ИЭ / 7 сем (станции+реле) / Лекции / Все презентации Богданова

Защита от однофазных замыканий на землю в сети статора генератора

U0, I0, Iз – пропорциональны числу замкнувшихся витков wз (см. рис.)

Эти величины имеют максимальное значение при замыкании на землю на выводах генератора

(wз=100%), тогда

С – емкость относительно земли одной фазы сети генераторного напряжения.

При приближении точки замыкания на землю к нейтрали генератора количество замкнувшихся витков уменьшается до 0. Значение величин U0, I0, Iз уменьшаются до 0.

Защита от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины

Емкость схемы определяется генераторами, их много, т.к. сборные шины, также присутствует большое количество присоединений и кабельных линий (фидеров). Поэтому присутствует большое емкостное сопротивление (С0 до дес.мкФ, I0 до 100 А и выше).

Напряжение U0 появляется во всей сети генераторного напряжения, т.е. оно неинформативно, возможен только контроль факта возникновения ОЗЗ. В этом случае контролируют ток I0.

Защита от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины

Поскольку токи замыкания на землю малы по сравнению с токами, проходящими при многофазных коротких замыканиях, защита генератора от замыканий на землю должна иметь высокую чувствительность. Поэтому токовые реле защиты от замыканий на землю подключаются к специальным трансформаторам тока нулевой последовательности, которые обеспечивают работу защиты при малых токах замыканий на землю.

В эксплуатации используются трансформаторы тока нулевой последовательности двух типов: для защиты генераторов, имеющих кабельные выводы, — кабельного типа (ТНП) и для защиты генераторов с шинными выводами — шинного типа (ТНПШ)

Защита от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины

Пусть:

C0г – емкость генератора, I0г – ток замыкания на землю, соответств. C0г

С0сум – суммарная емкость остальной сети, I0сум – ток замыкания на землю во внешней сети.

1)при замыкании в т.К1 – через реле протекает ток от генератора I0г. Т.к. C0г << С0сум, то I0г<< I0сум. Токовое реле не срабатывает.

2)при замыкании в т.К2 – через реле протекает ток от внешней сети. Т.к. C0сум ˃ С0г и I0сум ˃ I0г, то токовое реле срабатывает.

Защита от ОЗЗ генератора, работающего в блоке с трансформатором

В сети генераторного напряжения (блока) емкость С0 очень мала (С0г + С0т + емкость токопроводов) составляет единицы мкФ, ток замыкания на землю 5-10 А.

Ток очень мал (I0с), контролировать невозможно, на фоне токов КЗ до 25 (или даже сотни) кА. Но можно контролировать U0, как основной частоты, так и 3-ей гармоники.

Защита от ОЗЗ генератора, работающего в блоке с трансформатором

Защита от ОЗЗ генератора, работающего в блоке с трансформатором

Для контроля 3U0 используют ИТН, имеющий схему соединения дополнительной обмотки – разомкнутый треугольник.

Такая защита имеет «мертвую зону» около 5% вблизи нейтрали (т.К2). Величины 3U0 и 3I0 пропорциональны количеству витков фазы между нейтралью и местом повреждения

Защита от ОЗЗ генератора, работающего в блоке с трансформатором

Для защиты 100 % витков статора генератора может применять защита на основе контроля третьей гармонической составляющей напряжения.

Несинусоидальность индукции в воздушном зазоре электрической машины определяет постоянное присутствие в фазных напряжениях третьей гармонической составляющей U3. Сдвиг на 120° первых гармонических составляющих фазного напряжения приводит к сдвигу на 360° имеющихся в фазных напряжениях составляющих третьей гармоники. Это означает, что составляющие U3 во всех фазных напряжениях статора совпадают по фазе в нормальном режиме и суммируются в результирующем напряжении открытого треугольника. Поэтому для их схем контроля можно использовать любую из схем контроля по цепям напряжения.

При относительно симметричном распределении емкости на землю обмотки статора напряжение U3 распределяется равномерно вдоль обмотки, что приводит к равным и сдвинутым между собой по фазе на 180° напряжениям третьей гармоники 0,5U3 в нейтрали генератора и на его выводах

При замыкании на землю в нейтрали генератора потенциал этой точки становится равным нулю, что приводит к смещению на 0.5U3, всех потенциалов составляющих третьей гармоники вдоль обмотки статора и к увеличению (удвоению) напряжения третьей гармоники на выводах до 1,0 U3. Таким образом, контроль напряжений третьей гармоники на выводах генератора позволяет с высоким коэффициентом чувствительности выявить замыкания на землю близи нейтрали генератора.

Токовые защиты

Для генераторов мощностью менее 30 МВт для защиты от сверхтоков при внешних КЗ может применяться МТЗ с блокировкой по напряжению.

Токовые защиты

Для защиты генераторов мощностью 3060 МВт от внешних несимметричных КЗ применяется токовая защита обратной последовательности.

Для генераторов мощностью более 60 МВт может применяться дистанционная защита.