на величину, но и на скорость изменения этих параметров. Такие регуляторы более эффективны, но сложнее.

АРВ пропорционального действия в зависимости от характера их входных и выходных сигналов можно разделить на несколько видов:

- компаундироавние полным током (вх. сигнал - ток)

- компаундироавние полным током с коррекцией напряжения (вх. сигнал - ток и напряжение)

- фазовое компаундироавние с коррекцией напряжения (вх. сигнал - ток и напряжение)

- релейная форсировка (вх. сигнал - напряжение)

 

Спец 1-43 01 03 «Электроснабжение»

Тема 9

1234Следующая ⇒

Поделиться: