Защита генераторов: Комплексные стратегии защиты от неисправностей

Защита синхронных генераторов

Мы уже рассматривали защиту трансформаторов и линий передач. Современные энергосистемы состоят из генераторов, трансформаторов, шинных шин, линий передач и другого оборудования. Необходимо защитить каждый элемент от неисправностей. Защитные реле эффективно выявляют нештатные режимы. Самые серьезные неисправности генераторов — повреждения обмоток статора. Основная схема защиты — дифференциальная релейная, так как дифференциальный принцип делает систему более чувствительной и надежной.

Генераторные установки, особенно крупные, немногочисленны, но имеют высокую индивидуальную стоимость. Желательно защитить всё оборудование от повреждающих неисправностей. Рассмотрим основные виды неисправностей генераторов.

Отказ первичного двигателя

При отказе входа первичного двигателя генератор работает как синхронный двигатель, потребляя ток от сети. Этот режим называется «инвертированная работа».

Отказ возбуждения

Вероятность отказа возбуждения крайне мала. Если происходит, генератор не повреждается. При работе без возбуждения неисправный генератор отключают вручную, автоматика не применяется.

Переток

Возникает из-за частичного пробоя изоляции обмоток или перегрузки сети. Защита от перетока для генераторов иногда излишня:

1. Современные обмотки с высоким импедансом выдерживают полное КЗ на клеммах достаточное время для ручного отключения.
2. Перетоковые реле могут отключить генератор от шин при кратковременных внешних неисправностях, нарушая непрерывность снабжения.

Поверхностное превышение скорости

Основная причина — внезапная сброска большой нагрузки. Для защиты на валу устанавливают центробежный механизм, сбрасывающий главный клапан первичного двигателя при опасном превышении оборотов.

Перенапряжение

Система возбуждения хорошо спроектирована, но перенапряжение возможно при перегоне первичного двигателя (внезапная сброска большой нагрузки). Механическая защита на валу решает проблему.

Асимметричная нагрузка:

Разные фазные токи в генераторе. Возникает при замыкании на землю или межфазном КЗ. Длительная асимметрия сжигает обмотки или повреждает механику.