Защита от замыканий во второй точке обмотки ротора.
Обмотка ротора генератора находится под невысокимнапряжением (300—500 В), поэтому ее изоляция имеет значительно большийзапас прочности, чем изоляция статорной обмотки. Однако из-за тяжелыхмеханических условий работы обмотки ротора, вызываемых большой частотойвращения (1500— 3000 об/мин), относительно часто наблюдаются случаиповреждения изоляции и замыкания обмотки ротора на корпус (т. е. на землю)в одной или двух точках. Замыкание на корпус в одной точке обмотки ротора неопасно, так как ток вместе замыкания практически равен нулю и нормальная работа генератора ненарушается. Но при этом повышается вероятность возникновения опасного длягенератора аварийного режима в случае появления второго замыкания на корпусв другой точке цепи возбуждения. При двойных замыканиях часть витков обмотки ротора оказываетсязашунтированной; сопротивление цепи ротора при этом уменьшается и в нейпоявляется повышенный ток, этот ток перегревает обмотки ротора и питающегоее возбудителя, вызывает дальнейшие разрушения вместе повреждение и можетвызвать горение изоляции ротора. Кроме того, из-за нарушения симметрии магнитного потока в воздушномзазоре между ротором и статором, обусловленного замыканием части витковобмотки ротора, возникает сильная механическая вибрация, опасная длягенератора.
Защита ротора от повреждения в одной точке в цепи возбуждения выполняется с наложением переменного тока с частотой 50 Гц на ток ротора. Эта защита устанавливается на G 160 МВт и выше и её тип КЗР-3 (АКZ).
Устройство КЗР-3 обеспечивает защиту от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов с электромашинной, тиристорной, высокочастотной и ионной системами возбуждения. Использование защиты предусмотрено на гидрогенераторах, турбогенераторах с водяным охлаждением ротора и на всех турбогенераторах мощностью 300 мВт и выше. На гидрогенераторах защита действует на отключение, на турбогенераторах - на сигнал (для принятия оперативных решений).
Защита от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения устанавливается только на турбогенераторах. На станции обычно имеется один общий комплект защиты, который и подключается к генератору, имеющему замыкание в одной точке цепи возбуждения. Схема защиты состоит из потенциометра, присоединяемого к кольцам ротора, и токового реле, которое включается в диагональ моста, образуемого обмоткой возбуждения и потенциометром.
Рисунок 15
Распределение напряжения по обмотке ротора при замыканиях на землю: а — в одной точке; б—в двух точках.
При замыкании на землю в одной точке ротора, например в точке 1, напряжение относительно земли распределится по обмотке возбуждения и потенциометру, как показано на рис. 15, а. Перемещая движок потенциометра, находят точку, в которой напряжение относительно земли равно нулю. При этом через реле не будет проходить ток, так как оба зажима подключены к точкам с одинаковым потенциалом. В случае возникновения второго замыкания на землю, например в точке 2, распределение напряжения на обмотке возбуждения и потенциометре изменится, и будет иметь вид, аналогичный изображенному на рис. 15, б. Теперь точка на потенциометре, к которой подключен зажим реле, имеет относительно земли потенциал ∆ U. Под действием напряжения ∆ U через реле пройдет ток и оно сработает. Схема защиты ротора от двойных замыканий на землю типа КЗР-2 приведена на рис.16.
Рисунок 16
Схема защиты генератора от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения: а — цепи возбуждения; б — цепи оперативного тока.
Потенциометр RR1 с последовательно включенным реостатом RR2, который служит для более плавной регулировки, подключается зажимами 1 и 2 к полюсам обмотки возбуждения после возникновения в ней замыкания на землю в одной точке. Зажим 3 подключается к валу генератора через специальную щетку. Этим исключается возможность ложного срабатывания защиты от наведенных токов, проходящих в контуре заземления электростанции.
Защита подключается к обмотке ротора без предохранителей, так как сгорание одного из них повлечет за собой ее неправильную работу. По той же причине защита должна подключаться к обмотке ротора через двухполюсный рубильник. После подключения к обмотке ротора движки потенциометра RR1 и добавочного сопротивления RR2 устанавливаются в положение, при котором показания вольтметра PV будут минимальными (не более 0,5 В). Переключатель SAC с добавочными сопротивлениями позволяет переключать пределы измерения вольтметра (300, 30, 3 В), что обеспечивает более точную регулировку и вместе с тем предохраняет вольтметр от перегрузок при грубой настройке. Настройка защиты производится при отключенной накладке SX. По окончании настройки накладка SX включается и защита вводится в работу.
Параметры срабатывания защиты от второй точки замыкания на землю в обмотке ротора:
Недостатком рассматриваемой защиты является наличие у нее “мертвой зоны”, так как чем ближе второе замыкание на землю (точка 2 на рис.15,б) будет расположено к точке 1, тем меньше будет ток в реле. Если первое замыкание произошло на кольцах ротора, защита вообще не будет действовать независимо от места второго замыкания на землю. Защиту нельзя использовать, если первое замыкание на землю возникнет в цепи возбуждения возбудителя, так как в этом случае она может неправильно подействовать при изменении положения реостата возбуждения.