Защита генератора напряжением выше 1000 В от замыканий на землю в цепи возбуждения

Защита от замыкания на землю в одной точке цепи возбужде­ния (рис. 12.10,а). Такая защита предусматривается для установки на гидрогенераторах. В схеме применяется вспомогательный источ­ник низкого напряжения переменного тока — трансформатор TL, подключенный к шинам напряжением 220 В собственных нужд электростанции. Таким способом исключаются мертвые зоны за­щиты. Один вывод вторичной обмотки трансформатора TL связан с одним из полюсов цепи возбужде­ния через последовательно соеди­ненные конденсатор С, предохрани­тель F1, контакты промежуточного реле KL и ключа управления SA, а второй вывод заземлен через обмот­ку реле тока КА и предохранитель F2. Заземление выполнено с помо­щью специальной щетки, имеющей электрический контакт с валом ро­тора генератора.

 В нормальном режиме цепь вспо­могательного источника переменно­го тока разомкнута. При появлении замыкания на землю (точка К) цепь переменного тока замыкается, реле КА срабатывает и защита действу­ет на сигнал с выдержкой времени, необходимой для отстройки от крат­ковременных замыканий. При ус­тойчивых замыканиях промежуточ­ное реле KL самоудерживается и прекращает прохождение вспомогательного тока через место повре­ждения. Для снятия сигнала ключом SA разрывают цепь само­удерживания реле KL. Конденсатор С предотвращает прохождение постоянного тока через место повреждения, а предохранители за­щищают трансформатор TL при пробое конденсатора. Для выполне­ния защиты можно использовать также вспомогательный источник постоянного тока.

Защита от замыкания на землю во второй точке цепи возбужде­ния. Эта защита (рис. 12.10,б) является общей для всех турбоге­нераторов электростанции и присоединяется к тому из них, в цепи возбуждения которого возникает замыкание на землю в одной точ­ке. Защита выполняется по схеме четырехплечего моста, в диаго­наль которого включается реле тока КА. Мост образуется сопро­тивлениями R' _в и R." _в левой и правой частей обмотки возбуждения LG (относительно точки первого замыкания K ₁ ) и сопротивлениями R' и R." переменного резистора, подключенного к кольцам ротора генератора. До появления второго замыкания мост балансируют, то есть пременный резистор устанавливается в такое положение, при котором ток в диагонали моста отсутствует. Этому соответствует условие R' _в R" = R" _в R'. После возникновения второго замыка­ния на землю (в точке K ₂) баланс моста нарушается и защита срабатывает, если постоянный ток в диагонали достаточно боль­шой.

При выполнении этой защиты учитывается то, что даже при на­личии баланса моста через его диагональ может проходить переменный ток, обусловленный неравномерностью воздушного зазора в генераторе. Чтобы под действием указанного тока защита не сработала, его уменьшают, включая последовательно с основной обмоткой ω _осн реле тока КА реактор LR, имеющий для переменно­го тока большое сопротивление. Кроме того, в диагональ моста включают промежуточный трансформатор тока TLA, вторичный ток которого подводят к дополнительной обмотке ω _доп реле тока. Магнитодвижущая сила обмотки ω _доп направлена навстречу магни­тодвижущей силе переменного тока обмотки ω _осн , поэтому воздей­ствие переменного тока на реле КА уменьшается.

Рассматриваемая защита отстраивается от тока небаланса, обусловленного неточной балансировкой моста и наличием пере­менного тока в реле. Защита имеет выдержку времени t _c.з = 1,0÷1,5 с. Реле времени и выходное промежуточное реле подключа­ются, как и в предыдущей схеме (рис. 12.10, а), и поэтому они на рис. 12.10, б не показаны.

Основные недостатки этой защиты — наличие мертвой зоны (по обе стороны около точки первого замыкания) и невозможность ис­пользования в некоторых случаях (например, при первом замыка­нии у колец ротора).