Что делать при коротком замыкании в генераторе

При работе станций, подстанций и сетей возможны ненормальные режимы их работы, приводящие к повреждениям и авариям. Большинство таких аварий происходит по причине возникновения коротких замыканий.

Что делать при коротком замыкании в генераторе

Короткие замыкания на зажимах электрических генераторов

При работе станций, подстанций и сетей возможны ненормальные режимы их работы, приводящие к повреждениям и авариям. Большинство таких аварий происходит по причине возникновения коротких замыканий.

Коротким замыканием (КЗ) называется всякое не предусмотренное нормальным режимом работы соединение токоведущих частей отдельных фаз между собой, а в установках с заземленной нейтралью — так­же и с землей или с нулевым проводом (в четырехпроводных системах).

При эксплуатации электроустановки следует предотвращать всякую возможность появления коротких замыканий. Для отключения токов короткого замыкания на станциях и подстанциях устанавливаются автоматические выключатели, отделяющие поврежденные участки сети.

Электрическая энергия вырабатывается на станциях синхронными генераторами. Физические явления, происходящие в синхронном генераторе при коротком замыкании, весьма сложны. Здесь мы ограничимся лишь общим рассмотрением этих явлений. Если замкнуть зажимы всех трех фаз синхронного генератора, работающего под полным напряжением, то но его обмоткам пойдет ток короткого замыкания (ток КЗ).

В общем случае величина тока КЗ будет определяться величиной напряжения и полного сопротивления короткозамкнутой цепи. Применительно к генератору величина его тока КЗ будет определяться полем возбуждения и сопротивлением его обмоток.

У современных генераторов реактивное сопротивление обмоток значительно больше их активного сопротивления, поэтому ток, проходящий по обмоткам, будет почти чисто индуктивным. Следовательно, вектор тока КЗ будет отставать от вектора ЭДС почти на 90 о . При таком сдвиге фаз между токами и ЭДС мгновенное значение тока будет минимальным при максимальном значении ЭДС и, наоборот, наибольшим — при прохождении ЭДС через нуль.

Таким образом, величина или значение начального тока КЗ в обмотках генератора будет зависеть от момента, когда наступает короткое замыкание (т. е. от положения полюсов по отношению к обмотке статора, в которой индуктируется ЭДС).

При внезапном изменении сопротивления внешней цепи возникает переходный процесс, в течение которого изменяется и величина тока КЗ. Однако это изменение тока не может произойти мгновенно, так как цепь обладает значительной индуктивностью.

Переходный процесс осложняется также тем, что ЭДС генератора не остается постоянной, а изменяется под действием магнитного потока. В начальный момент времени после наступления короткого замыкания возникает так называемый ударный ток, наибольший по своей величине. Он в 1,41 — 2,55 раза превышает действующее значение периодической слагающей тока КЗ, который в свою очередь больше тока нормального режима и затухает до установившегося значения через 3 — 5 с.

Ударный ток короткого замыкания определяет наибольшие механические усилия, возникающие между токоведущими частями электроустановки. Наибольшее значение ударный ток имеет при коротком замыкании на зажимах генератора. Здесь он в 2,55 раза больше максимального действующего значения периодической слагающей тока КЗ.

Если короткое замыкание произошло в точке сети, удаленной от генератора, то ударный ток только в 1,41 раза больше действующего значения периодической слагающей тока короткого замыкания.

При коротком замыкании напряжение генератора заметно снижает c я из-за размагничивающего действия тока КЗ и связанного с этим уменьшения магнитного потока генератора и его ЭДС.

Для поддержания напряжения генератора на определенном уровнеприменяют автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) на генераторах. При снижениях напряжения устройство АРВ действует на величину тока возбуждения генератора, автоматически увеличивая его. Это в свою очередь приводит к увеличению напряжения и ЭДС генератора.

Ток КЗ в начальный момент снижается, а затем возрастает, начиная с момента действия АРВ. Это действие сказывается на величине установившегося тока короткого замыкания, который при наличии устройства АРВ всегда больше, чем без него.

Короткие замыкания могут привести к нарушению устойчивости параллельно работающих генераторов станций и даже целых энергетических систем. Поэтому, чтобы правильно выбрать схему станции или подстанции, установить режимы их защиты, проводят расчеты токов короткого замыкания.

Эти расчеты выполняют для различных точек схемы электроснабжения с учетом сопротивлений генераторов, трансформаторов и отдельных участков линий. В расчетах должны быть учтены типы синхронных генераторов (турбо- или гидрогенераторов), их параметры, а также наличие или отсутствие устройств АРВ.

Значения токов КЗ, полученные в результате расчетов для различных точек, используют для выбора высоковольтной аппаратуры и токоведущих частей, их проверки на динамическую и термическую устойчивость действиям токов КЗ, выбора способов и схем защиты оборудования станций, подстанций и сетей.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Короткое замыкание в генераторах

В общем случае величина тока КЗ будет определяться величиной напряжения и полного сопротивления цепи, в которой возникло КЗ. Применительно к генератору величина его тока КЗ будет определяться полем возбуждения и сопротивлением его обмоток. У синхронных генераторов реактивное сопротивление Х значительно больше их активного сопротивления R, поэтому ток будет чисто индуктивным, следовательно, вектор тока КЗ будет отставать от вектора ЭДС почти на 90º. При таком сдвиге фаз мгновенное значение тока будет минимальным при максимальном значении ЭДС.

Т.о. величина (значение) начального тока КЗ в обмотках генератора будет зависеть от момента, когда наступит КЗ, т.е. положением полюсов ротора по отношению к обмотке статора, в которой индуцируется ЭДС. В начальный момент после наступления КЗ возникает так называемый ударный ток наибольший по своей величине, он определяет наибольшие электродинамические усилия и длится несколько секунд до затухания. Напряжение генератора значительно снижается из-за размагничивающего действия тока КЗ. Если генератор оборудован устройством АРВ, то ток КЗ сначала спадает до некоторого установившегося значения, которое и отключается силовым выключателем.

Короткое замыкание в сетях

Из-за КЗ электроснабжение потребителей может быть частично или полностью расстроено в результате уменьшения номинального напряжения сети.

Будем считать, что эта схема содержит трехфазный генератор Г, потребители П и соединительные провода, между которыми произошло КЗ (рисунок 8.2). В нормальном режиме работы напряжение у потребителей не значительно отличается от напряжения генератора, на величину падения в линии, т.е. до 5 %. Предполагается, что потребитель имеет смешанную нагрузку, поэтому вектор тока в каждой фазе потребителя отстает от вектора напряжений на угол φ. Векторная диаграмма при нормальном режиме работы показана на рисунке 8.3.

Рисунок 8.2 – Схема сети при коротком замыкании

Рисунок 8.3 – Векторная диаграмма сети при нормальном режиме работы

Теперь рассмотрим, как изменяются токи и напряжения в сети при возникновении КЗ. В этом случае нагрузка потребителя отрезается от генератора, а в линии проходит ток КЗ, ограниченный лишь ее сопротивлением и сопротивлением обмотки генератора. Т.к. нагрузка со смешанным сопротивлением оказалась шунтированной точкой КЗ, то в цепи стало преобладать индуктивное сопротивление от обмоток генератора и проводов, поэтому ток КЗ практически стал чисто индуктивным, его вектор оказывается сдвинут от вектора фазных напряжений на угол близкий к 90˚. Это изменение тока при КЗ показано на векторной диаграмме (рисунок 8.4).

Рисунок 8.4 – Векторная диаграмма сети в режиме короткого замыкания

За точкой КЗ напряжение будет значительно меньше номинального напряжения, следовательно, нормальная работа потребителей за этой точкой будет нарушена. Снижение напряжения при коротком замыкании ухудшает работу потребителей расположенных не только за точкой КЗ, но и расположенных между точкой КЗ и генератора, как это показано на рисунке 8.5.

UГ

UНОМ

КЗ2 КЗ3 l

Рисунок 8.5 – Падение напряжения в линии при коротких замыканиях в различных точках

В нормальном режиме напряжение U1 несколько выше, чем номинальное напряжение, в расчете на дальнейшее падение напряжения в сети ΔU. В разных точках сети имеются разные уровни напряжения. При КЗ в какой-либо точке картина резко меняется. Так, при КЗ в самой отдаленной точке напряжение определяется прямой UГ – КЗ3 и в точке КЗ равняется нулю. В точке 2 напряжение значительно ниже номинального, что объясняется возросшим падением напряжения в сети из-за КЗ. Т.о. КЗ даже в самой удаленной точке сети вызывает резкое ухудшение работы всех потребителей.

Снижение напряжения на шинах потребителя может привести к опасным последствиям. Особенно чувствительна к снижениям напряжения двигательная нагрузка. При глубоких снижениях напряжения уменьшается вращающий момент двигателя до значений, меньших момента сопротивления механизма. Двигатель тормозится, что влечет за собой увеличение потребляемого им тока. При этом еще больше увеличивается падение напряжения в сети, вследствие чего может развиться лавинообразный процесс, захватывающий все большее количество потребителей электроэнергии.

Резкое понижение напряжения при КЗ может привести к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов и к системной аварии с большим ущербом.

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

КЗ на шинах генератора

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 6

1 Тема от St. 2015-04-26 21:23:45

  • St.
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2015-04-25
  • Сообщений: 5
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: КЗ на шинах генератора

Здравствуйте. Сам я не релейщик по специальности, хоть и электрик, поэтому пишу в студенческом разделе. Заранее извините за глупый вопрос.

Открыл учебник Чернобровова за 71 год и уже на первых страницах зашел в тупик. Там автор описывает последствия КЗ и одним из них является нарушение параллельной работы генераторов. Он говорит что при кз вблизи генератора, напряжение там падает до нуля, а следовательно и нагрузка тоже, значит противодействующий момент также становится равным нулю. А так как в турбину поступает прежнее количество пара, то скорость возрастает и т. д.

Я привык думать что с возрастанием тока (то есть нагрузки) противодействующий момент растет, а тут наоборот. Объясните пожалуйста почему так. Ну или хотя бы в каком направлении копать. Заранее спасибо.

2 Ответ от nkulesh 2015-04-27 04:15:34

  • nkulesh
  • пенсионер
  • Неактивен
  • Откуда: Зея
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 1,446
  • Репутация : [ 5 | 0 ]
Читайте также  Транспортировочный набор для генератора

Re: КЗ на шинах генератора

Да, всё именно так и есть, как пишут в учебниках. Момент сопротивления на валу генератора (и турбины, это в общем одно целое, они жёстко связаны) определяется активной слагающей тока. Как раз физически всё логично — мощность за промежуток времени, т.е. энергия расширяющегося пара или падающей воды, ускоряет турбину, а тормозит её мощность за промежуток времени, энергия, отдаваемая в нагрузку: нагрев нитей ламп накаливания, вращение приводов машин и механизмов, печи и т.п. Если эта мощность отдаваться перестаёт (напряжение снижено при КЗ), то турбина разгоняется.
Это распространённое заблуждение, что при КЗ генераторы тормозятся, снижается скорость вращения. Ведь ток КЗ, вспомните все расчёты, он ведь или совсем индуктивный в сетях ВН, или в основном индуктивный. По величине он существенно больше тока нагрузки, но момент сопротивления на валу генератора создаёт только активная слагающая тока КЗ (часть мощности, которая идёт на нагрев проводников в цепи КЗ, и только).
Попытался быстро найти «правильный ответ» в правильных книгах (Веников, Костенко-Пиотровский, Ульянов). Быстро не получилось. Может быть, попозже, по ходу обсуждения .

3 Ответ от retriever 2015-04-27 09:19:41

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,524
  • Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: КЗ на шинах генератора

. Он говорит что при кз вблизи генератора, напряжение там падает до нуля, а следовательно и нагрузка тоже, значит противодействующий момент также становится равным нулю.

На мой взгляд, здесь путается причина со следствием: напряжение действительно падает до нуля, но причиной торможения/ускорения являются процессы, где оно не фигурирует как независимый параметр. В принципе, в #2, правильно написано.
Причина — у генератора в основном индуктивное сопротивление.
Магнитный поток обмотки возбуждения Ф·e^jwt, вращаясь, создает ЭДС в статоре -jw*Ф·e^jwt, отстающую на 90° от потока. Ток в цепи статора отстает от ЭДС на некоторый угол. Он делится на 2 составляющие: активную и реактивную.
Активный ток создает магнитный поток, совпадающий с ЭДС, (т.е. фаза -90° — т.н. поперечный поток реакции). Он, взаимодействуя с током обмотки возбуждения (правило левой руки), вызывает собственно торможение ротора.
Реактивный ток, в случае индуктивной нагрузки, отстает от ЭДС еще на 90°, и оказывается, таким образом в противофазе с потоком возбуждения, ослабляя, таким образом, общий магнитный поток в зазоре Ф и общую величину (модуль) ЭДС (т.н. продольный размагничивающий поток реакции). Для его компенсации необходимо наращивание тока возбуждения. Торможения продольный поток не вызывает (опять же см. правило левой руки).

Так вот, в случае, когда активное сопротивление цепи очень мало (а в случае КЗ возле генератора это вполне может быть так -Х/R может доходить до 100), активная составляющая тока тоже будет очень мала, несмотря на то, что общий ток будет большим. => мал будет создаваемый им поперечный поток реакции, который может вызвать торможение, и генератор начнет ускоряться.

4 Ответ от Саня 2015-04-27 10:52:30

  • Саня
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Откуда: Минск
  • Зарегистрирован: 2011-01-19
  • Сообщений: 677
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: КЗ на шинах генератора

При снятии характеристики КЗ генератора, т.е. на закоротку, установленную непосредственно на линейных выводах генератора прекрасно видно по приборам реактивную мощность, которая гуляет сама собой в генераторе. ток намагничивания ротора — магнитный поток- реактивный ток статора и обратно с частотой 50Гц. А реактивная составляющая не создаёт нагрузки на турбину. Ну на пальцах как-то так.

5 Ответ от EvgenL 2015-04-28 17:24:16 (2015-04-28 18:15:54 отредактировано EvgenL)

  • EvgenL
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-11-27
  • Сообщений: 279
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: КЗ на шинах генератора

активная составляющая тока тоже будет очень мала, несмотря на то, что общий ток будет большим. => мал будет создаваемый им поперечный поток реакции, который может вызвать торможение, и генератор начнет ускоряться.

А я вот для себя усвоил несколько другой физический механизм. По моему, повышение нагрузки это есть уменьшение её активного сопротивления, я так понимаю. Подключение дополнительной нагрузки это присоединение к существующему активному сопротивлению ещё параллельно , то есть уменьшение общего R вообще то, я так понимаю. А мощность на валу увеличивается по квадрату тока.
Поэтому в первый момент времени КЗ считаю что идет наброс нагрузки на вал, генератор вываливается из синхронизма, дальше отсутствует синхронный электрический момент на валу и турбина начинает разгонять вал, как так я понял физику процесса, хотя конечно может я и не прав.

Добавлено: 2015-04-28 20:24:16

6 Ответ от St. 2015-04-28 19:30:15

  • St.
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2015-04-25
  • Сообщений: 5
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: КЗ на шинах генератора

Спасибо за ответы. Авторов я записал, книги скачал, как нибудь пороюсь на досуге в них.
Суть в общем как я понял в том, что ток КЗ имеет преимущественно индуктивный характер, а противодействующий момент создает активная составляющая.

Но вот пока обсуждали пришел в голову вопрос: а что если от турбины, от приводного двигателя вращался бы не синхронный, а асинхронный (параллельно с сетью или с самовозбуждением) или постоянного тока генератор с тем или иным возбуждением. Были бы какие-то отличия в последствиях КЗ?

Неисправности генераторов переменного тока

В генераторах могут возникать следующие основные неисправности:

  • плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора
  • обрыв обмотки возбуждения
  • замыкание обмотки возбуждения на корпус рото­ра
  • межвитковое замыкание в катушке обмотки воз­буждения
  • обрыв в цепи фазовой обмотки статора
  • межвитковое замыкание в катушках обмотки статора
  • замыкание обмотки статора на корпус
  • замыкание зажима «плюс» на корпус
  • пробой диодов выпрямитель­ного блока
  • механические неисправности

Плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора

Плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора возникает при загрязнении и замас­ливании контактных колец, большом износе щеток, уменьшении давления пружин на щетки и зависании щеток в щеткодержателях. При таких дефектах повышается сопротивление в цепи возбуждения (или даже прерывается цепь возбуждения), что вызывает снижение силы тока возбуждения, уменьшается мощность генератора.

Для устранения неисправности снимают щеткодержатель и проверяют его состояние. При необ­ходимости протирают щеткодержатель и щетки тряп­кой, смоченной бензином. Щетки должны свободно пе­ремещаться в щеткодержателях. При износе щеток до высоты 8 мм их заменяют с последующей проверкой давления пружины на каждую шетку в отдельности.

Загрязненные контактные кольца ротора протирают тряпкой, смоченной бензином. Окисленную рабочую поверхность колец зачищают стеклянной шкуркой.

Обрыв обмотки возбуждения

Обрыв обмотки возбуждения чаще всего происхо­дит в местах пайки концов обмотки к контактным кольцам.

При обрыве обмотки возбуждения в обмотке статора индуктируется ЭДС не более 5 В, обусловленная оста­точным магнетизмом стали ротора. При такой неисп­равности аккумуляторная батарея не будет заряжаться. Для определения обрыва необходимо отъединить конец обмотки возбуждения от щетки, а затем к этому концу и к зажиму Ш генератора присоединить через лампу или вольтметр провода от аккумуляторной батареи.

В случае обрыва обмотки лампа загораться не бу­дет, а стрелка вольтметра не отклонится. Для нахож­дения катушки с обрывом обмотки провода от зажимов батареи подключают к концам каждой катушки. Пос­ле этого тщательно проверяют место пайки соединений и выводные концы катушек обмотки возбуждения. Об­наруженное место обрыва устраняют ьескислотной пайкой, пользуясь мягкими припоями. Когда обрыв произошел внутри катушки, ее заменяют или перематывают.

Межвитковое замыкание в катушках обмотки возбуждения

Межвитковое замыкание в катушках обмотки воз­буждения возникает вследствие разрушения изоляции провода обмотки при перегреве или механическом пов­реждении, что вызывает увеличение тока возбуждения и повышение температуры обмотки.

Для определения виткового замыкания в катушках измеряют омметром их сопротивление и сопоставляют его с сопротивлением исправной катушки.

Замыкание обмотки возбуждения на корпус рото­ра

При замыкании на корпус часть или вся обмотка возбуждения закорачивается, вследствие чего генератор не возбуждается. Чаще всего обмотка замыкается на корпус в местах вывода ее концов к контактным кольцам ротора. Замыкание обмотки на корпус вызы­вает увеличение силы тока в цепи регулятора напря­жения.

Этот вид повреждения определяют контрольной лампой напряжением 220 В. Один провод соединяют с любым контактным кольцом, а другой — с сердечни­ком или валом ротора. Лампа будет гореть, когда об­мотка замкнута на корпус. Если невозможно изолиро­вать обмотку от корпуса, то ее заменяют.

Замыкание обмотки статора на корпус

Замыкание обмотки статора на корпус возникает вследствие механического или теплового повреждения изоляции обмотки. При этой неисправности значительно снижается мощность генератора. Генератор перегревается. Аккумуляторная батарея заряжается только на повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Этот вид повреждения определяют контрольной лампой напряжением 220 В путем подключения одного щупа на сердечник, а другого — на любой вывод обмот­ки. Лампа горит только при замыкании обмотки на корпус. Дефектные катушки заменяют.

Замыкание зажима «плюс» генератора на корпус

Замыкание зажима «плюс» генератора на корпус происходит вследствие разрушения изоляции зажима или изоляции провода, подключенного к этому зажиму. При такой неисправности генератора резко увеличива­ется сила тока в обмотке статора и в диодах выпрямительного блока, что приводит к тепловому разрушению изоляции обмотки и пробою диодов выпрямительного блока. После пробоя диодов возникает короткое замыкание аккумуляторной батареи, вследствие чего проис­ходит глубокий разряд батареи и изоляция соедини­тельных проводов разрушается, а также выходит из строя амперметр.

Дефектную изоляцию зажима восстанавливают. По­врежденные обмотки статора и выпрямительный блок диодов заменяют исправными в условиях ремонтной мастерской.

Межвитковое замыкание в катушках обмотки ста­тора

Межвитковое замыкание в катушках обмотки ста­тора возникает при перегреве вследствие разрушения изоляции обмотки. В короткозамкнутых катушках проходит большой ток, это приводит к перегреву катушки и вызывает дальнейшее разрушение изоляции обмотки.

При такой неисправности значительно снижается мощность генератора, а аккумуляторная батарея заря­жается только на большой частоте вращения коленча­того вала двигателя.

Пробой диодов выпрямителя

Пробой диодов выпрямителя происходит при пе­регреве током большой силы, повышении напряжения генератора выше нормы и при механическом повреж­дении.

Читайте также  Устройства генератора ваз 2112 16 клапанов

В пробитых диодах сопротивление практически рав­но нулю в обоих направлениях, что вызывает короткое замыкание фаз обмотки статора и отказ генератора.

При пробое диодов аккумуляторная батарея начина­ет разряжаться через обмотку статора, что вызывает разрушение изоляции обмотки и быстрый разряд бата­реи.

Короткое замыкание стало причиной неоднократной починки исправного генератора

Пожалуй, самым популярным сюжетом историй конкурса «Мастерская» является поездка наших читателей за границу. Как правило, в Крым. Этот полуостров все больше манит белорусов, которые все чаще выбирают свой автомобиль в качестве средства передвижения для поездки на отдых. Сегодня наш пользователь под ником Тот_самый_Петрович расскажет вам о своих приключениях во время отпуска в Крыму. Забегая вперед, скажем, что проблема с машиной, которая возникла по дороге в Феодосию, окончательно решилась лишь по приезде обратно в Минск.

Все мы прекрасно знаем, как бывает неприятна неожиданная поломка авто. Еще более неприятно получить это «удовольствие» в поездке, в другой стране. Поделюсь я с вами своей историей, уж больно много времени она отняла, да и подарила ярких ощущений немало.

Как и многие посетители форума, собрался в Крым на своей машине. Уже бывал там, опыт есть, тогда еще не жена, но подруга согласилась составить компанию. Собрался, взял отпуск и, в принципе, был готов выезжать.

Узнав о моих планах, приятель, который также собирался с супругой посетить полуостров, попросил ехать колонной, мол, первый раз, мало ли что. Я согласился. Не раз потом я благодарил судьбу, что подкинула мне такого приятеля. На этом с преамбулой покончим и приступим непосредственно к самой истории.

Дело происходило в 2004 году. Автомобиль, мой верный конь, — Opel Vectra 1997 года выпуска, с японским дизельным сердцем Isuzu. Напарник по колонне также на Opel, только на бензиновой Omega, но суть повествования не в этом. Несколько слов об авто. Машина была пригнана из Вюрцбурга мною, единственного владельца я знал лично, дружим семьями до сих пор, так что состояние автомобиля было близким к идеальному. Автомобиль с довольно редко встречающимся для такого типа кузова двигателем Isuzu 1,7 TD был довольно резвым (если это слово вообще применимо к дизелю) и приятно экономичным. Никогда никаких проблем не доставлял, имел зимнюю комплектацию с подогревом топливного фильтра, обслуживался аккуратно и своевременно. Обо всем этом я пишу для того, чтобы у читателя не возникло ложного ощущения, что с машиной обращался томный блондин и особо в ней не разбирался.

Детали путешествия я опущу, начнем сразу с первой проблемной ситуации. Глубокой ночью где-то в Кировограде попали под ливень. Чтобы представить глубину проблемы, надо знать состояние дорог этого славного города. В общем, во время форсирования очередной бескрайней лужи мой взгляд остановился на загоревшейся сигнальной лампе, которая говорила о том, что аккумулятор не заряжается. Отдельно надо попенять немцам на то, что генератор именно в этом автомобиле они расположили внизу моторного отсека, так что долго думать не пришлось — генератор помер.

Не буду утомлять читателей рассказом о том, как дождливой ночью два белорусских экипажа искали ночлег в славном городе Кировограде. Утром следующего дня приняли решение ехать на тросе (низкий поклон и отдельное спасибо моему приятелю). Машину решил починить уже в Крыму, ибо время шло и отпуск таял, да и в Кировограде никто особо не брался за перемотку генератора.

Путешествие до Феодосии запомнилось довольно ярким моментом. Вот представьте на секунду, что вы находитесь в автомобиле, который привязан к другому авто, у вас не работает ни один электроприбор, включая дворники (льет ливень), электростеклоподъемники, фары (нечем мигнуть взявшему тебя на буксир для остановки), клаксон (да-да, посигналить тоже нечем), указатели поворотов (как следствие, нет аварийной сигнализации и народ не в курсе, что у тебя проблемы), ну и конечно же вакуумный усилитель тормозов. Вот в такой ситуации довольно быстренько передвигались: глаза по яблоку, форточка водительская открыта, в левой руке какая-то палка с тряпкой, которой я пытаюсь иногда хоть как чистить стекло. И самое смешное — когда я это делаю, 3-летняя дочка приятеля Варя, которая находится на заднем сиденье его авто, радостно улыбается и машет ручкой, думая, что я ей тоже машу. Конечно, долго такой экстрим продолжаться не мог, в итоге перешли на следующую схему: его авто едет, заряжает аккумулятор, мое следом едет на заряженном и его расходует, как только дохнет мой — мы просто меняем их местами и едем дальше.

Крым. Не знаю, как на всем полуострове, но в Феодосии замечательно работает следующая схема. Когда обращаешься к человеку с просьбой, он очень внимательно ее выслушивает, участливо кивает и сообщает примерно следующее: «Я вам помочь ничем не могу, но знаю человека, который вам точно поможет, если, правда, захочет это сделать». Применяя много раз эту схему, я вышел на замечательного человека — работника вертолетного завода Василия Суворова, который и перемотал мне генератор. Три дня потраченных нервов, и машина в строю. Едем в Никитский ботанический сад, да по серпантину, да на скорости приятной, эх! Кто не катал в Крыму по горам — очень рекомендую: виды великолепные, ощущения непередаваемые. Шикарное настроение было испорчено по дороге назад (в Феодосию). Опять загорелась та же лампа. Беда. Да как раз посреди гор, на красивейшем серпантине. Ну и как раз еще не было с собой инструментов — ключа, чтобы перекинуть аккумулятор. В общем, по старой схеме: трос, экстрим и все такое.

По возвращении я, естественно, атаковал тезку великого полководца лучами презрения и потребовал переделать халтурку, только более качественно (забегая вперед, скажу вам, что Суворов был не виноват). Сказано — сделано. Более того, мастер поклялся, что залил обмотку каким-то вертолетным лаком, который имеет ого-го какой запас прочности. Едем домой, в Минск. Думаю, никто особо не удивится, узнав, что где-то под Бобруйском мой генератор дохнет снова.

По приезде домой повез генератор к довольно известному в Минске специалисту. Вердикт — сгоревшая обмотка. Ну что ж, два дня, и восстановлен генератор. Ставим, катаемся, но недолго, опять беда. Все то же самое. Вот примерно в этот самый момент я уже был готов поверить в потусторонние силы или проклятье моей машинки. С генераторной конторой возня была долгой, переделывали 2 или 3 раза, тестировали аккумулятор, бортовую сеть автомобиля, все равно он нагревался и горела обмотка. Причем это могло произойти как через час после поездки, так и через пару дней использования. В итоге они просто выдали мне абсолютно новый генератор взамен на обещание больше НИКОГДА не приезжать к ним.

В голове уже роились мысли о продаже машины, ибо ни одна фирма (а перепробовал я их немало) не могла найти причину моих бед. Но есть все же талантливые люди в нашем городе. Мой закадычный приятель, гениальный мастер электрики Анатолий, взялся попробовать победить мой блуждающий глюк. Где-то через пару дней, как я отдал ему авто, звонит: «Забирай, все в порядке, только привози новый аккумулятор». Внимательный читатель заметит, что мы тестировали его и все было в порядке! Да, но там оказалась очень хитрая проблема. Одна из пластин внутри аккумулятора имела дефект крепления, и в момент вхождения машины в левый поворот она наклонялась, касаясь другой пластины и вызывая короткое замыкание. Генератор нагревался, сгорала обмотка. Когда машину тянули к месту ремонта, совершался правый поворот или проезд искусственной неровности, пластина вставала на место и признаков КЗ не наблюдалось. Каким образом Анатолий раскопал эту проблему, предполагать не берусь, а сам он не рассказал. Могу лишь отметить, что в момент снятия батареи пластина легла и он заметил КЗ, но это всего лишь предположение.

В заключение расскажу, что приехал я к генераторщикам, выдал мастеру бутыль коньяку и, естественно, подробно описал проблему, дружим мы по сей день. К сожалению, адреса мастера Суворова из Крыма у меня не сохранилось, иначе бы обязательно прислал ему письмо.

Машинка отработала еще пару лет без каких-либо проблем и нашла нового владельца где-то в Слуцке. Очень надеюсь, что катается по дорогам Синеокой и по сей день.

Всем, кто смог дочитать до этого места, я желаю ровных дорог, отсутствия поломок, особенно в путешествиях, а главное — заводите как можно больше хороших друзей. Если бы не они, бог знает чем бы закончились мои приключения.

10-1. Повреждения и ненормальные режимы работы синхронных генераторов. Типы защит генераторов

а) Повреждения обмотки статора

Многофазные короткие замыкания относятся к наиболее тяжелым повреждениям генератора. Они сопровождаются большими токами, в несколько раз превышающими номинальный ток генератора. Для защиты от многофазных коротких замыканий, вызывающих значительные разрушения в статоре, на всех генераторах мощностью выше 1 000 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 коротких замыкании допускается применение более простых устройств: максимальной токовой защиты или отсечки, установленной со стороны выводов генератора, а также автоматов или плавких предохранителей.

Однофазные замыкания на землю (корпус генератора) в крупных генераторах напряжением 3 кВ и выше, работающих с изолированной нейтралью, сопровождаются прохождением в месте повреждения небольших токов по сравнению с токами многофазных коротких замыканий. 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 производить 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 не приводит к значительному повреждению стали. Поэтому при токах замыкания на землю в сети генераторного напряжения меньше 5 А защита от однофазных замыканий на землю, как правило, выполняется с действием на сигнал. Если же токи замыкания на землю превышают 5 А, защита должна действовать на отключение генератора.

Читайте также  Устройства генератора параллельного возбуждения

При возникновении однофазного замыкания на землю в сети генераторного напряжения генераторы мощностью 150 МВт и более должны немедленно разгружаться и отключаться от сети, если не предусмотрено их автоматическое отключение [Л. 41]. Работа генераторов мощностью меньше 150 МВт в указанном режиме допускается в течение времени не более 2 ч. В исключительных случаях допускается работа с замыканием на землю в сети генераторного напряжения до 6 ч.

На генераторах малой мощности напряжением до 500 В, работающих с заземленной нулевой точкой, защита от однофазных коротких замыканий, 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 коротких замыканий между фазами. 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 коротким замыканием, весьма редки.

б) Повреждения обмотки ротора

Замыкание на землю в одной точке цепи возбуждения не оказывает влияния на нормальную работу генератора, ток в месте повреждения не проходит, и симметрия магнитного потока не нарушается. Однако наличие одного замыкания на землю уже представляет некоторую опасность для генератора, так как в случае замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения часть обмотки окажется замкнутой накоротко.

Замыкание на землю в двух точках цепи возбуждения сопровождается сильной вибрацией из-за несимметрии магнитного потока. Дуга в месте замыкания может привести к значительному повреждению обмотки и стали ротора. Из-за сильной вибрации замыкание на землю в двух точках цепи возбуждения особенно опасно для синхронных машин с выступающими полюсами, какими являются гидрогенераторы и синхронные компенсаторы. Вследствие этого, как правило, не следует допускать работы гидрогенераторов и синхронных компенсаторов с замыканием на землю в одной точке цепи возбуждения. Необходимо немедленно отключать их и принимать меры к устранению повреждения. Поэтому на машинах с выступающими полюсами предусматривается защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения, действующая на сигнал, а защита от двойных замыканий на землю не устанавливается.

Синхронные машины без выступающих полюсов (турбогенераторы) с косвенным охлаждением обмоток ротора в большинстве случаев могут некоторое время работать при наличии двойного замыкания на землю в цепи возбуждения без существенных повреждений. Поэтому турбогенератор при появлении замыкания на землю в цепи возбуждения остается в работе и на нем устанавливается защита от двойных замыканий на землю, которая у большинства машин с косвенным охлаждением обмоток включается с действием на сигнал.

На мощных турбогенераторах с непосредственным охлаждением проводников обмотки ротора защита от двойных замыканий на землю в цепи возбуждения включается с действием на отключение. При первой возможности эти генераторы также необходимо вывести в ремонт.

При работе с замыканием на землю в одной точке обмотки ротора турбогенераторы с ионной или полупроводниковой системами возбуждения необходимо перевести на резервный (машинный) возбудитель.

в) Ненормальные режимы

Перегрузка статора током больше номинального влечет за собой перегрев и разрушение изоляции обмотки, что в результате может привести к короткому замыканию или замыканию на землю.

В эксплуатацию все больше внедряются мощные турбогенераторы с непосредственным, или, как иногда говорят, с форсированным охлаждением обмоток, в которых охлаждающая среда (водород или вода) циркулирует внутри токоведущнх стержней, благодаря чему обеспечиваются лучшие условия охлаждения и более высокие плотности тока. Эти генераторы, имеющие меньшие размеры и лучшие экономические характеристики, выпускаются нашей промыш ленностью четырех типов: ТВФ, ТВВ, ТГВ и ТВМ. Конструкция этих генераторов такова, что они допускают значительно меньшую перегрузку, чем генераторы с косвенным охлаждением.

Данные, определяющие длительность допустимой перегрузки генераторов, приведены в табл. 10-1. Допустимая кратность перегрузки в табл. 10-1 указана относительно длительно допустимого тока (при данных температуре и давлении охлаждающей среды).

Для того чтобы дежурный персонал своевременно принял меры к разгрузке генератора, устанавливается токовая защита от перегрузки, действующая на сигнал. Если токи перегрузки обмотки статора, возникающие в нормальных эксплуатационных режимах, сравнительно невелики, то при внешних коротких замыканиях они могут достигать больших величин. Даже кратковременное прохождение таких токов представляет опасность для обмотки статора.

Для предотвращения повреждения генератора в случае, если короткое замыкание не будет отключено защитой линий или трансформаторов, служит максимальная токовая защита с пуском по напряжению или без него, действующая на отключение генератора.

Наиболее тяжелые последствия для генератора могут иметь место при внешних несимметричных коротких замыканиях (двухфазных или однофазных). В этом случае неравенство (несимметрия) токов в фазах статора вызывает повышенный нагрев ротора и вибрацию генератора, что может привести к его повреждению. Несимметрия токов статора может возникнуть вследствие обрыва одной из фаз, а также отказа во включении или отключении одной из фаз выключателя.

Допустимая длительность прохождения по генератору тока обратной последовательности может быть определена согласно следующему выражению:

где tдоп — допустимая длительность прохождения тока обратной последовательности, с; I 2 2* — кратность тока обратной последовательности по отношению к номинальному току генератора; А — постоянная величина для генератора данного типа, значения которой приведены ниже:

для турбогенераторов с косвенным охлаждением типа ТВ2—29, типа ТВ—20;

для. турбогенераторов с непосредственным охлаждением типа ТВФ—15, типа ТГВ-200—11, типа ТГВ-300—8,5, типа ТВВ—7,5;

для гидрогенераторов с косвенным охлаждением — 40.

Защита генератора от внешних несимметричных коротких замыканий и несимметричных режимов осуществляется токовой защитой обратной последовательности, действующей на сигнал и на отключение.

Перегрузка по току ротора генераторов и синхронных компенсаторов с косвенным охлаждением определяется допустимой перегрузкой статора, а для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмотки ротора ограничивается следующими временами [Л. 41]:

Для предотвращения повреждения ротора при перегрузке его обмотки во время форсировки возбуждения на генераторах с непосредственным охлаждением предусматривается автоматическое ограничение длительности форсировки.

С той же целью на турбогенераторах с непосредственным охлаждением, а также на некоторых гидрогенераторах предусматривается защита ротора от перегрузки, действующая на отключение генератора или на отключение АГП (на турбогенераторах) и переводящая генератор в асинхронный режим, если последний допустим.

Повышение напряжения на выводах обмотки статора может привести к пробою изоляции и возникновению в генераторе многофазного короткого замыкания. Опасное для изоляции повышение напряжения возникает на генераторах вследствие исчезновения магнитного потока реакции статора и увеличения скорости вращения агрегата, что происходит при сбросе нагрузки.

На турбогенераторах регулятор скорости предотвращает значительное увеличение скорости, и, кроме того, если скорость вращения превысит 110% номинальной, сработает автомат безопасности и полностью прекратит доступ пара в турбину. Напротив, на гидрогенераторах при сбросе нагрузки могут иметь место увеличение скорости вращения на 40—50% выше нормальной и соответствующее повышение напряжения статора. Поэтому защита от повышения напряжения устанавливается только на гидрогенераторах с действием на отключение генератора и автомата гашения поля (АГП).

К ненормальным режимам относится также работа синхронного генератора без возбуждения (например, при отключении АГП), так называемый асинхронный режим. При работе в асинхронном режиме увеличивается скорость вращения генератора и возникает пульсация тока статора.

Большинство турбогенераторов с косвенным охлаждением, за исключением машин с наборными зубцами роторов, может длительно (до 30 мин) работать в асинхронном режиме с нагрузкой до 60% номинальной.

Для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмотки ротора допускается работа в асинхронном режиме с нагрузкой не более 40% номинальной: серии ТВФ в течение 30 мин, а серий ТВВ и ТГВ — 15 мин.

Асинхронный режим работы гидрогенераторов в большинстве случаев сопровождается значительным понижением напряжения и большими качаниями, при которых ток статора может в несколько раз превышать номинальный. Необходимо поэтому в случае потери возбуждения все гидрогенераторы, а также турбогенераторы, имеющие ослабленную конструкцию (наборный ротор, проволочные бандажи), отключить или немедленно принять меры к восстановлению нормального режима.

В некоторых случаях потеря возбуждения, не представляя опасности для самого генератора, может послужить причиной нарушения устойчивости параллельной работы энергосистемы. Это может случиться, если мощность генератора, потерявшего возбуждение, велика, и энергосистема не может даже кратковременно покрыть дефицит реактивной мощности, возникший вследствие потери возбуждения генератором. В этом случае генератор, потерявший возбуждение, также должен быть немедленно отключен от сети. Это обычно осуществляется с помощью специальной блокировки, отключающей выключатель генератора при отключении АГП. Подобная блокировка выполняется также на синхронных компенсаторах.

Все защиты, действующие на отключение выключателя генератора, одновременно отключают АГП.

Для предотвращения пожара в генераторе, имеющем воздушное охлаждение, дежурный персонал при внутренних коротких замыканиях пускает в генератор воду. На электростанциях без обслуживающего персонала пуск воды в генератор производится автоматически при срабатывании защиты от внутренних коротких замыканий в обмотке статора.

На генераторах, работающих только с водородным охлаждением, установок для тушения пожара не предусматривается, так как водород не поддерживает горения. Для тушения пожара на случай работы этих машин с воздушным охлаждением (если это допускается) применяется углекислота.

Яков Кузнецов/ автор статьи

Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы связанные ремонтом автомобилей и подбором для них запасных частей. Уверен вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Яков Кузнецов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
NEVINKA-INFO.RU
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: