Защита от повышения напряжения.

Защита, схема которой оказана на рис.17, состоит из реле напряжения, включенного на междуфазное напряжение генератора, и реле времени для предотвращения срабатывания защиты при кратковременном повышении напряжения.

Защита от повышения напряжения устанавливается на всех гидрогенераторах, работающих в блоке с трансформаторами. Напряжение срабатывания защиты устанавливается равным (1,51,7)U_HOM, выдержка времени 0,5 с.

На энергоблоках с турбогенераторами 160МВт и более также устанавливается защита от повышения напряжения с уставкой срабатывания 1,2U_HOM. Защита не имеет выдержки времени и может действовать только при работе генератора на холостом ходу (на гашение поля). При работе энергоблока на нагрузку она автоматически выводится из действия с помощью трёхфазных токовых реле, размыкающих свои контакты при появлении тока. При переходе генератора в режим холостого хода защита автоматически вводится в действие с выдержкой времени порядка 3 с, перекрывающей длительность кратковременного повышения напряжения на генераторе после его отключения от сети.

Защита ротора от перегрузки.

Не допускается длительная перегрузка обмотки ротора мощных турбогенераторов с непосредственным охлаждением. Для предотвращения повреждения ротора при перегрузке предусматривается специальная защита, а также выполняется ограничение длительности форсировки возбуждения. Наиболее полноценную защиту ротора от перегрузки можно осуществить с помощью реле, имеющего характеристику, зависимую от тока ротора. Такая защита устанавливается на турбогенераторах мощностью 160МВт и более. Защита имеет две ступени: с первой она действует на развозбуждение генератора, со второй на отключение генератора от сети и на гашение поля. Каждая ступень имеет свою зависимую характеристику выдержки времени, при этом выдержка времени первой ступени при одних и тех же значениях тока ротора примерно на 20% меньше выдержки времени второй ступени.

Ток ротора подаётся в защиту от датчика тока, в качестве которого при тиристорном и высокочастотном возбуждении используется трансформатор постоянного тока (ТПТ), а при бесщёточном возбуждении индукционный короткозамкнутый датчик тока (ИКДТ). ТПТ представляет собой магнитный усилитель, в котором управляющая обмотка, включённая на ток ротора, выполняется в виде стержня, проходящего внутри двух замкнутых магнитопроводов. Рабочая обмотка ТПТ расположена на обоих магнитопроводах (четыре секции, соединённые параллельно на каждом магнитопроводе). Обмотки, расположенные на различных магнитопроводах, соединяются последовательно (при номинальном токе ТПТ 1,5 2,5 кА) или параллельно (при номинальном токе 3 кА и более). В цепь рабочей обмотки, питающуюся от источника переменного тока, включена вторичная нагрузка ТПТ. Сопротивление рабочей обмотки зависит от магнитного потока в сердечниках ТПТ. При малых значениях тока ротора мал и магнитный поток. Этому режиму соответствует большое сопротивление рабочей обмотки, приближающееся к бесконечности, когда ток ротора снижается до нуля. При этом близок к нулю и ток рабочей обмотки. При больших значениях тока ротора (и больших значениях тока в управляющей обмотке) сердечники насыщаются, сопротивление рабочей обмотки снижается и ток в её цепи возрастает, приближаясь к наибольшему значению.

Линейная зависимость тока в цепи нагрузки ТПТ от тока в управляющей обмотке во всём рабочем диапазоне (пропорциональность тока в рабочей обмотке току ротора) достигается выбором параметров ТПТ, обеспечивающим его работу на прямолинейном участке характеристики намагничивания. Для предотвращения трансформации переменного тока из рабочей обмотки в управляющую секции рабочей обмотки, размещённые на разных сердечниках, соединены так, чтобы в управляющей обмотке наводились встречные, взаимно компенсирующиеся ЭДС.

Рабочие обмотки ТПТ при наладке соединяются последовательно. При этом номинальный первичный ток увеличивается в 2 раза, а вторичный остаётся прежним (5 А для всех исполнений от 1,5 до 4 кА и 6 А для ТПТ на 6 кА). Напряжение питания рабочих обмоток при этом должно быть увеличено в 2 раза. С учётом выше сказанного, защита выполняется на номинальный ток 2,5 А.

Индукционный датчик тока представляет собой неподвижную короткозамкнутую беличью клетку, охватывающую вал генератора, внутри которого проходят провода от возбудителя к обмотке ротора. Проходящий в этих проводах ток возбуждения создаёт при работе генератора вращающееся магнитное поле, индуцирующее токи в стержнях беличьей клетки. Эти токи замыкаются через трансформатор тока, во вторичную цепь которого включается защита. С помощью ИКДТ на защиту подаётся синусоидальный переменный ток, пропорциональный току ротора. При номинальной нагрузке этот ток составляет примерно 2,5 А.

Принцип выполнения органов и блока питания защиты ротора аналогичны рассмотренным выше для защиты обратной последовательности. Отличие лишь в том, что в защите ротора используется два органа без выдержки времени (а не четыре, как в защите обратной последовательности), на которые от БПИ подаётся напряжение 35 В.

Интегральный орган защиты ротора в обеих ступенях учитывает накопление теплоты в обмотке ротора при перегрузке, и охлаждение ротора после её устранения. Зависимая от тока характеристика выдержек времени срабатывания интегрального органа соответствует выражению:

 (18)

где А постоянная, учитывающая накопление теплоты в роторе; k,B коэффициенты, зависящие от вида характеристик и диапазона уставок.

Защита ротора от перегрузки выпускается в двух исполнениях, отличающихся характеристиками выдержки времени: исполнение I предназначено для использования при допустимой длительности прохождения двухкратного номинального тока в обмотке ротора t_доп = 20 с; исполнение II при t_доп = 30 с.

Характеристики выдержки времени для обоих исполнений защиты приведены в таблице 2.

Таблица 2.

IРОТ А	Выдержки времени, с.
	I исполнение		II исполнение
	I ступень	II ступень	I ступень	II ступень
1,1	480	600	480	600
1,2	215	265	250	310
1,5	50	60	74	92
2	16	20	24	30