История релейной защиты.
Защита генератора. От однофазного реле к комплексу защит генератора.
Автор: Вальтер Шоссиг (W Schossig) >> подробнее об авторе
Статья была опубликована в сентябрьском номере журнала в 2011 году >> о журнале
Перевод с английского: Перевертов Валерий Юрьевич
Развитие защиты генераторов было рассмотрено в последних выпусках журнала «Мир РЗиА». Там же были рассмотрены различные защитные функции. В этой и следующей статьях будут рассмотрены различные поколения устройств, начиная от однофазного реле и заканчивая многофункциональными реле защиты генераторов.
На заре применения электричества, например, использовались динамо-машины, подсоединенные к водяным мельницам. Лампы и двигатели подключались напрямую. Первые генераторы не имели возможности автоматически отключаться в случае КЗ или перегрузки. Возможно, это было упущено из-за новизны применявшейся технологии. Дополнительно, в то время генераторы могли, в случае большой перегрузки, или остановиться, или оборваться приводящие ремни, а также, из-за небольшой величины падения напряжения могло и не быть электрических повреждений.
После улучшения конструкции генераторов увеличившиеся токи приводили к выгоранию слабейшего места в системе, это мог быть, например якорь, обмотка или переключатели. Поэтому появилась идея установить слабый элемент в месте, удобном для обслуживания, чтобы в случае перегрузки проводник в этом месте мог перегореть и оператор тогда бы знал куда идти и что смотреть в случае нарушения электроснабжения. Так родился предохранитель.
На первых генераторах устанавливались только реле МТЗ. С независимой или токозависимой характеристикой они были старейшими устройствами защиты. На небольших генераторах устанавливались расцепители прямого действия (Рисунок 1).
Позднее, особенно на больших генераторах стали применяться реле МТЗ с «непрямым» расцепителем.
Они и сейчас применяются в каждом генераторе, в комбинации с дифференциальными реле и защитой от повреждений на землю. Если нейтраль заземлялась, применялось три реле (Рисунок 2); в случае изолированной нейтрали было достаточно двух реле (Рисунок 3).
Для обозначения использовался символ «круг», размещавшийся на круглых корпусах реле того времени (рисунок 4).
Трансформатор тока размещался между зажимами генератора и масляным силовым выключателем. В такой схеме реле защищали от КЗ во внешней сети и при перегрузке. В случае повреждения внутри генератора через ТТ не протекал ток КЗ, если параллельно не были еще подключены другие генераторы. Позднее, для защиты и от таких повреждений, ТТ были перемещены в точку соединения звезды.
Сами реле располагались на щите управления рядом или ниже с устройствами измерения и устройствами управления. Задачей оператора было следить за их исправностью при работе. На Рисунке 7 сверху расположены измерительные устройства, в середине - устройства управления, а ниже – реле защиты.
Рисунок 1. Прямой расцепитель, патент №260066 (Sachsenwerk, примерно 1920)
Рисунок 2. Подключения реле G.E. для организации защиты трехфазной системы с заземленной нейтралью
Рисунок 3. Подключения реле G.E. для организации защиты трехфазной системы с незаземленной нейтралью
Рисунок 4. Однофазное реле МТЗ с независимой время-токовой характеристикой, патент №69007, компания AEG, 1916
Рисунок 5. RG21, Siemens – дифференциальная защита генератора и защита статора от повреждений на землю