В качестве основной РЗ от многофазных КЗ в генераторе применяется быстродействующая продольная дифференциальная защита. Принцип действия защиты основан на сравнении значений и фаз токов в начале и конце обмотки фазы статора. Для этого с обеих сторон обмотки фазы статора устанавливаются трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Их вторичные обмотки соединяются последовательно разноименными полярностями. Дифференциальное реле включается параллельно вторичным обмоткам обоих трансформаторов тока.
Две основные схемы дифференциальных защит приведены на рис. 1.
РЗ, применяемая на генераторах с косвенным охлаждением обмоток, средней мощности от 30 до 160 МВт (рис. 1, а), изготавливается в трехфазном исполнении с помощью реле типа РНТ- 565 с улучшенной отстройкой от апериодической составляющей тока небаланса. Ток срабатывания принимается равным (0,5-0,6). Чувствительность РЗ проверяется по минимальному току двухфазного КЗ на выводах генератора (в зоне РЗ), когда последний отключен oт сети.
Рис. 1. Схемы продольных дифференциальных защит генератора: п - с гремя реле РИТ-505; 6-е тремя реле ДЗТ-11/5
Более совершенной является защита с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформатором HТT (рис. 1,6), которая устанавливается нa турбогенераторах мощностью 160 МВт и более. Она имеет грехфазное исполнение, что обеспечивает быстрое отключение двойных замыканий на землю, одно из которых находится в генераторе.
Тормозная обмотка включается во вторичную цепь со стороны линейных выводов генератора. НТТ на входе реле обеспечивает эффективную отстройку защиты от токов небаланса при переходных процессах. Его сердечник насыщается апериодической составляющей тока небаланса, вследствие чего большая часть тока идет на намагничивание НТТ и не попадает в реле.
В качестве дифференциального реле применяется токовое реле типа ДЗТ-11/5 с торможением от тока КЗ, имеющее рабочую обмотку (144 витка) с одним ответвлением по середине. Тормозная обмотка имеет дискретное регулирование числа витков (общее число витков 36). Выбор уставок защиты сводится к определению числа витков тормозной обмотки. Необходимое торможение определяется но условию отстройки защиты от наибольшего значения тока небаланса при внешнем КЗ или в условиях асинхронного хода.
Первичный ток срабатывания для всех генераторов составляет (0,1-0,2).
Дифференциальная защита является быстродействующей, чувствительной и простой, обеспечивающей 100%-ную защитоспособность при внутренних многофазных КЗ.
В зону действия дифференциальной защиты входят обмотки, выводы статора, а для генераторов, работающих на сборные шины, кабели или шины, соединяющие генератор с его выключателем.
Для защиты от КЗ в генераторе и трансформаторе энергоблока устанавливается общий комплект дифференциальной РЗ, охватывающий генератор и трансформатор (рис. Ш.2). На блоках с ответвлением к трансформатору собственных нужд (ТСН) без выключателя (рис. 2, а) дифференциальная РЗ блока выполняется по упрощенной схеме без ТТ на ответвлении. В этом случае при КЗ в ТСН или в питающейся от него сети в реле появляется ток, равный сумме токов, поступающих от генератора и энергосистемы. Во избежание неселективной работы РЗ ток срабатывания выбирается большим, чем максимальное значение тока при КЗ за ТСН (в т. К2).
Рис. 2. Структурные схемы дифференциальных защит блоков генератор-трансформатор
Дифференциальная РЗ блока, как и любая дифференциальная РЗ трансформатора, должна отстраиваться от броска намагничивающего тока. Дифференциальная РЗ блока выполняется с помощью реле типа РНТ-565 или РНТ-566 (с БИТ, но без торможения). На крупных блоках для повышения чувствительности РЗ следует применять реле типа ДЗТ-11 или ДЗТ-21. Независимо от схемы соединения токовых цепей дифференциальной РЗ блока и ее чувствительности на ТСН устанавливаются действующая на отключение блока (при отсутствии выключателя на ответвлении) собственная дифференциальная РЗ, газовая защита и МТЗ.
На генераторе энергоблока, имеющем непосредственное охлаждение обмоток, предусматривается отельная продольная дифференциальная РЗ с реле типа РНТ или типа ДЗТ (рис. 10,2, б, в). При наличии дифференциальной РЗ генератора дифференциальная РЗ блока является резервной быстродействующей защитой для генератора. Если генератор подключен через выключатель, на отключение которого действует РЗ генератора, дифференциальная РЗ блока выполняется с выдержкой времени 0,3 с. Как видно из рис. 2, б, при установке дифференциальных РЗ генератора и блока на нулевых выводах генератора необходимо установить два ТТ, потому что для раздельного питания двух дифференциальных и одной резервной РЗ от внешних КЗ требуется три самостоятельных сердечника ТТ. На генераторах 300 МВт и более установка двух ТТ со стороны нулевых выводов обмоток статора генератора затруднена по конструктивным причинам. В таких случаях в нуле генератора устанавливается один ТТ (рис. 10-2, в), от обмоток которого питаются дифференциальные РЗ блока и генератора 1 и 2, а резервная РЗ 4 от внешних КЗ подключается к ТТ, установленным на фазных выводах.
При наличии на генераторе выключателя и выключателя Нагрузки (рис. 2, в) на повышающем трансформаторе устанавливается самостоятельная дифференциальная РЗ 3. Со стороны ВН дифференциальную РЗ трансформатора (блока) можно включить на ТТ, встроенные в выводы трансформатора блока.