Виды повреждений и ненормальных режимов работы генератора.

Типы защит генератора

Большинство повреждений вызвано нарушением изоляции обмоток статора и ротора из-за: старения увлажнения, наличия дефектов, а также в результате повышения напряжения, перенапряжений, механических повреждений.

Повреждения в статоре:

Междуфазные КЗ – сопровождаются прохождением в месте повреждений очень больших токов, и образование электрической дуги, вызывающей выгорание изоляции и токоведущих частей обмоток.

Замыкание обмотки статора на корпус – является замыканием на землю при этом ток проходит в землю через сталь магнитопровода статора, выжигая ее.

Замыкания витков одной фазы – в замкнувшихся витках протекает большой ток, разрушающий изоляцию обмоток, часто переходит либо в замыкание на землю, либо в междуфазное

Повреждение в роторе:

Замыкание на корпус в одной точке обмотки ротора – не опасно, так как нет заземленных частей  I=0 в месте замыкания, но опасность аварийного режима при 2м замыкании на корпус в одной точке т.к. возникнет неравномерность поля и начнутся вибрации.

При двойных замыканиях – часть обмотки ротора оказывается зашунтированной, при этом R цепи ротора уменьшается и в ней появился повышенный ток, который нагревает изоляцию ротора и возбудителя.

Ненормальным считается, опасное увеличение тока в статоре или роторе сверх нормального значения, несимметричная нагрузка фаз статора, опасное повышение напряжения на статоре.

Повышенные токи – возникают при внешних КЗ или перегрузках

Перегрузка – возникает в результате отключения или отделения части параллельно работающих генераторов системы, самозапуска двигателей, нарушения синхронизма

При симметричной перегрузке допускается для генераторов с косвенным охл. 2 минуты 50%
с форсированным охл. 2 минуты 30 %. Защита от симметричной перегрузки работает на подачу сигнала персоналу.

Не симметрии токов в фазах возникают при двух- или однофазных КЗ вне генератора, при обрывах одной или двух фаз цепи связывающей генератор с нагрузкой, сопровождается повышением тока обратной последовательности, эти токи имеют обратное чередование фаз и создают магнитное поле, вращающееся в сторону противоположную вращению ротора. Ротор пересекается с двойной частотой, греется, возникают токи фуко, мб деформации ротора.

Повышение напряжения в обмотке статора на генераторах возникает при внезапном сбросе нагрузки, т.к. при этом исчезает магнитный поток реакции статора напряжение растет скорость вращения, регулятор турбины особенно на ГГ не успевает сработать. Для защиты от многофазных КЗ, вызывающих значительные разрушения в статоре, на всех генераторах мощностью выше 1000 кВт при наличии выводов отдельных фаз со стороны нейтрали устанавливается продольная дифференциальная защита, действующая на отключение генератора. На генераторах малой мощности для защиты от многофазных КЗ допускается применение более простых устройств максимальной токовой защиты или отсечки, установленной со стороны выводов генератора, а также автоматических выключателей или плавких предохранителей.

Однофазные замыкания на землю (на корпус генератора) в генераторах с напряжением обмотки статора выше 1000 В, работающих с изолированной нейтралью, сопровождаются прохождением в месте повреждения небольших токов по сравнению с токами многофазных КЗ. Однако длительное прохождение тока и горение дуги в месте замыкания на корпус генератора могут привести к выгоранию изоляции и значительному оплавлению активной стали статора, после чего потребуется продолжительный ремонт с заменой поврежденной стали. На основании опыта эксплуатации и специальных испытаний установлено, что при повреждениях в обмотке статора ток замыкания на землю до 5 А обычно не приводит к значительному повреждению стали. Поэтому при токах замыкания на землю в сети генераторного напряжения меньше б А защита от замыканий на землю, как правило, выполняется с действием на сигнал. Если же токи замыкания на землю превышают б А, защита должна действовать на отключение генератора.

На генераторах малой мощности напряжением до 1000 В, работающих с заземленной нейтралью, защита от однофазных КЗ, которые сопровождаются большими токами, действует на отключение.

В статоре генератора могут также возникать замыкания между витками одной фазы. Токи, проходящие при этом в месте повреждения, соизмеримы с токами многофазных КЗ. На генераторах, имеющих выведенные параллельные ветви, для защиты от витковых замыканий устанавливается поперечная дифференциальная защита, действующая на отключение генератора. На генераторах, не имеющих выведенных параллельных ветвей, защита от витковых замыканий не устанавливается, так как выполнение ее в этом случае сравнительно сложно, а также потому, что витковые замыкания в статоре генератора, не сопровождающиеся однофазным замыканием на землю или многофазным КЗ, очень редки.