Защита от замыканий на землю обмотки статора блочного генератора без зоны
нечувствительности с контролем сопротивления изоляции цепей статора
относительно земли типа РЗГ-100/4-7
Принцип действия поясняется с помощью рисунка, на котором:
Г – обмотка статора генератора;
Т – обмотка низшего напряжения блочного трансформатора;
С – фазные емкости сети генераторного напряжения;
R – сопротивления изоляции фаз по отношению к земле;
ТН1, ТН2 – трансформаторы напряжения с заземленными нейтралями высоковольтных
обмоток;
Rп – переходное сопротивление в месте замыкания.
Защита включает шкаф 1, шкаф 2, цифровой указатель сопротивления БЭ-2 (см.
фото). Шкафы 1, 2 располагаются вблизи объединенной нейтрали ВВ обмоток ТН, БЭ-2 –
на релейном щите.
Шкаф 2 содержит 2 рубильника, разделительный конденсатор СР, разрядник Р. В
шкафу 1 находятся орган постоянного тока (ОПТ),
орган напряжения нулевой
последовательности (орган U0).
Руб.1 предназначен для прямого подключения нейтрали ТН к земле, Руб.2 – для
вывода защиты из работы.
Заземляемые выводы обмоток ТН объединяются и подключаются к земле через
Руб.2 и разделительный конденсатор СР. При наличии ТН в нейтрали генератора его
заземляемый вывод объединяется с нейтралями ТН на выводах. Емкостное сопротивление
СР на промышленной частоте пренебрежимо мало по сравнению с индуктивным
сопротивлением ТН, поэтому заземление через СР не влияет на работу ТН.
Г
Т
R
IП
С
п
ТН1
С
R
R
IФ
IФ
С
ТН2
I
Шкаф 2
Шкаф 1
И4
И
И3
Руб.2
Руб.1
R
IФ
I
CР
I
+
U
Р
ОПТ
орган U0
220 В
50Гц
_
«Замык. 1 в генераторе»
«Замык. в генераторе»
«Снижение изол.1»
«Снижение изол. 2»
I
К указат.сопрот. БЭ-2
На выходе ОПТ имеется постоянное напряжение U= 80В, которое подводится к
нейтрали ТН через изолятоы И, И3, Руб.2, изолятор И4. В нормальном режиме под
воздействием U протекает постоянный ток I. Этот ток через ТН подтекает к генераторным
выводам и далее через сопротивления изоляции фаз попадает в землю. Из земли ток
возвращается в ОПТ. Значение I определяется выражением I=U/Rэкв, где Rэкв = R/3 эквивалентное сопротивление цепей генераторного напряжения по отношению к земле.
При замыкании на землю через переходное сопротивление R п ток I увеличивается.
Продольное сопротивление обмотки статора генератора на постоянном токе
пренебрежимо мало, поэтому увеличение I не зависит от места, где ухудшилась изоляция,
из чего следует, что защита не имеет зоны нечувствительности. При металлическом
замыкании на землю ток I принимает максимальное значение (примерно 6 mА).
Измерение I осуществляется органом постоянного тока, который выдает один
аналоговый и три логических сигнала. Аналоговый сигнал, пропорциональный
сопротивлению изоляции, подается на указатель сопротивления, располагаемый на
релейном щите. Два логических сигнала «Снижение изоляции» подаются на
предупредительную сигнализацию, сигнал «Замыкание в генераторе» - на отключение
генератора.
На вход органа U0
подается напряжение нулевой последовательности с
разомкнутого треугольника любого ТН, установленного на выводах генератора. При
достижении напряжением нулевой последовательности заданного значения орган U0
выдает сигнал на отключение генератора.
В таблице приведена информация о работе ОПТ и органа U0 при различных видах
замыканий на землю и при витковом замыкании в обмотке статора. Если орган
работоспособен при данном виде замыканий, то в таблице стоит значок «+», если не
работоспособен, то - « - ». Если работоспособность органа зависит от конкретных
параметров данного вида замыканий, то стоит «±».
Вид замыкания на землю
Работа защиты
ОПТ
орган U0
1.Перемежающееся дуговое замыкание (ПДЗ)
2.Металлическое замыкание на выводах и в глубине обмотки
статора
3. Металлическое замыкание в нейтрали обмотки статора
4.Замыкание через переходное сопротивление на выводах и в
глубине обмотки статора
5.Замыкание через переходное сопротивление в нейтрали
обмотки статора
6.Симметричное уменьшение сопротивления изоляции по
трем фазам
±
+
+
+
+
+
-
+
-
+
-
Витковое замыкание в обмотке статора
±
-
ПДЗ является наиболее опасным и часто встречающимся видом однофазного
замыкания. С другой стороны ПДЗ – исключительно многообразный процесс, зависящий
от значений пробивного напряжения и момента погасания дуги, а также от сочетания
этих факторов в процессе горения дуги. Соответственно этому разнообразна и форма
напряжения нулевой последовательности при каждой конкретной перемежающейся дуге.
Как следует из таблицы, ОПТ при ПДЗ может сработать, а может и не сработать.
Не сработает он в том случае, если перемежающееся замыкание будет
однополярным, причем в такой полярности, при которой напряжение на верхней
обкладке СР будет увеличиваться, из-за чего ОПТ будет запираться. При разнополярных
пробоях и пробоях, обуславливающих уменьшение напряжения на верхней обкладке СР,
ОПТ сработает. Надежное срабатывание РЗГ-100/4-7 при ПДЗ обеспечивается органом U0.
Данный орган выполнен таким образом, что он срабатывает при всех возможных
значениях и сочетаниях пробивного напряжения и момента погасания дуги.
При 3, 5, 6 видах замыканий напряжение нулевой последовательности не
появляется, поэтому орган U0 при этих видах замыканий неработоспособен. При 4 виде
замыканий орган U0 не срабатывает в силу его низкой чувствительности к переходному
сопротивлению.
ОПТ, как следует из таблицы, работоспособен при всех видах замыканий, при
которых неработоспособен орган U0.
Работоспособность ОПТ при симметричном снижении Rиз особенно важна для
генераторов с водяным охлаждением. Известны случаи, когда из-за попадания кислоты в
систему охлаждения происходило недопустимо низкое симметричное уменьшение
сопротивление системы охлаждения по отношению к земле. Генератор был отключен
органом постоянного тока. Солемеры
в силу инерционности сработали через
значительное время после отключения генератора защитой.
Отдельной строкой в таблице выделено витковое замыкание, не связанное с землей.
Из-за нагрева в месте
виткового замыкания происходит уменьшение сопротивления
фазной изоляции. Благодаря высокой чувствительности к сопротивлению фазной
изоляции ОПТ может выдать сигнал «Снижение изоляции» или отключить генератор на
ранней стадии виткового замыкания и тем самым предотвратить серьезное повреждение
генератора.
Основные параметры защиты
Орган постоянного тока
-Диапазон измерения сопротивления изоляции – 8 кОм ÷20 МОм.
-Сопротивления срабатывания сигнальных ступеней – регулируемые, от 20 кОм до
10 М.
-Сопротивление срабатывания отключающей ступени – регулируемое, от 5 до 50
кОм.
-Время срабатывания сигнальных ступеней – 2 сек.
-Время срабатывания отключающей ступени – 0,5; 1,0; 2,0 сек.
Орган U0
-Напряжение срабатывания на частоте 50 Гц – регулируемое, от 5 до 30В.
-Время срабатывания – 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 сек.
Отличительные особенности РЗГ-100/4-7
- Решен вопрос безопасности обслуживания. Это обеспечивается тем, что в
ОПТ предусмотрена высоковольтная развязка по изоляции между вторичными
цепями защиты и первичными цепями, гальванически связанными с
высоковольтными обмотками ТН. Причем это может быть проверено персоналом
станции посредством высоковольтных испытаний. Эта возможность обеспечивается
специальной
конструкцией защиты и тем, что в соответствующий раздел
Технического описания введен пункт «Высоковольтные испытания».
- Защита выдерживает без повреждений перекрытие
высоковольтной
обмотки любого ТН, при этом она выдает сигнал на отключение генератора. Это
качество стало актуальным в связи с тем, что в настоящее время на генераторах
устанавливается 20 и более ТН, сответственно стала ощутимой вероятность
перекрытия высоковольтной обмотки одного из них.
Защита выпускается в 2-х модификациях:
-РЗГ-100/4-7 – для турбо и гидрогенераторов без дугогасящего реактора в нейтрали.
-РЗГ-100/4-7Р – для турбо и гидрогенераторов с дугогасящим реактором в нейтрали.
.
