Защита обмотки статора генератора от однофазных КЗ
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Введение
Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в обмотке статора синхронных генераторов является одной из важнейших видов защиты, так как большинство повреждений обмотки статора начинается со стадии однофазного замыкания. Отключение генератора при повреждении на этой стадии позволяет предотвратить переход ОЗЗ в двойное или междуфазное замыкание и тем самым предотвратить существенные повреждения обмотки статора, требующие длительного и дорогостоящего ремонта. Замыкания на землю обмотки статора генератора, работающего в режиме изолированной нейтрали, могут быть достаточно опасными вследствие того, что, несмотря на сравнительно небольшие емкостные токи КЗ, возникающая электрическая дуга повреждает изоляцию и оплавляет активную сталь статора. Защиты генераторов в блоках генератор - трансформатор выполняются наиболее простым образом на основе контроля значения напряжения нулевой последовательности 3Uo при изолированной нейтрали или тока 3I0, протекающего через заземляющий трансформатор.
1.Принцип действия устройства РЗ
Защита от замыканий на корпус с ТНП, имеющим подмагничивание.
Чувствительность РЗ значительно возрастет, если на магнитопровод поместить дополнительную обмотку питаемую переменным током от постороннего источника. Магнитодвижущая сила дополнительной обмотки будет подмагничивать магнитопровод, создавая в нем магнитный поток. Если при наличии подмагничивания протекает тот же ток замыкания на землю, то созданная им магнитодвижущая сила складывается с магнитодвижущей силой обмотки подмагничивания. В результате этого ТНП работает в более крутой части характеристики намагничивания ВС и ЭДС, наводимая током будет значительно больше, чем при том же IЗ без подмагничивания; соответственно возрастает ток в реле, что повышает чувствительность РЗ. Указанное подмагничивание осуществляется переменным током от ТН генератора, поэтому магнитный поток, создаваемый обмоткой подмагничивания, будет наводить во вторичной обмотке дополнительную ЭДС, искажающую работу ТНП. Для устранения вредного влияния обмотки подмагничивания магнитопровод выполняется из двух одинаковых сердечников. На каждом сердечнике располагаются вторичные обмотки и обмотки подмагничивания.
При замыкании на землю в первичной цепи ТНП появляется ток 3I0. Он наводит в обмотках последовательно направленные и равные по значению ЭДС, которые складываются и вызывают в реле ток IР = 3I0.
При симметричных КЗ и нагрузке ток в реле должен отсутствовать, однако из-за несимметрии расположения первичных токопроводов во вторичных обмотках ТНП возникает ток небаланса Iнб.нес.
Таким образом, при симметричных КЗ и токах нагрузки в реле РЗ появляется ток небаланса, состоящий из двух составляющих: одна обусловлена несимметрией расположения фаз первичных токопроводов ТНП Iнб.нес, вторая - подмагничиванием Iнб.подм.
Для генераторов, связанных со сборными шинами шинными выводами, имеется аналогично выполненная конструкция ТНПШ.
Принципиальная схема защиты с ТНП, имеющим подмагничивание, изображена на рис. 2.1. В схеме предусмотрены два токовых реле: чувствительное и грубое. Чувствительное реле КА1 предназначено для действия при однофазных замыканиях на землю в обмотке статора генератора. Реле КА1 при срабатывании воздействует на реле времени КТ, имеющее выдержку времени 0,5-1 с.
В схемах защиты с ТНПШ предусмотрена блокировка, выводящая КА1 из действия при внешних КЗ для предотвращения отключения генератора из-за больших токов небаланса.
Грубое токовое реле КА2 устанавливается для действия при двойных замыканиях на землю (одном - в генераторе и втором - в сети). Реле КА2 отстраивается от токов небаланса при внешних КЗ и действует на отключение без выдержки времени. При больших кратностях тока двойного замыкания на землю возможно искажение формы кривой вторичного тока ТНП и как следствие - возникновение вибрации подвижной системы и контактов реле КА2 и отказ его в работе. Для исключения этого в качестве КА2 используется реле РНТ-565 с НТТ. Во вторичную цепь ТНП включается сопротивление R для ограничения тока в цепи при двойных замыканиях на землю, благодаря чему обеспечивается термическая стойкость обмотки реле РТЗ-50, сопротивление входного трансформатора которого резко уменьшается из-за насыщения.
Обмотка подмагничивания ТНП питается от основных обмоток трансформатора напряжения TV.
2.Расчет уставок РЗ
.1 Методика расчета уставок
ащита от ОЗЗ с независимой характеристикой для гeнepaтopoв, работающих на сборные шины гeнepaтоpного напряжения в сети с изолированной нейтралью.
Первичный ток срабатывания защиты должен быть больше собственного емкостного тока защищаемого генератора при внешнем ОЗ3 и одновременном двухфазном К3 на другой линии. Первичный ток срабатывания защиты определяют по выражению:
(2.1)
где - коэффициент отстройки; - коэффициент отстройки, учитывающий бросок емкостного тока в переходном режиме при работе защиты с t = 1…2 с; - коэффициент возврата; - собственный емкостной ток генератора, - ток небаланса ТНПШ, приведенный к первичной стороне трансформатора.
(2.2)
замыкание однофазный статор защита
где - ток небаланса, приведенный к вторичной стороне ТНПШ; - число витков вторичной обмотки ТНПШ .
Ток небаланса содержит две составляющие вторичного тока небаланса, обусл?/p>