Защита от замыкания ротора на землю

Защита от замыкания ротора на землю в генераторах

Ротор генератора обычно оставляют не подключенным к земле, что означает его электрическую изоляцию. В результате, одиночное повреждение изоляции не вызовет немедленного значительного тока короткого замыкания. Изначально такое одиночное повреждение может не сильно влиять на работу ротора. Однако, если повреждение продолжается, оно может постепенно повредить обмотку возбуждения генератора, что может привести к отказам системы и дорогостоящим ремонтам. Поэтому, особенно для больших генераторов, система защиты от замыкания ротора на землю является необходимой для защиты обмотки возбуждения.

При возникновении одиночного замыкания на землю в роторе, не всегда необходимо немедленно отключать всю систему. Вместо этого защитное реле просто сигнализирует о наличии повреждения, позволяя операторам запланировать вывод генератора из эксплуатации в удобное время для проведения технического обслуживания и ремонта. Существует несколько методов защиты от замыкания ротора на землю, один из наиболее распространенных описан ниже.

Защита от замыкания ротора на землю с использованием высокого сопротивления

В этом методе высокое сопротивление подключается к обмотке возбуждения ротора. Середина этого резистора затем заземляется через чувствительное реле. При возникновении замыкания на землю в цепи ротора, возникающий электрический дисбаланс обнаруживается реле. Обнаружив повреждение, реле отправляет команду на отключение выключателя, инициируя процесс изоляции поврежденного компонента.

Однако у этой системы есть существенный недостаток. Она может эффективно обнаруживать повреждения на большей части цепи ротора, но испытывает трудности с точным определением повреждений именно в центре ротора. Чтобы решить эту проблему, можно переместить точку подключения резистора из центра в другое положение. Таким образом, чувствительность системы перенастраивается, что позволяет реле обнаруживать повреждения даже в середине ротора, тем самым повышая общую эффективность защитного механизма.

Методы инъекции переменного и постоянного тока для защиты от замыкания ротора на землю

Метод инъекции переменного тока

Метод инъекции переменного тока для защиты от замыкания ротора на землю включает в себя введение переменного тока в цепь обмотки возбуждения и земли. Эта конфигурация включает чувствительное реле перенапряжения и ограничивающий емкость. Когда происходит одиночное замыкание на землю в роторе, создается замкнутая цепь, включающая источник переменного тока, чувствительное реле и точку замыкания на землю. В результате реле может обнаружить наличие замыкания на землю, регистрируя изменения в этой новообразованной цепи.

Однако этот метод имеет несколько значительных недостатков. Одна из основных проблем — это утечка тока через конденсатор. Этот утечный ток нарушает баланс магнитного поля, что приводит к увеличению нагрузки на магнитные подшипники генератора. Кроме того, переменный ток представляет еще одну проблему: реле может не реагировать на нормальный ток, протекающий через емкость к земле. Это означает, что необходимо принять специальные меры, чтобы предотвратить резонанс между емкостью и индуктивностью реле. Резонанс может вызвать аномальные электрические условия, потенциально приводящие к ложным срабатываниям или ложным отрицательным результатам при обнаружении повреждений, и даже повредить реле или другие компоненты системы защиты.

Метод инъекции постоянного тока: решение проблем системы инъекции переменного тока

Ограничения, присущие системе инъекции переменного тока для защиты от замыкания ротора на землю, могут быть эффективно преодолены с помощью метода инъекции постоянного тока. Этот альтернативный подход отличается своей простотой и отсутствием проблем с утечкой тока, которые являются значительными недостатками системы на основе переменного тока.

В методе инъекции постоянного тока конфигурация цепи проста. Один контакт чувствительного реле подключен к возбудителю, а другой контакт соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока. Положительный полюс этого источника постоянного тока заземлен. Эта конфигурация создает четкий электрический путь для обнаружения повреждений. Когда происходит замыкание на землю в роторе, цепь замыкается, позволяя току повреждения протекать по установленному пути. Чувствительное реле, которое является частью этой цепи, быстро обнаруживает наличие тока повреждения, инициируя сигнал тревоги или защитное действие. Устраняя сложности, связанные с утечкой тока и проблемами резонанса, характерные для системы инъекции переменного тока, метод инъекции постоянного тока предлагает более надежное и эффективное решение для защиты от замыкания ротора на землю.