Диф.защита генератора

[Jackson]

Доброе время!

Вопрос дискуссионный.

Сейчас запросили устройство диф.защиты генератора с выдержкой времени при срабатывании - до 10 секунд. Как вы считаете, задержка 10 секунд приемлема?

Я считаю что нет, не приемлемо. Диф.защита должна срабатывать на отключение и останов генератора мгновенно, так быстро как это возможно - для того чтобы минимизировать повреждения генератора и не допустить более серьезной аварии, например пожара. Внутренний пробой обмоток генератора чреват как правило пожаром генератора. Ремонта после такого пробоя генератор всё равно не избежит, но можно минимизировать ущерб и не допустить распространения пожара на объект.

Что думаете?

[Универсал]

Возможно то, что питает этот генератор, не допускает мгновенного отключения? Например, если питает пожарные насасы, дифзащита вообще не должна ничего отключать. Или, например, грузоподъёмный механизм должен закончить текущую операцию.
Я встречал, например, на текстильном оборудовании, что кнопки аварийного стопа, те самые грибки, обесточивали оборудование с задержкой времени. Дело в том, что там были электроприводы постоянного тока, и мгновенное обесточивание приводило к отсутствию торможения двигателей вследствие пропадания поля возбуждения. А механизмы были весьма инерционные. Вот и стояло реле времени на задержку для торможения.
Кстати, в вашем случае реле времени не поможет?

[olexsa]

Например, если питает пожарные насасы

если дизель для пожаротушения, то он только для пожаротушения. Ни для каких иных целей его использовать нельзя.

грузоподъёмный механизм должен закончить текущую операцию.

Грузоподъемные механизмы проектируются таким образом, что бы отсутствии электроэнергии работа блокируется.

[kirillio]

Что думаете?

вопросики:
1. номинал выхода (А) и ток утечки какой?
2. цель зациты: не предать огню генератор, кабели или персонал?

[Jackson]

Возможно то, что питает этот генератор, не допускает мгновенного отключения?

А какая разница, если произошёл пробой и генератор вот-вот полыхнёт? Защита есть защита. Тут незачем ждать когда нагрузка разрешит защите сработать - когда генератор полыхнёт то он отключится сам собой и также мгновенно не спросив нагрузку, только авария уже разовьётся.

У меня был случай в Сочах (как раз на той ТЭЦ где я турбину пополам сломал в день энергетика), что горные подъёмники (те что туристов на склоны возят) при старте давали огромные гармоники в момент разгона, и были ложные срабатывания диф.защиты из-за того что этими гармониками насыщались трансформаторы тока и насыщение происходило по-разному во всех трансформаторах. Там в итоге ввели динамическую уставку (которая больше на пусковых токах и меньше на номинальных), но задержку не вводили - там энергетики тоже понимали что диф.защита - это серьезно.

Например, если питает пожарные насасы, дифзащита вообще не должна ничего отключать.

Это другой разговор. Аварийный генератор (питающий потребители аварийного режима) должен иметь всего две защиты: от разноса и от КЗ, остальные защиты либо отсутствуют совсем либо действуют только на сигнал: как правило остаётся на сигнал только защита от перегрузки, остальные защиты блокируются чтобы не компостировать мозг персоналу - у персонала и так авария, суета и беготня, незачем отвлекать людей лишней информацией, а генератор пусть хоть пламенем горит но должен работать.

Речь не про аварийный режим, раз есть диф.защита.

Или, например, грузоподъёмный механизм должен закончить текущую операцию.
Я встречал, например, на текстильном оборудовании, что кнопки аварийного стопа, те самые грибки, обесточивали оборудование с задержкой времени. Дело в том, что там были электроприводы постоянного тока, и мгновенное обесточивание приводило к отсутствию торможения двигателей вследствие пропадания поля возбуждения. А механизмы были весьма инерционные. Вот и стояло реле времени на задержку для торможения.

Согласен, возможный вариант. Это уже работа ПАЗ по выводу оборудования в безаварийное состояние. Аварийный останов должен быть такой, чтобы не привёл к ещё бОльшей аварии. Взял на заметку этот случай.

Кстати, в вашем случае реле времени не поможет?

В нём нет необходимости - в самом аппарате защиты есть диапазон задания выдержки времени, который настраивается перед отгрузкой аппарата заказчику. Просто всегда эти аппараты поставлялись с диапазоном 0...1 сек. и по факту на объектах задержку выкручивали в 0, а тут заказчик запросил аппарат с диапазоном 0...10 сек. - я просто настроил девайс перед отгрузкой, но в таких случаях мы всегда переспрашиваем заказчика, уверен ли он в том что он делает. Часто выявляются ошибки на стороне заказчика (классический пример могу рассказать, повторяется из год в год и каждый раз поправляем). Так что просто перед тем как дёрнуть заказчика я открыл эту дискуссию, чтобы узнать, в каких случаях это нормально.

Отправлено спустя 1 минуту 46 секунд:

номинал выхода (А) и ток утечки какой?

А какая разница? Я даже не знаю его - наш аппарат мерит вторичный ток с ТТ, а первичный может быть от 5 до 20000 ампер, электростанции разные бывают.

2. цель зациты: не предать огню генератор, кабели или персонал?

Цель диф.защиты - обнаружить внутренний пробой генератора (или трансформатора) и не дать ему сгореть, вызвав масштабный пожар и полный блэкаут объекта.

[+]

Если откопаете видео знаменитой аварии на СШГЭС, то там после основного фонтана видны вспышки в разрушаемом машзале - это и есть внутреннее КЗ генераторов по мере того, как их заливало водой сверху, а генераторы явно к этому были не готовы. Правда там по последствиям это ни на что уже не повлияло и +-защита не играла никакой роли, но там и характер аварии другой, спасать генераторы там было незачем и блэкаут всё равно неизбежен при такой аварии.

[Универсал]

О персонале, видимо, речь не идёт.

Например, если питает пожарные насасы

если дизель для пожаротушения, то он только для пожаротушения. Ни для каких иных целей его использовать нельзя.

грузоподъёмный механизм должен закончить текущую операцию.

Грузоподъемные механизмы проектируются таким образом, что бы отсутствии электроэнергии работа блокируется.

Ну это всего лишь как примеры.

[Jackson]

если дизель для пожаротушения, то он только для пожаротушения. Ни для каких иных целей его использовать нельзя.

Неправда Ваша. Разные места бывают. Самый явный пример: судовой аварийный генератор, он питает потребители аварийного распредщита и только их. Но он же может использоваться и как стояночный и питать всё судно через ГРЩ как обычный генератор со всеми защитами, и даже в параллель с основными генераторами работать. Пока он остановлен - он аварийный. Команда перевела его в режим стояночного - он стал обычным со всеми защитами. Как только обнаруживается блэкаут ГРЩ - генератор сразу переходит в аварийный режим и отключает все свои защиты кроме КЗ и разноса, то есть снова становится аварийным.

На промзаводах я тоже встречал подобные режимы. Надёжность аварийного электроснабжения обеспечивается за счёт структуры силовой сети и увязкой аварийных сигналов - так чтобы генератор сам перешёл в аварийный режим когда надо. Какими нормативами при этом руководствовались - я не уточнял, не моя вахта, но уверен что там люди тоже не дураки были, то были серьёзные объекты.

Отправлено спустя 2 минуты 31 секунду:

Грузоподъемные механизмы проектируются таким образом, что бы отсутствии электроэнергии работа блокируется.

Это факт, да.

[kirillio]

обнаружить внутренний пробой генератора

а чоб тогда просто реле контроля сопротивления изоляции обмоток не поставить?

Отправлено спустя 3 минуты 32 секунды:

А какая разница?

Вам предаварийное состояние ловить или аварийно выводить из сети генератор "с пробитым днищем"? :)

[Jackson]

а чоб тогда просто реле контроля сопротивления изоляции обмоток не поставить?

Межфазное КЗ (а то и внутрифазное межвитковое) с помощью реле контроля СИЗ ловить? Это как? Наверное неглупые люди придумали диф.защиту на такие случаи.

Вам предаварийное состояние ловить или аварийно выводить из сети генератор "с пробитым днищем"? :)

Диф.защиты предаварийной не бывает. Это физика. Раз случилось - значит уже авария, он уже плавится, и возможно уже горит, а может и всю электростанцию завалить.

[kirillio]

Межфазное КЗ с помощью реле контроля СИЗ ловить?

не КЗ, а приближение такового. Когда уже КЗ - поздно что-то ловить, тут только выводить из строя и тушить. А вот когда изоляция "потекла" но ещё не бахнуло - я имел ввиду именно этот короткий период.

Раз случилось - значит уже авария...

Тогда я целиком на согласен с Вашими соображениями - сразу выводить. 10 секунд - это угли.
Исключением может быть только генератор, обеспечивающий работу критических процессов - там диф.защита идёт лесом, если память не изменят, только максимальная токовая.

[Jackson]

не КЗ, а приближение такового

Межфазного или внутрифазного. Как?

[Универсал]

Я помню, однажды дифзащита генератора нам мозг вынесла "ложными" срабатываниями. Почему-то в штатном АВР были применены трёхполюсные контакторы, и нулевые шины электросети и генератора были наглухо соединены. Как выяснилось, какой-то мизерный ток по нулям и приводил иногда к срабатыванию защиты. Пришлось переделывать АВР, ставить четырёхполюсные контакторы. Генератор питал котельную ТРЦ, и обесточивание котельной могло приводить к размораживанию теплообменников приточки. Почему-то у вентиляционщиков там частенько не срабатывала защита от разморозки, типа жалюзи льдом покрывались и не закрывались.

[kirillio]

Как?

Сходу вариант раз (кстати в морском исполнении) ...и еще пошуршу, не могу найти, т.к. не могу вспомнить что за компания была.. недавно в ходе обработки таблицы поставщиков мелькал производитель измерителей.

PS Два: линейка приборов Bender серия ISOMETER

[Jackson]

Сходу вариант раз

А теперь берём лист бумаги, карандаш и рисуем, как этот (да и любой другой) прибор по контролю СИЗ отловит межфазное или межвитковое замыкание. С интересом посмотрю потом на результат.

[+]

На всякий случай - документацию на Виджилом предыдущей серии я лично переводил на русский язык для Шнайдера совершенно официально по договору, и применял его. С тех пор в 400-м ничего принципиально не поменялось, кроме сервиса, а мерит он точно также. Принцип работы знаю. Для простого контроля СИЗ применять Виджилом - это как прикуривать от ядерного реактора. У него другое назначение, а для обычных задач есть вещи значительно проще, доступнее и дешевле.

Мегомметры и реле контроля СИЗ у меня и самого есть, намного дешевле и проще.

Отправлено спустя 5 минут 14 секунд:

Почему-то в штатном АВР были применены трёхполюсные контакторы, и нулевые шины электросети и генератора были наглухо соединены.

Это нормально. Надо смотреть исходно все схемы, но в общем случае ничего тут нет странного.

Как выяснилось, какой-то мизерный ток по нулям и приводил иногда к срабатыванию защиты.

Так это не продольная диф.защита значит была, вот и всё. Продольная дифзащита - вот пример: https://dvk-electro.ru/03generator/mdr2.pdf в даташите схема. А общая баранка на все проводники - это защита от утечки на землю. Как бы не одно и то же и цели разные.

Пришлось переделывать АВР, ставить четырёхполюсные контакторы.

Только из-за защиты от утечки? Количество полюсов коммутации зависит от схемы распределения, в 4-проводной сети это нельзя, а в 5-проводной наоборот положено.
Но это не продольная диф.защита.

[Универсал]

Мы в сам генератор не лезли, он на гарантии, сообщение о срабатывании защиты выводилось на дисплее. Какая там дифзащита, не в курсе. А щиток АВР выносной. Сеть да, 5-проводная, там подстанция чуть ли не за стеной котельной находилась. Давно это было, уж лет десять как.

[Jackson]

Мы в сам генератор не лезли

Да и не надо было. :)

А щиток АВР выносной. Сеть да, 5-проводная, там подстанция чуть ли не за стеной котельной находилась.

А... Тогда норм.
Срабатывание защиты говорило о том, что где-то в сети пробой. То что переделали схему - да, в порядке, но проблему так и не устранили - устранили только само срабатывание из-за неё. :)

[kirillio]

отловит межфазное или межвитковое замыкание.

Пробой и без прибора прекрасно ищется - по сизому дыму из барно и потёкам расплавленного металла :)
Если же всё-таки про предаварийное состояние говорим, то чем Вам, сударь, схема стр. 24 не понраву? Межвитковое - согласен, для межвиткового что-то иное нужно.

[Универсал]

проблему так и не устранили

Ну так то не наша проблема, мы котельную обслуживали, а электроснабжение под местными электриками. Они просто на нас свалили срабатывание защиты, мы и разгребли, как смогли. Своё мы всё проверили, нигде PE с N не перехлёстывалось. А что там за линией разграничения - то не наше.

[olexsa]

дискуссия уходит куда то в сторону.
Просто мысли в слух.

Разные места бывают. Самый явный пример: судовой аварийный генератор, он питает потребители аварийного распредщита и только их.

согласен. Вы грамотно описали то, что у меня было в подсознании, но не знал, как грамотно описать. То есть когда надо, то защит минимум.

У меня вот мысля какая

запросили устройство диф.защиты генератора с выдержкой времени при срабатывании - до 10 секунд

А чем то обосновывает заказчик свои пожелания?
Ну просто представим абсурдную ситуацию: сидит у заказчика на ТЗ некий молодой человек, как говорится без году неделя, но с амбициями, аж зашкаливает. И вот считает, что должна быть вот такая задержка.

Возможно, немножко резковато по отношению к заказчику. Но это из своего опыта, именно как Заказчика.

Отправлено спустя 16 минут 3 секунды:
Не личного опыта, что так писал сам. Это после ознакомления с другими ТЗ. Спрашиваю - зачем? Это же абсурд. В ответ - немое хлопание ресницами

[Jackson]

дискуссия уходит куда то в сторону.

Как всегда - половина участников выясняют, о чём вообще речь. :) Всё нормально, так и должно быть, для того и собрались.

А чем то обосновывает заказчик свои пожелания?

Пока не знаю. Завтра спрошу. Я как раз тему и завёл чтобы подготовиться - может мысли будут когда это обосновано. Вот Универсал одну такую мысль подкинул, за что - моя благодарность!

Ну просто представим абсурдную ситуацию: сидит у заказчика на ТЗ некий молодой человек, как говорится без году неделя, но с амбициями, аж зашкаливает. И вот считает, что должна быть вот такая задержка.

Да это запросто, часто такое бывает. Абсурд или нет, но это, к сожалению, уже обыденность. Был как-то прикол из той же серии, ценою в целый корабль (правда не очень большой). Не короткая история.

Ну так то не наша проблема, мы котельную обслуживали, а электроснабжение под местными электриками.

Так понятно, всё ж нормально. Я б конечно персоналу не забыл объяснить, что это у них в сетях проблема. Ибо проблема-то некислая.

Пробой и без прибора прекрасно ищется - по сизому дыму из барно и потёкам расплавленного металла :)

Вы не энергетик - я понял.
В общем, если коротко - Вы не правы. А если возьмёте лист бумаги и карандаш и нарисуете попрошенное, то поймёте почему, иначе никак.

Не личного опыта, что так писал сам. Это после ознакомления с другими ТЗ. Спрашиваю - зачем? Это же абсурд. В ответ - немое хлопание ресницами

Не всем доводится видеть, как разлетается на куски горящий генератор. И не дай бог при таком присутствовать. Но понять и без такого опыта может каждый. Проблема в том что понимать не хотят, и так себя умными считают (и это самая глупая мысль, которую только способен родить человеческий мозг). К сожалению, явление стало массовым - в духе времени.

[Alexandr79]

Не всем доводится видеть, как разлетается на куски горящий генератор. И не дай бог при таком присутствовать.

Я присутствовал, два раза, один раз газовый cat 3520 на 6 кВ, второй раз дизель cat c18 на 0,4 кВ. КЗ на 6 кВ - неприятно было, своими глазами не видел (можно и без глаз тогда остаться), был в соседнем контейнере, на плановом ремонте другого такого же мотора, бабах был такой, что просто оглох на пару минут, а вспышка такая, что в нашем контейнере стало ощутимо светлее, и это при том, что дверь и вентиляционные жалюзи были закрыты, но через щели всё равно проникло. На куски, кстати, ничего особо не разлетелось, просто весь контейнер был в саже-копоти и мелкие шарики из расплавленной меди везде разлетелись. А КЗ на 0,4 кВ после такой тренировки показалось вообще ерундовым, ну чуть погромыхало-посверкало, на аварийную кнопку нажал, и всего делов.

[+]

С этим катом на 0,4 кВ вообще анекдот вышел, заказчик (нефтебурение) отправил весь контейнер с ДГУ на перемотку генератора на завод, при вытаскивании ДГУ из контейнера кто-то додумался зацепить трос за щит управления, дёрнули трактором и оторвали весь щит со всеми проводами. Нас попросили восстановить проводку щита, мы восстановили, завод как раз перемотал генератор, но при установке ротора (как потом оказалось) заводчане хорошо коцнули свеженамотанную обмотку статора. Собирают всё, первый запуск, мы тоже присутствуем (вдруг я чего напутал, зрение жёстко на дальнозоркость пошло, мелкие надписи на проводах-разъёмах плохо вижу), человек 10 собралось, со всякими начальниками даже, запускаем, я ещё слышу, что двигатель как-будто сразу под нагрузкой начал работать, и тут почти сразу из генератора гром и молнии с дымом и огнём, ну я сразу спокойно нажимаю аварийную кнопку, всё заглохло-потухло, оборачиваюсь - а вокруг никого, все драпанули кто куда, в том числе и ответственные за ремонт генератора, кто, собственно, и должен был нажимать эту кнопку, если что-то пойдёт не так. Некоторых потом ещё пару часов трясло, я с трудом смех сдерживал глядя на них.

Конкретно разлетались генераторы на моей памяти при несинхронном включении при параллельной работе (причём одноопорные, у них обрывает передний демпфер, он же передняя опора вала, он же приводная муфта, ротор падает на статор и происходит полный сталинград; у двухопорных это не так страшно, там только обрывает приводную муфту, и двигатель с генератором просто крутятся независимо друг от друга).

Вообще на таких установках, особенно на мощных дизелях, наиболее опасное явление, мне кажется, это кулак дружбы, куски двигателя разлетаются в радиусе более 100 метров и влегкую пробивают стенки стандартных контейнеров, при этом предотвратить это с помощью автоматики практически невозможно.

[Jackson]

[+]

у двухопорных это не так страшно

Ну.. был случай на корабле, там не несинхронное было и не диф.защита, но генератор улетел с фундамента в борт, едва не пробив его. Двухопорный, небольшой на 315 кВт.
А на Северной верфи был случай на новом стелс фрегате, главная турбина в разнос ушла. Разлетающимися болтами фрегату почти отрезало корму - прошивало борта как из "вулкана", чуть не затонул тут же у стенки.

Ладно, по делу. Спросил у заказчика про 10 секунд - да, говорит, многовато что-то, но внятной причины не назвал. От печки появилась эта задержка. Вопрос, в целом, закрыт.

Вообще на таких установках, особенно на мощных дизелях, наиболее опасное явление, мне кажется, это кулак дружбы, куски двигателя разлетаются в радиусе более 100 метров и влегкую пробивают стенки стандартных контейнеров, при этом предотвратить это с помощью автоматики практически невозможно.

Это да. Но внутреннее КЗ к этому обычно не приводит, ошмётки недалеко летят (если летят). Причина как правило другая. При отвале сети в отсутствии сетевых защит - да, такое, бывает, происходит. Про сетевые защиты я где-то тут в FAQ писал.
Толково в этом смысле были сделаны турбогенераторы Opra. Турбина на 27 тысяч оборотов. за ней редуктор на 3 тысячи, и за редуктором муфта со шпильками, отторированными чётко чтобы рвались при 2-кратной перегрузке не больше чем за 8 мсек. Комплект шпилек что-то порядка 3 тысяч долларов стОит. Сколько этих шпилек порвано было.... Но это лучше чем мех.удар на турбину и на редуктор. Персонал эти шпильки меняет уже чуть ли не с закрытыми глазами, а турбинам и редукторам по 15 лет уже и хоть бы что, работают по сей день.

Когда-то мой коллега аспирант делал МТЗ, которое умудрялось ловить аварию когда ток только начал расти и не всегда даже достигал номинального. Теперь его работа где-то в недрах БАНи пылится. Но хорошая диф.защита именно так и работает.

Внутреннее КЗ опасно даже не столько тем что генератор замкнуло и он сам себя разрушает, а тем что в эту точку КЗ, если оно межфазное например, устремляется весь ток КЗ с двух сторон. С внутренней стороны генератор в неё шлёт всю свою мощь и никакого сопротивления цепи нет чтобы этот ток ограничить - самой цепи же нет. А со стороны ГРЩ сюда летит ток от всех других источников. МТЗ хоть и есть, но ударное значение тока может быть таким что только ударным пиком разворотит всё. Причём МТЗ есть только со стороны ГРЩ, а со стороны генератора её нет. И эта МТЗ далеко, она не видит ток, посылаемый генератором самим в себя. Бывает даже на ГРЩ ток не достигает номинального (при лёгких внутренних замыканиях), а генератор жгёт себя и жгёт. А поскольку МТЗ на соседних генераторах выставлена с такой же уставкой, если генераторы одинаковые, то ещё бабка надвое сказала, что отключится первым: наш горящий генератор или остальные работающие. То есть риск и всю станцию завалить заодно. А может и вообще нигде МТЗ не сработает, и такое бывает. Поэтому кроме как продольной диф.защитой с независимым питанием, с такими вещами бороться больше нечем, надо ловить эти вещи желательно до того как ток в моменте достигнет бешенных значений. А если бы это факт был способен почувствовать какой-нибудь девайс по контролю СИЗ - чисто гипотетически - то у него банально быстродействие огромное, за это время всё уже сгорит. Тут счёт идёт на единицы миллисекунд. Но эти девайсы такое и не чувствуют, и хорошо (эквивалентную схему цепи так и не нарисовали, а если б да то стало бы понятно почему).

Проблема в том что в реальности диф.защита по боевому очень редко где срабатывает. Авария нечастая. Она как катапульта в самолёте - за весь срок эксплуатации чаще всего ни разу не понадобится. Поэтому и понимания нет у публики, насколько это всё серьёзно.

Про Виджилом можем отдельно поговорить. Его пихают везде где только можно из-за его цены. В то время как такой ценник за него был когда-то заряжен потому что их надо совсем мало, очень специфичная вещь и к месту только под его задачу. Но заработать-то никто не против, один раз я его видел там где справился бы и обычный мегаомметр с реле за 300 долларов. Я прекрасно помню людей в российском Шнайдере. Они классные парни, правда, и я проникся к ним неподдельным уважением. Но они и продавцы тоже классные. :)