Zastita Na Generatori

5. ZA[TITA NA GENERATORI

Defektite na generatorot nastanuvaat kako posledica na probiv na izolacijata predizvikan od razli~ni napregawa. Toa se mehani~kite napregawa zaradi centrifugalnite sili, dinami~kite sili na kusa vrska, vibraciite, kako i napregawata pri greewe i ladewe. Izolacijata e izloèna i na termi~ki i na hemiski vlijanija zaradi koi doa|a do stareewe i gubewe na izolacionite osobini. Osven toa, izolacijata moè da bide izloèna i na previsoki elektri~ni napregawa. Do niv moè da dojde i zaradi atmosferski ili pogonski prenaponi. Pogolemite defekti na generatorot imaat za posledica golemi materijalni tro{oci za popravka ili zamena na o{teteniot del, dodeka {tetite od nemo`nosta za proizvodstvo na elektri~na energija se u{te pogolemi. Pobaruvawata da pri proizvodstvoto na generatori so ista koli~ina na potro{en materijal se dobie pogolema mo}nost, dovedoa do toa iskoristenosta da se zgolemuva do gornite granici na izdr`livosta na materijalot. Toa zna~i deka mo`nosta za preoptovaruvawe na novite generatori e relativno pomala od postarite i deka relativno brzo treba da se eliminiraat site sostojbi koi ne spa|aat vo normalni pogonski sostojbi. Konstruiraweto na generatori so golema edine~na mo}nost ima, pome|u drugoto, za rezultat i mal aktiven otpor na namotkata. So zgolemuvawe na mo}nosta po edinica rastat i nominalnite naponi na generatorot, {to doveduva do pogolemi induktivni otpori. Vakviot odnos na parametrite na namotkata doveduva do golemi vremenski konstanti na generatorot. Ova ima za posledica golema asimetrija na strujata na kusa vrska so relativno bavno opa|awe na ednonaso~nata komponenta na strujata na kusa vrska. Zatoa pri proektiraweto na za{titata mora da se vodi smetka za problemot na zasituvawe na strujnite transformatori i nepominuvawe na strujata niz nulata, {to zna~itelno go ote`nuva prekinuvaweto na strujata. Vo zavisnost od vidot i mestoto, se razlikuvaat sledni defekti kaj generatorite:- kusa vrska pome|u namotkite na statorot,- kusa vrska na statorska namotka so zemja, - kusa vrska pome|u navivkite na edna faza od statorskata namotka,- kusa vrska na pobudnata namotka so zemja,- kusa vrska pome|u navivkite na pobudnata namotka. Pri defekti i poremetuvawa vo mreàta na koja e vrzan generatorot, moàt da se pojavat opasni pogonski sostojbi, i toa:- pregolemo strujno optovaruvawe (toa nastanuva skoro isklu~ivo kako posledica na preoptovaruvaweto so reaktivna mo}nost),- nedozvoleno zagrevawe,- golemi strui niz generatorot poradi nadvore{ni kusi vrski,- nesimetri~no optovaruvawe,- previsok napon,- rabota na generatorot vo reìm na motor,- asinhrona rabota i - pregolem broj na vrteì.

Vo delot koj sledi se zapo~nuva so razgleduvawata vrzani so za{titata od kusi vrski.

5.1 ZA[TITA OD KUSA VRSKA POME\U STATORSKITENAMOTKI

Kusa vrska pome|u statorskite namotki se slu~uva pome|u provodnicite od razli~ni fazi. Na slikata 5.1 prikaàn e tekot na struite pri kusa vrska na generatorot. Na ovaa slika e prikaàn slu~aj na dvopolna kusa vrska pome|u namotkite na fazite L1 i L2 (no na~elno isto se razgleduva i tropolnata kusa vrska). Niz mestoto na defektot te~i struja koja e suma na strujata koja ja proizveduva generatorot Ig i strujata Iees koja te~e od ostanatiot del na elektroenergetskiot sistem.

Vo slu~aj na dvopolna kusa vrska strujata na generatorot Ig = Ig2 e:

, (5.1)

kade:E - elektromotorna sila na generatorot ,Zi - impedansa na generatorot za inverzen reìm i Zd - impedansa na generatorot vo direkten reìm (toa moè da bide impedansa za subtranziten - po~eten, tranziten - preoden ili za traen period), dodeka strujata na generatorot Ig = Ig3 vo slu~aj na tropolna kusa vrska e:

. (5.2)

Gornite izrazi vaàt vo slu~aj na defekt na glavite na namotkite. Ako defektot se slu~i na namotkata na generatorot na relativna oddale~eost od yvezdi{teto (01), elektromotornata sila koja ja predizvikuva strujata na defektot iznesuva Ef. Impedansata na namotkata na generatorot opa|a pribli`no so kvadratot na brojot na navivkite (bidej}i rezistansata na generatorot e mnogu pomala od reaktansata, a namotkata na generatorot se odnesuva kako solenoid ~ija induktivnost zavisi od kvadratot na brojot na navivkite), pa spored toa, i so kvadratot na . Orientacionata vrednost na strujata na kusa vrska moè da se presmeta vrz osnova na sledniov izraz:

, (5.3)

Namotka na statorot

mesto nadefekt

Slika 5.1. - Tekovi na struite pri defekt vo generatorot.

kade Ig na glava na namotka e presmetana so pomo{ na izrazot (5.1) za dvopolna, odnosno, so pomo{ na izrazot (5.2) za tripolna kusa vrska.

Ovoj izraz vaì za umereno malite vrednosti na oddale~enosta koga na vrednosta na strujata po~nuva da vlijae preodniot otpor na mestoto na defektot.

Vrednosta na strujata na kusa vrska Iees zavisi od mestoto na kusa vrska vo generatorot, brojot na generatori vo pogon vo ostanatiot del na elektroenergetskiot sistem i od impedansite pome|u tie generatori . Me|utoa duri i koga vlijanieto na ostanatiot del na elektroenergetskiot sistem bi se zanemarilo, vrednostite na struite na mestoto na kusa vrska se mnogu golemi (od red nekolku desetici kA).

Elektri~niot lak e neminoven vo slu~aj na kusi vrski, pa na mestoto na kusa vrska se stvara golema koli~ina na toplina koja doveduva do zna~ajni o{tetuvawa na mestoto na kusa vrska. Zaradi toa se postavuva uslov generatorot, vo slu~aj na pojava na kusa vrska pome|u namotkite, {to e mo`no pobrzo da se isklu~i od ostanatiot del na elektroenergetskiot sistem kako bi se prekinala strujata Iees, no i {to pobrzo da se demagnetizira i zapre (da se namali brojot na vrteì) kako bi se prekinalo napojuvaweto na mestoto na kusa vrska od samiot generator. Treba da se ima vo predvid deka rotorot na generatorot ne smee da se zapre pred potpolno ladewe na generatorot zo{to toa bi dovelo do iskrivuvawe na osovinata na rotorot.

Kako kriterium za detektirawe na ovie kusi vrski moè da se iskoristi pojavata na zna~itelno zgolemuvawe na strujata pa kako za{tita moè da se koristi i prekustrujnata za{tita. Za da ne doa|a do nepotrebno deluvawe na ovaa za{tita pri kusi vrski vo blizina na generatorot, vremenskoto nagoduvawe mora da bide relativno dolgo (obi~no i preku 2 sekundi, {to so ogled na vrednosta na strujata na kusa vrska vo generatorot e predolgo). Osven toa, prekustrujnata za{tita treba da bide nagodena na vrednost na strujata pogolema od nominalnata struja na generatorot, {to bi moèlo da dovede do nedovolna osetlivost na za{titata pri kusi vrski preku preoden otpor vo blizina na zvezdi{teto na generatorot. Zatoa prekustrujnata za{tita moè da se koristi kako rezervna za{tita, dodeka kako osnovna za{tita mora da se upotebi nekoja poefikasna za{tita. Za taa cel se koristi diferencijalnata za{tita kako za{tita od kusi vrski pome|u namotkite na generatorot. Diferencijalnata za{tita se priklu~uva na strujni transformatori vo yvezdi{teto i pred generatorot. Se nagoduva na minimalna struja na prorabotuvawe od 10% do 20% (25%) od nominalnata struja. So vakov izbor na nagoduvawe se obezbeduva dovolna osetlivost kaj site vidovi na kusi vrski.

Generatorite naj~esto se priklu~uvaat vo mreà preku transformator vo blok vrska (generatorite bez blok transformator obi~no se koristat kako rezervno napojuvawe na valalni~ki pogoni). Pri toa se mo`ni razli~ni na~ini na {titewe so diferencijalna za{tita - slika 5.2. Vo prviot slu~aj so diferencijalnata za{tita se {titi celiot blok (slika 5.2a). Osven diferencijalniot relej >, potrebni se i me|utransformatori MT (ulogata na MT e detalno obrabotena kaj diferencijalnata za{tita na transformatori). Vo vtoriot slu~aj, generatorot ima posebna diferencijalna za{tita, a celiot blok se {titi so posebna za{tita - slika 5.2b. Prednost na ova re{enie e toa {to diferencijalnata za{tita na blokot pretstavuva rezervna za{tita na generatorot. Vo tretiot slu~aj, so posebna za{tita se {titat i transformatorot i generatorot - slika 5.2c. Ova re{enie e ponepovolno od vtoriot slu~aj bidej}i nema rezervna za{tita za generatorot.

Ako pome|u generatorot i blok transformatorot postoi otcep na napojuvawe na sopstvena potro{uva~ka (turbogeneratori vo termoelektranite), konstrukcijata na diferencijalnata za{tita e ne{to posloèna , zatoa {to treba da se zeme vo predvid strujata {to odi za napojuvawe za sopstvena potro{uva~ka. Normalnata struja na potro{uva~kata bi moèla i da se tolerira bidej}i se dviì vo zonata na neosetlivost na relejnata za{tita (od 5% do 15% od nominalnata struja na generatorot). Me|utoa, pri kusi vrski vo postrojkata za sopstvena potro{uva~ka, strujata vo otcepot zna~itelno bi se zgolemila i }e predizvika nepotrebno deluvawe na diferencijalnata za{tita na generatorot. Zatoa se primenuva re{enie kako na slikata 5.2d, kade generatorot se {titi so posebna diferencijalna za{tita.

Diferencijalniot relej za za{tita na blokot priklu~en e taka da od ednata strana se doveduva strujata , a od drugata strana strujata Id :

, (5.4)kade: - struja koja te~e od generatorot i Isp - struja koja te~e kon sopstvenata potro{uva~ka.

Osnovnite barawa koi se postavuvaat kaj diferencijalnata za{tita na generatorot se golema brzina na deluvawe i golema osetlivost na za{titata. Vo kombinacija so ovie za{titi se koristat ultra brzi prekinuva~i (vremeto na deluvawe e 60 ms i pomalku), bidej}i kusata vrska me|u statorskite namotki e edna od najte{kite kusi vrski kaj generatorite. Vo delot koj sleduva se razgleduvaat kusi vrski na statorskata namotka so zemja.

Slika 5.2. - Diferencijalna za{tita na generator.

otcep za sopstvenapotro{uva~ka

5.2 ZA[TITA OD KUSA VRSKA NA STATORSKATA NAMOTKA SO ZEMJA

Ova e mnogu ~est defekt koj se pojavuva vo pogon na generatorot. Voobi~aeno e yvezdi{teto na generatorot da e izolirano ili zazemjeno preku otpornik ~ij otpor e relativno golem, taka da struite na ednopolna kusa vrska se dviàt vo granici relativno bezopasni za generatorot (toa se strui od redot na nekolku A so koi opredeleno vreme generatorot moè da se ostane vo pogon). So za{titata od kusi vrski so zemja treba da se detektiraat ednopolnite kusi vrski i da se spre~i nivnoto prerasnuvawe vo pote{ki defekti - dvojna ednopolna kusa vrska (ili kusa vrska pome|u navivkite od ista faza) i dvopolna kusa vrska so zemja. Na slikata 5.3 prikaàn e generator kaj kogo yvezdi{teto e izolirano. Neka se razgleduva situacijata na ednopolna kusa vrska na relativna oddale~enost od yvezdi{teto. Strujata na kusa vrska (dozemen spoj) se zatvora samo preku kapacitetot na generatorot i kapacitetot prema zemjata na ostanatiot del na elektroenergetskiot sistem. Koga }e se slu~i ednopolna kusa vrska, naponot na mestoto na kusa vrska ima nulta brojna vrednost, dodeka naponot na yvezdi{teto na generatorot e Uf (so Uf e ozna~ena vrednosta na fazniot napon na krajot na namotkata vo momentot neposredno pred kusata vrska). Ne e te{ko da se pokaè deka naponot na yvezdi{teto na generatorot e ednakov na nultata komponenta na naponot na generatorot. Bidej}i impedansata na generatorot za direkten i inverzen reìm e zanemarliva vo odnos na impedansata vo nulti reìm (koja dominantno ja ~inat kapacitivni otpori), moè da se zeme deka strujata na ednopolna kusa vrska e:

, (5.5)

kade e: C1 - vkupen kapacitet po faza, sprema zemjata i Ud - direktna komponenta na fazniot napon na generatorot (ako na defektot mu prethodel simetri~en reìm na optovaruvawe (zna~i bez prisustvo na

inverzen reìm, toga{ naponot Ud=Uf).

Slika 5.3. - Ednopolna kusa vrska na generator so izolirano yvezdi{te.

C1 C1 C1

Vrz osnova na gorniot izraz, moè da se konstatira deka, vo slu~aj na ednopolna kusa vrska, strujata Ig1 fazno e pomestena (prethodi) za agol od 90 vo odnos na naponot.

Kapacitetot C1 pretstavuva zbir na kapacitetite od edna faza na generatorskata (statorska) namotka, spojnite vidovi od generatorot do transformatorot i namotkata na poniskiot napon na transformatorot sprema zemja (me|ufazni kapaciteti vo nulti reìm ne postojat). Spomenatite kapaciteti prema zemja zna~itelno zavisat od mo}nosta, naponot i konstrukcijata na generatorot. Kaj generatorite priklu~eni direktno na sobirnici, vo kapacitetot C1 se vklu~uva i kapacitetot sprema zemjata na ostatokot na elektroenergetskiot sistem koj e priklu~en na taa sobirnica.

Strujata na ednopolna kusa vrska e direktno proporcionalna so kapacitetot i oddale~enosta na mestoto na kusata vrska od yvezdi{teto na generatorot (zna~i, isto kako i vo slu~aj na dvo(tri)fazna kusa vrska, no pri~inite na vakvata zakonitost vo dvata slu~ai se razli~ni). Ako =1, t.e. kaj ednopolna kusa vrska na krajot na namotkata na generatorot, strujata e maksimalna, pri {to zvezdi{teto e na potencijal ednakov na Uf, dodeka faznite naponi na ostanatite dve namotki po vrednost se ednakvi na liniskite naponi. Kaj ednopolna kusa vrska vo yvezdi{teto na generatorot (=0) nema nikakvi promeni vo naponite. Vo toj slu~aj yvezdi{teto na generatorot e kruto zazemjeno i vo slu~aj na u{te edna ednopolna kusa vrska na namotkata, bi do{lo do golema struja na kusa vrska.

Ako yvezdi{teto na generatorot e zazemjeno preku raboten otpor R (slika 5.4), pri napon na zvezdi{teto Uf, strujata na ednopolna kusa vrska }e iznesuva:

, (5.6)

Kako kriterium za deluvawe na za{titata moè da se zeme pojavata na napon na yvezdi{teto Uf i/ili pojavata na struja na ednopolna kusa vrska. Vo za{titata se koristat relei priklu~eni na ovoj napon, struja ili na dvete golemini (toa se naponski, strujni ili relei na mo}nost, respektivno). So za{titata se deluva na isklu~uvawe i demagnetizirawe na generatorot.

Naj~esto se koristi za{tita so naponski relei. Dva mo`ni na~ini na realizacija na ovaa za{tita se prikaàni na slika 5.5. Za{titata od kusi vrski so

Slika 5.4. - Ednopolna kusa vrska na generator so zazemjeno yvezdi{te

preku otpornik.

C1C1 C1

zemja se realizira so pomo{ na naponski relei na nulta komponenta na naponot.

Vo prvata varijanta, relejot Uo> se napojuva preku transformator priklu~en na naponot na yvezdi{teto na generatorot sprema zemja. Ovaa varijanta e prikaàna na slikata so polna linija. Vo drugata varijanta, nultata komponenta na naponot se dobiva od sekundarot na merniot transformator ~ii namotki se povrzani vo otvoren triagolnik. Ovaa varijanta e prikaàna so to~kasti linii.

So za{titata (bez ogled na primenetata varijanta) se deluva vo slu~aj na ednopolna kusa vrska vo statorskata namotka (K1), na spojnite elementi me|u generatorot i transformatorot (K2) i na primarnata strana na blok transformatorot (K3). Vrednosta na nultata komponenta na naponot koja se meri so za{titata vo normalen pogon pribli`no e ednakva na nula, dodeka kaj ednopolnata kusa vrska e ednakva na naponot na yvezdi{teto na generatorot. Pri nagoduvawe na naponot na prorabotuvawe, se javuva problem pri kusi vrski blisku do yvezdi{teto koga Uf e so vrednost 5% 15% od Ung.

Pri pojava na kusa vrska so zemja vo elektroenergetskiot sistem pozadi blok transformatorot, na generatorot se vospostavuvaat relativno visoki naponi na nulti reìm, bez ogled {to blok transformatorot e vo sprega Dy. Zaradi postoeweto na kapacitet me|u visokonaponskata i niskonaponskata namotka na transformatorot, nultiot reìm od elektroenergetskiot sistem se prenesuva i na generatorot, {to moè da dovede do problemi so osetlivosta i do nepotrebno deluvawe na prethodno spomenatata za{tita. Na slika 5.6 faznite kapaciteti se ozna~eni: so Co pome|u visokonaponska i niskonaponska namotka na transformatorot, so Cg na generatorskata namotka, so Cv na spojnite vodovi od generatorot do transformatorot i so CT na namotkata na niskiot napon na transformatorot sprema zemja. So sobirawe na ovie vrednosti na kapacitetite se dobiva vkupniot kapacitet po faza C1 (izraz(5.5)). Na ovaa slika e prikaàna i soodvetna ekvivalentna {ema i naponite na kapacitetite vo nulti reìm.

Slika 5.5. - Za{tita na statorska namotka od kusi vrski so zemja.

Slika 5.6. - Kapaciteti i ekvivalentna {ema na blok generator-transformator vo nulti reìm.

mesto nakusa vrska

Neka pri pojava na kusa vrska so zemja vo elektroenergetskiot sistem na visokonaponskata strana na blok transformator vrednosta na nultata komponenta na naponot e . Toga{ naponot na izoliranoto yvezdi{te na generatorot U0 (vo slu~aj yvezdi{teto da e izolirano, t.e. ne e povrzan otporot R) iznesuva:

. (5.7)

Kaj generatori priklu~eni preku blok transformator na mreà so visoki naponi (220 kV i pove}e) naponite U0 moàt da bidat i pogolemi od nominalniot napon na generatorot. Za da se izbegne pojavata na visoki naponi U0 se pribegnuva kon zazemjuvawe na yvezdi{teto na generatorot preku relativno golemi vrednosti na otporot R. Vo toj slu~aj, nultata komponenta na strujata koja te~e od elektroenergetskiot sistem kon generatorot iznesuva:

. (5.8)

Naponot e pogolem od naponot U0 za padot na naponot na kapacitetot 3C0:

. (5.9)

Spored toa, naponot na yvezdi{teto na generatorot pri ednopolna kusa vrska od visokonaponskata strana na blok transformatorot iznesuva:

. (5.10)

Na vrednosta na naponot U0, pa spored toa i na osetlivosta na za{titata, se vlijae so odreden izbor na otpor R i zgolemuvawe na kapacitetot C1. Pri toa, treba da se ima vo predvid deka so namaluvawe na otporot R se zgolemuva strujata na ednopolna kusa vrska.

So za{titata od kusa vrska so zemja vo koja se koristat naponski relei moè da se postigne {titewe od 85% do 95% na namotkata na statorot (gledano od izvodot na namotkata kon yvezdi{teto). Verojatnosta za probiv na izolacijata na preostanatite 15% do 5% na namotkata e relativno mala. Sepak taa ne smee da se zanemari kaj generatori so pogolema mo}nost, bidej}i kapacitetite vo tie slu~ai se pogolemi, pa pogolemi se i naponite koi se prenesuvaat od elektroenergetskiot sistem.

[titeweto na celata namotka (tn. 100% za{tita) moè da se postigne na pr. so koristewe na naponot na tretiot harmonik (frekvencija 150 Hz) koj

normalno se javuva vo naponot na generatorot vo iznos od nekolku procenti. Dodeka yvezi{teto e izolirano, strujata na tretiot harmonik ne moè da se zatvori preku generatorot. Koga }e dojde do ednopolna kusa vrska, strujnoto kolo se zatvora, a strujata se detektira so relejot vrzan preku filter koj propu{ta frekvencija od 150 Hz.

5.3. ZA[TITA OD KUSI VRSKI POME\U NAVIVKITE OD ISTA FAZA OD STATORSKATA NAMOTKA

Do kusa vrska pome|u navivkite od ista faza moè da dojde zaradi probiv na izolacijata na navivkite od ist `leb ili pome|u navivki koi se vkrstuvaat na glavata na namotkata. Isto taka, dve ednopolni kusi vrski na razli~ni mesta na ista faza go pretstavuvaat ovoj vid na defekt. I ednopolna kusa vrska so relativno mali strui moè da dovede do probiv na izolacijata pome|u navivkite od ista faza.

Kaj pojava na kusa vrska pome|u navivkite od ista faza postoi edna ili pove}e spoeni navivki. Fluksot na statorot inducira struja vo sekoja kratko spoena navivka, koja so mali preodni otpori moè da dostigne i mnogu visoki vrednosti, taka da moè da dojde do relativno golemi o{tetuvawa na namotkata i aktivnoto èlezo na statorot.

Kaj ovoj tip na defekt strujata se zatvora samo vo kratko spoenite navivki, taka da strujata ne moè da se detektira nitu so prekustrujna nitu so diferencijalna za{tita. Generatorot so kratko spoeni navivki vo edna faza moè da se razgleduva kako generator so pove}e navivki vo fazite kade nema gre{ka (defekt) i so ne{to pomal broj na navivki vo fazata kade se kuso vrzani navivkite. Vo taa prilika se pojavuva odreden debalans na strujata, no toj ne e so takov intenzitet za da moè da se detektira so prekustrujnata za{tita. Vo ovoj slu~aj ne postojat ni uslovi za prorabotuvawe i na diferencijalnata za{tita, bidej}i struite koi te~at se takvi da intenzitetot na diferencijalnata struja e ednakov na nulta brojna vrednost. Ova zna~i deka nitu posledicite predizvikani od ovoj defekt ne moàt da se detektiraat preku struite. Zatoa kako kriterium za detekcija na ovoj vid na defekti se koristi nesimetrijata na naponot na generatorot. Zaradi izvesniot broj na kuso vrzani navivki se javuva nulta komponenta na naponot. Dokolku na ve{ta~ki na~in se napravi yvezdi{te na priklu~ocite na generatorot, se dobiva razlika na potencijalite pome|u yvezdi{teto i yvezdi{teto na generatorot. Koga taa razlika na potencijalite }e nadmini odredena vrednost, deluva naponskoto rele. Za taa cel moè da se koristi i prekustrujno rele, koe se povrzuva vo serija so nekoja impendansa pome|u spomenatite yvezdi{ta. Ve{ta~koto yvezdi{te se pravi da bi se izbegnalo vlijanieto na eventualnata nulta komponenta na naponot od elektroenergetskiot sistem.

5.4. ZA[TITA NA VOZBUDNATA NAMOTKA OD KUSA VRSKA SO ZEMJA

Pojavata na kusa vrska so zemja - ednopolna kusa vrska vo vozbudnata namotka e relativno ~esta kusa vrska kaj generatorite. Do ednopolna kusa vrska moè da dojde zaradi probiv na izolacijata na rotorskata namotka ili zaradi o{tetuvawe, probiv ili ne~istotija na izolacijata na lizga~kite prsteni i spojnite vodovi.

Pri ednopolna kusa vrska na vozbudnata namotka nema neposredni posledici vrz rabotata na generatorot bidej}i na mestoto na defekt ne te~e struja. Me|utoa, postoi, opasnost da dojde do u{te edna ednopolna kusa vrska na vozbudnata namotka. Toa bi imalo za posledica pojava na golemi strui vo vozbudnata namotka i golemo zagrevawe ili/i o{tetuvawe na rotorot. Osven toa, pri kusa vrska pome|u navivkite na rotorot se naru{uva simetrijata na proizvedeniot fluks, {to ima za posledica pojava na neramnote`a na radijalnite sili koi predizvikuvaat jaki vibracii na celiot generator. Ovie vibracii se zgolemuvaat so zgolemuvaweto na vozbudata i se namaluvaat koga na generatorot mu se namaluva vozbudata, za razlika od vibraciite predizvikani so iskrivuvawe na rotorot koi ne zavisat od vozbudata. Kusa vrska pome|u navivkite na vozbudnata namotka retko se javuva, pa zatoa ne se koristi nikakva posebna za{tita od ovoj defekt (tuku za{titata se sveduva na preventiva kaj detekcija na kusa vrska so zemja).

Za da se spre~at posledicite od pojavata na vtorata ednopolna kusa vrska na vozbudnata namotka, se vr{i signalizacija na pojavata na prvata ednopolna kusa vrska, a generatorot se isklu~uva od pogon (pri {to toa isklu~uvawe ne mora da sledi vedna{) za da se utvrdi pri~inata za pojava na ednopolnata kusa vrska.

Na sl. 5.7. prika`an e principot na deluvawe na za{titata od ednopolna kusa vrska vo vozbudnata namotka. Preku soodveten delitel na napon Dr, kondenzator Cr i releto I>, vozbudnoto kolo na generatorot se priklu~uva na izvor za napojuvawe. Kako izvor se koristi eden kraj na sekundarot na transformatorot, dodeka drugiot kraj na sekundarot se zazemjuva. Naponot na izvorot za napojuvawe e od redot na nekolku desetici volti.

Ako izolacijata na vozbudnata namotka e dobra, niz releto te~e samo mala kapacitivna struja zaradi kapacitetot na vozbudnata namotka Cu sprema zemja. Ako se pojavi namaluvawe ili probiv na izolacijata, se zatvara strujnoto kolo i niz releto te~e pogolema struja, pa se deluva na signalizacijata. Vo ovaa za{tita se primenuvaat mnogu osetlivi relei, bidej}i struite koi te~at vo ovie kola se od redot na nekolku mA.

5.5. ZA[TITA OD OPASNI POGONSKI SOSTOJBI

Vo ovoj del nakratko }e se razgleduvaat opasnite pogonski sostojbi. Razgleduvawata po~nuvaat so termi~kata za{tita.

Slika 5.7. - Za{tita na vozbudnata namotka od kusa vrska so zemja.

vozbudna namotka izvor na

napoju-vawe

Termi~ka za{tita

So ovaa za{tita treba da se za{titi generatorot od nedozvoleno zagrevawe koe moè da nastane zaradi:1. preoptovaruvawe i2. drugi pri~ini koi ne se posledica na preoptovaruvaweto (zaradi dopolnitelni

inducirani strui vo rotorot, kako i zaradi zgolemenite zagubi vo triewe i ventilacija; pri~ina moè da bide i defekt vo sistemot za ladewe na generatorot - zatnuvawe na kanalite za ladewe, namaluvawe ili prestanok na cirkulacijata na sredstvo za ladewe, nedovolno podma~kuvawe, nedozvoleno visoka temperatura na razladnoto sredstvo, itn.).

Preoptovaruvaweto na generatorot se javuva pri ispad od pogon na poedini generatori ili kompletni elektrani, koi paralelno napojuvaat zaedni~ko potro{uva~ko podra~je ili pri ispad na prenosnite vidovi. Vo ovoj slu~aj moè da se slu~i potro{uva~ite da baraat pogolema aktivna i reaktivna mo}nost od nominalnata mo}nost na generatorot, taka da doa|a do negovo preoptovaruvawe.

Mo`nosta od preoptovaruvawe na generatorot so aktivna mo}nost e obi~no mnogu mala, bidej}i e ograni~ena so maksimalnata mo}nost koja moè da ja proizvede turbinata. Mo`nosta od preoptovaruvawe so reaktivna mo}nost e zna~itelno pogolema i zavisi od maksimalno mo`nata vozbuda na generatorot. Zemaj}i ja vo predvid aktivnata i reaktivnata mo}nost, mo`ni se preoptovaruvawa do okolu 160% od nominalnata mo}nost na generatorot. Vremeto za koe namotkata na preoptovareniot generator }e se zagree do maksimalno dozvolenata temperatura zavisi od konstruktivnite karakteristiki na generatorot, od negovoto prethodno optovaruvawe i od intenzitetot na preoptovaruvaweto. Za opi{uvawe na dinamikata na zagrevawe na generatorot se koristi termi~ka konstanta so koja se opi{uva globalnoto zagrevawe na generatorot kako celina. So za{titata bi trebalo generatorot da se isklu~i pred namotkata da ja dostigne maksimalno dozvolena temperatura. Za taa cel najpogodni se termi~kite prekustrujni relei koi go preslikuvaat zagrevaweto na generatorot i go isklu~uvaat od pogon so vremensko zadocnuvawe koe zavisi od intenzitetot na strujata. Pri izborot na termi~ki relei treba da se ima vo predvid vremenskata konstanta na zagrevawe na releite da bide {to posli~na na vremenskata konstanta na zagrevawe na {titeniot generator. Orientaciono moè da se smeta deka termi~kata konstanta na generatorot e od 10 do 45 minuti. Vremenskata konstanta e pogolema, ako e pogolema mo}nosta i pomala brzinata na vrteì na generatorot.

Bidej}i vo normalni pogonski sostojbi optovaruvaweto na generatorot e simetri~no, dovolno e releto za termi~ka za{tita da se priklu~i na strujni transformator vo edna faza. So ovie relei se deluva na signalizacija i isklu~uvawe. ^lenot za signalizacija se nagoduva na struja ne{to pogolema od nominalnata, a so niv treba da se deluva so vremensko zategawe pogolemo od vremeto na deluvawe na za{titata na vodovite kako ne bi do{lo do nepotrebna signalizacija pri defekti vo elektroenergetskiot sistem. So ~lenot za isklu~uvawe se deluva na signalizacijata momentalno, a na isklu~uvaweto posle odredeno vremensko zadocnuvawe.

Pokraj za{titata so termi~ki prekustrujni relei, generatorite se opremuvaat i so termi~ki sondi. Mereweto se vr{i na pove}e mesta - toa po pravilo se temperaturno najmnogu napregnati mesta (na pr. temperatura na

namotkata na poedini fazi, temperatura na razladniot medium na vlez i izlez, temperatura na le`i{tata, itn).

Za{tita od strui od nadvore{ni kusi vrski

Vo slu~aj na pojava na kusa vrska na sobirnici na elektrana ili vo del od elektroenergetskiot sistem vo neposredna blizina na generatorot, niz generatorot }e te~at strui so golem intenzitet, pri {to na samiot generator nema defekt. Bidej}i pri~inata za defektot e nadvor od generatorot, ovie defekti treba da se eliminiraat so za{titi koi ne se generatorski. Dokolku dojde do defekt na tie za{titi, neophodno e generatorot da se za{titi od posledicite na vakvata opasna pogonska sostojba. Za ovaa za{tita se koristi prekustrujnata za{tita so 3 relei koi se nagoduvaat na slednava vrednost:

, (5.11)

kade se:Ig – maksimalna struja na preoptovaruvawe pri koja generatorot ne se isklu~uva,ks – koeficient na sigurnost (od 1.05 do 1.1),a – koeficient na otpu{tawe na releto,pi – prenosen odnos na strujnite transformatori i ksp – koeficient na spojot (ednakov na edinica kaj spoevi na strujni transformatori vo yvezda).

Strujata Ig e pogolema od nominalnata struja na generatorot za da se dopu{ti kratkotrajno preoptovaruvawe na generatorot (prethodno e napomeneto deka se dozvoluva preoptovaruvawe do 160% od nominalnata mo}nost na generatorot).

Vremeto na nagoduvawe na ovie za{titi se odbira vo granici od 2 s do 4 s. Naj~esto vremeto na nagoduvawe se odbira taka da se po~eka deluvaweto na za{titata na vodovite vo postrojkata kade e vrzan blok transformatorot.

Ovaa za{tita pretstavuva i relativno spora rezervna za{tita vo slu~aj na defekt na diferencijalna za{tita na generatorot i blok transformatorot. Relativno sporoto deluvawe pobaruva primena na pobrzi za{titi. Taka e dojdeno do primena na distantnata za{tita od strui od nadvore{ni kusi vrski. Naj~est na~in na vrzuvawe na distantnata za{tita e prika`an na sl. 5.8.

Distantnoto rele se napojuva so struja od strujnite transformatori vo yvezdi{teto na generatorot. Na toj na~in e obezbedeno naso~eno deluvawe

Slika 5.8. - Primena na distantna za{tita kaj blok generator-transformator.

kaj defekti vo generatorot, transformatorot i mreàta. Naponskite kola na distantnata za{tita se napojuvaat od naponskiot meren transformator MT vrzan na generatorskite sobirnici. Kaj dvopolni i eventualno tripolni kusi vrski vo generatorot, na spoevite generator-transformator i del vo transformatorot so ovaa za{tita se deluva vo prviot stepen koj ne e naso~en, dodeka vtoriot i tretiot stepen se naso~uvaat kon blok transformatorot. Na ovoj na~in, obezbedena e brza rezervna za{tita i na diferencijalnata za{tita.

Za{tita od nesimetri~no optovaruvawe

Do nesimetri~no optovaruvawe na generatorot moè da dojde od pove}e pri~ini. Vo normalen pogon nekoi tipovi na potro{uva~i nesimetri~no go optovaruvaat elektroenergetskiot sistem na koj se priklu~eni (na pr. elektrola~ni pe~ki vo metalurgijata, elektri~na vle~a). Mo}nosta na ovie potro{uva~i e mala vo sporedba so mo}nosta na generatorite koi go napojuvaat sistemot, taka da na generatorite ne moàt da se pojavat poopasni nesimetrii. Dolgotrajni nesimetri~ni optovaruvawa moàt da se pojavat pri prekin na edniot provodnik na vodot so koj se prenesuva energijata od elektranata (na pr. pregoruvawe na strujnite mostovi). Sli~ni priliki moàt da se pojavat i ako ne se vklu~i edniot pol na razdeluva~ite ili prekinuva~ite na poleto na vodot. I kaj primena na tehnikata na avtomatsko ednopolno vklu~uvawe na vodot se javuva nesimetrija vo periodot na beznaponskata pauza. Ako pri povtorno vklu~uvawe otkaè avtomatikata ili prekinuva~ot, moè da se pojavi i trajna nesimetrija.

Za{tita od nesimetri~no optovaruvawe se izveduva so pomo{ na strujni relei priklu~eni na filter na inverznata komponenta na strujata. Za da so za{titata ne se deluva nepotrebno kaj nesimetri~nite kusi vrski vo elektroenergetskiot sistem, potrebno e deluvaweto da bide so vremensko zadocnuvawe. Za{titata e obi~no dvostepena. Vo prviot stepen se deluva na signalizacija, a vo vtoriot na isklu~uvawe. Sekoj stepen ima svoj vremenski ~len, a vremenskoto nagoduvawe na prviot ~len e pomalo od vtoriot.

Za{tita od previsok napon

Zgolemuvawe na naponot na generatorot nad normalniot maksimalen pogonski napon ima za posledica zgolemeno napregawe na izolacijata na generatorot i uredite priklu~eni na generatorot. Osven toa, bi do{lo i do nedozvoleni visoki naponi vo postrojkite i vo mreàta koja ja napojuva generatorot.

Do previsoki naponi na generatorot moè da dojde zaradi prenaponi koi (vo oblik na prenaponski branovi od atmosfersko ili pogonsko poteklo) doa|aat od elektroenergetskiot sistem ili zaradi zgolemen napon koj go proizveduva samiot generator. Do zgolemuvawe koe go proizveduva samiot generator moè da dojde koga toj ne raboti paralelno so ostanatite generatori vo mreàta. Ako na pr. dojde do ispad na generatorot od pogon pri negovo polno optovaruvawe, vkupnata prvobitna struja na magnetizirawe stanuva struja na magnetizirawe vo prazen od i naponot vo toj slu~aj moè da se zgolemi na okolu 130% do 140% od nominalniot napon. Do zgolemuvawe na naponot moè da dojde i zaradi pojavata na samopobuda na generatorot vo slu~aj koga generatorot ostanuva sam da napojuva dolgi i neoptovareni dalnovodi so zna~itelen kapacitet.

Za da se za{titat generatorite od vakvi zgolemuvawa na naponot, se primenuva nadnaponska za{tita vo koja se koristat nadnaponski relei.

Za{tita od povratna mo}nost

Ako od bilo koja pri~ina se prekine dovodot na pogonska energija na turbinata, taa prestanuva da dava pogonska mo}nost na generatorot. Sinhroniot generator preo|a vo motoren reìm i sega, kako sinhron motor, ja pridviùva turbinata zemaj}i za toa aktivna mo}nost (povratna mo}nost) od mreàta. Vo vakov reìm se vleguva i pri naglo rastovaruvawe na generatorot, pri {to doa|a do zgolemuvawe na frekvencijata.

Ovaa pogonska sostojba ne pretstavuva opasnost za sinhronata ma{ina, no moè da predizvika te{ki o{tetuvawa na parnite turbini (vodenite turbini ne se zagrozeni so ovaa pojava). Bidej}i vo turbinata ne doa|a sveà parea, zagubite vo triewe i ventilacija vo nea se tro{at na zagrevawe na preostanatata parea, taka da temperaturata na lopatkite moè da se poka~i do nedozvoleno visoki vrednosti. Toa moè da ima za posledica i nivno krivewe i teòk defekt na celata turbina. Zaradi toa se postavuva barawe, generatorot da se opremi so za{tita koja vo takvi slu~ai bi go isklu~ila. Kako kriterium za deluvawe na za{titata se zema mo}nosta koja generatorot ja zema od elektroenergetskiot sistem. Ovaa mo}nost e okolu 2% do 4% od nominalnata mo}nost na generatorot. Spored toa, za za{tita se primenuvaat soodvetni relei na mo}nost, so koi se deluva na isklu~uvawe na generatorot. Pri deluvawe na ovaa za{tita postoi odredeno vremensko zadocnuvawe za da se izbegne nepotrebnoto deluvawe kaj kratkotrajni pojavi na povratna mo}nost (na primer, pri “ni{awe na sistemot” ili pri kratkotrajno deluvawe na sistemot za regulacija).

Za{tita od asinhrona rabota

Ako generatorot koj e priklu~en na elektroenergetskiot sistem ispadne od sinhronizam ili ako ja zagubi vozbudata, toga{ toj preo|a vo reìm na asinhrona rabota. Vo takov reìm, pogonskiot moment na turbinata e pogolem od ko~niot moment na generatorot, taka da doa|a do zgolemuvawe na brojot na vrteì. Zgolemuvaweto na brojot na vrteì zavisi od konstrukcijata i karakteristikite na generatorot. Kaj generatori so ispaknati polovi asinhroniot protivmoment ne e golem, taka da ramnoteà se postignuva kaj lizgawe na rotorot od redot na nekolku procenti od sinhronata brzina. Kaj turbogeneratorite postoi mnogu silen asinhron protivmoment, taka da ramnoteà se postignuva ve}e pri mnogu malo lizgawe na rotorot (obi~no pomalo od 1% od sinhronata brzina).

Vo reìm na asinhrona rabota vo rotorot se induciraat struji (frekvencijata na tie strui e ednakva na proizvodot na relativnata vrednost na lizgaweto i frekvencijata na naponot (strujata) na elektroenergetskiot sistem). Ovie strui dopolnitelno go zagrevaat rotorot i pri podolg pogon bi moèle da dovedat do o{tetuvawe na rotorot. Asinhronata rabota na generatorot ima negativni posledici i za sistemot, bidej}i od elektroenergetskiot sistem se zema reaktivna mo}nost za magnetizirawe {to moè da dovede do opa|awe na naponot vo sistemot. Isto taka, koga generatorot preo|a vo reìm na asinhrona rabota, taka {to ispa|a od sinhronizam, pri {to sistemot na vozbuda ostanuva vo funkcija, doa|a do promena na agolot pome|u fazorite na elektromotornata

sila na spomenatiot i na ostanatite generatori vo elektroenergetskiot sistem. Zaradi toa doa|a do ni{awe na rotorite na generatorite koi se ostanati vo sinhrona rabota, taka da e moèn ispad i na nekoj drug generator. Ako ovoj proces ne se spre~i, bi moèlo da nastapi kaskadno ispa|awe na generatorite i “raspad na elektroenergetskiot sistem”. Zaradi gorenavedenoto, pri nastapuvawe na asinhroniot reìm na rabota, generatorot vedna{ se isklu~uva.

Kako za{tita od asinhronata rabota na generatorot se koristi distanten relej (toa e drug distanten relej vo odnos na onoj koj se koristi za za{titata od nadvore{ni kusi vrski).

Zastita Na Generatori

Documents

Transcript of Zastita Na Generatori