Защита генераторов от внешних КЗ предназначена для действия при КЗ на сборных шинах в отсутствие специальной защиты шин, при ее отказе или выведении из работы; КЗ на смежных элементах в случае отказа их защит или выключателей.
Дополнительно эти защиты используются для резервирования дифференциальной РЗ генератора при внутренних многофазных КЗ и ликвидации КЗ в не охваченной указанной защитой зоне у выключателя генератора, работающего на шины. Защита подключается к ТТ, установленным со стороны нулевых выводов генератора, благодаря чему обеспечивается срабатывание от тока генератора при повреждении в статорной обмотке.
Установившиеся токи внешних КЗ, на которые реагируют защиты, работающие с выдержкой времени, имеют тот же порядок, что и максимальные токи симметричных перегрузок. Однако при внешних КЗ защита должна по возможности быстро работать на отключение, а при перегрузках - на сигнал, или если на отключение, то часто со значительно большим временем.
Максимальная токовая защита с блокировкой (пуском) по напряжению (МТЗ ОП). Блокировка по напряжению выполняется в виде комбинированного устройства из двух реле напряжения КVI и KV2 (рис. 13). Реле максимального напряжения KV2, включенное через фильтр напряжения обратной последовательности ZV2, реагирует на появление составляющей ОП и служит для пуска МТЗ при несимметричных КЗ. Реле минимального напряжения КVI, включенное через размыкающий контакт, предназначено для действия при трехфазных КЗ.
Рис. 13. Схема максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению: а - токовые цепи; б - цепи напряжения;
в - цепи оперативного тока
Защита состоит из токового реле, включенного на фазный ток в нейтрали генератора, и минимального реле напряжения, включенного на линейное напряжение на выводах генератора. В схеме используются три токовых реле мгновенного действия КА1. Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока генератора (для РТ-40).
Напряжение срабатывания реле KV1 выбирается из условия обеспечения возврата при минимальном уровне рабочего напряжения после отключения внешнего КЗ; отстройки от пониженных напряжений при потере возбуждения. Обычно защита выполняется с двумя выдержками временами - для дальнего и ближнего резервирования и действует с меньшей, например, на секционный выключатель шин генераторного напряжения или выключатель высшего напряжения блочного генератора. Чувствительность РЗ проверяется по току и напряжению при КЗ на шинах и в конце второго участка.
Недостатком защиты является вероятность отказа при значительных и опасных для генераторов токов обратной последовательности, если не сработают реле КА1 или KV2, при трехфазных КЗ, если не сработают КА1 и KV1 вследствие их недостаточной чувствительности. В схеме отсутствует сигнализация перегрузок токами обратной последовательности. Поэтому она применима для генераторов без непосредственного охлаждения проводников обмоток, имеющих большие коэффициенты тепловой постоянной А, например, для гидрогенераторов (А=40), для турбогенераторов С косвенным водородным охлаждением (АКЗО).
Токовая защита от симметричной перегрузки. На электростанциях с постоянным дежурным персоналом РЗ от перегрузки может действовать на сигнал и выполняться по схеме рис. 12, Так как перегрузка может продолжаться длительно, реле времени КТ2 должно быть термически стойким. Выдержка времени выбирается большей, чем на РЗ от КЗ, чтобы РЗ от перегрузки не давала сигналов при внешних КЗ, отключаемых РЗ.
На электростанциях без постоянного дежурного персонала РЗ от перегрузки должна выполняться с двумя выдержками времени и действовать с меньшей - на сигнал и снижение возбуждения, а с большей - на отключение выключателя и АГП.
На генераторах большой мощности в защитах от симметричных перегрузок используется специальное реле.
Токовая защита обратной последовательности. Несимметрия токов в статоре является опасным режимом для ротора. Поэтому на генераторах применяется токовая РЗ от внешних несимметричных КЗ и от несимметричных режимов, вызванных другими причинами. В схему такой РЗ для генераторов с косвенным охлаждением (рис. 14) входит реле тока КА2, включаемое на фильтр токов обратной последовательности ZA2 и реагирующее на несимметричные КЗ; реле КА1, включенное на фазный ток, и минимальное реле KV, включенное на междуфазное напряжение, реагирующие на трехфазное замыкание; общего реле времени, дающее сигнал на отключение. Более чувствительное реле КАЗ с реле времени подает сигнал о появлении длительно недопустимых токов обратной последовательности.
Рис .10.14. Токовая защита обратной последовательности: а-токовые цепи; б-цепи напряжения; в - цепи оперативного тока
Выдержка времени РЗ выбирается так же, как и для МТЗ ОП, но она не должна превышать допустимую длительность двухфазного КЗ на выводах генератора. На энергоблоках с генераторами, имеющим л косвенное охлаждение обмоток, РЗ от несимметричных перегрузок и внешних КЗ выполняется аналогичным образом.
На блоках с ТГ мощностью менее 160 МВт, имеющими непосредственное охлаждение обмоток, а также на блоках с ТГ мощностью более 30 МВт защита выполняется со ступенчатой или зависимой характеристикой выдержки времени.
Защита со ступенчатой выдержкой времени выполняется с помощью двух устройств РТФ-7 (рис. 15) и включает четыре органа (ступени).
Чувствительное реле устройства РТФ-7 (ZA2.1) КА2 используется для сигнализации, а грубое КА1 - для второй ступени РЗ. С помощью чувствительного элемента второго устройства РТФ-7 (ZA2.2) выполняется третья ступень РЗ КА5, а грубый элемент КА4 служит для вывода из действия токовой РЗ НП, чтобы предотвратить ее излишнее срабатывание при внешнем КЗ. Для выполнения первой ступени РЗ используется дополнительное токовое реле КАЗ типа РТ 40/0,6.
Каждая ступень МТЗ ОП действует на свое реле времени, для третьей ступени предусмотрена установка двух реле времени КТ4 и КТ5.