В 1966г фирмой BBC была выпущена защита статора от повреждений на землю типа CUH90 (Рисунок 18). Защитная система состоит из трех реле в одном корпусе (5 на Рисунке 15). Устройство измеряло напряжение смещения и одно из междуфазных напряжений. Это позволяло определять направление и осуществлять обнаружение поврежденной на землю фазы. Трансформатор (1) формирует искусственное напряжения смещения; промежуточное реле CUG (6) управляет компенсацией. В конце 1960х для Красноярской ГЭС (СССР) Вайнштейн (Vainstein), Смолялов (Smoljlov), Гетмабов (Getmabov), Пусков (Puskov) и Цикунов (Cikunov) из Томского Технического университета разработали 100%-защиту статора от повреждений на землю. Они «накладывали» на ток генератора импульсы частотой 25Гц (Рисунок 16 и 17). Эти импульсы формировались отдельным станционным устройством, поэтому защита могла работать даже при «развороте» генератора.
Для паровых блоков мощностью 125МВА в Верндорфе (Werndorf, Stewag, Австрия) и для двух блоков генератор-трансформатор мощностью в 102 МВА на ГАЭС Копс (Kops,VIW Австрия, Рисунок 13), компанией ELIN была применена модернизированная защита на принципе «Bütow». Для подключения резисторов и формирования небольшого напряжения смещения в 100% защите использовался только один трансформатор (Рисунок 19).
В 1970х все генераторы мощностью более 100 МВА в Германии, Швейцарии, Великобритании, Югославии и других странах были оборудованы 100% защитой обмотки статора от повреждений на землю. Это было рекомендовано сделать и в других странах. Объяснением такого решения была не потеря электрической нагрузка – она была незначительной. Этим предотвращался риск механических повреждений и образования других дефектов в системе водяного охлаждения статоров.
В 1972г компания SIEMENS представила защиту с наложением дополнительного напряжения частотой 20Гц (Рисунок 4). В 1974 Хорст Гирке (Horst Gierke), Восточная Германия предложил для блоков 500 МВт дополнительную защиту. Это решение должно было применяться дополнительно к существующей 90…95%-защите на реле REG4 от компании EAW. Дополнительное устройство (защита) устанавливалась между нейтралью и землей (Рисунок 25) и «накладывала» постоянное напряжение, которое не оказывало никакого влияния в отсутствии повреждений статора на землю. Все трансформаторы напряжения между генератором и стороной НН заземлялись через емкость. Повреждение на землю вызывало протекание тока через элемент связи i и приводило к срабатыванию модифицированного реле напряжения типа RUf5. Для выполнения такой функции было достаточно дополнительного напряжения в 500….600В между нейтралью и землей. Компания ZPA (Чехословакия) в 1975г выпустило реле защиты статора от повреждений на землю типа G15X2
(Рисунок 27). Оно защищало 100% обмотки. Для исключения ложных отключений реле в случае внешних КЗ на стороне ВН блочных трансформаторов Юрий Берман (Jiri Bermann), компания ZPA, предложил в 1976г выполнять блокировку в случае запуска защиты от КЗ (например от токового реле нулевой последовательности, подключенного к ТТ, установленных во вводах блочного трансформатора и его нейтрали. Так как оно должно было работать только при близких КЗ, то его уставка выбиралась равной Io ≥ 0.5 Iн.
Рисунок 21. Блок-схема фильтра и чувствительного элемента (сенсора)
Z-делитель напряжения с регулировкой нуля
M-Блок сопряжения
F- активный полосовой фильтр
U-детектор напряжения
t-элемент выдержки времени
Рисунок 22. Реле защиты от повреждений на землю, электростанция в штате Джоржия, 1980
Защита на генераторе мощностью 790 МВт в соединении с блочным трансформатором 25/500КВ на блоке №2 электростанции Бовен (Bowen), энергокомпании штата Джоржия, США
Рисунок 23. Реле GTV100, VBKI (Венгрия), 1970
Рисунок 24. Схема защиты от замыканий на землю на новом принципе –вейвлет-анализе, 2007
Рисунок 25. 100%-защита с использованием дополнительного напряжения, Glerke, 1974