Защита от однофазных замыканий на землю в цепи статора генератора (назначение, принцип действия)

Все виды РЗ от однофазных замыканий на землю реагируют на составляющие нулевой последовательности тока I 0 и напряжения U 0.Простейшим устройством является неселективная сигнализация о появлении замыкания на землю, реагирующая на 3 U 0. Такое устройство состоит из одного реле повышения напряжения KV 0,которое питается напряжением 3 U 0 от обмоток ТН, соединенных по схеме разомкнутого треугольника (рис.9.5). Подобная неселективная сигнализация устанавливается на шинах РУ 6-35 кВ. Возможен и другой вариант ее исполнения, изображенный на том же рисунке. В этой схеме сигнал о появлении земли дает реле КА 0,включенное в нулевой провод вольтметров контроля изоляции фаз сети, показания которых позволяют определить поврежденную фазу.

Селективная сигнализация должна дополняться РЗ, способной определять, на каком участке сети возникло замыкание на землю. В качестве селективных применяются токовые ненаправленные и направленные РЗ, реагирующие на составляющие НП.
Все применяемые РЗ можно подразделить на четыре группы защиты, реагирующие:
1) на естественный емкостный ток сети (такой способ РЗ возможен только при отсутствии компенсации или при наличии перекомпенсации емкостного тока сети);
2) на токи НП, создаваемые искусственным путем;

3) на токи высших гармоник, возникающие в поврежденной ЛЭП при резонансной компенсации емкостных токов в установившемся режиме;

4) на токи переходного режима, возникающие в первый момент замыкания.

на трех фазах (рис. 3.1, б). На генераторах мощностью более 30 МВт с целью повышения надежности продольная дифференциальная защита всегда выполняется в трехфазном исполнении независимо от наличия защиты от замыканий на землю, действующей на отключение.

Ток срабатывания продольной дифференциальной защиты выбирается по условию отстройки от тока небаланса, проходящего в реле при внешних КЗ:

где k_Н —коэффициент надежности, равный 1,3; I _{НБ.РАСЧ}—расчетный ток небаланса, определяемый согласно следующему выражению:

где k_a, — коэффициент апериодичности, учитывающий дополнительную погрешность ТТ в переходном процессе; k _ОДН — коэффициент однотипности ТТ, принимаемый равным 0,5; f_i; — относительное значение погрешности ТТ, равное 0,1; I к,mах — периодическая составляющая тока (при t == 0), который проходит по ТТ защиты при внешнем металлическом КЗ на шинах генераторного напряжения.

Чтобы уменьшить токи небаланса, проходящие в реле при внешних КЗ, для продольной дифференциальной защиты подбираются ТТ, имеющие одинаковые характеристики намагничивания. При расчете по формуле (9.3) это учитывается коэффициентом однотипности. С этой же целью рекомендуется выравнивать сопротивления плеч дифференциальной защиты подбором соответствующих сечений жил соединительных кабелей, а в схемах защит генераторов небольшой мощности включать последовательно с обмотками токовых реле добавочные сопротивления 5—10 Ом. Для уменьшения тока небаланса, повышения чувствительности и надежности дифференциальной защиты целесообразно использовать в схеме реле с насыщающимися трансформаторами.

Продольная дифференциальная токовая защита генераторов большой мощности должна иметь ток срабатывания не более 0,6 I ном. Для генераторов мощностью до 30 МВт с косвенным охлаждением допускается выполнять защиту с током срабатывания (1,3—1,4) I ном. При такой уставке срабатывания дифференциальная защита, как правило, бывает надежно отстроена от тока небаланса и вместе с тем предотвращается ее ложное срабатывание в нормальном режиме в случае обрыва соединительных проводов или неисправности одного из ТТ. В последнем случае для сигнализации обрыва соединительных проводов дифференциальной защиты в нулевой провод токовых цепей включается токовое реле КА0 (рис. 3.1, в), ток срабатывания которого устанавливается равным 20—30 % I ном.

Продольная дифференциальная защита генератора во всех случаях должна обеспечивать коэффициент чувствительности больше двух (2) при КЗ на выводах генератора