Генераторна защита – Видове дефекти и защитни装置似乎在处理您的请求时遇到了一些问题，未能正确完成翻译。根据您的要求，我将提供保加利亚语的翻译结果： Генераторна защита – Видове повреди и защитни устройства

Общи генераторни дефекти и системи за защита
Класификация на генераторните дефекти

Генераторните дефекти се класифицират основно като вътрешни и външни типове:

• Вътрешни дефекти: Възникват поради проблеми в компонентите на генератора.

• Външни дефекти: Порастат от аномални условия на работа или проблеми във външната мрежа.

Дефектите в основните двигатели (например дизелови двигатели, турбини) са механични по природа и се определят при проектирането на оборудването, макар че трябва да интегрират с генераторните системи за защита за цели на изключване.

Типове вътрешни дефекти
1. Дефекти на статора

• Прекомерно нагряване на обмотката: Причинено от постоянни прекомерни натоварвания или разрушаване на изолацията.

• Фазово-фазов дефект: Възниква поради неуспех на изолацията между фазите.

• Фазово-земен дефект: Изтичане на ток от фазовите обмотки към рамката на статора.

• Междувитков дефект: Късо замыкание между съседни витки в една и съща обмотка.

2. Дефекти на ротора

• Земен дефект: Изтичане на ток от обмотките на ротора към валчето на ротора.

• Късо замыкание на обмотката: Намалява напрежението на възбудата и увеличава тока в обмотените ротори.

• Прекомерно нагряване: Причинено от несбалансиран ток в статора (например при изключване на един полюс, отрицателна фазова последователност).

3. Губиране на поле/възбуда

• Реактивната мощност протича в генератора, причинявайки му да работи като индукционен генератор и да губи синхронизация.

4. Работа извън такта

• Механични напрежения върху вала и колебания на напрежението поради загуба на синхронизация с мрежата.

5. Двигателна работа

• Генераторът черпи мощност от мрежата, когато доставката на основния двигател спре (например загуба на пара/вода), което предизвиква риск от прекомерно нагряване или кавитация в турбините.

6. Механични дефекти

• Прекомерно нагряване на подпорите, загуба на налягането на смазочното масло и прекомерна вибрация.

Механизъм на прекомерното нагряване на ротора

Несбалансираните токове в статора (например отрицателна фазова последователност) индуцират вихреви токове в ротора с два пъти по-висока честота на системата (100/120 Hz), причинявайки локално прекомерно нагряване. Това ослабява задържащите клинове и пръстени на ротора.

Типове външни дефекти
Аномалии в електроенергийната система

• Външни късо замыкания: Дефекти в мрежата, влияещи върху работата на генератора.

• Несинхронизирано свързване: Повреди от неправилно паралелно свързване на генератора.

• Прекомерни натоварвания/превишена скорост: Причинени от внезапно освобождаване на натоварването или провал на контрола на основния двигател.

• Фазова несъответствие/отрицателна последователност: Индуцира вихреви токове в ротора и прекомерно нагряване.

• Отклонения в честотата/напрежението: Под/над нормата честота или напрежение, които подлагат на стрес компонентите на генератора.

Устройства за защита на генератора
Основни схеми за защита
1. Защита от дефекти на статора

• Диференциален реле: Разпознава фазово-фазови и фазово-земни дефекти, сравнявайки входящите и изходящите токове.

• Защита от земен дефект: Използва реле за прекомерен ток (за резистивно заземяване) или реле за напрежение (за трансформаторно заземяване) за разпознаване на земни дефекти на статора.

2. Защита от дефекти на ротора

• Реле за земен дефект наблюдават разрушаване на изолацията между обмотките на ротора и вала.

3. Защита от несбалансирано натоварване

• Наблюдава отрицателната фазова последователност и губирането на възбудата, които причиняват проблеми с протичането на реактивна мощност.

4. Защита от прекомерно нагряване

• Термични реле или температурни сензори разпознават прекомерното нагряване на обмотките на статора и подпорите; реле за отрицателна фазова последователност решават проблема с нагряването на ротора.

5. Механична защита

• Реле за превишена скорост, сензори за вибрация и реле за ниско вакуум/налягане гарантират защита срещу повреди на основния двигател и турбините.

6. Резервна и допълнителна защита

• Реле за обратна мощност предотвратяват двигателна работа, докато диференциалните реле за земни дефекти на статора предоставят основна детекция на дефекти (виж фигура 1 за типични връзки).

• Диференциални реле: Сравняват токовете на двете края на обмотките на статора, за да разпознаят вътрешни дефекти.

Принципи на защитата

• Детекция на нулева последователност на напрежението: Разпознава междувиткови дефекти, наблюдайки дисбаланси в напрежението чрез напреженчески трансформатори (VT).

• Адаптация на системата за заземяване: Схемите за защита се различават в зависимост от методите за заземяване на статора (резистивно или трансформаторно заземяване), използвайки CT или VT за измерване на токове/напрежения при дефекти.

Механизми за защита от дефекти на обмотките на ротора

Късо замыкания в обмотките на ротора се защитават от реле за прекомерен ток, които изключват генератора при откриване на аномални токови вълни. Земни дефекти представляват друг риск за обмотките на ротора, макар защитата им да изисква специализирани подходи.

В големите термични генератори, обмотките на ротора или възбудителя обикновено не са заземени, което означава, че един земен дефект не произвежда ток на дефект. Обаче, такъв дефект повишава потенциала на цялата система за възбуда. Допълнителни напрежения, индуцирани при отваряне на възбудителя или главния генераторски ключ – особено при дефектни условия – могат да подлагат на стрес изолацията на обмотката за възбуда, потенциално причинявайки втори земен дефект. Втори дефект може да доведе до локално нагряване на железото, деформация на ротора и опасен механичен дисбаланс.

Защитата от земни дефекти на ротора често използва реле, което наблюдава изолацията, прилагайки допълнително AC напрежение към ротора. Альтернативно, се използва напреженческо реле в серия с вискорезистивна мрежа (често комбинация от линейни и нелинейни резистори) през обмотката на ротора. Централната точка на тази мрежа се свързва с земята чрез чувствителна реле-катушка (ANSI/IEEE/IEC код 64). Съвременните схеми за защита все повече предпочитат комбинации от линейни и нелинейни резистори за подобряване на детекцията на дефекти и наблюдаването на изолацията.

Механизми за защита при губиране на поле и прекомерна възбуда

Защитата при губиране на поле използва реле, което детектира промени в протичането на реактивна мощност. Типична схема използва Offset Mho (импеданс) реле – единично фазово устройство, снабдено от токоизмерватели (CT) и напреженчески трансформатори (VT) на генератора – за измерване на нагрузния импеданс. Реле активира, когато импедансът попадне в неговата операционна характеристика. Реле за време инициира изключване на генератора, ако водещата реактивна мощност продължи за 1 секунда (стандартно време).

Защита при прекомерна възбуда

За да се предотврати насыщаването на ядрото при стартиране и спиране, се прилага защита при прекомерна възбуда (ANSI/IEEE/IEC код 59), основана на връзката:B = V/f
където:

• B = магнитна плътност (тесла, T)

• V = приложено напрежение (волт, V)

• f = честота (херц, Hz)

Плътността на магнитната индукция трябва да остане под точката на насыщаване, което означава, че напрежението може да се увеличи само пропорционално с честотата (скоростта). Бързото увеличаване на възбудата увеличава риска от прекомерна възбуда, детектирана от реле за напрежение на херц. Тези реле имат линейни характеристики и активират, когато V/f превиши зададени граници.

Защита от прекомерно нагряване на статора и ротора

• Обмотки на статора и подпори: Температурно наблюдение чрез резистивни температурни детектори (RTD) и термистори.

• Фазова несъответствие на статора: Реле за прекомерен ток с времево обратно действие, зададено до максималната топлостойчивост на ротора.

• Защита от отрицателна фазова последователност: Предпазва машината от прекомерно нагряване на ротора, причинено от несбалансираните токове в статора, които индуцират вредни вихреви токове в ротора.

Надеждни системи за защита са критични за минимизиране на повреди и време за ремонт, тъй като генераторите са сред най-скъпите компоненти в електроенергийната система.

Тази защита използва реле, което сравнява токовете в две фази чрез токоизмерватели (CT), както е показано на фигура 2. Защитните настройки се определят от максималното време, за което роторът може да издържи прекомерно нагряване, дефинирано от уравнението K = I²t (изведено от законa на Жоул), където I е отрицателният последователностен ток, а t е продължителността.

Типичните криви на ток-време, зададени от производителята за това състояние, варират в зависимост от типа на основния двигател, както е показано в посочената диаграма.

Системи за защита при обратна мощност, работа извън такта и защита по честота/напрежение
Защита при обратна мощност (ANSI/IEEE/IEC код 32)

Тази защита използва реле за направление на мощността за наблюдение на натоварването на генератора, снабдено от токоизмерватели (CT) и напреженчески трансформатори (VT) (виж фигура 3). Реле активира при откриване на отрицателно протичане на мощност – указващо, че генераторът черпи мощност от мрежата (двигателна работа) – и инициира изключване, за да предотврати повреди на турбината.

Защита при работа извън такта

Дизайнът на тази защита е да разпознава разстройства в електроенергийната система (не генераторни дефекти), идентифицирайки скърцане на полюси, когато генераторът губи синхронизация. Тя изключва ключовете на генератора, докато турбината продължава да работи, позволявайки повторна синхронизация след изчистване на разстройството.

• Принцип на работа: Три импедансни реле измерват нагрузния импеданс. Инициира се изключване, ако реле активират в специфичен ред при колебания на мощността, различавайки го от губиране на възбудата (което се случва при нулево поле) и работа на генератора при пълно поле.

Защита по честота и напрежение
Защита при под/над нормата честота (ANSI/IEEE/IEC код 81)

• Над нормата честота: Причинена от внезапно освобождаване на натоварването, риск от над нормата напрежение, ако не се управлява. Контролите на генератора трябва да коригират изхода, за да съответства на заявката.

• Под нормата честота: Резултат от недостатъчна генерация за свързаните потребители, водещ до падане на напрежението, увеличена възбуда и прекомерно нагряване на ротора и статора. Освобождаването на натоварването е критично, за да се предотврати съборяване на системата.

Реле за под/над нормата напрежение (Кодове 27/59)

Наблюдават и контролират отклоненията в напрежението, за да предпазят оборудването от стрес или повреди.

Фазова допълнителна защита при стартиране

Предотвратява стартирането на генератора при дефект или натоварено състояние. Реле за прекомерен ток с ниски настройки се активират само, когато честотата е под 52 Hz (за 60 Hz системи) или 42 Hz (за 50 Hz системи), осигурявайки защита по време на преходни процеси при стартиране.

Защита при външни късо замыкания

Реле за прекомерен ток (50, 50N, 51, 51N) разпознават и изчистват дефекти във външната мрежа, предпазвайки генератора от прекомерни токове при дефекти.

Тези схеми за защита общо решават операционни аномалии – от обратни протичания на мощността до системни разстройства – осигурявайки целостта на генератора и стабилността на мрежата.