Максимальная токовая защита от внешних замыканий

Все генераторы, работающие на сборные шины снабжаются или простыми максимальными токовыми защитами, или максимальными токовыми защитами с пуском по напряжению, или максимальными токовыми защитами с фильтром токов нулевой последовательности.

Действие этих защит предусматривается в следующих случаях:

1. При КЗ на сборных шинах, не имеющих специальной защиты или при отказе в действии этой защиты.

2. При КЗ на элементах, присоединенных к сборным шинам при отказе в действии защит.

3. При отказе в действии основных защит генератора.

Основное назначение максимальной токовой защиты – защита генератора от сверхтоков при внешних КЗ.

На генераторах малой мощности (до 1 МВт), не подверженных перегрузкам в качестве основной защиты от внутренних и внешних КЗ, применяется простая максимальная токовая защита вместе с токовой отсечкой (рис.76).

Рис.76. Схема максимальной токовой защиты и токовой отсечки генераторов малой мощности

Максимальная токовая защита выполнена на токовых реле КА3 и КА4 и реле времени КТ (рис.76). Трансформаторы тока включены в неполную звезду.

Выдержка времени максимальной токовой защиты генератора выбирается на Dt больше максимальной токовой защиты шин или потребителей. Токовая отсечка выполнена на реле КА1 и КА2 и действует без выдержки времени.

Простая максимальная токовая защита не может отличить сверхтоки внешнего КЗ, которые требуется отключать по возможности быстрее, от токов перегрузки (где защите достаточно действовать на сигнал). Поэтому для защиты генераторов мощностью свыше 1 МВт от внешних КЗ следует применять максимальную токовую защиту с ком­бинированным пуском по напряжению, выполненную с одним минимальным реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение, и одним устройством фильтр-реле напряжения обратной последовательности, разрывающим цепь минимального реле напряжения.

При таком включении токовых реле обеспечивается срабатывание защиты при любом виде КЗ как в сети генераторного напряжения, так и на стороне высшего напряжения силовых транс­форматоров. Токовые реле максималь­ной токовой защиты обычно подключаются к трансформаторам тока, установленным со стороны выводов обмотки статора. При этом токовая защита обеспечивает резервирование основной продольной дифференциаль­ной защиты генератора при многофазных КЗ в обмотках статора. Так как токовые реле будут срабатывать не только при КЗ, но и при перегрузках, когда нет необходимости отключать генератор, в схему защиты вводится блокировка по напряжению. Эту блоки­ровку можно выполнить с помощью трех реле минимального напря­жения. Однако для повышения чувствительности защиты к КЗ за трансформаторами и реакторами на генераторах исполь­зуется обычно блокировка с двумя реле напряжения: реле напря­жения обратной последовательности и минимальным реле напряже­ния, включенным на междуфазное напряжение (рис.77).

Реле напряжения в этой схеме включены так, чтобы обеспечить высокую чувствительность ко всем видам КЗ. При перегрузках, не сопровождающихся значительным снижением напряжения, мини­мальное реле напряжения KV1 будет держать контакт KV1.1 разомкнутым, предотвращая ложное срабатывание защиты. При несимметричных КЗ сработает реле напряжения обратной последо­вательности KV2 и разомкнет контакт KV2.1, снимая напряжение с обмотки реле KV1. Реле минимального напряжения KV1 замыкает свой контакт и с помощью промежуточного реле KL подготавливает цепь обмотки реле времени КТ1. При трехфазном КЗ минимальное реле напряжения KV1 замкнет свой контакт, разрешая действовать защите.

Рис.77. Схема максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению

Благодаря тому, что в цепь обмотки минимального реле напряжения включен размыкающий контакт KV2.1, чувствительность блокировки к трехфазным КЗ повышается поскольку в первый момент трехфазного КЗ хотя бы кратковременно существует несимметрия, реле KV2 разомкнет, а реле KV1 замкнет контакт независимо от удаленности места КЗ. После того как несимметрия исчезнет и КЗ станет симметричным, реле KV2 замкнет контакт KV2.1 и на обмотку реле KV1 будет подано напряжение. Если напряжение возврата минимального реле напряжения будет больше, чем остаточное напряжение на его обмотке, контакт реле останется замкнутым и защита может подействовать на отключение. Поскольку при этом реле KV1 в рассматриваемой схеме работает на возврат, а напряжение возврата минимального реле напряжения превышает напряжение срабатывания, то обеспечивается более высокая чувствительность к трехфазным КЗ.

Реле напряжения KV1 может замкнуть свой контакт в нормальном режиме при неисправности цепей напряжения, вследствие чего будет снята блокировка токовых реле. Для того чтобы персонал мог своевременно принять меры к восстановлению цепей напряжения, в схеме предусмотрена сигнализация, срабатывающая при их повреж­дении. Плюс на сигнал подается через вспомогательный контакт SQ выключателя генератора, что необходимо для предотвращения действия сигнализации, когда генератор отключен.

Ток срабатывания токовых реле отстраивается от номинального тока генератора :

,

где =1,1 ё 1,2; - номинальный ток генератора, - коэффициент возврата.

Реле напряжения в этой схеме включены так, чтобы обеспечить высокую чувствительность ко всем видам КЗ. При перегрузках, не сопровождающихся значительным снижением напряжения, минимальное реле напряжения KV1 будет держать контакты K.V1.1 разомкнутыми, предотвращая ложное срабатывание защиты. При несимметричных КЗ сработает реле напряжения обратной последовательности K.V2 и разомкнет контакт K.V2.1, снимая напряжение с обмотки реле KV1. Реле минимального напряжения KV1 замыкает свой контакт и с помощью промежуточного реле KL подготавливает цепь обмотки реле времени К.Т1. При трехфазном КЗ минимальное реле напряжения K.V1 замкнет свой контакт, разрешая действовать защите.

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения отстраивается от минимального значения эксплуатационного напряжения:

Для предотвращения неправильного действия защиты при самозапуске электродвигателей собственных нужд, когда напряжение на шинах генератора значительно снижается, допускается в случае необходимости уменьшать напряжение срабатывания реле напряжения до 0,5 . Снижение уставки минимального реле напряжения целесообразно также на генераторах, которые могут работать в асинхронном режиме.

Напряжение срабатывания реле напряжения обратной последовательности принимается минимально возможным, отстроенным от напряжения небаланса на выходе фильтра. Обычно принимается вторичное напряжение срабатывания порядка 6 В обратной последовательности, фазное на входе фильтра.

Выдержка времени защиты устанавливается на одну-две ступени больше выдержки времени защит трансформаторов и линий, отходящих от шин генераторного напряжения. В ряде случаев защита выполняется с двумя выдержками времени: с первой через проскальзывающий контакт реле времени КТ1.1 подается сигнал на отключение секционных и шиносоединительных выключателей трансформатора, связывающих данную секцию или систему шин с соседними, а со второй выдержкой времени КТ1.2 - на отключение генератора.

На генераторах с непосредственным охлаждением проводников обмоток вместо указанной защиты может быть установлена однорелейная дистанционная защита.