CC BY
107
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 63 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1944
ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ ОТ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ
КУТЯВИН и. д.
Кандидат технических наук
Предлагаемая автором защита генераторов от витковых замыканий •бмотки статора применима только для генераторов, работающих параллельно на шины генераторного напряжения.
На рис. 1 представлена схема распределения аварийных токов для параллельно работающих генераторов. Как видно из рис. 1, при витковои
замыкании в обмотке статора _
генератора № I между нуле- _
вой точкой поврежденного _
генератора и нулевой точкой здорового появится разность потенциалов, равная
Ш
и0 = х1!ф,
(1)
Рис. 1
где Цф — фазовое напряжение генератора и х —число коротко замкнутых витков в фазе обмотки статора в долях единицы.
Под действием этой разности потенциалов между нулевыми точками генераторов через сопротивления заземления и землю ёудет протекать ток, равный
В общем случае при нескольких генераторах, имеющих разные сопротивления заземления,
хифКп хифКп
I,
1
1
1
1
1
(3)
Из
и,
где — сопротивления заземления нулевых точек генераторов и
КП<Л— коэфициент неполноты замыкания между витками. В сопротивлениях заземления здоровых генераторов этот ток будет направлен к нулевой точке (как и при замыканиях на землю в сети генераторного напряжения), а в сопротивлении поврежденного генератора— от нулевой точки в землю. Это обстоятельство и использовано для уст-
«* Изв. 'ГПИ, т. 63 81
ройства защиты от витковых замыканий, схема которой представлена на рис. 2. Защита осуществляется при помощи реле максимальной мощности, реагирующего на мощность нулевой последовательности, направленную от нулевой точки в землю. Токовая обмотка ваттметрового реле питается
от трансформатора тока, включенного в нулевую шину генератора, а обмотка напряжения—от группы трех однофазных трансформаторов напряжения, включенных в фильтр нулевой последовательности' и присоединенных к шинам генераторного напряжения.
Эта защита будет действовать также и при других видах несимметричных повреждений обмотки статора, не сопровождающихся замыканием на землю, так как в этих случаях через обмотку статора и сопротивление заземления поврежденного генератора будет протекать ток нулевой последовательности, посылаемый другими генераторами, а на вторичной обмотке трансформаторов напряжения появится напряжение нулевой последовательности.
Рис. 2
Выбор основных параметров защиты
/
Мощность на клеммах ваттметрового реле при коротком замыкании х витков фазы статорной обмотки генератора согласно уравнениям (1) и (3) будет иметь следующее выражение:
р = х*иФ2__ад___ ^ (4)
пнпт /кн--1 '
Ип
Для надежной работы защиты при замыкании минимального допусти-злого числа витков фазы необходимо обеспечить на клеммах реле мощность, достаточную для работы защиты. Тогда мощность трогания реле сбудет иметь выражение
г> и п Х2М1шиф2 К-КпЪ ^сч
Гт — ЛнГмин —-• --ГТГ»
Пн ПТ / ^ _|--1
тде Кн=0,8—коэфициент надежности работы защиты.
Практически можно считать, что число коротко замкнутых витков при витковом коротком без замыкания на корпус, будет целым числом, поэтому наименьшее число коротко замкнутых витков, при котором защита должна приходить в действие, желательно принять равным единице, тогда
__ 1 Хмин —"
№
Ф
где — число последовательно соединенных витков в фазе обмотки статора.
Окончательное выражение для мощности трогания реле будет иметь вид
р __иф2КнКп1*1 _
Рт =-ф-----------1-гу вт. (6)
Пн.П^ф* /Нх Н--х
£ — -1— Ип
Пример:
Мощность параллельно работающих генераторов Р1 = Р2=55,5 мвт. Напряжение генераторов 10,5 кв. Число витков в фазе обмотки статора Wф=18. Сопротивления заземления нулевых точек обмоток статора генераторов 1?1 = 1?2 = 120 ом. Коэфициент трансформации трансформаторов напряжения 10000/100 вольт.
Максимальный ток, протекающий через сопротивление заземления при замыкании на корпус клеммы генератора
т иф 10500
1зш =-~ . —-----^50 амп.
К, /3.120
Коэфициент трансформации нулевого трансформатора тока можно принять равным 50/5 ампер.
Мощность трогания реле при Кн = 0,8 и Кп = 0,8
Рт = ет_0,8.0,8Л20_ =0)15 ВТ|
\/8.18 / 10.100.(120+120)2
Однако для увеличения мощности трогания реле можно было бы принять коэфициент трансформации нулевого трансформатора тока значительно меньшим, так как через него протекает лишь кратковременный аварийный ток.
Заключение
Необходимо отметить следующие положительные стороны предлаге-мой защиты.
1. Защита будет действовать при всех несимметричных повреждениях обмотки статора (в том числе и при витковых замыканиях), не сопровождающихся замыканием на землю.
2. В случаях, указанных в п. 1, она будет действовать самостоятельно при витковых повреждениях и будет являться резервной для диферен-циальной защиты при других повреждениях.
3* Защита будет работать селективно, так как положительная мощность на клеммах реле будет отсутствовать во всех случаях, за исключением указанных в п. 1.
4. Защита проста и не требует больших затрат.
Недостатки защиты: 1. Защита применима только для генераторов, работающих на шины генераторного напряжения и имеющих заземления нулевых точек. 2. Защита не работает при работе одного генератора на сеть.
