Файл: М. О. Скрипачев релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 70
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Δt меньше (Δt=0,5с).
Таблица 2.1
Уставки токовой защиты обратной последовательности
Тип генератора ступень ступень ступень
I
I
*2с.з.
t
I
с.з.
I
II
*2с.з.
t
II
с.з.
I
III
*2с.з.
t
III
с.з.
ТВФ-63-2 (6,3 кВ 2,3 0,6 8,5 0,25 40
ТВФ-63-2 (10,5 кВ 1,7 0,6 8,5 0,25 40
ТВФ-120-2 (10,5кВ)
ТВФ-110 (10,5 кВ 2,7 0,6 8,5 0,25 Четвертая ступень защиты действует на сигнал при несимметричных перегрузках. Для турбогенераторов длительно допустимой считается работа с неравенством токов фаз, не превышающим 10%, при условии, что нив одной из фаз ток не превосходит ном. Этому условию соответствует ток обратной последовательности I
*2
= Поэтому ток срабатывания сигнальной ступени для генераторов серии
ТВФ может быть принят равным з с
2
*
=
I
При появлении сигнала дежурный должен принять меры по устранению несимметрии. Допустимое время устранения перегрузки
(пока не сработает третья ступень) составляет
(
)
c
240 25
,
0 Аз с
2
*
устр
=
=
=
I
t
, те. примерно
5
,
6 4
÷
мин.
Выдержка времени сигнального элемента должна быть больше выдержки времени резервных защити обычно выбирается равной с
9
IV
з с
=
t
На рис. 2.11 в качества примера построена характеристика выдержек времени токовой защиты обратной последовательности и кривая доп f(I
*2
) для генератора типа ТВФ.
Как видно из рисунка, выдержка времени второй ступени защиты
II
з с принята большей, чем определяемая по тепловой характеристике,
для согласования со временем срабатывания резервных защит предыдущих элементов (трансформаторов связи. Так как на трансформаторе связи есть своя резервная защита обратной последовательности
ГЕНЕРАТОРОВ БЛОКОВ
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ в обмотке статора на всех генераторах блоков используется продольная дифференциальная защита. Она подключается к трансформаторам тока,
установленным со стороны линейных выводов и со стороны нулевой точки генератора.
Для генераторов типов ТВВ и ТГВ мощностью 160 МВт и более минимальный ток срабатывания защиты должен лежать в пределах
(0,1-0,2)I
ном.г.
(согласно ПУЭ [1]) для того, чтобы защита действовала в самом начале повреждения при КЗ через большое переходное сопротивление. Для этих генераторов применяется дифференциальное реле типа ДЗТ-11/5 с быстронасыщающимся трансформатором и магнитным торможением или микроэлектронное реле РСТ-15.
Реле ДЗТ-11/5 имеет одну тормозную обмотку, которая включается во вторичную цепь трансформаторов тока со стороны линейных выводов генератора. Схема внутренних соединений реле и схема его включения для защиты генераторов различных типов приведены на рис. Насыщающийся трансформатор реле обеспечивает отстройку от апериодической составляющей в токе небаланса при внешних КЗ.
Рис. 3.4. Схема продольной дифференциальной защиты генератора с реле ДЗТ-11/5:
а – при установке трансформаторов тока со стороны нейтрали на две параллельные ветви обмотки статора б – тоже, на каждую параллельную ветвь
Рабочая обмотка реле р имеет 144 витка и выполняется с одной отпайкой от средней точки. Отпайка используется для выравнивания действия токов в плечах защиты, если трансформаторы тока со стороны нулевых выводов генератора установлены на каждой параллельной ветви обмотки статора (рис. 3.4, б).
Магнитодвижущая сила срабатывания реле F
с.р.
=100А, минимальный ток срабатывания реле при отсутствия торможения 144 р р
с р
с
=
=
=
w
F
I
min
А.
Ток срабатывания защиты при этом
I
min
min
K
I
I
⋅
=
р с
з с, где K
I
– коэффициент трансформации трансформаторов тока генератора.
При этом для всех генераторов первичный ток срабатывания составляет (0,1 – 0,2)I
ном
Использование тормозной обмотки дает возможность отстроить защиту от токов небаланса с помощью торможения, для чего выбирается число витков тормозной обмотки т в следующем порядке 1. Определяется максимальное значение расчетного тока неба- ланса в защите при внешнем КЗ или при асинхронном ходе:
I
нб.расч.
=k
одн
k
апер
εI
(3)
, где k
одн
– коэффициент однотипности, принимается для однотипных трансформаторов со стороны линейных выводов и нейтрали равным, а для разнотипных – 1;
k
апер
=1 – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в токе КЗ;
ε = 0,1 – полная погрешность трансформаторов тока – периодическая составляющая тока трехфазного КЗ, протекающая через генератор при повреждении на его выводах, или наибольшее значение тока асинхронного хода при угле расхождения ЭДС
системы и генератора Ток асинхронного хода, приведенный к напряжению генератора,
определяется по формуле с бл
,
a
x
x
U
I
max
+
⋅
=
,
(3.3)
106
3.6. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА
Устанавливается на турбогенераторах мощностью 100 МВт ибо- лее. Защита выполняется с наложением на цепь возбуждения напряжения переменного тока частотой 25 Гц. Защита действует на сигнал.
Мощные генераторы 160 МВт и более не могут длительно работать с замыканием на землю водной точке цепи возбуждения ввиду опасности появления замыкания на землю во второй точке. Поэтому при появлении замыкания водной точке питание его возбуждения переключается на резервный возбудитель, и если земляне исчезнет, генератор должен быть разгружен и отключен.
Для сигнализации замыкания на землю вцепи возбуждения применяется защита типа КЗР-3 (комплект защиты ротора, основанная на использовании наложенного на цепь возбуждения тока частотой Гц (рис. 3.11).
120
3.10. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ ВВОДОВ 500 И 750 КВ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
Защита реагирует на повреждения вводов с бумажно-масляной изоляцией и выполняется с помощью устройства контроля изоляции вводов KSZ типа КИВ-500 Р, схема которого приведена на рис. 3.17.
Бумажно-масляная изоляция ввода изготовляется из слоев пропитанной маслом бумаги, между которыми для равномерного распределения напряженности электрического поля размещаются листы алюминиевой фольги, в результате чего изоляция образует многослойный конденсатор.
Устройство КИВ подключается к специальным выводам от наружных слоев фольги через согласующий трансформатор TL1 с ответвлениями в первичной обмотке для выравнивания м.д.с. от токов трех фаз. По первичной обмотке трансформатора TL1 протекает сумма емкостных токов вводов трех фаз, которая в нормальном режиме образует ток небаланса. При частичном пробое изоляции одного ввода баланс токов в первичной обмотке трансформатора Т нарушается и
КИВ срабатывает.
Блок-реле КИВ состоит из сигнального, отключающего и измерительного элементов. Сигнальный и отключающий элементы состоят из фильтров высших гармоники реагирующих органов, срабатывающих от первой гармоники суммы емкостных токов вводов трех фаз.
Сигнальный элемент KAZ1 является в устройстве основным,
обладает высокой чувствительностью и действует вначале повреждения изоляции притоке в первичной обмотке согласующего трансформатора Травном номинального емкостного тока ввода
НА ЗЕМЛЮ
На блоках с заземленной нейтралью трансформаторов от внешних КЗ на землю устанавливается резервная токовая защита нулевой последовательности. Защита выполняется с помощью двух реле тока
КА3 и КА (рис. 3.26) типа РТ или РСТ-13.
Реле подключаются к трансформатору тока в нейтрали силового трансформатора. Реле КА и КА имеют разную чувствительность,
каждое реле обеспечивает возможность действия защиты с двумя выдержками времени. Более чувствительное реле КА создает команду наделение шин высшего напряжения (с выдержкой дели на ускорение ликвидации неполнофазных режимов блока (t
ускор.
). Более грубое реле КА формирует команду на отключение выключателей со стороны высшего напряжения при неотключившемся КЗ в сети (дальнее резервирование) с временем
I
I
t
и на полный останов блока (ближнее резервирование) с большим временем действия
II
I
t
154
Таблица 2.1
Уставки токовой защиты обратной последовательности
Тип генератора ступень ступень ступень
I
I
*2с.з.
t
I
с.з.
I
II
*2с.з.
t
II
с.з.
I
III
*2с.з.
t
III
с.з.
ТВФ-63-2 (6,3 кВ 2,3 0,6 8,5 0,25 40
ТВФ-63-2 (10,5 кВ 1,7 0,6 8,5 0,25 40
ТВФ-120-2 (10,5кВ)
ТВФ-110 (10,5 кВ 2,7 0,6 8,5 0,25 Четвертая ступень защиты действует на сигнал при несимметричных перегрузках. Для турбогенераторов длительно допустимой считается работа с неравенством токов фаз, не превышающим 10%, при условии, что нив одной из фаз ток не превосходит ном. Этому условию соответствует ток обратной последовательности I
*2
= Поэтому ток срабатывания сигнальной ступени для генераторов серии
ТВФ может быть принят равным з с
2
*
=
I
При появлении сигнала дежурный должен принять меры по устранению несимметрии. Допустимое время устранения перегрузки
(пока не сработает третья ступень) составляет
(
)
c
240 25
,
0 Аз с
2
*
устр
=
=
=
I
t
, те. примерно
5
,
6 4
÷
мин.
Выдержка времени сигнального элемента должна быть больше выдержки времени резервных защити обычно выбирается равной с
9
IV
з с
=
t
На рис. 2.11 в качества примера построена характеристика выдержек времени токовой защиты обратной последовательности и кривая доп f(I
*2
) для генератора типа ТВФ.
Как видно из рисунка, выдержка времени второй ступени защиты
II
з с принята большей, чем определяемая по тепловой характеристике,
для согласования со временем срабатывания резервных защит предыдущих элементов (трансформаторов связи. Так как на трансформаторе связи есть своя резервная защита обратной последовательности
это считается допустимым. Для того чтобы ступенчатая характеристика срабатывания защиты не выходила за кривую допустимого времени доп, защиту дополняют еще одним реле тока обратной последовательности типа РТФ-8, которое обеспечивает еще одну ступень защиты, действующую на отключение (на рис. 2.11 показано пунктиром. Такое выполнение защиты предусматривается для блоков с генераторами ТВФ. Рис. 2.11. Ступенчатая характеристика выдержек времени токовой защиты обратной последовательности – кривая доп = f(I
*2
); 2 – характеристика выдержек времени. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ СИММЕТРИЧНЫХ
КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
Токовая защита обратной последовательности действует только при несимметричных КЗ. Поэтому дополнительно к ней устанавливается резервная защита от трехфазных КЗ для дальнего и ближнего резервирования В качестве защит от трехфазных КЗ используется дистанционная защита. На действующих генераторах может находиться в эксплуатации токовая защита спуском минимального напряжения, которая имеет малую зону дальнего резервирования, поэтому на вновь проектируемых станциях ее предусматривать не рекомендуется.
Дистанционная защита. Дистанционная защита генераторов выполняется с использованием одного из трех реле сопротивления блока реле типа БРЭ-2801. Реле сопротивления блока БРЭ-2801 выполнены на интегральных микросхемах с использованием операционных усилителей и основаны на схеме сравнения двух электрических величин по фазе.
Рис. 2.12. Защита от внешних симметричных КЗ и защита от потери возбуждения
*2
); 2 – характеристика выдержек времени. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ СИММЕТРИЧНЫХ
КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
Токовая защита обратной последовательности действует только при несимметричных КЗ. Поэтому дополнительно к ней устанавливается резервная защита от трехфазных КЗ для дальнего и ближнего резервирования В качестве защит от трехфазных КЗ используется дистанционная защита. На действующих генераторах может находиться в эксплуатации токовая защита спуском минимального напряжения, которая имеет малую зону дальнего резервирования, поэтому на вновь проектируемых станциях ее предусматривать не рекомендуется.
Дистанционная защита. Дистанционная защита генераторов выполняется с использованием одного из трех реле сопротивления блока реле типа БРЭ-2801. Реле сопротивления блока БРЭ-2801 выполнены на интегральных микросхемах с использованием операционных усилителей и основаны на схеме сравнения двух электрических величин по фазе.
Рис. 2.12. Защита от внешних симметричных КЗ и защита от потери возбуждения
Реле имеет характеристику в комплексной плоскости R ив виде окружности, положение которой может изменяться. Для защиты генератора рекомендуется использовать характеристику в виде окружности, расположенной в первом квадранте комплексной плоскости,
диаметр которой наклонен коси абсцисс под углом
.ч
м
ϕ
, равным Для повышения чувствительности защиты может использоваться характеристика в виде эллипса (рис. Выходным элементом реле сопротивления является промежуточное реле KL. Схема дистанционной защиты от внешних симметричных КЗ
приведена на рис. 2.12. Реле сопротивления KZ1 блока реле включается на разность вторичных токов İ
a
- İ
b
трансформаторов тока,
установленных в нейтрали генератора, и на напряжение U
ab
от трансформатора напряжения TV1, установленного на выводах генератора.
Защита действует с двумя выдержками времени (реле КТ): с первой
(проскальзывающий контактна отключение шиносоединительного и секционных выключателей (деление шин, со второй – на отключение генератора и АГП.
Сопротивление срабатывания защиты должно быть отстроено от режима наибольшей нагрузки с учетом перегрузки. Сопротивление нагрузки равно
max
min
I
U
Z
нагр нагр
3
⋅
=
,
(где
min
U
– минимальное напряжение на выводах генератора, принимается 0,95U
ном.
;
max
I
нагр
– максимальное значение рабочего тока генератора в условиях перегрузки, принимается равным 1,5I
ном.
Сопротивление срабатывания защиты с реле сопротивления,
имеющим круговую характеристику, определяется по выражению
,
)
cos(
нагр ч
м в
отс нагр з
с
ϕ
ϕ
−
⋅
⋅
=
k
k
Z
Z
(2.13)
93
диаметр которой наклонен коси абсцисс под углом
.ч
м
ϕ
, равным Для повышения чувствительности защиты может использоваться характеристика в виде эллипса (рис. Выходным элементом реле сопротивления является промежуточное реле KL. Схема дистанционной защиты от внешних симметричных КЗ
приведена на рис. 2.12. Реле сопротивления KZ1 блока реле включается на разность вторичных токов İ
a
- İ
b
трансформаторов тока,
установленных в нейтрали генератора, и на напряжение U
ab
от трансформатора напряжения TV1, установленного на выводах генератора.
Защита действует с двумя выдержками времени (реле КТ): с первой
(проскальзывающий контактна отключение шиносоединительного и секционных выключателей (деление шин, со второй – на отключение генератора и АГП.
Сопротивление срабатывания защиты должно быть отстроено от режима наибольшей нагрузки с учетом перегрузки. Сопротивление нагрузки равно
max
min
I
U
Z
нагр нагр
3
⋅
=
,
(где
min
U
– минимальное напряжение на выводах генератора, принимается 0,95U
ном.
;
max
I
нагр
– максимальное значение рабочего тока генератора в условиях перегрузки, принимается равным 1,5I
ном.
Сопротивление срабатывания защиты с реле сопротивления,
имеющим круговую характеристику, определяется по выражению
,
)
cos(
нагр ч
м в
отс нагр з
с
ϕ
ϕ
−
⋅
⋅
=
k
k
Z
Z
(2.13)
93
где k
отс.
= 1,2; в
– коэффициент возврата реле сопротивления, для
БРЭ-2801 равен 1,05; φ
м.ч.
– угол максимальной чувствительности, рекомендуется принимать 80
°
; φ
нагр
– угол нагрузки при указанных выше перегрузках реактивным током и пониженном напряжении, равен Для улучшения дальнего резервирования может быть использована эллиптическая характеристика с коэффициентом эллипсности
(отношение малой оси эллипса к его большой оси) э. Тогда э
з с
з с, где Z
с.з.max
– большая ось эллипса, Z
с.з.
– малая ось, сопротивление,
рассчитанное по (Чтобы защита надежно охватывала выводы генератора, характеристику смещают в третий квадрант по линии максимальной чувствительности на 12% от уставки. Характеристики срабатывания дистанционной защиты приведены на рис. 2.13. Рис. 2.13. Характеристики реле сопротивления БРЭ а – эллиптическая характеристика, смещенная в III квадрант б – круговая характеристика без смещения
отс.
= 1,2; в
– коэффициент возврата реле сопротивления, для
БРЭ-2801 равен 1,05; φ
м.ч.
– угол максимальной чувствительности, рекомендуется принимать 80
°
; φ
нагр
– угол нагрузки при указанных выше перегрузках реактивным током и пониженном напряжении, равен Для улучшения дальнего резервирования может быть использована эллиптическая характеристика с коэффициентом эллипсности
(отношение малой оси эллипса к его большой оси) э. Тогда э
з с
з с, где Z
с.з.max
– большая ось эллипса, Z
с.з.
– малая ось, сопротивление,
рассчитанное по (Чтобы защита надежно охватывала выводы генератора, характеристику смещают в третий квадрант по линии максимальной чувствительности на 12% от уставки. Характеристики срабатывания дистанционной защиты приведены на рис. 2.13. Рис. 2.13. Характеристики реле сопротивления БРЭ а – эллиптическая характеристика, смещенная в III квадрант б – круговая характеристика без смещения
Чувствительность защиты определяется при КЗ в конце зоны резервирования 1
Z
Z
защ с.з ч, где Z
защ.
– сопротивление, замеряемое защитой при КЗ в конце зоны резервирования.
Например, при КЗ на шинах ВН ТЭЦ (точка К, когда в зону резервирования входит трансформатор связи (рис. 2.14): ток тр защ
k
Z
Z
=
,
(где Z
тр.
– сопротивление трансформатора связи, приведенное к напряжению генератора;
k
ток
– коэффициент токораспределения (см. рис. 2.14):
2 ток (Рис. 2.14. К расчету коэффициента чувствительности дистанционной защиты
Так как напряжение на защиту подается с выводов генератора,
сопротивление последнего в Z
защ.
не входит
Z
Z
защ с.з ч, где Z
защ.
– сопротивление, замеряемое защитой при КЗ в конце зоны резервирования.
Например, при КЗ на шинах ВН ТЭЦ (точка К, когда в зону резервирования входит трансформатор связи (рис. 2.14): ток тр защ
k
Z
Z
=
,
(где Z
тр.
– сопротивление трансформатора связи, приведенное к напряжению генератора;
k
ток
– коэффициент токораспределения (см. рис. 2.14):
2 ток (Рис. 2.14. К расчету коэффициента чувствительности дистанционной защиты
Так как напряжение на защиту подается с выводов генератора,
сопротивление последнего в Z
защ.
не входит
Таким же образом определяется коэффициент чувствительности защиты при КЗ за секционным реактором (точка К) и за реакторами отходящих от шин генераторного напряжения линий (точка К3).
Реле сопротивления KZ1 (рис. 2.12) используется для защиты от асинхронного режима при потере возбуждения, которая будет рассмотрена в разделе Максимальная токовая защита спуском минимального напряжения. Защита выполняется с помощью одного реле тока типа РТ и одного реле напряжения типа РН-54 (см. рис. 2.10). Реле тока КА включено на ток одной фазы трансформаторов тока, установленных со стороны нулевых выводов генератора. Реле напряжения KV включается на линейное напряжение трансформатора напряжения Эта защита, также как дистанционная, действует с двумя выдержками времени – для дальнего и ближнего резервирования. Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока генератора:
ном в
отс з
с
I
k
k
I
⋅
=
, где ном
– номинальный ток генератора;
k
отс.
=1,2;
k
в
– коэффициент возврата реле, для РТ k
в
=0,85.
Напряжение срабатывания принимается равным ном з
с
)
6
,
0 Чувствительность защиты проверяется при трехфазном КЗ в конце зоны резервирования (например, за повышающим трансформатором, точка К на рис. Для реле тока защиты з
с
1
чт
I
I
k
=
, где I
1
– ток, протекающий по генератору при трехфазном КЗ в точке К1.
Для минимального реле напряжения
Реле сопротивления KZ1 (рис. 2.12) используется для защиты от асинхронного режима при потере возбуждения, которая будет рассмотрена в разделе Максимальная токовая защита спуском минимального напряжения. Защита выполняется с помощью одного реле тока типа РТ и одного реле напряжения типа РН-54 (см. рис. 2.10). Реле тока КА включено на ток одной фазы трансформаторов тока, установленных со стороны нулевых выводов генератора. Реле напряжения KV включается на линейное напряжение трансформатора напряжения Эта защита, также как дистанционная, действует с двумя выдержками времени – для дальнего и ближнего резервирования. Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока генератора:
ном в
отс з
с
I
k
k
I
⋅
=
, где ном
– номинальный ток генератора;
k
отс.
=1,2;
k
в
– коэффициент возврата реле, для РТ k
в
=0,85.
Напряжение срабатывания принимается равным ном з
с
)
6
,
0 Чувствительность защиты проверяется при трехфазном КЗ в конце зоны резервирования (например, за повышающим трансформатором, точка К на рис. Для реле тока защиты з
с
1
чт
I
I
k
=
, где I
1
– ток, протекающий по генератору при трехфазном КЗ в точке К1.
Для минимального реле напряжения
з
к з
с чн
U
U
k
=
,
(2.21)
где U
к.з.
– междуфазное напряжение на выводах генератора при трехфазном КЗ в точке К1.
т
2
КЗ
3
x
I
U
⋅
⋅
=
, где I
2
– ток, протекающий по трансформатору при КЗ в К1;
x
т
– сопротивление трансформатора.
Все величины должны быть приведены к напряжению генератора.
Коэффициенты чувствительности чти k
чн должны быть не менее 1,2.
2.8. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
ОБМОТКИ СТАТОРА
Защита выполняется с помощью реле тока КА, включенного на ток одной фазы (см. рис. 2.10). Защита действует на сигнал с выдержкой времени, обычно 9 с.
Ток срабатывания защиты отстраивается от номинального тока генератора:
ном в
отс з
с
I
k
k
I
⋅
=
, где k
отс.
принимается равным в – коэффициент возврата.
Защита может выполняться на реле РТ, у которого максимальное значение коэффициента возврата за счет регулировки может достигать значения 0,9. Сигнал перегрузки при этом будет подаваться притоке примерно ном, что для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток (ТВФ) считается неэффективным. В связи с этим на генераторах 63-110 МВт вместо реле РТ применяется реле типа РТВК (реле тока с высоким коэффициентом возврата, у которого коэффициент возврата равен 0,99. При использовании РТВК
сигнал перегрузки подается притоке, равном ном. ЗАЩИТА РОТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ
ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
к з
с чн
U
U
k
=
,
(2.21)
где U
к.з.
– междуфазное напряжение на выводах генератора при трехфазном КЗ в точке К1.
т
2
КЗ
3
x
I
U
⋅
⋅
=
, где I
2
– ток, протекающий по трансформатору при КЗ в К1;
x
т
– сопротивление трансформатора.
Все величины должны быть приведены к напряжению генератора.
Коэффициенты чувствительности чти k
чн должны быть не менее 1,2.
2.8. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
ОБМОТКИ СТАТОРА
Защита выполняется с помощью реле тока КА, включенного на ток одной фазы (см. рис. 2.10). Защита действует на сигнал с выдержкой времени, обычно 9 с.
Ток срабатывания защиты отстраивается от номинального тока генератора:
ном в
отс з
с
I
k
k
I
⋅
=
, где k
отс.
принимается равным в – коэффициент возврата.
Защита может выполняться на реле РТ, у которого максимальное значение коэффициента возврата за счет регулировки может достигать значения 0,9. Сигнал перегрузки при этом будет подаваться притоке примерно ном, что для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток (ТВФ) считается неэффективным. В связи с этим на генераторах 63-110 МВт вместо реле РТ применяется реле типа РТВК (реле тока с высоким коэффициентом возврата, у которого коэффициент возврата равен 0,99. При использовании РТВК
сигнал перегрузки подается притоке, равном ном. ЗАЩИТА РОТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ
ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Токи в обмотках статора и ротора генератора связаны между собой, и с возрастанием одного увеличивается и второй, причем предельно допустимого по нагреву значения, прежде всего, как правило,
достигает ток ротора. Поэтому основная защита от перегрузок турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток подключается к обмотке возбуждения и реагирует на возрастание тока ротора. Схема защиты зависит от системы возбуждения. Для генератора
ТВФ-63 с электромашинной системой возбуждения схема защиты ротора от перегрузки приведена на рис. Рис. 2.15. Схема защиты ротора от перегрузки током возбуждения
Защита выполняется с помощью реле максимального напряжения (РН-53 или РСН-14), которое через делитель на резисторах R1 и
R2
включено параллельно обмотке ротора. Таким образом, ток в роторе контролируется косвенно с помощью напряжения на его выводах, которое пропорционально этому току. Напряжение срабатывания защиты
f
f
R
I
U
⋅
⋅
=
ном
,
з с,
(2.24)
98
достигает ток ротора. Поэтому основная защита от перегрузок турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток подключается к обмотке возбуждения и реагирует на возрастание тока ротора. Схема защиты зависит от системы возбуждения. Для генератора
ТВФ-63 с электромашинной системой возбуждения схема защиты ротора от перегрузки приведена на рис. Рис. 2.15. Схема защиты ротора от перегрузки током возбуждения
Защита выполняется с помощью реле максимального напряжения (РН-53 или РСН-14), которое через делитель на резисторах R1 и
R2
включено параллельно обмотке ротора. Таким образом, ток в роторе контролируется косвенно с помощью напряжения на его выводах, которое пропорционально этому току. Напряжение срабатывания защиты
f
f
R
I
U
⋅
⋅
=
ном
,
з с,
(2.24)
98
где ном – номинальный ток возбуждения генератора
R
f
– сопротивление обмотки ротора в горячем состоянии.
Защита действует с двумя выдержками времени с первой – на устройство ограничения длительности форсировки, предусмотренное в системе возбуждения генератора со второй – на отключение генератора и гашение поля.
При форсировке возбуждения ток ротора может достигать 2I
fном
,
длительность форсировки для генератора 63 МВт допускается небо- лее 40 с. Поэтому максимальное время действия защиты на отключение выбирается равным 40 с, что обеспечивается при последовательном срабатывании двух реле времени КТ1 и КТ2.
Время действия защиты на развозбуждение выбирается нас меньше (проскальзывающий контакт реле КТ2):
с
37 з с ; с
40
II
з с
=
t
На генераторах мощностью 100 МВт, оборудованных высокочастотной системой возбуждения, развозбуждение генератора (первая ступень)
осуществляется устройствами разгрузки, предусмотренными в АРВ
(автоматическом регуляторе возбуждения. Поэтому защита от перегрузки будет действовать с одной выдержкой времени (20 сек) на отключение генератора и АГП. В схеме защиты устанавливается одно реле времени. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. От каких повреждений и ненормальных режимов предусматриваются защиты на генераторах. По каким условиям выбирается ток срабатывания дифференциальной защиты генератора. Чем определяется ток небаланса в дифференциальной защите генератора. Как выполняется защита генераторов от витковых замыканий На каких генераторах она устанавливается. Какие принципы выполнения защиты от замыканий на землю используются для генераторов, работающих на сборные шины Особенности защиты типа
БРЭ 1301.03.
6. Какие защиты устанавливаются вцепи ротора генератора, работающего на сборные шины
7. Какие резервные защиты предусматриваются для генераторов. Почему у генераторов используется отдельная защита от внешних несимметричных КЗ и от несимметричных перегрузок Как защита выполняется. Какие защиты предусматриваются у генераторов, работающих на сборные шины, от внешних симметричных КЗ?
10. Как выполняется защита от симметричных перегрузок у генераторов. ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР. СХЕМЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ
Генераторы мощностью 160 МВт и выше могут работать только блоком с трансформатором или автотрансформатором. Блоком с трансформатором могут включаться также генераторы 63-120 МВт ТЭЦ.
Наиболее распространены блоки один генератор – один трансформатор без выключателя и с выключателем вцепи генератора
(рис. 3.1). Рис. 3.1. Схемы блоков генератор – трансформатора, б – с турбогенераторами мощностью 63-500 МВт в, гс генераторами мощностью 160-1000 МВт
Эти блоки присоединяются либо через один выключатель к двойной системе сборных шин с обходной системой при напряжении стороны ВН 110-220 кВ, либо через два выключателя к распределительному устройству (РУ) напряжением 330 кВ и выше, выполненному по полуторной схеме, схеме 4/3 или по схеме многоугольника
R
f
– сопротивление обмотки ротора в горячем состоянии.
Защита действует с двумя выдержками времени с первой – на устройство ограничения длительности форсировки, предусмотренное в системе возбуждения генератора со второй – на отключение генератора и гашение поля.
При форсировке возбуждения ток ротора может достигать 2I
fном
,
длительность форсировки для генератора 63 МВт допускается небо- лее 40 с. Поэтому максимальное время действия защиты на отключение выбирается равным 40 с, что обеспечивается при последовательном срабатывании двух реле времени КТ1 и КТ2.
Время действия защиты на развозбуждение выбирается нас меньше (проскальзывающий контакт реле КТ2):
с
37 з с ; с
40
II
з с
=
t
На генераторах мощностью 100 МВт, оборудованных высокочастотной системой возбуждения, развозбуждение генератора (первая ступень)
осуществляется устройствами разгрузки, предусмотренными в АРВ
(автоматическом регуляторе возбуждения. Поэтому защита от перегрузки будет действовать с одной выдержкой времени (20 сек) на отключение генератора и АГП. В схеме защиты устанавливается одно реле времени. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. От каких повреждений и ненормальных режимов предусматриваются защиты на генераторах. По каким условиям выбирается ток срабатывания дифференциальной защиты генератора. Чем определяется ток небаланса в дифференциальной защите генератора. Как выполняется защита генераторов от витковых замыканий На каких генераторах она устанавливается. Какие принципы выполнения защиты от замыканий на землю используются для генераторов, работающих на сборные шины Особенности защиты типа
БРЭ 1301.03.
6. Какие защиты устанавливаются вцепи ротора генератора, работающего на сборные шины
7. Какие резервные защиты предусматриваются для генераторов. Почему у генераторов используется отдельная защита от внешних несимметричных КЗ и от несимметричных перегрузок Как защита выполняется. Какие защиты предусматриваются у генераторов, работающих на сборные шины, от внешних симметричных КЗ?
10. Как выполняется защита от симметричных перегрузок у генераторов. ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР. СХЕМЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ
Генераторы мощностью 160 МВт и выше могут работать только блоком с трансформатором или автотрансформатором. Блоком с трансформатором могут включаться также генераторы 63-120 МВт ТЭЦ.
Наиболее распространены блоки один генератор – один трансформатор без выключателя и с выключателем вцепи генератора
(рис. 3.1). Рис. 3.1. Схемы блоков генератор – трансформатора, б – с турбогенераторами мощностью 63-500 МВт в, гс генераторами мощностью 160-1000 МВт
Эти блоки присоединяются либо через один выключатель к двойной системе сборных шин с обходной системой при напряжении стороны ВН 110-220 кВ, либо через два выключателя к распределительному устройству (РУ) напряжением 330 кВ и выше, выполненному по полуторной схеме, схеме 4/3 или по схеме многоугольника
Энергоблоки повышенной мощности имеют более сложные электрические схемы (рис. 3.2) и присоединяются к РУ напряжением кВ и выше через два выключателя.
На всех энергоблоках на стороне генераторного напряжения, как правило, имеются ответвления для питания собственных нужд блока
(реактор или рабочий трансформатор собственных нужд, которые подключаются к блоку без выключателя.
Рис. 3.2. Схемы энергоблоков повышенной мощности:
а – блок с турбогенератором 1000 МВт б – сдвоенные блоки с турбогенераторами мощностью по 200-500 МВт в – блок с двумя генераторами мощностью по 500 МВт г – блок с турбогенератором 1200 МВт
Выключатели вцепи генератора позволяют осуществлять пуски останов блока при питании его собственных нужд от своего рабочего трансформатора, а не от резервного, что повышает надежность питания собственных нужд и дает возможность применить резервный трансформатор такой же мощности, что и рабочий. Кроме того, наличие выключателя вцепи генератора сокращает количество операций с выключателями и разъединителями на стороне ВН. По указанным причинам установка генераторных выключателей рекомендуется на всех блоках РЭС и ТЭЦ.
На блоках с генераторами мощностью 800-1000 МВт вместо выключателей вцепи генератора устанавливаются выключатели нагрузки с отключающей способностью, соответствующей номинальному току генератора. Токи КЗ такие выключатели отключать не могут
3.2. ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТ ЭНЕРГОБЛОКОВ
Внутренние повреждения на любом участке цепи энергоблока должны отключаться без выдержки времени основными защитами.
Для ликвидации анормальных режимов, опасных для оборудования, также должны устанавливаться защиты.
Защиты блоков должны обеспечивать ближнее и дальнее резервирование. Ближнее резервирование – на случай отказа основных защит,
дальнее – на случай отказа защитили выключателей смежных присо- единений (шин, линий, автотрансформаторов связи и т. д.)
Основные защиты от внутренних повреждений. Количество устанавливаемых основных защити схемы их подключения зависят от электрической схемы блока.
На блоках, подключаемых к ОРУ 110-220 кВ через один выключатель, устанавливаются следующие основные защиты продольная дифференциальная защита генератора поперечная дифференциальная защита генератора защита от замыкания на землю в обмотке статора генератора защита от замыкания на землю в обмотке ротора дифференциальная и газовая защиты трансформатора.
Схемы подключения дифференциальных защит для этого варианта показаны на рис. 3.3, а.
На блоках, присоединенных к РУ 330 кВ и выше, дополнительно устанавливаются дифференциальная защита ошиновки высшего напряжения трансформатора (3, рис. 3.3, б контроль изоляции вводов высшего напряжения трансформатора (КИВ).
Как видно на рис. 3.3, схемы дифференциальных защит выполнены так, что охватывают все участки электрической цепи блока.
Резервные защиты. Для ближнего резервирования устанавливается резервная дифференциальная защита блока, охватывающая генератор, трансформатор и ошиновку.
Для дальнего резервирования предусматриваются
– дистанционная защита (защита от внешних симметричных КЗ);
– токовая защита обратной последовательности (защита от внешних несимметричных КЗ);
– токовая защита нулевой последовательности в нейтрали трансформатора (от КЗ на землю в сети высшего напряжения).
Рис. 3.3. Схемы подключения дифференциальных защит блока:
а – блок подключен к РУ ВН через один выключатель б – блок подключен к РУ ВН через два выключателя 1 – продольная дифференциальная защита генератора
2 – дифференциальная защита трансформатора 3 – дифференциальная защита ошиновки
Для ликвидации анормальных режимов устанавливаются токовая защита от симметричной перегрузки (действует на сигнал токовая защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок (действует на сигнала при больших перегрузках – на отключение
– токовая защита от перегрузки ротора (действует с выдержкой времени первой ступени на развозбуждение, со второй – на отключение блока от сети и гашение поля защита от потери возбуждения генератора (действует на перевод блока в асинхронный режим или на отключение и останов блока защита от повышения напряжения на генераторе дополнительная резервная токовая защита на стороне высшего напряжения защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора.
Ряд защит, устанавливаемых на блоках, полностью соответствуют защитам, устанавливаемым на генераторах, работающих на сборные шины, и трансформаторах. Эти защиты были рассмотрены в гл. 2. В
настоящей главе рассматриваются защиты, имеющие некоторые особенности или устанавливаемые только на блоках. ПРОДОЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
На всех энергоблоках на стороне генераторного напряжения, как правило, имеются ответвления для питания собственных нужд блока
(реактор или рабочий трансформатор собственных нужд, которые подключаются к блоку без выключателя.
Рис. 3.2. Схемы энергоблоков повышенной мощности:
а – блок с турбогенератором 1000 МВт б – сдвоенные блоки с турбогенераторами мощностью по 200-500 МВт в – блок с двумя генераторами мощностью по 500 МВт г – блок с турбогенератором 1200 МВт
Выключатели вцепи генератора позволяют осуществлять пуски останов блока при питании его собственных нужд от своего рабочего трансформатора, а не от резервного, что повышает надежность питания собственных нужд и дает возможность применить резервный трансформатор такой же мощности, что и рабочий. Кроме того, наличие выключателя вцепи генератора сокращает количество операций с выключателями и разъединителями на стороне ВН. По указанным причинам установка генераторных выключателей рекомендуется на всех блоках РЭС и ТЭЦ.
На блоках с генераторами мощностью 800-1000 МВт вместо выключателей вцепи генератора устанавливаются выключатели нагрузки с отключающей способностью, соответствующей номинальному току генератора. Токи КЗ такие выключатели отключать не могут
3.2. ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТ ЭНЕРГОБЛОКОВ
Внутренние повреждения на любом участке цепи энергоблока должны отключаться без выдержки времени основными защитами.
Для ликвидации анормальных режимов, опасных для оборудования, также должны устанавливаться защиты.
Защиты блоков должны обеспечивать ближнее и дальнее резервирование. Ближнее резервирование – на случай отказа основных защит,
дальнее – на случай отказа защитили выключателей смежных присо- единений (шин, линий, автотрансформаторов связи и т. д.)
Основные защиты от внутренних повреждений. Количество устанавливаемых основных защити схемы их подключения зависят от электрической схемы блока.
На блоках, подключаемых к ОРУ 110-220 кВ через один выключатель, устанавливаются следующие основные защиты продольная дифференциальная защита генератора поперечная дифференциальная защита генератора защита от замыкания на землю в обмотке статора генератора защита от замыкания на землю в обмотке ротора дифференциальная и газовая защиты трансформатора.
Схемы подключения дифференциальных защит для этого варианта показаны на рис. 3.3, а.
На блоках, присоединенных к РУ 330 кВ и выше, дополнительно устанавливаются дифференциальная защита ошиновки высшего напряжения трансформатора (3, рис. 3.3, б контроль изоляции вводов высшего напряжения трансформатора (КИВ).
Как видно на рис. 3.3, схемы дифференциальных защит выполнены так, что охватывают все участки электрической цепи блока.
Резервные защиты. Для ближнего резервирования устанавливается резервная дифференциальная защита блока, охватывающая генератор, трансформатор и ошиновку.
Для дальнего резервирования предусматриваются
– дистанционная защита (защита от внешних симметричных КЗ);
– токовая защита обратной последовательности (защита от внешних несимметричных КЗ);
– токовая защита нулевой последовательности в нейтрали трансформатора (от КЗ на землю в сети высшего напряжения).
Рис. 3.3. Схемы подключения дифференциальных защит блока:
а – блок подключен к РУ ВН через один выключатель б – блок подключен к РУ ВН через два выключателя 1 – продольная дифференциальная защита генератора
2 – дифференциальная защита трансформатора 3 – дифференциальная защита ошиновки
Для ликвидации анормальных режимов устанавливаются токовая защита от симметричной перегрузки (действует на сигнал токовая защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок (действует на сигнала при больших перегрузках – на отключение
– токовая защита от перегрузки ротора (действует с выдержкой времени первой ступени на развозбуждение, со второй – на отключение блока от сети и гашение поля защита от потери возбуждения генератора (действует на перевод блока в асинхронный режим или на отключение и останов блока защита от повышения напряжения на генераторе дополнительная резервная токовая защита на стороне высшего напряжения защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора.
Ряд защит, устанавливаемых на блоках, полностью соответствуют защитам, устанавливаемым на генераторах, работающих на сборные шины, и трансформаторах. Эти защиты были рассмотрены в гл. 2. В
настоящей главе рассматриваются защиты, имеющие некоторые особенности или устанавливаемые только на блоках. ПРОДОЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
ГЕНЕРАТОРОВ БЛОКОВ
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ в обмотке статора на всех генераторах блоков используется продольная дифференциальная защита. Она подключается к трансформаторам тока,
установленным со стороны линейных выводов и со стороны нулевой точки генератора.
Для генераторов типов ТВВ и ТГВ мощностью 160 МВт и более минимальный ток срабатывания защиты должен лежать в пределах
(0,1-0,2)I
ном.г.
(согласно ПУЭ [1]) для того, чтобы защита действовала в самом начале повреждения при КЗ через большое переходное сопротивление. Для этих генераторов применяется дифференциальное реле типа ДЗТ-11/5 с быстронасыщающимся трансформатором и магнитным торможением или микроэлектронное реле РСТ-15.
Реле ДЗТ-11/5 имеет одну тормозную обмотку, которая включается во вторичную цепь трансформаторов тока со стороны линейных выводов генератора. Схема внутренних соединений реле и схема его включения для защиты генераторов различных типов приведены на рис. Насыщающийся трансформатор реле обеспечивает отстройку от апериодической составляющей в токе небаланса при внешних КЗ.
Рис. 3.4. Схема продольной дифференциальной защиты генератора с реле ДЗТ-11/5:
а – при установке трансформаторов тока со стороны нейтрали на две параллельные ветви обмотки статора б – тоже, на каждую параллельную ветвь
Рабочая обмотка реле р имеет 144 витка и выполняется с одной отпайкой от средней точки. Отпайка используется для выравнивания действия токов в плечах защиты, если трансформаторы тока со стороны нулевых выводов генератора установлены на каждой параллельной ветви обмотки статора (рис. 3.4, б).
Магнитодвижущая сила срабатывания реле F
с.р.
=100А, минимальный ток срабатывания реле при отсутствия торможения 144 р р
с р
с
=
=
=
w
F
I
min
А.
Ток срабатывания защиты при этом
I
min
min
K
I
I
⋅
=
р с
з с, где K
I
– коэффициент трансформации трансформаторов тока генератора.
При этом для всех генераторов первичный ток срабатывания составляет (0,1 – 0,2)I
ном
Использование тормозной обмотки дает возможность отстроить защиту от токов небаланса с помощью торможения, для чего выбирается число витков тормозной обмотки т в следующем порядке 1. Определяется максимальное значение расчетного тока неба- ланса в защите при внешнем КЗ или при асинхронном ходе:
I
нб.расч.
=k
одн
k
апер
εI
(3)
, где k
одн
– коэффициент однотипности, принимается для однотипных трансформаторов со стороны линейных выводов и нейтрали равным, а для разнотипных – 1;
k
апер
=1 – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую в токе КЗ;
ε = 0,1 – полная погрешность трансформаторов тока – периодическая составляющая тока трехфазного КЗ, протекающая через генератор при повреждении на его выводах, или наибольшее значение тока асинхронного хода при угле расхождения ЭДС
системы и генератора Ток асинхронного хода, приведенный к напряжению генератора,
определяется по формуле с бл
,
a
x
x
U
I
max
+
⋅
=
,
(3.3)
106
где U – линейное напряжение генератора;
x
бл
=х
г
+х
т
– сопротивление цепи блока, при этом сопротивление генератора равно
d
x
′
(переходное реактивное сопротивление – сопротивление системы в максимальном режиме.
Все сопротивления должны быть приведены к напряжению генератора. Определяется намагничивающая сила рабочей обмотки реле р
расч нб отс р
р р, где отс
k
= 1,3 ÷ 1,5 – коэффициент отстройки;
р
w
=144 – число витков рабочей обмотки. Определяется тормозная намагничивающая сила т по тормозной характеристике реле (рис. 1.19). При аппроксимации тормозной характеристики гиперболой 100 136 рт. Определяется число витков тормозной обмотки т
т т
I
F
w
=
(3.6)
Так как по тормозной обмотке протекает вторичный ток одного из плеч защиты, то при внешнем КЗ по ней будет протекать вторичный ток КЗ или ток асинхронного режима
I
K
I
I
)
3
(
т
=
(3.7)
Принимается ближайшее большее целое число витков тормозной обмотки w
т.уст.
, которое можно установить на реле (см. рис. Для генераторов типа ТВФ 63-120 МВт, согласно ПУЭ [1], ток срабатывания дифференциальной защиты должен быть не более) номинального тока генератора. Защита выполняется трехфазной с использованием трех реле типа РНТ-565 с улучшенной отстройкой от апериодической составляющей в токе небаланса.
107
x
бл
=х
г
+х
т
– сопротивление цепи блока, при этом сопротивление генератора равно
d
x
′
(переходное реактивное сопротивление – сопротивление системы в максимальном режиме.
Все сопротивления должны быть приведены к напряжению генератора. Определяется намагничивающая сила рабочей обмотки реле р
расч нб отс р
р р, где отс
k
= 1,3 ÷ 1,5 – коэффициент отстройки;
р
w
=144 – число витков рабочей обмотки. Определяется тормозная намагничивающая сила т по тормозной характеристике реле (рис. 1.19). При аппроксимации тормозной характеристики гиперболой 100 136 рт. Определяется число витков тормозной обмотки т
т т
I
F
w
=
(3.6)
Так как по тормозной обмотке протекает вторичный ток одного из плеч защиты, то при внешнем КЗ по ней будет протекать вторичный ток КЗ или ток асинхронного режима
I
K
I
I
)
3
(
т
=
(3.7)
Принимается ближайшее большее целое число витков тормозной обмотки w
т.уст.
, которое можно установить на реле (см. рис. Для генераторов типа ТВФ 63-120 МВт, согласно ПУЭ [1], ток срабатывания дифференциальной защиты должен быть не более) номинального тока генератора. Защита выполняется трехфазной с использованием трех реле типа РНТ-565 с улучшенной отстройкой от апериодической составляющей в токе небаланса.
107
Первичный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем коротком замыкании расч нб отс з
с
I
k
I
⋅
=
, где k
отс
– коэффициент отстройки, принимается равным Расчетный ток небаланса I
нб.расч.
определяется по формуле (Дополнительно к условию (3.8) должно удовлетворяться следующее условие, которое практически всегда является расчетным:
ном з
с
)
6
,
0 Принимать значения I
с.з.
меньше указанных в выражении (3.9) не рекомендуется во избежание недостаточной отстройки защиты от переходных процессов.
Расчетное число витков обмотки насыщающегося трансформатора реле РНТ-565 определяется по выражению р
с р
с расч.
I
F
w
=
, где з с
р сток срабатывания реле K
I
– коэффициент трансформации трансформаторов тока вцепи генератора р
с
F
– намагничивающая сила срабатывания реле, F
с.р.
=100 А.
Принимается ближайшее меньшее целое число витков уст, которое можно установить на реле (рис. 3.5). Иногда для установки требуемого числа витков необходимо последовательно включить рабочую и уравнительную обмотки.
После выбора числа витков обмотки определяется уточненное значение тока срабатывания защиты
I
K
w
F
I
⋅
=
уст р
с з.уточн с
с
I
k
I
⋅
=
, где k
отс
– коэффициент отстройки, принимается равным Расчетный ток небаланса I
нб.расч.
определяется по формуле (Дополнительно к условию (3.8) должно удовлетворяться следующее условие, которое практически всегда является расчетным:
ном з
с
)
6
,
0 Принимать значения I
с.з.
меньше указанных в выражении (3.9) не рекомендуется во избежание недостаточной отстройки защиты от переходных процессов.
Расчетное число витков обмотки насыщающегося трансформатора реле РНТ-565 определяется по выражению р
с р
с расч.
I
F
w
=
, где з с
р сток срабатывания реле K
I
– коэффициент трансформации трансформаторов тока вцепи генератора р
с
F
– намагничивающая сила срабатывания реле, F
с.р.
=100 А.
Принимается ближайшее меньшее целое число витков уст, которое можно установить на реле (рис. 3.5). Иногда для установки требуемого числа витков необходимо последовательно включить рабочую и уравнительную обмотки.
После выбора числа витков обмотки определяется уточненное значение тока срабатывания защиты
I
K
w
F
I
⋅
=
уст р
с з.уточн с
Рис. 3.5. Схема продольной дифференциальной защиты генератора с реле ДЗТ-11/5
Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению 2уточн з
с
КЗ
ч
≥
=
I
I
k
min
, где
min
I
КЗ
определяется при двухфазном КЗ на выводах генератора в случае одиночно работающего генератора самосинхронизации (см. раздел На блоках с выключателем вцепи генератора дифференциальная защита генератора действует на отключение выключателя генератора (рис. 3.3), на гашение поля генератора и возбудителя и на останов турбины в схеме технологических защит.
На блоках без выключателя вцепи генератора и на блоках с выключателями нагрузки вцепи генератора дифференциальная защита генератора действует на отключение всего блока, те. отключает выключатели на стороне ВН блока, выключатели 6 кВ за рабочим трансформатором собственных нужд, включает короткозамыкатель в нейтраль трансформатора блока, действует на гашение поля генератора и останов турбины. Отключение выключателей со стороны 6 кВ рабочего ТСН необходимо для автоматического перевода (с помощью
АВР) нагрузки собственных нужд на резервный источник. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ МЕЖДУ ВИТКАМИ ОДНОЙ ФАЗЫ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА
Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита устанавливается на генераторах, имеющих выведенные параллельные ветви обмотки статора. Защита выполняется на реле РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник, которое присоединяется к трансформатору тока, установленному в перемычке между нейтралями параллельных обмоток статора. Схема защиты приведена на рис. Ток срабатывания защиты должен быть отстроен оттока небалан- са при внешних коротких замыканиях и принимается равным гном з
с
I
I
−
=
(3.13)
где гном номинальный ток генератора.
Ток срабатывания реле
,
з р с
I
K
I
I
=
(3.14)
где K
I
– коэффициент трансформации трансформатора тока, питающего защиту, который принимается [7]:
– для генераторов 60 и 120 МВт K
I
= 1500/5;
– для генераторов 200 МВт K
I
= 2000/5;
– для генераторов 300 МВт K
I
= 3000/5;
– для генераторов 500 МВт K
I
= 2000/5;
– для генераторов 800 МВт K
I
= 3000/5.
3.5. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА БЛОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА
Токи и напряжения нулевой последовательности. Если генератор работает блоком с трансформатором, то сеть генераторного напряжения включает обмотку статора генератора, обмотку низшего напряжения
Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению 2уточн з
с
КЗ
ч
≥
=
I
I
k
min
, где
min
I
КЗ
определяется при двухфазном КЗ на выводах генератора в случае одиночно работающего генератора самосинхронизации (см. раздел На блоках с выключателем вцепи генератора дифференциальная защита генератора действует на отключение выключателя генератора (рис. 3.3), на гашение поля генератора и возбудителя и на останов турбины в схеме технологических защит.
На блоках без выключателя вцепи генератора и на блоках с выключателями нагрузки вцепи генератора дифференциальная защита генератора действует на отключение всего блока, те. отключает выключатели на стороне ВН блока, выключатели 6 кВ за рабочим трансформатором собственных нужд, включает короткозамыкатель в нейтраль трансформатора блока, действует на гашение поля генератора и останов турбины. Отключение выключателей со стороны 6 кВ рабочего ТСН необходимо для автоматического перевода (с помощью
АВР) нагрузки собственных нужд на резервный источник. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ МЕЖДУ ВИТКАМИ ОДНОЙ ФАЗЫ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА
Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита устанавливается на генераторах, имеющих выведенные параллельные ветви обмотки статора. Защита выполняется на реле РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник, которое присоединяется к трансформатору тока, установленному в перемычке между нейтралями параллельных обмоток статора. Схема защиты приведена на рис. Ток срабатывания защиты должен быть отстроен оттока небалан- са при внешних коротких замыканиях и принимается равным гном з
с
I
I
−
=
(3.13)
где гном номинальный ток генератора.
Ток срабатывания реле
,
з р с
I
K
I
I
=
(3.14)
где K
I
– коэффициент трансформации трансформатора тока, питающего защиту, который принимается [7]:
– для генераторов 60 и 120 МВт K
I
= 1500/5;
– для генераторов 200 МВт K
I
= 2000/5;
– для генераторов 300 МВт K
I
= 3000/5;
– для генераторов 500 МВт K
I
= 2000/5;
– для генераторов 800 МВт K
I
= 3000/5.
3.5. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА БЛОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА
Токи и напряжения нулевой последовательности. Если генератор работает блоком с трансформатором, то сеть генераторного напряжения включает обмотку статора генератора, обмотку низшего напряжения
трансформатора блока, ошиновку генератора, отпайку к ТСН и обмотку
ТСН. Генераторы работают с изолированными нейтралями. С сетью ВН
генераторы связаны через повышающий трансформатор, те. электрической связи с сетью ВН нет. Генератор связан с сетью ВН посредством электромагнитной индукции и емкостной связи СТ (рис. Емкость СТ очень мала, поэтому при замыкании на землю в сети
ВН трансформатора (точка К) через емкости СТ, емкости СТ, емкости сети генераторного напряжения С
С
, емкости обмоток генератора
С
Г
и через землю будет протекать емкостный ток Г, равный
(
)
Σ
+
=
0
Т
2
K
0
Г
0
х
x
U
I
, где
2
K
0
U
– напряжение нулевой последовательности в точке К при замыкании на землю;
1
Т
Т
1 C
x
ω
=
;
)
(
1
Т
C
0
Т
0
C
C
C
x
+
+
=
Σ
ω
Поскольку х
Т
очень велико, Г измеряется долями ампера.
Напряжение нулевой последовательности на стороне генератора блока при этом
Σ
⋅
=
С
Г
0
Г
0
х
I
U
будет также мало – (1-3)%U
ф
Таким образом, в блочных схемах при замыканиях на землю в сети ВН
U
0Г
и Г будут ничтожно малы, и защита от них может быть отстроена.
При замыкании на землю в обмотке статора генератора (точка К1,
рис 3.6) вместе замыкания появляется напряжение нулевой последовательности К. Величина К зависит от числа замкнувшихся витков обмотки статора генератора К U
ф.г.
,
где U
ф.г.
– фазное напряжение генератора.
Если замыкание возникло в сети генераторного напряжения или на выводах генератора, то
α
=1 и U
0К1
=U
ф.г.
. При приближении точки замыкания на землю к нейтрали генератора К уменьшается и при замыкании в нейтрали
α
=0 и К (рис. 3.6, б).
Под действием напряжения нулевой последовательности К через место замыкания будет протекать емкостный ток нулевой последовательности з, который определяется емкостями обмотки генератора С
Г
, обмотки НН трансформатора СТ и сети генераторного напряжения С
С
:
Г
C
0
T
1
K
0 з Ток з, как и напряжение К, изменяется при изменении Характер зависимости U
0
из от числа замкнувшихся витков
α
показан на рис. 3.6, б.
Рис. 3.6. Токи и напряжения нулевой последовательности в генераторе блока при замыканиях на землю:
а – схема замещения блока б – зависимость U
0
из от числа замкнувшихся на землю витков обмотки статора
Значения емкостей элементов сети генераторного напряжения невелики, поэтому ток вместе замыкания на землю з относительно мал. Он определяется в основном емкостью обмотки статора генератора, зависит от типа и мощности генератора и достигает 4,5-15 А.
Напряжение нулевой последовательности Г при замыкании на выводах достигает фазного
ТСН. Генераторы работают с изолированными нейтралями. С сетью ВН
генераторы связаны через повышающий трансформатор, те. электрической связи с сетью ВН нет. Генератор связан с сетью ВН посредством электромагнитной индукции и емкостной связи СТ (рис. Емкость СТ очень мала, поэтому при замыкании на землю в сети
ВН трансформатора (точка К) через емкости СТ, емкости СТ, емкости сети генераторного напряжения С
С
, емкости обмоток генератора
С
Г
и через землю будет протекать емкостный ток Г, равный
(
)
Σ
+
=
0
Т
2
K
0
Г
0
х
x
U
I
, где
2
K
0
U
– напряжение нулевой последовательности в точке К при замыкании на землю;
1
Т
Т
1 C
x
ω
=
;
)
(
1
Т
C
0
Т
0
C
C
C
x
+
+
=
Σ
ω
Поскольку х
Т
очень велико, Г измеряется долями ампера.
Напряжение нулевой последовательности на стороне генератора блока при этом
Σ
⋅
=
С
Г
0
Г
0
х
I
U
будет также мало – (1-3)%U
ф
Таким образом, в блочных схемах при замыканиях на землю в сети ВН
U
0Г
и Г будут ничтожно малы, и защита от них может быть отстроена.
При замыкании на землю в обмотке статора генератора (точка К1,
рис 3.6) вместе замыкания появляется напряжение нулевой последовательности К. Величина К зависит от числа замкнувшихся витков обмотки статора генератора К U
ф.г.
,
где U
ф.г.
– фазное напряжение генератора.
Если замыкание возникло в сети генераторного напряжения или на выводах генератора, то
α
=1 и U
0К1
=U
ф.г.
. При приближении точки замыкания на землю к нейтрали генератора К уменьшается и при замыкании в нейтрали
α
=0 и К (рис. 3.6, б).
Под действием напряжения нулевой последовательности К через место замыкания будет протекать емкостный ток нулевой последовательности з, который определяется емкостями обмотки генератора С
Г
, обмотки НН трансформатора СТ и сети генераторного напряжения С
С
:
Г
C
0
T
1
K
0 з Ток з, как и напряжение К, изменяется при изменении Характер зависимости U
0
из от числа замкнувшихся витков
α
показан на рис. 3.6, б.
Рис. 3.6. Токи и напряжения нулевой последовательности в генераторе блока при замыканиях на землю:
а – схема замещения блока б – зависимость U
0
из от числа замкнувшихся на землю витков обмотки статора
Значения емкостей элементов сети генераторного напряжения невелики, поэтому ток вместе замыкания на землю з относительно мал. Он определяется в основном емкостью обмотки статора генератора, зависит от типа и мощности генератора и достигает 4,5-15 А.
Напряжение нулевой последовательности Г при замыкании на выводах достигает фазного
Защита, реагирующая на напряжение 3U
0
. Раньше в России на блочных генераторах применялась защита, реагирующая на напряжение при замыкании на землю. Схема защиты приведена на рис. 3.7. Она состоит из реле максимального напряжения KV, которое подключается на напряжение 3U
0
к фильтру напряжения нулевой последовательности, в качестве которого используется схема соединения вторичных обмоток трансформатора напряжения в разомкнутый треугольник. В нормальном режиме 3U
0
=0. Однако из-за погрешностей трансформатора напряжения и наличия третьих гармоник в ЭДС
генератора на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение небаланса
U
нб
=U
нб.погр
+U
03
(3.17)
Рис. 3.7. Защита от замыканий на землю блочного генератора, реагирующая на Напряжение срабатывания защиты должно быть отстроено от напряжения небаланса
U
с.з.
=k
отс
U
нб
(Обычно принимается U
с.з.
=(0,1 – 0,15)U
ном.г.
113
0
. Раньше в России на блочных генераторах применялась защита, реагирующая на напряжение при замыкании на землю. Схема защиты приведена на рис. 3.7. Она состоит из реле максимального напряжения KV, которое подключается на напряжение 3U
0
к фильтру напряжения нулевой последовательности, в качестве которого используется схема соединения вторичных обмоток трансформатора напряжения в разомкнутый треугольник. В нормальном режиме 3U
0
=0. Однако из-за погрешностей трансформатора напряжения и наличия третьих гармоник в ЭДС
генератора на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение небаланса
U
нб
=U
нб.погр
+U
03
(3.17)
Рис. 3.7. Защита от замыканий на землю блочного генератора, реагирующая на Напряжение срабатывания защиты должно быть отстроено от напряжения небаланса
U
с.з.
=k
отс
U
нб
(Обычно принимается U
с.з.
=(0,1 – 0,15)U
ном.г.
113
При замыкании на землю вблизи нейтрали напряжение нулевой последовательности Г может оказаться меньше, чем напряжение срабатывания защиты. Таким образом, защита имеет зону нечувствительности (мертвую зону. Она не действует, если 3U
0
<U
с.з.
. Число витков, при которых защита не действует, в долях от полного числа витков обмотки фазы
α
м.з.
=U
с.з.
/U
ф
Мертвая зона располагается вблизи нейтрали генератора. Мертвая зона может быть определена графически, как это показано на рис. 3.6,
б.
Защита действует с выдержкой времени для отстройки от переходных процессов при замыкании на землю в сети ВН
5
,
1 1
ЛЭП
з с
з с
÷
≈
∆
+
=
t
t
t
с,
где
ЛЭП
з с – время срабатывания защит нулевой последовательности
ЛЭП со стороны ВН.
Защита будет действовать при замыканиях на землю не только в обмотках генератора, но и на всех элементах генераторного напряжения (обмотках НН трансформатора блока, ошиновке генератора).
Защита, не имеющая зоны нечувствительности, типа ЗЗГ-11. На мощных генераторах с непосредственным охлаждением обмоток, особенно если обмотка статора охлаждается водой, возможно повреждение изоляции и появление замыкания на землю в любой точке обмотки статора, в том числе и вблизи нейтрали генератора. Если защита не реагирует на эти повреждения, то они со временем переходят в витковые или междуфазные КЗ, которые приводят к значительным разрушениям генератора. Поэтому для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток должна применяться (согласно ПУЭ) от замыканий на землю защита, не имеющая мертвой зоны.
Для генераторов типов ТВВ и ТГВ 160 МВт и выше разработана во ВНИИЭ и применяется защита типа ЗЗГ-11 (БРЭ1301.01) без зоны нечувствительности [7].
114
0
<U
с.з.
. Число витков, при которых защита не действует, в долях от полного числа витков обмотки фазы
α
м.з.
=U
с.з.
/U
ф
Мертвая зона располагается вблизи нейтрали генератора. Мертвая зона может быть определена графически, как это показано на рис. 3.6,
б.
Защита действует с выдержкой времени для отстройки от переходных процессов при замыкании на землю в сети ВН
5
,
1 1
ЛЭП
з с
з с
÷
≈
∆
+
=
t
t
t
с,
где
ЛЭП
з с – время срабатывания защит нулевой последовательности
ЛЭП со стороны ВН.
Защита будет действовать при замыканиях на землю не только в обмотках генератора, но и на всех элементах генераторного напряжения (обмотках НН трансформатора блока, ошиновке генератора).
Защита, не имеющая зоны нечувствительности, типа ЗЗГ-11. На мощных генераторах с непосредственным охлаждением обмоток, особенно если обмотка статора охлаждается водой, возможно повреждение изоляции и появление замыкания на землю в любой точке обмотки статора, в том числе и вблизи нейтрали генератора. Если защита не реагирует на эти повреждения, то они со временем переходят в витковые или междуфазные КЗ, которые приводят к значительным разрушениям генератора. Поэтому для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток должна применяться (согласно ПУЭ) от замыканий на землю защита, не имеющая мертвой зоны.
Для генераторов типов ТВВ и ТГВ 160 МВт и выше разработана во ВНИИЭ и применяется защита типа ЗЗГ-11 (БРЭ1301.01) без зоны нечувствительности [7].
114
Защита состоит из двух органов – К и К (рис. Рис. 3.8. Защита от замыканий на землю типа ЗЗГ-11 (БРЭ Орган К реагирует на напряжение 3U
0
и представляет собой реле максимального напряжения, которое подключается к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения TV1, установленному со стороны линейных выводов генератора. Для повышения чувствительности орган К включен через фильтр ZF
0
, пропускающий к реле только первую гармонику напряжения 3U
0
. Орган К, как было показано выше,
защищает только 85-90% витков обмотки статора (начиная с линейных выводов генератора) и имеет мертвую зону вблизи нейтрали.
Для работы при возникновении повреждений в зоне нечувствительности органа К предназначен орган напряжения третьей гармоники К
0
и представляет собой реле максимального напряжения, которое подключается к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения TV1, установленному со стороны линейных выводов генератора. Для повышения чувствительности орган К включен через фильтр ZF
0
, пропускающий к реле только первую гармонику напряжения 3U
0
. Орган К, как было показано выше,
защищает только 85-90% витков обмотки статора (начиная с линейных выводов генератора) и имеет мертвую зону вблизи нейтрали.
Для работы при возникновении повреждений в зоне нечувствительности органа К предназначен орган напряжения третьей гармоники К
ЭДС генератора всегда содержит составляющую третьей гармоники фазной ЭДС генератора. ЭДС третьей гармоники Е во всех трех фазах совпадают по фазе, одинаковы по величине и ведут себя также, как составляющие нулевой последовательности. На рис. 3.9 приведена схема замещения для одной фазы генератора и эпюры напряжений третьей гармоники между фазой и землей.
Как видно из рис. 3.9, б, в нормальном режиме векторы напряжений третьих гармоник со стороны нейтрали ни выводов генератора в
U
составляют около Е, равны по величине и противоположно направлены. Потенциал напряжения третьей гармоники в середине обмотки равен нулю Рис. 3.9. Напряжение третьих гармоник в обмотке статора генератора:
а – схема замещения б – напряжения третьих гармоник в нормальном режиме в – тоже при замыкании на землю в нейтрали генератора
При замыкании на землю в нейтрали генератора (рис. 3.9, в) на в. Эти изменения напряжений нив используются в органе третьей гармоники
Как видно из рис. 3.9, б, в нормальном режиме векторы напряжений третьих гармоник со стороны нейтрали ни выводов генератора в
U
составляют около Е, равны по величине и противоположно направлены. Потенциал напряжения третьей гармоники в середине обмотки равен нулю Рис. 3.9. Напряжение третьих гармоник в обмотке статора генератора:
а – схема замещения б – напряжения третьих гармоник в нормальном режиме в – тоже при замыкании на землю в нейтрали генератора
При замыкании на землю в нейтрали генератора (рис. 3.9, в) на в. Эти изменения напряжений нив используются в органе третьей гармоники
Орган третьей гармоники К представляет собой реле напряжения с торможением и содержит два контура – рабочий и тормозной.
К рабочему контуру (рис. 3.8) подводится сумма напряжений третьих гармоник от трансформатора напряжения со стороны линейных выводов генератора TV1 и от трансформатора напряжения, установленного специально для защиты в нейтрали н в
раб
U
U
U
+
=
К тормозному контуру подводится только напряжение третьих гармоник со стороны нейтрали:
н т
U
U
=
Срабатывание органа третьей гармоники определяется уставкой коэффициента торможения, равного отношению напряжения рабочей цепи к напряжению тормозной цепи. Реле сработает, если отношение
U
раб к т будет больше установленного коэффициента торможения
U
раб
/ U
т
>k
т или если раб k
т
U
т н
отс в
н т
отс раб т, где отс
k
– коэффициент отстройки, принимается отс
k
= При замыкании на землю в нейтрали генератора напряжение н снижается до нуля, вследствие чего исчезает торможение, а напряжение в
U
повышается до значения в. При этом орган третьей гармоники может сработать, если т, но имеет мертвую зону в середине обмотки. При замыкании в середине обмотки эпюра напряжения третьих гармоник будет такой же, как при нормальном режиме
(рис. 3.9, б, инв раб будет близко к нулю.
Если т, то орган третьей гармоники не действует при замыкании со стороны линейных выводов, т. к. при этом U
раб
=U
т
=Е
3
Коэффициент торможения органа третьей гармоники рассчитывается из условий надежного действия при замыканиях на землю со стороны нейтрали (принимается зона надежного действия В случае замыкания в конце этой зоны нив При этом
(
)
4 0
7 0
3 0
3 н в
раб
Е
,
Е
,
,
U
U
U
=
−
=
+
=
Принимая k
отс
=2, получим 3
,
0 2
4
,
0 т отс раб т
=
⋅
=
=
Е
Е
U
k
U
k
(3.20)
Такую уставку можно принять для всех генераторов мощностью МВт и выше, работающих блоком с трансформатором.
Зона действия органа третьей гармоники при т со стороны нейтрали составит 0,375, а со стороны линейных выводов – 0,25. При замыкании на землю ближе к середине обмотки орган третьей гармоники не действует, но при таких замыканиях надежно срабатывает орган первой гармоники К1.
Схема выходных цепей защиты приведена на рис. 3.8. Орган первой гармоники К может действовать с выдержкой времени (реле КТ)
для отстройки от переходных процессов при замыканиях на землю со стороны ВН блока. Выдержка вводится, если блок работает с раззем- ленной нейтралью. Если нейтраль трансформатора блока заземлена,
выдержка времени исключается накладкой SX. Орган К действует без выдержки времени. Оба органа действуют на отключение генератора, гашение поля и останов турбины.
Защита типа ЗЗГ-12. Для генераторов типа ТВФ (63-120 МВт)
во ВНИИЭ разработана более дешевая защита от замыканий назем- лю, не требующая установки трансформатора напряжения в нейтрали генератора. Тип защиты ЗЗГ-12 (БРЭ1301.02) Как ив предыдущем случае, защита состоит из двух органов:
органа К, реагирующего на первую гармонику 3U
0
, и органа третьей гармоники К, реагирующего на скорость изменения (производную)
третьих гармоник в напряжении U
в
Блок первой гармоники К выполнен таким же, как ив защите ЗЗГ-11.
Блок третьей гармоники состоит из пускового, измерительного и исполнительного органов. Защита включается на напряжение 3U
0
к
К рабочему контуру (рис. 3.8) подводится сумма напряжений третьих гармоник от трансформатора напряжения со стороны линейных выводов генератора TV1 и от трансформатора напряжения, установленного специально для защиты в нейтрали н в
раб
U
U
U
+
=
К тормозному контуру подводится только напряжение третьих гармоник со стороны нейтрали:
н т
U
U
=
Срабатывание органа третьей гармоники определяется уставкой коэффициента торможения, равного отношению напряжения рабочей цепи к напряжению тормозной цепи. Реле сработает, если отношение
U
раб к т будет больше установленного коэффициента торможения
U
раб
/ U
т
>k
т или если раб k
т
U
т н
отс в
н т
отс раб т, где отс
k
– коэффициент отстройки, принимается отс
k
= При замыкании на землю в нейтрали генератора напряжение н снижается до нуля, вследствие чего исчезает торможение, а напряжение в
U
повышается до значения в. При этом орган третьей гармоники может сработать, если т, но имеет мертвую зону в середине обмотки. При замыкании в середине обмотки эпюра напряжения третьих гармоник будет такой же, как при нормальном режиме
(рис. 3.9, б, инв раб будет близко к нулю.
Если т, то орган третьей гармоники не действует при замыкании со стороны линейных выводов, т. к. при этом U
раб
=U
т
=Е
3
Коэффициент торможения органа третьей гармоники рассчитывается из условий надежного действия при замыканиях на землю со стороны нейтрали (принимается зона надежного действия В случае замыкания в конце этой зоны нив При этом
(
)
4 0
7 0
3 0
3 н в
раб
Е
,
Е
,
,
U
U
U
=
−
=
+
=
Принимая k
отс
=2, получим 3
,
0 2
4
,
0 т отс раб т
=
⋅
=
=
Е
Е
U
k
U
k
(3.20)
Такую уставку можно принять для всех генераторов мощностью МВт и выше, работающих блоком с трансформатором.
Зона действия органа третьей гармоники при т со стороны нейтрали составит 0,375, а со стороны линейных выводов – 0,25. При замыкании на землю ближе к середине обмотки орган третьей гармоники не действует, но при таких замыканиях надежно срабатывает орган первой гармоники К1.
Схема выходных цепей защиты приведена на рис. 3.8. Орган первой гармоники К может действовать с выдержкой времени (реле КТ)
для отстройки от переходных процессов при замыканиях на землю со стороны ВН блока. Выдержка вводится, если блок работает с раззем- ленной нейтралью. Если нейтраль трансформатора блока заземлена,
выдержка времени исключается накладкой SX. Орган К действует без выдержки времени. Оба органа действуют на отключение генератора, гашение поля и останов турбины.
Защита типа ЗЗГ-12. Для генераторов типа ТВФ (63-120 МВт)
во ВНИИЭ разработана более дешевая защита от замыканий назем- лю, не требующая установки трансформатора напряжения в нейтрали генератора. Тип защиты ЗЗГ-12 (БРЭ1301.02) Как ив предыдущем случае, защита состоит из двух органов:
органа К, реагирующего на первую гармонику 3U
0
, и органа третьей гармоники К, реагирующего на скорость изменения (производную)
третьих гармоник в напряжении U
в
Блок первой гармоники К выполнен таким же, как ив защите ЗЗГ-11.
Блок третьей гармоники состоит из пускового, измерительного и исполнительного органов. Защита включается на напряжение 3U
0
к
разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения, установленного со стороны линейных выводов генераторов (рис. Пусковой орган блока третьей гармоники реагирует на производную повремени при возрастании напряжения в. При замыкании назем- лю вблизи нейтрали напряжение в будет быстро изменяться
(см. рис. 3.9) и пусковой орган сработает. При медленном нарастании напряжения третьей гармоники в, что может быть при изменении нагрузки генератора, пусковой орган не сработает ввиду малого значения производной dU
в
/dt.
Рис. 3.10. Защита от замыканий на землю типа ЗЗГ-12 (БРЭ При замыкании на землю со стороны линейных выводов производная в отрицательна и пусковой орган не срабатывает, но при этом надежно сработает орган К1.
Измерительный орган осуществляет контроль увеличения в в
установившемся режиме по сравнению со значением в до замыкания на землю. Измерительный орган срабатывает при быстром нарастании напряжения в. При медленном изменении в измерительный орган не действует.
Пусковой и измерительный органы включены по схеме И, т. е.
исполнительный орган сработает только при одновременном срабатывании пускового и измерительного органа. Исполнительный орган имеет на выходе промежуточное реле К2.
Выходные цепи защиты ЗЗГ-12 выполнены также, как и у защиты
ЗЗГ-11 (рис. 3.10), однако защита, как правило, действует на сигнал, поскольку у генераторов типа ТВФ емкостный ток при замыканиях на землю меньше 1,5 Ане поддерживает дугу и неопасен для статора.
Блок третьей гармоники не имеет регулятора уставок.
Защиты ЗЗГ-11 и ЗЗГ-12 выполнены на полупроводниках. В защитах имеются блоки питания и блоки сигнализации.
Недостатком защиты типа ЗЗГ-12 является то, что при постепенном снижении уровня изоляции обмотки статора или при подъеме с нуля напряжения на поврежденном генераторе защита не действует. С
учетом этого для генераторов большой мощности применяется защита типа ЗЗГ-11.
(см. рис. 3.9) и пусковой орган сработает. При медленном нарастании напряжения третьей гармоники в, что может быть при изменении нагрузки генератора, пусковой орган не сработает ввиду малого значения производной dU
в
/dt.
Рис. 3.10. Защита от замыканий на землю типа ЗЗГ-12 (БРЭ При замыкании на землю со стороны линейных выводов производная в отрицательна и пусковой орган не срабатывает, но при этом надежно сработает орган К1.
Измерительный орган осуществляет контроль увеличения в в
установившемся режиме по сравнению со значением в до замыкания на землю. Измерительный орган срабатывает при быстром нарастании напряжения в. При медленном изменении в измерительный орган не действует.
Пусковой и измерительный органы включены по схеме И, т. е.
исполнительный орган сработает только при одновременном срабатывании пускового и измерительного органа. Исполнительный орган имеет на выходе промежуточное реле К2.
Выходные цепи защиты ЗЗГ-12 выполнены также, как и у защиты
ЗЗГ-11 (рис. 3.10), однако защита, как правило, действует на сигнал, поскольку у генераторов типа ТВФ емкостный ток при замыканиях на землю меньше 1,5 Ане поддерживает дугу и неопасен для статора.
Блок третьей гармоники не имеет регулятора уставок.
Защиты ЗЗГ-11 и ЗЗГ-12 выполнены на полупроводниках. В защитах имеются блоки питания и блоки сигнализации.
Недостатком защиты типа ЗЗГ-12 является то, что при постепенном снижении уровня изоляции обмотки статора или при подъеме с нуля напряжения на поврежденном генераторе защита не действует. С
учетом этого для генераторов большой мощности применяется защита типа ЗЗГ-11.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 14
3.6. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА
Устанавливается на турбогенераторах мощностью 100 МВт ибо- лее. Защита выполняется с наложением на цепь возбуждения напряжения переменного тока частотой 25 Гц. Защита действует на сигнал.
Мощные генераторы 160 МВт и более не могут длительно работать с замыканием на землю водной точке цепи возбуждения ввиду опасности появления замыкания на землю во второй точке. Поэтому при появлении замыкания водной точке питание его возбуждения переключается на резервный возбудитель, и если земляне исчезнет, генератор должен быть разгружен и отключен.
Для сигнализации замыкания на землю вцепи возбуждения применяется защита типа КЗР-3 (комплект защиты ротора, основанная на использовании наложенного на цепь возбуждения тока частотой Гц (рис. 3.11).
120
Рис. 3.11. Защита от замыканий на землю водной точке цепи возбуждения типа КЗР-3:
а – принципиальная схема б – схема подключения защиты
Источником наложенного тока является магнитный делитель частоты МДЧ, получающий питание переменным током частотой 50 Гц.
Питание подается от сети собственных нужд, чтобы защита действовала и на остановленном генераторе
а – принципиальная схема б – схема подключения защиты
Источником наложенного тока является магнитный делитель частоты МДЧ, получающий питание переменным током частотой 50 Гц.
Питание подается от сети собственных нужд, чтобы защита действовала и на остановленном генераторе
В МДЧ имеются две обмотки для питания защиты переменным током 25 Гц. Одна из них используется для наложения тока на цепь возбуждения генератора, а вторая в схеме защиты.
Переменный ток 25 Гц подается на землю (навал генератора) и на обмотку ротора LG через вспомогательное устройство ВУ. Частотные фильтры ZF в ВУ не пропускают в защиту слагающие частоты 50,
150 и 300 Гц из тиристорной или высокочастотной систем возбуждения. Конденсатор С отделяет защиту от постоянного тока возбуждения генератора. Резистор R ограничивает наложенный ток при металлическом замыкании на землю водной точке.
Наложенный ток проходит через сопротивление изоляции из и
емкостное сопротивление на землю цепи возбуждения. Он состоит из двух составляющих – активного и емкостного тока.
Защита должна реагировать на изменение сопротивления изоляции из, те. только на активную составляющую тока. Для ее выделения в измерительном органе защиты применена фазочувствитель- ная схема. На выход измерительного органа включено магнитоэлектрическое реле КА. Набор резисторов служит для регулирования уставки.
Выдержка времени у защиты (реле КТ) необходима для предотвращения излишних сигналов при срабатывании защиты в условиях переходных процессов (при синхронизации, гашении поля и др.).
Для отключения генератора при замыкании на землю во второй точке цепи возбуждения применяется переносное устройство типа
КЗР-2. Одно такое устройство может быть использовано на нескольких однотипных генераторах. Оно подключается к генератору и вводится в работу после появления замыкания на землю водной точке, о возникновении которого сигнализирует защита КЗР-3.
На генераторах блоков мощностью 63-100 МВт замыкание на землю водной точке выявляется при периодических измерениях сопротивления изоляции цепи возбуждения с помощью вольтметра
Переменный ток 25 Гц подается на землю (навал генератора) и на обмотку ротора LG через вспомогательное устройство ВУ. Частотные фильтры ZF в ВУ не пропускают в защиту слагающие частоты 50,
150 и 300 Гц из тиристорной или высокочастотной систем возбуждения. Конденсатор С отделяет защиту от постоянного тока возбуждения генератора. Резистор R ограничивает наложенный ток при металлическом замыкании на землю водной точке.
Наложенный ток проходит через сопротивление изоляции из и
емкостное сопротивление на землю цепи возбуждения. Он состоит из двух составляющих – активного и емкостного тока.
Защита должна реагировать на изменение сопротивления изоляции из, те. только на активную составляющую тока. Для ее выделения в измерительном органе защиты применена фазочувствитель- ная схема. На выход измерительного органа включено магнитоэлектрическое реле КА. Набор резисторов служит для регулирования уставки.
Выдержка времени у защиты (реле КТ) необходима для предотвращения излишних сигналов при срабатывании защиты в условиях переходных процессов (при синхронизации, гашении поля и др.).
Для отключения генератора при замыкании на землю во второй точке цепи возбуждения применяется переносное устройство типа
КЗР-2. Одно такое устройство может быть использовано на нескольких однотипных генераторах. Оно подключается к генератору и вводится в работу после появления замыкания на землю водной точке, о возникновении которого сигнализирует защита КЗР-3.
На генераторах блоков мощностью 63-100 МВт замыкание на землю водной точке выявляется при периодических измерениях сопротивления изоляции цепи возбуждения с помощью вольтметра
При обнаружении замыкания водной точке к цепи возбуждения генератора подключается устройство типа КЗР-2.
Схема и принцип действия устройства КЗР-2 были рассмотрены в разделе 2.5.
3.7. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА
Дифференциальная защита трансформатора блока выполняется на реле ДЗТ-21 [19, На блоках с высшим напряжением 110-220 кВ, подключенных к двойной системе шин, защита со стороны высшего напряжения (ВН)
подключается к трансформаторам тока, установленным в распределительном устройстве, и охватывает ошиновку трансформатора. На блоках с высшим напряжением 330 кВ и выше, присоединяемых к ОРУ
высшего напряжения через два выключателя, дифференциальная защита со стороны ВН подключается к трансформаторам тока, встроенным в силовой трансформатор, и не охватывает ошиновку (см. рис. Со стороны низшего напряжения (НН) блока при наличии выключателя вцепи генератора защита подключается к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора. При отсутствии генераторного выключателя защита на стороне НН может подключаться к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых выводов генератора. Тогда генератор будет входить в зону действия защиты (рис. В реле ДЗТ-21 для отстройки от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора используется времяимпульсный принцип в сочетании с торможением от второй гармоники дифференциального тока, что позволяет снизить минимальный ток срабатывания защиты доном трансформатора (см. раздел
1.11).
Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса при внешних КЗ у реле имеются цепи процентного торможения от токов плеч защиты. Это дает возможность не отстраивать ток срабатывания защиты от токов небаланса при таких внешних повреждениях,
когда имеется торможение, что существенно повышает чувствительность защиты Реле подключается к трансформаторам тока через трансреактор
TAV,первичная обмотка которого включается в дифференциальную цепь защиты. Тормозные цепи подключаются через два трансформатора ТА и ТА. Первичные обмотки трансреактора и трансформаторов тормозных цепей выполнены с отпайками.
На рис. 3.12 приведена структурная схема модуля реле ДЗТ-21
для одной фазы и схема его подключения.
Времяимпульсный принцип осуществляется в реагирующем органе, к которому через устройства формирования 1, 2 и 3 подаются выпрямленный дифференциальный ток от первой обмотки трансреак- тора TAV, выпрямленный ток второй гармоники от второй обмотки трансреактора и фильтра ZF2 и полусумма выпрямленных токов процентного торможения К первой вторичной обмотке трансреактора подключена также дифференциальная отсечка, выполненная на реле КА с магнитоуправ- ляемым контактом.
Выходы реагирующих органов и отсечек всех трех фаз подаются на общий исполнительный орган 5, в который входят усилитель, блок питания и выходные реле.
При применении на стороне высшего напряжения блока трансформаторов тока с номинальным вторичным током А устанавливаются автотрансформаторы тока TALI типа АТ для расширения диапазона выравнивания токов плеч дифференциальной защиты. При использовании для дифференциальной защиты на всех напряжениях трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А
автотрансформаторы тока в плечах защиты не устанавливаются
Схема и принцип действия устройства КЗР-2 были рассмотрены в разделе 2.5.
3.7. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА
Дифференциальная защита трансформатора блока выполняется на реле ДЗТ-21 [19, На блоках с высшим напряжением 110-220 кВ, подключенных к двойной системе шин, защита со стороны высшего напряжения (ВН)
подключается к трансформаторам тока, установленным в распределительном устройстве, и охватывает ошиновку трансформатора. На блоках с высшим напряжением 330 кВ и выше, присоединяемых к ОРУ
высшего напряжения через два выключателя, дифференциальная защита со стороны ВН подключается к трансформаторам тока, встроенным в силовой трансформатор, и не охватывает ошиновку (см. рис. Со стороны низшего напряжения (НН) блока при наличии выключателя вцепи генератора защита подключается к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора. При отсутствии генераторного выключателя защита на стороне НН может подключаться к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых выводов генератора. Тогда генератор будет входить в зону действия защиты (рис. В реле ДЗТ-21 для отстройки от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора используется времяимпульсный принцип в сочетании с торможением от второй гармоники дифференциального тока, что позволяет снизить минимальный ток срабатывания защиты доном трансформатора (см. раздел
1.11).
Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса при внешних КЗ у реле имеются цепи процентного торможения от токов плеч защиты. Это дает возможность не отстраивать ток срабатывания защиты от токов небаланса при таких внешних повреждениях,
когда имеется торможение, что существенно повышает чувствительность защиты Реле подключается к трансформаторам тока через трансреактор
TAV,первичная обмотка которого включается в дифференциальную цепь защиты. Тормозные цепи подключаются через два трансформатора ТА и ТА. Первичные обмотки трансреактора и трансформаторов тормозных цепей выполнены с отпайками.
На рис. 3.12 приведена структурная схема модуля реле ДЗТ-21
для одной фазы и схема его подключения.
Времяимпульсный принцип осуществляется в реагирующем органе, к которому через устройства формирования 1, 2 и 3 подаются выпрямленный дифференциальный ток от первой обмотки трансреак- тора TAV, выпрямленный ток второй гармоники от второй обмотки трансреактора и фильтра ZF2 и полусумма выпрямленных токов процентного торможения К первой вторичной обмотке трансреактора подключена также дифференциальная отсечка, выполненная на реле КА с магнитоуправ- ляемым контактом.
Выходы реагирующих органов и отсечек всех трех фаз подаются на общий исполнительный орган 5, в который входят усилитель, блок питания и выходные реле.
При применении на стороне высшего напряжения блока трансформаторов тока с номинальным вторичным током А устанавливаются автотрансформаторы тока TALI типа АТ для расширения диапазона выравнивания токов плеч дифференциальной защиты. При использовании для дифференциальной защиты на всех напряжениях трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А
автотрансформаторы тока в плечах защиты не устанавливаются
Рис. 3.12. Схема дифференциальной защиты трансформатора с реле ДЗТ-21:
а – для блока с выключателем вцепи генератора;
б – без выключателя вцепи генератора
Определение минимального тока срабатывания защиты. Минимальный ток срабатывания защиты (при отсутствии торможения)
I
с.з.min выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора блока под напряжение:
т ном з
с
I
k
I
min
⋅
≥
,
(3.21)
125
а – для блока с выключателем вцепи генератора;
б – без выключателя вцепи генератора
Определение минимального тока срабатывания защиты. Минимальный ток срабатывания защиты (при отсутствии торможения)
I
с.з.min выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора блока под напряжение:
т ном з
с
I
k
I
min
⋅
≥
,
(3.21)
125
где k – коэффициент, обеспечивающий отстройку защиты от броска тока намагничивания, принимается равным 0,3; I
ном.т
– номинальный ток трансформатора, приведенный к стороне ВН.
Расчет защиты в условиях торможения. В дифференциальной защите с реле ДЗТ-21 используются две тормозные цепи. Первая из указанных цепей присоединяется к трансформаторам тока, установленным на стороне высшего напряжения блока, и включается последовательно с рабочей цепью защиты. Вторая тормозная цепь присоединяется к трансформаторам тока, установленным на ответвлении к трансформатору или реактору собственных нужд, и включается независимо от рабочих цепей защиты (см. рис. Предотвращение срабатывания защиты от токов небаланса при внешних коротких замыканиях обеспечивается выбором тормозной характеристики (коэффициента торможения).
Коэффициент торможения реле т определяется в соответствии с тормозной характеристикой реле, приведенной на рис. 3.13, как отношение приращения тока в рабочей дифференциальной цепи реле
ΔI
*р к полусумме приращения тока в тормозной цепи реле 0,5 Δ
Σ
*т
:
нач
*
т
*
р с
*
*
отс р
*
р
*
т
5
,
0 р, где рт относительные значения рабочего и тормозного токов при внешнем КЗ; I
*с.р. min
– выбранная уставка реле нач – относительное значение тока начала торможения, для блоков принимается нач k
отс
– коэффициент отстройки, принимается равным В выражении (3.22) относительные значения токов рабочей и тормозной цепей определяются как отношение токов в именованных единицах к выбранным номинальным токам ответвлений трансреактора и трансформатора тока тормозных цепей. Указанные номинальные токи ответвлений могут быть выбраны при расчете дифференциальной защиты блока с реле ДЗТ-21 по программе, разработанной на кафедре
ном.т
– номинальный ток трансформатора, приведенный к стороне ВН.
Расчет защиты в условиях торможения. В дифференциальной защите с реле ДЗТ-21 используются две тормозные цепи. Первая из указанных цепей присоединяется к трансформаторам тока, установленным на стороне высшего напряжения блока, и включается последовательно с рабочей цепью защиты. Вторая тормозная цепь присоединяется к трансформаторам тока, установленным на ответвлении к трансформатору или реактору собственных нужд, и включается независимо от рабочих цепей защиты (см. рис. Предотвращение срабатывания защиты от токов небаланса при внешних коротких замыканиях обеспечивается выбором тормозной характеристики (коэффициента торможения).
Коэффициент торможения реле т определяется в соответствии с тормозной характеристикой реле, приведенной на рис. 3.13, как отношение приращения тока в рабочей дифференциальной цепи реле
ΔI
*р к полусумме приращения тока в тормозной цепи реле 0,5 Δ
Σ
*т
:
нач
*
т
*
р с
*
*
отс р
*
р
*
т
5
,
0 р, где рт относительные значения рабочего и тормозного токов при внешнем КЗ; I
*с.р. min
– выбранная уставка реле нач – относительное значение тока начала торможения, для блоков принимается нач k
отс
– коэффициент отстройки, принимается равным В выражении (3.22) относительные значения токов рабочей и тормозной цепей определяются как отношение токов в именованных единицах к выбранным номинальным токам ответвлений трансреактора и трансформатора тока тормозных цепей. Указанные номинальные токи ответвлений могут быть выбраны при расчете дифференциальной защиты блока с реле ДЗТ-21 по программе, разработанной на кафедре
Рис. 3.13. Тормозная характеристика реле ДЗТ-21
Расчетными точками при определении коэффициента торможения являются:
а) внешнее трехфазное КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора блока при подключении цепей дифференциальной защиты к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых выводов генератора (точка К, и дополнительно на стороне низшего напряжения трансформатора при подключении цепей дифференциальной защиты к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора (точка К на рис. б) внешнее трехфазное КЗ на ответвлении к собственным нуждам в режиме, когда выключатель на стороне высшего напряжения блока отключен (точка КЗ на рис. Расчет по пункту a. При внешнем трехфазном КЗ в точках Кили К по рабочей цепи реле протекает ток Р, равный максимальному значению расчетного вторичного тока небаланса I
нб.расч.в.
, протекающему в реле защиты:
в расч нб р
Расчетными точками при определении коэффициента торможения являются:
а) внешнее трехфазное КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора блока при подключении цепей дифференциальной защиты к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых выводов генератора (точка К, и дополнительно на стороне низшего напряжения трансформатора при подключении цепей дифференциальной защиты к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора (точка К на рис. б) внешнее трехфазное КЗ на ответвлении к собственным нуждам в режиме, когда выключатель на стороне высшего напряжения блока отключен (точка КЗ на рис. Расчет по пункту a. При внешнем трехфазном КЗ в точках Кили К по рабочей цепи реле протекает ток Р, равный максимальному значению расчетного вторичного тока небаланса I
нб.расч.в.
, протекающему в реле защиты:
в расч нб р
Рис. 3.14. Расчетные схемы
Ток небаланса определяется как сумма двух составляющих:
в расч нб в
расч нб в
расч нб
I
I
I
′′′
+
′
=
,
(3.24)
где в
расч нб
I
′
– составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока в
расч нб
I
′′′
– составляющая, обусловленная неточностью установки расчетного значения токов на ответвлениях трансреактора.
Формулы для расчета токов небаланса приведены в гл. 1. За расчетный ток КЗ принимается большее значение из токов КЗ,
рассчитанных при повреждениях в точках К и К, при этом оба тока должны быть приведены к напряжению U
ВН
По тормозной цепи реле протекает тормозной ток, равный периодической слагающей вторичного тока трехфазного КЗ:
(3)
в
КЗ
1
т
.
I
I
=
,
(где 1
(3)
КЗ
(3)
в.
КЗ
⋅
=
I
K
I
I
,
(3.26)
1
I
K
– коэффициент трансформации трансформаторов тока стороны ВН.
128
Ток небаланса определяется как сумма двух составляющих:
в расч нб в
расч нб в
расч нб
I
I
I
′′′
+
′
=
,
(3.24)
где в
расч нб
I
′
– составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока в
расч нб
I
′′′
– составляющая, обусловленная неточностью установки расчетного значения токов на ответвлениях трансреактора.
Формулы для расчета токов небаланса приведены в гл. 1. За расчетный ток КЗ принимается большее значение из токов КЗ,
рассчитанных при повреждениях в точках К и К, при этом оба тока должны быть приведены к напряжению U
ВН
По тормозной цепи реле протекает тормозной ток, равный периодической слагающей вторичного тока трехфазного КЗ:
(3)
в
КЗ
1
т
.
I
I
=
,
(где 1
(3)
КЗ
(3)
в.
КЗ
⋅
=
I
K
I
I
,
(3.26)
1
I
K
– коэффициент трансформации трансформаторов тока стороны ВН.
128
Коэффициент торможения т, необходимый для отстройки защиты от токов небаланса при внешнем КЗ в точке К и К, определяется по (Расчет по пункту б. При внешнем повреждении на ответвлении к собственным нуждам в точке КЗ в режиме, когда отключен выключатель на стороне высшего напряжения блока, ток в рабочей цепи равен вторичному току трехфазного:
2
)
3
(
КЗ
)
3
(
в
КЗ
I
р
K
I
I
I
=
=
,
(где з к периодическая составляющая тока трехфазного КЗ при повреждении в точке К, приведенная к низшему напряжению трансформатора блока К – коэффициент трансформации трансформаторов тока стороны НН.
По тормозной цепи реле протекает тормозной ток, равный периодической слагающей вторичного тока трехфазного КЗ I
(3)
КЗ
при повреждении в точке КЗ,
ТСН
(3)
КЗ
(3)
в
КЗ
T2
I
K
I
I
I
=
=
,
(где K
I.ТСН
– коэффициент трансформации трансформаторов тока ответвления к собственным нуждам.
Коэффициент торможения т, необходимый для отстройки защиты от внешнего повреждения на ответвлении к собственным нуждам,
определяется по выражению (В качестве уставки коэффициента торможения защиты т выбирается большее из двух полученных расчетных значений т и k
т2
Выбор уставок дифференциальной отсечки. Дифференциальная отсечка защиты используется для повышения быстродействия защиты при больших кратностях тока короткого замыкания в защищаемой зоне. Уставка тока срабатывания дифференциальной отсечки выбирается из условия отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора блока под напряжение.
Рекомендуется принять уст
2
)
3
(
КЗ
)
3
(
в
КЗ
I
р
K
I
I
I
=
=
,
(где з к периодическая составляющая тока трехфазного КЗ при повреждении в точке К, приведенная к низшему напряжению трансформатора блока К – коэффициент трансформации трансформаторов тока стороны НН.
По тормозной цепи реле протекает тормозной ток, равный периодической слагающей вторичного тока трехфазного КЗ I
(3)
КЗ
при повреждении в точке КЗ,
ТСН
(3)
КЗ
(3)
в
КЗ
T2
I
K
I
I
I
=
=
,
(где K
I.ТСН
– коэффициент трансформации трансформаторов тока ответвления к собственным нуждам.
Коэффициент торможения т, необходимый для отстройки защиты от внешнего повреждения на ответвлении к собственным нуждам,
определяется по выражению (В качестве уставки коэффициента торможения защиты т выбирается большее из двух полученных расчетных значений т и k
т2
Выбор уставок дифференциальной отсечки. Дифференциальная отсечка защиты используется для повышения быстродействия защиты при больших кратностях тока короткого замыкания в защищаемой зоне. Уставка тока срабатывания дифференциальной отсечки выбирается из условия отстройки от броска тока намагничивания при включении трансформатора блока под напряжение.
Рекомендуется принять уст
Определение чувствительности защиты. Чувствительность защиты определяется при повреждении в защищаемой зоне только при отсутствии торможения. Расчетной точкой является металлическое КЗ
на выводах высшего напряжения трансформатора блока при отключенном выключателе со стороны высшего напряжения:
min
min
I
I
k
з с
)
2
(
КЗ
)
3
(
ч
=
, где
)
2
(
КЗ min
I
– первичный расчетный минимальный ток двухфазного КЗ;
I
с.з.min
– первичный ток срабатывания защиты, подсчитанный по (В соответствии с Правилами устройства электроустановок минимальный коэффициент чувствительности должен быть не менее 2.
3.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОШИНОВКИ 330-500 КВ
Дифференциальная защита ошиновки трансформатора устанавливается на блоках, подключенных к энергосистеме через два выключателя. Защита выполняется с помощью реле ДЗТ-11/4 при номинальном вторичном токе трансформаторов тока 1 А. Схема подключения защиты и схема реле ДЗТ-11/4 изображены на рис. При такой схеме подключения блока в некоторых режимах через два последовательно соединенных выключателя Q1 и Q2 может протекать максимальный ток КЗ, равный расчетному максимальному току КЗ на шинах данного напряжения. Предотвращение срабатывания защиты от токов небаланса при таком повреждении обеспечивается с помощью торможения. Тормозная обмотка реле т подключается к трансформаторам тока, установленным вцепи одного из выключателей, рис Предотвращение срабатывания защиты при внешних КЗ, когда торможение отсутствует, обеспечивается выбором минимального тока срабатывания защиты.
Определение минимального тока срабатывания защиты и
расчет числа витков рабочей обмотки
1. Первичный минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты выбирается по условию отстройки от расчетного тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ:
расч нб отс з
с
I
k
I
min
=
,
(где k
отс.
принимается равным 1,5.
2. Расчетный ток небаланса находится по выражению k
I
КЗ
одн апер расч нб
ε
=
(где коэффициенты, определение которых было дано ранее, принимаются равными k
апер
= 1; k
одн.
= 1; ε = 0,1; I
КЗ
– периодическая слагаемая (при t = 0) максимального первичного тока внешнего КЗ, протекающего по трансформаторам тока защиты, когда выключатель, вцепи которого установлена тормозная обмотка, отключен.
Выбор расчетных точек показан на рис. 3.16. На блоках без выключателя вцепи генератора за расчетный ток принимается ток КЗ в точке К (риса, а на блоках с выключателем вцепи генератора большее из значений токов, протекающих через защиту при повреждениях в точках К и К (сторона низшего напряжения трансформатора блока, рис. 3.16, б. Определяется число витков рабочей обмотки реле по выражению
min
min
I
F
w
р с
р с
расч р,
(где I
с.р.min
– минимальный ток срабатывания реле з с
р с
(3.33)
K
I
– коэффициент трансформации трансформаторов тока в защите ошиновки; F
с.р.min
=100А– минимальная намагничивающая сила (при отсутствии торможения) для реле ДЗТ.
Если расчетное число витков получается дробным, то принимается ближайшее меньшее целое число витков рабочей обмотки,
которое может быть установлено на реле р (см. рис. 3.15).
131
на выводах высшего напряжения трансформатора блока при отключенном выключателе со стороны высшего напряжения:
min
min
I
I
k
з с
)
2
(
КЗ
)
3
(
ч
=
, где
)
2
(
КЗ min
I
– первичный расчетный минимальный ток двухфазного КЗ;
I
с.з.min
– первичный ток срабатывания защиты, подсчитанный по (В соответствии с Правилами устройства электроустановок минимальный коэффициент чувствительности должен быть не менее 2.
3.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОШИНОВКИ 330-500 КВ
Дифференциальная защита ошиновки трансформатора устанавливается на блоках, подключенных к энергосистеме через два выключателя. Защита выполняется с помощью реле ДЗТ-11/4 при номинальном вторичном токе трансформаторов тока 1 А. Схема подключения защиты и схема реле ДЗТ-11/4 изображены на рис. При такой схеме подключения блока в некоторых режимах через два последовательно соединенных выключателя Q1 и Q2 может протекать максимальный ток КЗ, равный расчетному максимальному току КЗ на шинах данного напряжения. Предотвращение срабатывания защиты от токов небаланса при таком повреждении обеспечивается с помощью торможения. Тормозная обмотка реле т подключается к трансформаторам тока, установленным вцепи одного из выключателей, рис Предотвращение срабатывания защиты при внешних КЗ, когда торможение отсутствует, обеспечивается выбором минимального тока срабатывания защиты.
Определение минимального тока срабатывания защиты и
расчет числа витков рабочей обмотки
1. Первичный минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты выбирается по условию отстройки от расчетного тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ:
расч нб отс з
с
I
k
I
min
=
,
(где k
отс.
принимается равным 1,5.
2. Расчетный ток небаланса находится по выражению k
I
КЗ
одн апер расч нб
ε
=
(где коэффициенты, определение которых было дано ранее, принимаются равными k
апер
= 1; k
одн.
= 1; ε = 0,1; I
КЗ
– периодическая слагаемая (при t = 0) максимального первичного тока внешнего КЗ, протекающего по трансформаторам тока защиты, когда выключатель, вцепи которого установлена тормозная обмотка, отключен.
Выбор расчетных точек показан на рис. 3.16. На блоках без выключателя вцепи генератора за расчетный ток принимается ток КЗ в точке К (риса, а на блоках с выключателем вцепи генератора большее из значений токов, протекающих через защиту при повреждениях в точках К и К (сторона низшего напряжения трансформатора блока, рис. 3.16, б. Определяется число витков рабочей обмотки реле по выражению
min
min
I
F
w
р с
р с
расч р,
(где I
с.р.min
– минимальный ток срабатывания реле з с
р с
(3.33)
K
I
– коэффициент трансформации трансформаторов тока в защите ошиновки; F
с.р.min
=100А– минимальная намагничивающая сила (при отсутствии торможения) для реле ДЗТ.
Если расчетное число витков получается дробным, то принимается ближайшее меньшее целое число витков рабочей обмотки,
которое может быть установлено на реле р (см. рис. 3.15).
131
Рис. 3.15. Схема дифференциальной защиты ошиновки с реле ДЗТ-11/4 4. Определяются уточненные значения минимального тока срабатывания реле и тока срабатывания защиты, соответствующие фактически установленному числу витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора реле w
р
:
р р
с уточн р
с
w
F
I
min
min
=
;
(3.34)
I
min
min
K
I
I
уточн р
с уточн з
с
=
(3.35)
132
р
:
р р
с уточн р
с
w
F
I
min
min
=
;
(3.34)
I
min
min
K
I
I
уточн р
с уточн з
с
=
(3.35)
132
Рис. 3.16. Расчетные схемы
Расчет защиты в условиях торможения. При подключении тормозной обмотки реле т к трансформаторам тока, установленным вцепи одного из выключателей, защита отстраивается от токов неба- ланса при максимальном токе внешнего КЗ с помощью торможения. Определяется максимальный расчетный ток небаланса по. При этом в формулу подставляется наибольшее значение тока внешнего КЗ при таком повреждении, когда имеется торможение.
Можно принять этот ток равным максимальному току КЗ на шинах данного напряжения.
6.Определяется намагничивающая сила рабочей обмотки реле расч нб отс p
p p
w
K
I
k
w
I
F
I
=
=
, где k
отс принимается равным 1,5; К – коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты. По характеристике срабатывания реле, соответствующей минимальному торможению (кривая 1 на рис. 1.16), определяется тормозная намагничивающая сила т, соответствующая F
р
,под- считанной по (3.36).
133
Расчет защиты в условиях торможения. При подключении тормозной обмотки реле т к трансформаторам тока, установленным вцепи одного из выключателей, защита отстраивается от токов неба- ланса при максимальном токе внешнего КЗ с помощью торможения. Определяется максимальный расчетный ток небаланса по. При этом в формулу подставляется наибольшее значение тока внешнего КЗ при таком повреждении, когда имеется торможение.
Можно принять этот ток равным максимальному току КЗ на шинах данного напряжения.
6.Определяется намагничивающая сила рабочей обмотки реле расч нб отс p
p p
w
K
I
k
w
I
F
I
=
=
, где k
отс принимается равным 1,5; К – коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты. По характеристике срабатывания реле, соответствующей минимальному торможению (кривая 1 на рис. 1.16), определяется тормозная намагничивающая сила т, соответствующая F
р
,под- считанной по (3.36).
133
Для убыстрения расчетов можно тормозную характеристику аппроксимировать прямой, проходящей через начало координат. В этом случае p
расч т, где tgα – тангенс угла наклона вышеуказанной прямой коси абсцисс.
Для реле ДЗТ-11/4 можно его принять равным 0,87.
8. Определяются вторичный токи число витков тормозной обмотки реле
I
K
I
I
т в
т
=
,
(где т – тормозной ток защиты:
I
т
= I
КЗ вн. max
;
(3.39)
т.в т.расч т.расч
I
F
w
.
=
(Принимается ближайшее большее целое число витков тормозной обмотки, которое должно быть установлено на реле.
Определение чувствительности защиты. При отсутствии торможения коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле
,
I
I
уточн min з
с min
КЗ
ч
=
k
(3.41)
где I
КЗmin
– периодическая слагающая (при t = минимального тока
КЗ при повреждении на ошиновке.
Расчетными режимами работы системы при вычислении ч являются реально возможные режимы, обуславливающие минимальный ток.
При этом следует рассматривать как двухфазные, таки однофазные КЗ.
Согласно ПУЭ [1] величина ч должна быть не менее 2. В режиме опробования при подъеме напряжения с нуля на отключенном от сети блоке допустимо иметь сниженный коэффициент чувствительности защиты порядка 1,5.
134
расч т, где tgα – тангенс угла наклона вышеуказанной прямой коси абсцисс.
Для реле ДЗТ-11/4 можно его принять равным 0,87.
8. Определяются вторичный токи число витков тормозной обмотки реле
I
K
I
I
т в
т
=
,
(где т – тормозной ток защиты:
I
т
= I
КЗ вн. max
;
(3.39)
т.в т.расч т.расч
I
F
w
.
=
(Принимается ближайшее большее целое число витков тормозной обмотки, которое должно быть установлено на реле.
Определение чувствительности защиты. При отсутствии торможения коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле
,
I
I
уточн min з
с min
КЗ
ч
=
k
(3.41)
где I
КЗmin
– периодическая слагающая (при t = минимального тока
КЗ при повреждении на ошиновке.
Расчетными режимами работы системы при вычислении ч являются реально возможные режимы, обуславливающие минимальный ток.
При этом следует рассматривать как двухфазные, таки однофазные КЗ.
Согласно ПУЭ [1] величина ч должна быть не менее 2. В режиме опробования при подъеме напряжения с нуля на отключенном от сети блоке допустимо иметь сниженный коэффициент чувствительности защиты порядка 1,5.
134
Чувствительность защиты в режимах, когда имеется торможение,
как правило, обеспечивается с большим запасом и при проектировании защиты может не определяться. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА
Газовая защита реагирует на замыкания внутри бака трансформатора, которые сопровождаются выделением газа. Выполняется с одним газовым реле для трехфазных трансформаторов и стремя реле для группы из трех однофазных трансформаторов.
Газовая защита имеет две ступени, действующие на сигнал и на отключение соответственно. Ступень защиты, действующая на отключение, может быть переведена для действия на сигнал (например,
после доливки масла в трансформатор. Ранее защита выполнялась на реле с чашкообразными элементами типа РГЧЗ-66. Наряде трансформаторов с пленочной защитой масла установлено изготовляемое в
ГДР газовое реле типа В настоящее время на трансформаторах устанавливаются отечественные газовые реле.
Газовые реле РГТ50 и РГТ80 имеют сигнальный элемент и два отключающих элемента. Сигнальный элемент представляет собой пластиковый поплавок, на котором укреплен постоянный магнит. При слабом газообразовании вначале повреждения газы скапливаются в верхней полости реле, верхний поплавок опускается, и постоянный магнит подходит к геркону, который размещен в специальном контактном узле, изолированном от масла.
Первый отключающий элемент выполнен в виде такого же поплавка и магнитоуправляемого геркона. Другим отключающим элементом служит пластина, установленная поперек потока масла и газа, с которой связан магнит. Сигнальный контакт срабатывает приуменьшении объема масла в реле на 100-250 см. Отключающие контакты срабатывают раньше,
чем уровень масла снизится до нижнего края отверстия фланца реле
как правило, обеспечивается с большим запасом и при проектировании защиты может не определяться. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА
Газовая защита реагирует на замыкания внутри бака трансформатора, которые сопровождаются выделением газа. Выполняется с одним газовым реле для трехфазных трансформаторов и стремя реле для группы из трех однофазных трансформаторов.
Газовая защита имеет две ступени, действующие на сигнал и на отключение соответственно. Ступень защиты, действующая на отключение, может быть переведена для действия на сигнал (например,
после доливки масла в трансформатор. Ранее защита выполнялась на реле с чашкообразными элементами типа РГЧЗ-66. Наряде трансформаторов с пленочной защитой масла установлено изготовляемое в
ГДР газовое реле типа В настоящее время на трансформаторах устанавливаются отечественные газовые реле.
Газовые реле РГТ50 и РГТ80 имеют сигнальный элемент и два отключающих элемента. Сигнальный элемент представляет собой пластиковый поплавок, на котором укреплен постоянный магнит. При слабом газообразовании вначале повреждения газы скапливаются в верхней полости реле, верхний поплавок опускается, и постоянный магнит подходит к геркону, который размещен в специальном контактном узле, изолированном от масла.
Первый отключающий элемент выполнен в виде такого же поплавка и магнитоуправляемого геркона. Другим отключающим элементом служит пластина, установленная поперек потока масла и газа, с которой связан магнит. Сигнальный контакт срабатывает приуменьшении объема масла в реле на 100-250 см. Отключающие контакты срабатывают раньше,
чем уровень масла снизится до нижнего края отверстия фланца реле
Отключающий контакт, связанный с пластиной, реагирует на скорость потока газо-масляной смеси через реле. На реле можно установить следующие уставки по скорости потока (мс 0,65; 1,0;
1,5.
1,5.
1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 14
3.10. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ ВВОДОВ 500 И 750 КВ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
Защита реагирует на повреждения вводов с бумажно-масляной изоляцией и выполняется с помощью устройства контроля изоляции вводов KSZ типа КИВ-500 Р, схема которого приведена на рис. 3.17.
Бумажно-масляная изоляция ввода изготовляется из слоев пропитанной маслом бумаги, между которыми для равномерного распределения напряженности электрического поля размещаются листы алюминиевой фольги, в результате чего изоляция образует многослойный конденсатор.
Устройство КИВ подключается к специальным выводам от наружных слоев фольги через согласующий трансформатор TL1 с ответвлениями в первичной обмотке для выравнивания м.д.с. от токов трех фаз. По первичной обмотке трансформатора TL1 протекает сумма емкостных токов вводов трех фаз, которая в нормальном режиме образует ток небаланса. При частичном пробое изоляции одного ввода баланс токов в первичной обмотке трансформатора Т нарушается и
КИВ срабатывает.
Блок-реле КИВ состоит из сигнального, отключающего и измерительного элементов. Сигнальный и отключающий элементы состоят из фильтров высших гармоники реагирующих органов, срабатывающих от первой гармоники суммы емкостных токов вводов трех фаз.
Сигнальный элемент KAZ1 является в устройстве основным,
обладает высокой чувствительностью и действует вначале повреждения изоляции притоке в первичной обмотке согласующего трансформатора Травном номинального емкостного тока ввода
Отключающий элемент действует после сигнального при дальнейшем развитии повреждения и увеличении тока в первичной обмотке трансформатора Т до 20-25% номинального емкостного тока ввода.
Рис. 3.17. Защита от повреждения вводов 500 и 750 кВ
трансформаторов типа КИВ-500Р
Измерительный элемент состоит из миллиамперметра рmА и кнопки, с помощью которой он может подключаться к сигнальному или отключающему элементам.
Ток срабатывания отключающего элемента принимается равным
I
с.з.откл.
= (0,2 – 0,25) I
ном.емк.
,
(где I
ном.емк.
– номинальный емкостной ток высоковольтного ввода,
составляет приблизительно 1 А.
Выдержка времени отключающего элемента принимается равной
1,2-1,3 с.
Ток срабатывания сигнального элемента принимается равным
I
с.з.сигн.
=(0,05 – 0,07) I
ном.емк.
(3.43)
Выдержка времени сигнального элемента принимается равной 9 с. РЕЗЕРВНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР»
На блоках для ближнего резервирования, те. на случай отказа дифференциальных защит генератора и трансформатора при внутренних повреждениях, устанавливается резервная дифференциальная защита, охватывающая генератор и трансформатор блока вместе с ошиновкой на стороне высшего напряжения, как это показано на рис. 3.18. Рис. 3.18. Резервная дифференциальная защита блока
Рис. 3.17. Защита от повреждения вводов 500 и 750 кВ
трансформаторов типа КИВ-500Р
Измерительный элемент состоит из миллиамперметра рmА и кнопки, с помощью которой он может подключаться к сигнальному или отключающему элементам.
Ток срабатывания отключающего элемента принимается равным
I
с.з.откл.
= (0,2 – 0,25) I
ном.емк.
,
(где I
ном.емк.
– номинальный емкостной ток высоковольтного ввода,
составляет приблизительно 1 А.
Выдержка времени отключающего элемента принимается равной
1,2-1,3 с.
Ток срабатывания сигнального элемента принимается равным
I
с.з.сигн.
=(0,05 – 0,07) I
ном.емк.
(3.43)
Выдержка времени сигнального элемента принимается равной 9 с. РЕЗЕРВНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР»
На блоках для ближнего резервирования, те. на случай отказа дифференциальных защит генератора и трансформатора при внутренних повреждениях, устанавливается резервная дифференциальная защита, охватывающая генератор и трансформатор блока вместе с ошиновкой на стороне высшего напряжения, как это показано на рис. 3.18. Рис. 3.18. Резервная дифференциальная защита блока
Защита выполняется с помощью реле типа РНТ-565 или РНТ-566.
Дифференциальная защита выполнена неполной, к ней не подключаются трансформаторы тока на ответвлении к ТСН. В этом случае при КЗ за трансформатором собственных нужд (точка Кв реле защиты будет протекать ток I
к.отв.
, равный сумме токов КЗ от генератора
I
к,г и от системы I
к.с
. Чтобы избежать неселективного действия защиты, ее ток срабатывания отстраивается от максимального значения тока КЗ при повреждении за ТСН (точка К2):
I
с.з.
=k
отс
I
К2max
(При КЗ в ТСН дифференциальная защита может сработать, если ток КЗ будет больше, чем ток срабатывания защиты I
с.з.
. Таким образом, ТСН частично входит в зону дифференциальной защиты.
Условие (3.44) является дополнительным. Кроме него дифференциальная защита блока должна отстраиваться оттока небаланса при внешних КЗ (точка К со стороны ВН
трансформатора блока)
I
с.з.
=k
отс
I
нб.max
,
(где ток небаланса, вызванный погрешностями трансформаторов тока,
равен
max
I
ε
k
k
I
1
К
апер одн max нб
=
;
– от броска тока намагничивания трансформатора блока
I
с.з.
=kI
ном.т
, где k = 1,3 для реле РНТ, I
ном.т
– номинальный ток трансформатора блока.
Чувствительность защиты определяется при КЗ в зоне действия защиты точка
1
′
K
, когда выключатель ВН блока Q1 отключен точка K3, когда выключатель генератора Q3 отключен.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 2.
139
Дифференциальная защита выполнена неполной, к ней не подключаются трансформаторы тока на ответвлении к ТСН. В этом случае при КЗ за трансформатором собственных нужд (точка Кв реле защиты будет протекать ток I
к.отв.
, равный сумме токов КЗ от генератора
I
к,г и от системы I
к.с
. Чтобы избежать неселективного действия защиты, ее ток срабатывания отстраивается от максимального значения тока КЗ при повреждении за ТСН (точка К2):
I
с.з.
=k
отс
I
К2max
(При КЗ в ТСН дифференциальная защита может сработать, если ток КЗ будет больше, чем ток срабатывания защиты I
с.з.
. Таким образом, ТСН частично входит в зону дифференциальной защиты.
Условие (3.44) является дополнительным. Кроме него дифференциальная защита блока должна отстраиваться оттока небаланса при внешних КЗ (точка К со стороны ВН
трансформатора блока)
I
с.з.
=k
отс
I
нб.max
,
(где ток небаланса, вызванный погрешностями трансформаторов тока,
равен
max
I
ε
k
k
I
1
К
апер одн max нб
=
;
– от броска тока намагничивания трансформатора блока
I
с.з.
=kI
ном.т
, где k = 1,3 для реле РНТ, I
ном.т
– номинальный ток трансформатора блока.
Чувствительность защиты определяется при КЗ в зоне действия защиты точка
1
′
K
, когда выключатель ВН блока Q1 отключен точка K3, когда выключатель генератора Q3 отключен.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 2.
139
На крупных блоках для повышения чувствительности применяются дифференциальные реле типа ДЗТ-21 или ДЗТ-23.
При наличии выключателя вцепи генератора резервная дифференциальная защита должна выполняться с выдержкой времени с. На блоках без выключателя вцепи генератора защита выполняется без выдержки времени.
Защита при срабатывании действует на полный останов блока
(отключает выключатели со стороны ВН блока, выключатель вцепи генератора, выключатели со стороны 6 кВ ТСН, действует на отключение АГП и останов турбины. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Защита с зависимой характеристикой времени действия, для
блоков с генераторами 160 МВт и выше. Несимметрия токов в статоре генератора является опасным режимом для генератора, так как при этом в бочке ротора наводятся токи двойной частоты, вызывающие нагрев зубцов и пазовых клиньев в торцевых зонах ротора. Допустимая длительность протекания тока обратной последовательности определяется из тепловой характеристики генератора доп 2
*
t
I
A
⋅
=
, где А – постоянная, задаваемая заводом-изготовителем, зависит от типа генератора. Для генераторов ТВВ и ТГВ 160-800 МВт равна для генераторов ТВВ 1000 МВт А, для генераторов ТВФ А = ном 2
=
– относительное значение тока обратной последователь- ности.
При переходных процессах несимметричных КЗ величина тока может изменяться во времени, при этом допустимая длительность его теплового воздействия определяется из выражения
∫
=
доп
0 Когда интеграл в выражении (3.48) приблизится к значению Аза- щита должна отключить генератор, чтобы не допустить перегрева и разрушения. Характеристика выдержек времени t
с.з.
=f(I
2
), учитывающая процесс нагрева ротора по выражению (3.48), называется интегральной. Для блоков с генераторами 160 МВт и выше от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок устанавливается разработанная во ВНИИР защита с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени типа РТФ-6М Схема защиты приведена на рис. 3.19. Защита состоит из фильтра токов обратной последовательности, к которому подключаются сигнальный орган орган с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени два органа, не имеющие выдержки времени (отсечка I и Кроме того, имеется пусковой орган для пуска интегрального органа.
Интегральный орган предназначен для защиты генератора от перегрузки токами обратной последовательности, отсечки – для резервной защиты от несимметричных КЗ: более чувствительная осечка I для дальнего резервирования, а более грубая отсечка II – для ближнего резервирования.
Интегральный орган имеет характеристику выдержек времени,
соответствующую выражению (3.48). Для получения такой характеристики в реле используется заряд конденсатора током, среднее значение которого пропорционально квадрату относительного тока обратной последовательности.
Напряжение на конденсаторе
∫
=
t
0
C
C
(t)dt
I
C
1
U
Отсюда
∫
=
t
C
C
dt
t
I
C
U
0
)
(
Ток заряда конденсатора С получают от преобразователя, преобразующего ток I
2
на входе в ток, пропорциональный
2 2
I
, тогда будет равно
)
t
(
2 Если подобрать U
C
C=A, то получим электрическую модель нагрева ротора
∫
=
t
0
2
2
(t)dt
I
A
(3.49)
142
При наличии выключателя вцепи генератора резервная дифференциальная защита должна выполняться с выдержкой времени с. На блоках без выключателя вцепи генератора защита выполняется без выдержки времени.
Защита при срабатывании действует на полный останов блока
(отключает выключатели со стороны ВН блока, выключатель вцепи генератора, выключатели со стороны 6 кВ ТСН, действует на отключение АГП и останов турбины. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Защита с зависимой характеристикой времени действия, для
блоков с генераторами 160 МВт и выше. Несимметрия токов в статоре генератора является опасным режимом для генератора, так как при этом в бочке ротора наводятся токи двойной частоты, вызывающие нагрев зубцов и пазовых клиньев в торцевых зонах ротора. Допустимая длительность протекания тока обратной последовательности определяется из тепловой характеристики генератора доп 2
*
t
I
A
⋅
=
, где А – постоянная, задаваемая заводом-изготовителем, зависит от типа генератора. Для генераторов ТВВ и ТГВ 160-800 МВт равна для генераторов ТВВ 1000 МВт А, для генераторов ТВФ А = ном 2
=
– относительное значение тока обратной последователь- ности.
При переходных процессах несимметричных КЗ величина тока может изменяться во времени, при этом допустимая длительность его теплового воздействия определяется из выражения
∫
=
доп
0 Когда интеграл в выражении (3.48) приблизится к значению Аза- щита должна отключить генератор, чтобы не допустить перегрева и разрушения. Характеристика выдержек времени t
с.з.
=f(I
2
), учитывающая процесс нагрева ротора по выражению (3.48), называется интегральной. Для блоков с генераторами 160 МВт и выше от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок устанавливается разработанная во ВНИИР защита с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени типа РТФ-6М Схема защиты приведена на рис. 3.19. Защита состоит из фильтра токов обратной последовательности, к которому подключаются сигнальный орган орган с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени два органа, не имеющие выдержки времени (отсечка I и Кроме того, имеется пусковой орган для пуска интегрального органа.
Интегральный орган предназначен для защиты генератора от перегрузки токами обратной последовательности, отсечки – для резервной защиты от несимметричных КЗ: более чувствительная осечка I для дальнего резервирования, а более грубая отсечка II – для ближнего резервирования.
Интегральный орган имеет характеристику выдержек времени,
соответствующую выражению (3.48). Для получения такой характеристики в реле используется заряд конденсатора током, среднее значение которого пропорционально квадрату относительного тока обратной последовательности.
Напряжение на конденсаторе
∫
=
t
0
C
C
(t)dt
I
C
1
U
Отсюда
∫
=
t
C
C
dt
t
I
C
U
0
)
(
Ток заряда конденсатора С получают от преобразователя, преобразующего ток I
2
на входе в ток, пропорциональный
2 2
I
, тогда будет равно
)
t
(
2 Если подобрать U
C
C=A, то получим электрическую модель нагрева ротора
∫
=
t
0
2
2
(t)dt
I
A
(3.49)
142
Рис. 3.19. Защита от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок РТФ-6М
143
143
Интегральный орган сработает, когда напряжение на конденсаторе достигнет определенной величины, то есть когда С станет равным А. Чем больше будет ток I
2
, тем быстрее зарядится конденсатор,
тем будет меньше время действия защиты. На интегральном органе устанавливается уставка А
уст
, соответствующая значению этой постоянной для защищаемого генератора.
Характеристика защиты приведена на рис. Интегральный орган пускается пусковым органом, ток срабатывания которого выбирается равным (в относительных единицах)
1
,
0
)
пуск
.(
р с
2
*
=
I
В типовых схемах защиты блоков интегральный орган действует обычно с двумя выдержками времени, для чего на его выходе устанавливается дополнительное реле времени (контакт KL5, реле времени KT2, рис. 3.19). С меньшей выдержкой времени (проскальзывающий контакт) интегральный орган действует на отключение выключателя высшего напряжения блока, ас большей (упорный контактна останов блока.
Орган отсечка II предназначен для резервирования основных защит при двухфазных КЗ на выводах генератора ив его статорной обмотке. Он используется на блоках с выключателем вцепи генератора и действует на отключение этого выключателя, гашение поля и останов турбины (контакт KL4, реле времени Ток срабатывания отсечка II выбирается исходя из обеспечения требуемого коэффициента чувствительности k
ч.треб при двухфазных КЗ
на выводах генератора (точка К, рис. треб ч
КЗ
2
*
)
.(
р с
2
k
I
I
отсII
*
=
,
(где ток обратной последовательности
КЗ
2
*
I
при двухфазных КЗ на выводах определяется потоку трехфазного КЗ
)
3
(
КЗ
I
как г
ном
(3)
КЗ
КЗ
2
*
2I
I
I
=
, для генераторов 160-300 МВт k
ч.треб
=1,2, для генераторов МВт k
ч.треб
=2.
144
2
, тем быстрее зарядится конденсатор,
тем будет меньше время действия защиты. На интегральном органе устанавливается уставка А
уст
, соответствующая значению этой постоянной для защищаемого генератора.
Характеристика защиты приведена на рис. Интегральный орган пускается пусковым органом, ток срабатывания которого выбирается равным (в относительных единицах)
1
,
0
)
пуск
.(
р с
2
*
=
I
В типовых схемах защиты блоков интегральный орган действует обычно с двумя выдержками времени, для чего на его выходе устанавливается дополнительное реле времени (контакт KL5, реле времени KT2, рис. 3.19). С меньшей выдержкой времени (проскальзывающий контакт) интегральный орган действует на отключение выключателя высшего напряжения блока, ас большей (упорный контактна останов блока.
Орган отсечка II предназначен для резервирования основных защит при двухфазных КЗ на выводах генератора ив его статорной обмотке. Он используется на блоках с выключателем вцепи генератора и действует на отключение этого выключателя, гашение поля и останов турбины (контакт KL4, реле времени Ток срабатывания отсечка II выбирается исходя из обеспечения требуемого коэффициента чувствительности k
ч.треб при двухфазных КЗ
на выводах генератора (точка К, рис. треб ч
КЗ
2
*
)
.(
р с
2
k
I
I
отсII
*
=
,
(где ток обратной последовательности
КЗ
2
*
I
при двухфазных КЗ на выводах определяется потоку трехфазного КЗ
)
3
(
КЗ
I
как г
ном
(3)
КЗ
КЗ
2
*
2I
I
I
=
, для генераторов 160-300 МВт k
ч.треб
=1,2, для генераторов МВт k
ч.треб
=2.
144
Время срабатывания реле времени KT4 (рис. 3.19) выбирается по условию согласования с основными защитами трансформатора блока и принимается равным
t
с.з.(отсII)
=0,3 Рис. 3.20. Характеристика токовой защиты обратной последовательности с реле РТФ-6М
При наличии на блоке резервной дифференциальной защиты или при отсутствии выключателя вцепи генератор отсечка II не используется.
Орган отсечка I является резервной защитой от внешних несимметричных КЗ. Ток срабатывания может быть принят 4
,
0
)
отсI
.(
p c
2
*
−
=
I
145
t
с.з.(отсII)
=0,3 Рис. 3.20. Характеристика токовой защиты обратной последовательности с реле РТФ-6М
При наличии на блоке резервной дифференциальной защиты или при отсутствии выключателя вцепи генератор отсечка II не используется.
Орган отсечка I является резервной защитой от внешних несимметричных КЗ. Ток срабатывания может быть принят 4
,
0
)
отсI
.(
p c
2
*
−
=
I
145
Орган отсечка I обычно действует с двумя выдержками времени:
с меньшей выдержкой – наделение шин высшего напряжения, ас большей – на отключение выключателя ВН блока (контакт KL3, реле времени Выдержка времени первой ступени отсечки I, действующей наделение шин, должна быть на Δt больше максимального времени резервных защит линий стороны ВН, выдержка времени второй ступени должна быть на ступень селективности больше:
.
t
t
t
;
t
t
t
)
(
)
.(
)
(
.
∆
∆
+
=
+
=
I
отсI
с.з.
II
отсI
c.з с.з.рез.
I
отсI
з.
c
Ток срабатывания сигнального органа принимается равным
05
,
0
)
сигн
.(
p Получив сигнал, дежурный персонал должен принять меры по устранению несимметрии. При этом допустимая длительность перегрузки (время устранения) может быть определена по тепловой характеристике притоке, равном току срабатывания пускового органа:
пуск р
с
2
*
устр доп
А
I
t
=
(3.52)
Подставляя значения А, получим для генераторов мощностью МВт при Амин доп для генераторов 1000 МВт при Амин 6
2
доп
≈
=
=
t
Время действия сигнального органа принимается равным 9 с.
На рис. 3.20 приведена тепловая характеристика генератора типа
ТВВ (Аи рассчитанная характеристика защиты.
Токовая защита обратной последовательности со ступенчатой
характеристикой времени действия. На блоках с генераторами ТВФ
63-120 МВт от несимметричных КЗ и перегрузок устанавливается более простая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени.
Для защиты используются статические фильтровые реле тока обратной последовательности два реле типа РТФ-9 и одно реле типа РТФ-8.
146
с меньшей выдержкой – наделение шин высшего напряжения, ас большей – на отключение выключателя ВН блока (контакт KL3, реле времени Выдержка времени первой ступени отсечки I, действующей наделение шин, должна быть на Δt больше максимального времени резервных защит линий стороны ВН, выдержка времени второй ступени должна быть на ступень селективности больше:
.
t
t
t
;
t
t
t
)
(
)
.(
)
(
.
∆
∆
+
=
+
=
I
отсI
с.з.
II
отсI
c.з с.з.рез.
I
отсI
з.
c
Ток срабатывания сигнального органа принимается равным
05
,
0
)
сигн
.(
p Получив сигнал, дежурный персонал должен принять меры по устранению несимметрии. При этом допустимая длительность перегрузки (время устранения) может быть определена по тепловой характеристике притоке, равном току срабатывания пускового органа:
пуск р
с
2
*
устр доп
А
I
t
=
(3.52)
Подставляя значения А, получим для генераторов мощностью МВт при Амин доп для генераторов 1000 МВт при Амин 6
2
доп
≈
=
=
t
Время действия сигнального органа принимается равным 9 с.
На рис. 3.20 приведена тепловая характеристика генератора типа
ТВВ (Аи рассчитанная характеристика защиты.
Токовая защита обратной последовательности со ступенчатой
характеристикой времени действия. На блоках с генераторами ТВФ
63-120 МВт от несимметричных КЗ и перегрузок устанавливается более простая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени.
Для защиты используются статические фильтровые реле тока обратной последовательности два реле типа РТФ-9 и одно реле типа РТФ-8.
146
Реле РТФ-9 содержит два измерительных органа, имеющих разные диапазоны уставок: грубый и чувствительный. Реле РТФ-8 имеет только один измерительный орган, соответствующий грубому органу реле РТФ-9.
В результате защита имеет пять ступеней, четыре из которых действует на отключение, а пятая – на сигнал.
Схема защиты приведена на рис. 3.21, характеристика защиты на рис. Первая ступень защиты выполняется с помощью реле РТФ-8
AKZ3. Она действует при двухфазных КЗ на выводах генератора ив его обмотке на отключение выключателя генератора, гашение поля и останов турбины. При отсутствии выключателя генератора первая ступень действует на полное отключение и останов блока.
Ток срабатывания первой ступени выбирается как у отсечки по (Время действия первой ступени не должно превышать допустимого времени при двухфазных КЗ на выводах генератора ]
2
)
2
(
2 2
*
I
t t
K
I
доп
I
з
с
А
=
=
,
(где А для генераторов ТВФ;
)
2
(
2
K
2
*
I
– относительное значение тока обратной последовательности при двухфазном КЗ на выводах генератора, определяется по (3.51).
147
В результате защита имеет пять ступеней, четыре из которых действует на отключение, а пятая – на сигнал.
Схема защиты приведена на рис. 3.21, характеристика защиты на рис. Первая ступень защиты выполняется с помощью реле РТФ-8
AKZ3. Она действует при двухфазных КЗ на выводах генератора ив его обмотке на отключение выключателя генератора, гашение поля и останов турбины. При отсутствии выключателя генератора первая ступень действует на полное отключение и останов блока.
Ток срабатывания первой ступени выбирается как у отсечки по (Время действия первой ступени не должно превышать допустимого времени при двухфазных КЗ на выводах генератора ]
2
)
2
(
2 2
*
I
t t
K
I
доп
I
з
с
А
=
=
,
(где А для генераторов ТВФ;
)
2
(
2
K
2
*
I
– относительное значение тока обратной последовательности при двухфазном КЗ на выводах генератора, определяется по (3.51).
147
Рис. 3.21. Токовая защита обратной последовательности для генераторов типа ТВФ
Вторая ступень защиты должна действовать при несимметричных
КЗ на стороне ВН блока. Ток срабатывания второй ступени определяется исходя из обеспечения коэффициента чувствительности ч при двухфазных КЗ за трансформатором блока (точка К на рис. 3.21):
ч
)
2
(
)
1
(К
2
*
з с, где К ток обратной последовательности при двухфазных КЗ в точке К, рассчитывается по (3.51) в зависимости от трехфазного КЗ в точке К1.
Время действия второй ступени определяется по тепловой характеристике. Ступенчатая характеристика 2 защиты (рис. 3.22) не должна заходить за кривую 1 доп, поэтому допустимое время определяется при протекании тока срабатывания первой ступени
[ з с
*
II
з с
А
I
t
=
(Рис. 3.22. Характеристика ступенчатой токовой защиты обратной последовательности для блоков с генераторами типа ТВФ
Ток срабатывания третьей ступени рекомендуется принять равным з с
*
=
I
Максимальное время третьей ступени выбирается равным з с
=
t
с.
Ток срабатывания четвертой ступени принимается равным
25
,
0
IV
з с
*
=
I
Время действия четвертой ступени з с
=
t
с.
Для сигнального элемента ток срабатывания I
*с.з.(сигн)
=0,07, выдержка времени t
с.з.сигн.
=9 с
Вторая ступень защиты должна действовать при несимметричных
КЗ на стороне ВН блока. Ток срабатывания второй ступени определяется исходя из обеспечения коэффициента чувствительности ч при двухфазных КЗ за трансформатором блока (точка К на рис. 3.21):
ч
)
2
(
)
1
(К
2
*
з с, где К ток обратной последовательности при двухфазных КЗ в точке К, рассчитывается по (3.51) в зависимости от трехфазного КЗ в точке К1.
Время действия второй ступени определяется по тепловой характеристике. Ступенчатая характеристика 2 защиты (рис. 3.22) не должна заходить за кривую 1 доп, поэтому допустимое время определяется при протекании тока срабатывания первой ступени
[ з с
*
II
з с
А
I
t
=
(Рис. 3.22. Характеристика ступенчатой токовой защиты обратной последовательности для блоков с генераторами типа ТВФ
Ток срабатывания третьей ступени рекомендуется принять равным з с
*
=
I
Максимальное время третьей ступени выбирается равным з с
=
t
с.
Ток срабатывания четвертой ступени принимается равным
25
,
0
IV
з с
*
=
I
Время действия четвертой ступени з с
=
t
с.
Для сигнального элемента ток срабатывания I
*с.з.(сигн)
=0,07, выдержка времени t
с.з.сигн.
=9 с
Вторая, третья и четвертая ступени защиты действуют с двумя выдержками времени с первой – на отключение выключателя высшего напряжения блока, со второй – на отключение и полный останов блока.
Кроме того, третья или четвертая ступень защиты могут действовать также наделение шин высшего напряжения с выдержкой времени, меньшей, чем первая выдержка ступеней.
Рис. 3.23. Последовательность действия резервных защит блока
На рис 3.23 показана последовательность действия резервных защит блока G1T1. При неотключившемся КЗ в сети ВН (отказал выключатель линии при КЗ в К) пускаются резервные защиты блоков и G2T2 и с первой выдержкой времени t
1
действуют на отключение шиносоединительного или секционного выключателя Q3. После этого на блоке G2T2 защиты вернутся, а на блоке G1T1 будут продолжать работать. Таким образом, деление шин позволяет часть блоков сохранить в работе
Кроме того, третья или четвертая ступень защиты могут действовать также наделение шин высшего напряжения с выдержкой времени, меньшей, чем первая выдержка ступеней.
Рис. 3.23. Последовательность действия резервных защит блока
На рис 3.23 показана последовательность действия резервных защит блока G1T1. При неотключившемся КЗ в сети ВН (отказал выключатель линии при КЗ в К) пускаются резервные защиты блоков и G2T2 и с первой выдержкой времени t
1
действуют на отключение шиносоединительного или секционного выключателя Q3. После этого на блоке G2T2 защиты вернутся, а на блоке G1T1 будут продолжать работать. Таким образом, деление шин позволяет часть блоков сохранить в работе
Со второй выдержкой времени t
2
=t
1
+Δt защита блока G1T1 действует на отключение выключателя Q1, осуществляя дальнее резерви- рование.
Если КЗ было на оборудовании блока G1T1 и отказали его основные защиты, то резервная защита будет действовать с третьей выдержкой времени t
3
=t
2
+Δt на полный останов блока. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ СИММЕТРИЧНЫХ
КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
На блоках с генераторами мощностью 60 МВт и более от внешних симметричных КЗ рекомендуется применять дистанционную защиту.
Дистанционная защита выполняется с использованием блока реле сопротивлений типа БРЭ2801. Блок реле сопротивления содержит три реле сопротивления типа С, что позволяет выполнить защиту двухступенчатой (третье реле сопротивления используется в защите от потери возбуждения).
Схема подключения защиты приведена на рис. 3.24. На типовых схемах защиты блока она обозначается AKZ1. Защита подключается,
как правило, к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора.
Каждое реле сопротивления (KZ) включается на междуфазное напряжение от трансформатора напряжения генератора TV1 и разность токов соответствующих фаз трансформаторов тока.
Реле сопротивления блока БРЭ2801 выполняются на основе схемы сравнения по фазе двух электрических величин. Для защиты блока рекомендуется выбирать характеристики в виде окружности или эллипса. Характеристики должны располагаться в I квадранте комплексной плоскости (направленное реле) и проходить через начало координат или смещаться в III квадрант (см. рис. Соотношение осей эллипса может быть равным 1; 0,75; Угол максимальной чувствительности (φ
м.ч.
) равен 65
°
или 80
°
151
2
=t
1
+Δt защита блока G1T1 действует на отключение выключателя Q1, осуществляя дальнее резерви- рование.
Если КЗ было на оборудовании блока G1T1 и отказали его основные защиты, то резервная защита будет действовать с третьей выдержкой времени t
3
=t
2
+Δt на полный останов блока. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ СИММЕТРИЧНЫХ
КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
На блоках с генераторами мощностью 60 МВт и более от внешних симметричных КЗ рекомендуется применять дистанционную защиту.
Дистанционная защита выполняется с использованием блока реле сопротивлений типа БРЭ2801. Блок реле сопротивления содержит три реле сопротивления типа С, что позволяет выполнить защиту двухступенчатой (третье реле сопротивления используется в защите от потери возбуждения).
Схема подключения защиты приведена на рис. 3.24. На типовых схемах защиты блока она обозначается AKZ1. Защита подключается,
как правило, к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора.
Каждое реле сопротивления (KZ) включается на междуфазное напряжение от трансформатора напряжения генератора TV1 и разность токов соответствующих фаз трансформаторов тока.
Реле сопротивления блока БРЭ2801 выполняются на основе схемы сравнения по фазе двух электрических величин. Для защиты блока рекомендуется выбирать характеристики в виде окружности или эллипса. Характеристики должны располагаться в I квадранте комплексной плоскости (направленное реле) и проходить через начало координат или смещаться в III квадрант (см. рис. Соотношение осей эллипса может быть равным 1; 0,75; Угол максимальной чувствительности (φ
м.ч.
) равен 65
°
или 80
°
151
гном гном нагр нагр
5
,
1 3
95
,
0 3
I
U
I
U
Z
max
min
min
⋅
=
=
,
(н ч
м в
отс нагр з
с
ϕ
ϕ
−
=
k
k
Z
Z
min
,
(где k
отс
=1,2; в φ
м.ч.
рекомендуется выбирать Рис. 3.24. Схема подключения дистанционной защиты блока
Угол нагрузки в условиях перегрузки равен
min
*
max
U
I
нагр
*
ном н cos
ϕ
ϕ
=
, где ном соответствует паспортным данным генератора (из справоч- ника).
При использовании характеристики в виде эллипса сопротивление срабатывания, подсчитанное по (3.57), принимается равным малой оси эллипса
5
,
1 3
95
,
0 3
I
U
I
U
Z
max
min
min
⋅
=
=
,
(н ч
м в
отс нагр з
с
ϕ
ϕ
−
=
k
k
Z
Z
min
,
(где k
отс
=1,2; в φ
м.ч.
рекомендуется выбирать Рис. 3.24. Схема подключения дистанционной защиты блока
Угол нагрузки в условиях перегрузки равен
min
*
max
U
I
нагр
*
ном н cos
ϕ
ϕ
=
, где ном соответствует паспортным данным генератора (из справоч- ника).
При использовании характеристики в виде эллипса сопротивление срабатывания, подсчитанное по (3.57), принимается равным малой оси эллипса
с.з м.о
Z
Z
=
(Тогда максимальное сопротивление срабатывания (большая ось эллипса)
э м.о с.з.
k
Z
Z
max
=
, где э – коэффициент эллиптичности, рекомендуется принимать равным или Одноступенчатая дистанционная защита действует с двумя выдержками времени с меньшей – наделение шин ВН, с большей – на отключение выключателей высшего напряжения блока. Выбор выдержек времени производится также, как у токовых защит обратной последовательности (см. п. При отсутствии резервной дифференциальной защиты блока дистанционная защита выполняется двухступенчатой.
Первая ступень этой защиты осуществляет ближнее резервирование, должна выполняться с блокировкой при качаниях и действовать с двумя выдержками времени с меньшей – на отключение выключателей ВН блока с большей – на полное отключение и останов блока.
Сопротивление срабатывания первой ступени согласуется спер- вой ступенью защит отходящих линий (рис. 3.25):
+
=
ток
I
ЛЭП
з ст отс
I
з с (где т – сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению генератора (место установки защиты)
т ном
2
г ном к
т
100
%
S
U
U
Z
⋅
=
, ток – коэффициент токораспределения (см. рис. 3.25);
k
отс
=1,15.
Сопротивление первой ступени линии, приведенное к напряжению генератора,
2
номВН
2
г ном
ЛЭП
I
ЛЭП
з с
Z
Z
=
(Тогда максимальное сопротивление срабатывания (большая ось эллипса)
э м.о с.з.
k
Z
Z
max
=
, где э – коэффициент эллиптичности, рекомендуется принимать равным или Одноступенчатая дистанционная защита действует с двумя выдержками времени с меньшей – наделение шин ВН, с большей – на отключение выключателей высшего напряжения блока. Выбор выдержек времени производится также, как у токовых защит обратной последовательности (см. п. При отсутствии резервной дифференциальной защиты блока дистанционная защита выполняется двухступенчатой.
Первая ступень этой защиты осуществляет ближнее резервирование, должна выполняться с блокировкой при качаниях и действовать с двумя выдержками времени с меньшей – на отключение выключателей ВН блока с большей – на полное отключение и останов блока.
Сопротивление срабатывания первой ступени согласуется спер- вой ступенью защит отходящих линий (рис. 3.25):
+
=
ток
I
ЛЭП
з ст отс
I
з с (где т – сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению генератора (место установки защиты)
т ном
2
г ном к
т
100
%
S
U
U
Z
⋅
=
, ток – коэффициент токораспределения (см. рис. 3.25);
k
отс
=1,15.
Сопротивление первой ступени линии, приведенное к напряжению генератора,
2
номВН
2
г ном
ЛЭП
I
ЛЭП
з с
Если от шин отходят несколько ЛЭП, то защиту следует отстроить от повреждений на той ЛЭП, которая дает наименьшее
Z
I
з
с
Минимальное время срабатывания первой ступени принимается равным 0,5 или 1 с при наличии УРОВ.
Вторая ступень, осуществляющая дальнее резервирование, выполняется, как было рассмотрено ранее.
Рис. 3.25. Расчетная схема. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
Z
I
з
с
Минимальное время срабатывания первой ступени принимается равным 0,5 или 1 с при наличии УРОВ.
Вторая ступень, осуществляющая дальнее резервирование, выполняется, как было рассмотрено ранее.
Рис. 3.25. Расчетная схема. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 14
НА ЗЕМЛЮ
На блоках с заземленной нейтралью трансформаторов от внешних КЗ на землю устанавливается резервная токовая защита нулевой последовательности. Защита выполняется с помощью двух реле тока
КА3 и КА (рис. 3.26) типа РТ или РСТ-13.
Реле подключаются к трансформатору тока в нейтрали силового трансформатора. Реле КА и КА имеют разную чувствительность,
каждое реле обеспечивает возможность действия защиты с двумя выдержками времени. Более чувствительное реле КА создает команду наделение шин высшего напряжения (с выдержкой дели на ускорение ликвидации неполнофазных режимов блока (t
ускор.
). Более грубое реле КА формирует команду на отключение выключателей со стороны высшего напряжения при неотключившемся КЗ в сети (дальнее резервирование) с временем
I
I
t
и на полный останов блока (ближнее резервирование) с большим временем действия
II
I
t
154
Рис. 3.26. Схема защиты от однофазных КЗ для блоков с заземленными нейтралями
Для уменьшения токов нулевой последовательности при КЗ на землю участи блоков с высшим напряжением 110 кВ нейтрали силовых трансформаторов могут разземляться. На блоках, допускающих работу трансформатора как с заземленной, таки с разземленной нейтралью, устанавливается дополнительная специальная защита, предназначенная для отключения блока, работающего с разземленной нейтралью при внешнем КЗ на землю.
Для этого может использоваться защита, реагирующая на напряжение нулевой последовательности. Она выполняется с помощью реле напряжения нулевой последовательности KVZ (рис. 3.27) типа
РНН-57, подключенного к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения шин высшего напряжения блока. Возможно также использовать в качестве специальной защиты суммарную токовую защиту нулевой последовательности, реагирующую на сумму токов всех заземленных нейтралей трансформаторов.
Специальная защита должна действовать с выдержкой времени
Для уменьшения токов нулевой последовательности при КЗ на землю участи блоков с высшим напряжением 110 кВ нейтрали силовых трансформаторов могут разземляться. На блоках, допускающих работу трансформатора как с заземленной, таки с разземленной нейтралью, устанавливается дополнительная специальная защита, предназначенная для отключения блока, работающего с разземленной нейтралью при внешнем КЗ на землю.
Для этого может использоваться защита, реагирующая на напряжение нулевой последовательности. Она выполняется с помощью реле напряжения нулевой последовательности KVZ (рис. 3.27) типа
РНН-57, подключенного к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения шин высшего напряжения блока. Возможно также использовать в качестве специальной защиты суммарную токовую защиту нулевой последовательности, реагирующую на сумму токов всех заземленных нейтралей трансформаторов.
Специальная защита должна действовать с выдержкой времени
меньшей, чем время действия токовой защиты нулевой последовательности, предназначенной для отключения блока при работе его трансформатора с заземленной нейтралью (грубое реле, для того чтобы обеспечить отключение блоков с незаземленной нейтралью раньше, чем отключатся блоки с заземленными нейтралями. Рис. 3.27. Схема защиты от однофазных КЗ для блоков,
нейтрали которых могут разземляться
3.15. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
НА СТОРОНЕ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Защита устанавливается на блоках с выключателем вцепи генератора и предназначается для действия на сигнал при замыканиях на землю со стороны низшего напряжения трансформатора в случае работы блока с отключенным генератором
нейтрали которых могут разземляться
3.15. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
НА СТОРОНЕ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Защита устанавливается на блоках с выключателем вцепи генератора и предназначается для действия на сигнал при замыканиях на землю со стороны низшего напряжения трансформатора в случае работы блока с отключенным генератором
Защита выполняется с помощью реле напряжения нулевой последовательности типа РН-53/60Д, подключенного к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения TV2 (рис. 3.28) на напряжение. Напряжение срабатывания реле может быть принято U
c.p min
=15B. Защита действует с выдержкой времени 9 сна сигнал.
Рис. 3.28. Защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора
3.16. ЗАЩИТА ОТ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Защита устанавливается на блоках с турбогенераторами мощностью МВт и выше и предназначается для предотвращения недопустимого повышения напряжения в условиях холостого хода генератора при неисправностях в системе возбуждения или при ошибочных действиях персонала.
Защита выполняется с помощью реле максимального напряжения типа РСН14-30, подключенного к трансформатору напряжения генератора (рис. 3.29). Защита вводится в работу на холостом ходу генератора и при повышении напряжения действует на гашение поля генератора с выдержкой времени. При появлении тока нагрузки блока защита автоматически выводится из действия с помощью трехфазных реле тока КА и КА типа РТ-40/Р (реле, используемые для УРОВ).
На блоках с турбогенераторами напряжение срабатывания защиты выбирается равным з U
ном.г
(Рис. 3.29. Защита от повышения напряжения
Уставка потоку трехфазного реле тока принимается равной
I
c.з
=0,1I
ном.г
(Выдержка времени защиты t
с.з.
= 3 с. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
Устанавливается на блоках с выключателем вцепи генератора при отсутствии резервной дифференциальной защиты блока. Она подключается к трансформаторам тока, встроенным в силовой трансформатор блока со стороны ВН. Защита предназначена для резервирования основных защит трансформатора блока при работе с отключенным генератором.
Защита автоматически вводится в действие при исчезновении тока вцепи генератора, для чего используются трехфазные токовые реле КА1,
КА2 (см. защиту от повышения напряжения п. 3.16). Защита выполняется на двух реле тока КА, КА типа РТ и реле времени КТ. Вторичные обмотки трансформаторов тока собираются в треугольник для отстройки от токов нулевой последовательности при внешних КЗ на землю.
Рис. 3.30. Дополнительная максимальная токовая защита блока
c.p min
=15B. Защита действует с выдержкой времени 9 сна сигнал.
Рис. 3.28. Защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора
3.16. ЗАЩИТА ОТ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Защита устанавливается на блоках с турбогенераторами мощностью МВт и выше и предназначается для предотвращения недопустимого повышения напряжения в условиях холостого хода генератора при неисправностях в системе возбуждения или при ошибочных действиях персонала.
Защита выполняется с помощью реле максимального напряжения типа РСН14-30, подключенного к трансформатору напряжения генератора (рис. 3.29). Защита вводится в работу на холостом ходу генератора и при повышении напряжения действует на гашение поля генератора с выдержкой времени. При появлении тока нагрузки блока защита автоматически выводится из действия с помощью трехфазных реле тока КА и КА типа РТ-40/Р (реле, используемые для УРОВ).
На блоках с турбогенераторами напряжение срабатывания защиты выбирается равным з U
ном.г
(Рис. 3.29. Защита от повышения напряжения
Уставка потоку трехфазного реле тока принимается равной
I
c.з
=0,1I
ном.г
(Выдержка времени защиты t
с.з.
= 3 с. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
Устанавливается на блоках с выключателем вцепи генератора при отсутствии резервной дифференциальной защиты блока. Она подключается к трансформаторам тока, встроенным в силовой трансформатор блока со стороны ВН. Защита предназначена для резервирования основных защит трансформатора блока при работе с отключенным генератором.
Защита автоматически вводится в действие при исчезновении тока вцепи генератора, для чего используются трехфазные токовые реле КА1,
КА2 (см. защиту от повышения напряжения п. 3.16). Защита выполняется на двух реле тока КА, КА типа РТ и реле времени КТ. Вторичные обмотки трансформаторов тока собираются в треугольник для отстройки от токов нулевой последовательности при внешних КЗ на землю.
Рис. 3.30. Дополнительная максимальная токовая защита блока
Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока трансформатора блока т
ном в
отс з
с
I
k
k
I
=
, где k
отс
=1,2; k
в
=0,85.
При отключенном генераторе ток нагрузки, даже с учетом тока самозапуска двигателей собственных нужд, значительно меньше, чем номинальный ток трансформатора блока.
Выдержка времени защиты выбирается на ступень селективности выше уставки повремени резервной защиты на стороне ВН рабочего трансформатора собственных нужд.
Схема дополнительной токовой защиты блока приведена на рис. 3.30. В схеме использованы контакты трехфазных реле тока КА1
и КА, контролирующих наличие тока вцепи генератора, и промежуточное реле KL5, служащее для размножения этих контактов. ЗАЩИТА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ
По Правилам устройства электроустановок на генераторах сне- посредственным охлаждением обмоток рекомендуется устанавливать защиту от асинхронного режима с потерей возбуждения.
Защита реагирует на изменение величины и фазы полного сопротивления на выводах генератора при потере возбуждения. В нормальном режиме вектор полного сопротивления генератора располагается в I квадранте комплексной плоскости сопротивлений. При исчезновении возбуждения он перемещается в IV квадрант, так как в этом режиме генератор продолжает выдавать в сеть активную мощность,
потребляя из сети реактивную мощность.
Защита от асинхронного режима выполняется с помощью одного из трех реле сопротивления, входящего в дистанционную защиту 1 типа БРЭ 2801 (рис. Угол максимальной чувствительности защиты за счет изменения
ном в
отс з
с
I
k
k
I
=
, где k
отс
=1,2; k
в
=0,85.
При отключенном генераторе ток нагрузки, даже с учетом тока самозапуска двигателей собственных нужд, значительно меньше, чем номинальный ток трансформатора блока.
Выдержка времени защиты выбирается на ступень селективности выше уставки повремени резервной защиты на стороне ВН рабочего трансформатора собственных нужд.
Схема дополнительной токовой защиты блока приведена на рис. 3.30. В схеме использованы контакты трехфазных реле тока КА1
и КА, контролирующих наличие тока вцепи генератора, и промежуточное реле KL5, служащее для размножения этих контактов. ЗАЩИТА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ
По Правилам устройства электроустановок на генераторах сне- посредственным охлаждением обмоток рекомендуется устанавливать защиту от асинхронного режима с потерей возбуждения.
Защита реагирует на изменение величины и фазы полного сопротивления на выводах генератора при потере возбуждения. В нормальном режиме вектор полного сопротивления генератора располагается в I квадранте комплексной плоскости сопротивлений. При исчезновении возбуждения он перемещается в IV квадрант, так как в этом режиме генератор продолжает выдавать в сеть активную мощность,
потребляя из сети реактивную мощность.
Защита от асинхронного режима выполняется с помощью одного из трех реле сопротивления, входящего в дистанционную защиту 1 типа БРЭ 2801 (рис. Угол максимальной чувствительности защиты за счет изменения
полярности цепей напряжения устанавливается равным
φ
м.ч.
= 80 + 180 = 260°. В результате характеристика располагается в и IV квадрантах комплексной плоскости сопротивлений.
Диаметр окружности характеристики выбирается равным (Смещение в III квадрант
d
x
Z
′
⋅
=
4
,
0
см
,
(где
d
x
и
d
x
′
– синхронное и переходное реактивные сопротивления ге- нератора.
Максимальное сопротивление срабатывания защиты по линии максимальной чувствительности равно см з
с
Z
D
Z
max
+
=
(3.69)
Характеристика защиты приведена на рис. Рис. 3.31. Характеристика срабатывания защиты от потери возбуждения
Защита может действовать на перевод генератора в асинхронный
φ
м.ч.
= 80 + 180 = 260°. В результате характеристика располагается в и IV квадрантах комплексной плоскости сопротивлений.
Диаметр окружности характеристики выбирается равным (Смещение в III квадрант
d
x
Z
′
⋅
=
4
,
0
см
,
(где
d
x
и
d
x
′
– синхронное и переходное реактивные сопротивления ге- нератора.
Максимальное сопротивление срабатывания защиты по линии максимальной чувствительности равно см з
с
Z
D
Z
max
+
=
(3.69)
Характеристика защиты приведена на рис. Рис. 3.31. Характеристика срабатывания защиты от потери возбуждения
Защита может действовать на перевод генератора в асинхронный
режим, при этом должны обеспечиваться условия допустимой работы генератора в асинхронном режиме. Защита должна действовать на разгрузку турбины до мощности ном на блок релейной форсировки турбины для ее торможения на отключение выключателей со стороны 6 кВ рабочего трансформатора собственных нужд для перевода питания собственных нужд на резервный ТСН;
– на отключение АГП для отсоединения обмотки ротора от возбудителя и шунтирования обмотки ротора гасительным сопротивлением.
Если асинхронный режим недопустим для генератора или для энергосистемы, то защита действует на отключение генератора, гашение поля и останов турбины. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ БЛОКА
Защита от симметричной перегрузки выполняется с помощью реле тока КА (см. рис. 2.10), включенного на ток одной фазы. В защите используется реле тока с высоким коэффициентом возврата типа
РТВК, выполненное на полупроводниках.
Ток срабатывания защиты определяется по выражению k
I
г
ном
в
отс
з
с
=
(3.70)
3.20. ЗАЩИТА РОТОРА ГЕНЕРАТОРА
ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Токовая защита с интегральной зависимой выдержкой времени.
На турбогенераторах мощностью 160 МВт и более от перегрузок ротора током возбуждения устанавливается защита с интегральной зависимой характеристикой выдержек времени AKJ2 типа РЗР-1М,
схема которой приведена на рис. 3.32.
162
– на отключение АГП для отсоединения обмотки ротора от возбудителя и шунтирования обмотки ротора гасительным сопротивлением.
Если асинхронный режим недопустим для генератора или для энергосистемы, то защита действует на отключение генератора, гашение поля и останов турбины. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ БЛОКА
Защита от симметричной перегрузки выполняется с помощью реле тока КА (см. рис. 2.10), включенного на ток одной фазы. В защите используется реле тока с высоким коэффициентом возврата типа
РТВК, выполненное на полупроводниках.
Ток срабатывания защиты определяется по выражению k
I
г
ном
в
отс
з
с
=
(3.70)
3.20. ЗАЩИТА РОТОРА ГЕНЕРАТОРА
ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Токовая защита с интегральной зависимой выдержкой времени.
На турбогенераторах мощностью 160 МВт и более от перегрузок ротора током возбуждения устанавливается защита с интегральной зависимой характеристикой выдержек времени AKJ2 типа РЗР-1М,
схема которой приведена на рис. 3.32.
162
Рис. 3.32. Схема защиты ротора от перегрузки током возбуждения типа РЗР-1М
Защита подключается к датчику тока ротора. При тиристорном и высокочастотном возбуждении датчиком тока является трансформатор постоянного тока VA, при бесщеточном возбуждении используется индукционный короткозамкнутый датчик тока.
Трансформатором тока VA1 является магнитный усилитель, у которого по управляющей обмотке, выполненной в виде стержня,
проходящего внутри двух магнитопроводов, протекает ток ротора.
Рабочая обмотка, к которой подключается защита, располагается на обоих магнитопроводах и питается переменным током от вспомогательного устройства При изменении тока ротора изменяется магнитный поток в сердечниках магнитопроводов и их насыщение, изменяется сопротивление рабочей обмотки и ток в ее цепи. Параметры VA выбираются так,
чтобы сохранялась линейная зависимость (пропорциональность
Защита подключается к датчику тока ротора. При тиристорном и высокочастотном возбуждении датчиком тока является трансформатор постоянного тока VA, при бесщеточном возбуждении используется индукционный короткозамкнутый датчик тока.
Трансформатором тока VA1 является магнитный усилитель, у которого по управляющей обмотке, выполненной в виде стержня,
проходящего внутри двух магнитопроводов, протекает ток ротора.
Рабочая обмотка, к которой подключается защита, располагается на обоих магнитопроводах и питается переменным током от вспомогательного устройства При изменении тока ротора изменяется магнитный поток в сердечниках магнитопроводов и их насыщение, изменяется сопротивление рабочей обмотки и ток в ее цепи. Параметры VA выбираются так,
чтобы сохранялась линейная зависимость (пропорциональность
между током управляющей обмотки и током в рабочей обмотке, определяющая коэффициент трансформации трансформатора тока в
,
ном ном ,
(где ном – первичный номинальный ток трансформатора постоянного тока;
в
,
VA
ном
I
– вторичный номинальный ток трансформатора постоянного тока, принимается равным 2,5 А (может быть 5 А или 2,5 А).
Защита содержит входное преобразовательное устройство пусковой, интегральный и сигнальный органы. Входное преобразовательное устройство служит для настройки защиты на заданный номинальный вторичный ток ротора.
Пусковой орган служит для пуска интегрального органа.
Интегральный орган защиты имеет две ступени действия и, следовательно, две зависимые характеристики выдержки времени, одна из которых (большая выдержка времени) соответствует тепловой характеристике генератора и учитывает накопление тепла в обмотке ротора при перегрузке и охлаждении ротора после устранения перегрузки. Время данной ступени защиты отрабатывается по выражению ,
(где А – постоянная, учитывающая накопление тепла в роторе
k и В – коэффициенты, зависящие от вида характеристики диапазона уставок;
f
*
I
– относительное значение тока ротора.
Защита РЗР-lM выпускается в двух исполнениях. Исполнение выбирается, если допустимая длительность двухкратного номинального тока в обмотке ротора составляет доп = 20 с, а исполнение если доп = 30 с.
Первая ступень интегрального органа на турбогенераторах с тиристорным возбуждением используется для двухступенчатого развоз- буждения (сначала действует на развозбуждение через цепи АРВ,
затем с большим временем – на отключение АРВ). На турбогенераторах с высокочастотным возбуждением первая ступень интегрального органа действует на устройство ограничения форсировки.
Вторая ступень интегрального органа защиты (с большим временем) действует на отключение выключателя генератора, гашение поля и останов турбины.
Сигнальный орган действует на сигнал при перегрузках ротора.
Защита, реагирующая на повышение напряжения на обмотке
ротора. Применяется на генераторах типа ТВФ мощностью МВт, такая же защита применяется при работе турбогенераторов типа ТГВ и ТВВ мощностью 160-300 МВт с резервным электромашинным возбудителем. Защита была рассмотрена в разделе 2.9.
3.21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ЗАЩИТАМИ БЛОКА
Основные элементы блока котел, турбина, генератор, трансформатор представляют единое целое. Отключение генератора или трансформатора означает прекращение работы блока и нарушение режима работы турбины и котла. В связи с причиной отключения блока возможны два варианта полный останов блока перевод блока на холостой ход.
При повреждении генератора и повышающего трансформатора дальнейшая работа блока невозможна, поэтому защиты от внутренних повреждений блока должны действовать не только на отключение блока. Они должны также действовать через цепи технологических защит на останов турбины и котла.
При отключении блока при КЗ в сети или перегрузке генератора целесообразно перевести турбину и котел в режим холостого хода,
так как в этом случае дежурный персонал должен принимать меры к
,
ном ном ,
(где ном – первичный номинальный ток трансформатора постоянного тока;
в
,
VA
ном
I
– вторичный номинальный ток трансформатора постоянного тока, принимается равным 2,5 А (может быть 5 А или 2,5 А).
Защита содержит входное преобразовательное устройство пусковой, интегральный и сигнальный органы. Входное преобразовательное устройство служит для настройки защиты на заданный номинальный вторичный ток ротора.
Пусковой орган служит для пуска интегрального органа.
Интегральный орган защиты имеет две ступени действия и, следовательно, две зависимые характеристики выдержки времени, одна из которых (большая выдержка времени) соответствует тепловой характеристике генератора и учитывает накопление тепла в обмотке ротора при перегрузке и охлаждении ротора после устранения перегрузки. Время данной ступени защиты отрабатывается по выражению ,
(где А – постоянная, учитывающая накопление тепла в роторе
k и В – коэффициенты, зависящие от вида характеристики диапазона уставок;
f
*
I
– относительное значение тока ротора.
Защита РЗР-lM выпускается в двух исполнениях. Исполнение выбирается, если допустимая длительность двухкратного номинального тока в обмотке ротора составляет доп = 20 с, а исполнение если доп = 30 с.
Первая ступень интегрального органа на турбогенераторах с тиристорным возбуждением используется для двухступенчатого развоз- буждения (сначала действует на развозбуждение через цепи АРВ,
затем с большим временем – на отключение АРВ). На турбогенераторах с высокочастотным возбуждением первая ступень интегрального органа действует на устройство ограничения форсировки.
Вторая ступень интегрального органа защиты (с большим временем) действует на отключение выключателя генератора, гашение поля и останов турбины.
Сигнальный орган действует на сигнал при перегрузках ротора.
Защита, реагирующая на повышение напряжения на обмотке
ротора. Применяется на генераторах типа ТВФ мощностью МВт, такая же защита применяется при работе турбогенераторов типа ТГВ и ТВВ мощностью 160-300 МВт с резервным электромашинным возбудителем. Защита была рассмотрена в разделе 2.9.
3.21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ЗАЩИТАМИ БЛОКА
Основные элементы блока котел, турбина, генератор, трансформатор представляют единое целое. Отключение генератора или трансформатора означает прекращение работы блока и нарушение режима работы турбины и котла. В связи с причиной отключения блока возможны два варианта полный останов блока перевод блока на холостой ход.
При повреждении генератора и повышающего трансформатора дальнейшая работа блока невозможна, поэтому защиты от внутренних повреждений блока должны действовать не только на отключение блока. Они должны также действовать через цепи технологических защит на останов турбины и котла.
При отключении блока при КЗ в сети или перегрузке генератора целесообразно перевести турбину и котел в режим холостого хода,
так как в этом случае дежурный персонал должен принимать меры к
быстрому включению блока в сеть. Поэтому первые ступени защит от внешних КЗ действуют на отключение выключателя блока со стороны
ВН и одновременно на перевод тепловой части блока в режим холостого хода.
При неисправностях технологического оборудования в ряде случаев требуется останов турбины и отключение генератора от сети.
Технологические защиты в этом случае действуют на закрытие стопорных клапанов турбины, вспомогательные контакты которых действуют на отключение генератора и гашение поля.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. Для каких элементов предусматриваются дифференциальные защиты у блока
«генератор – трансформатор Как они подключаются и как действуют. Какие резервные защиты и от каких повреждений и ненормальных режимов устанавливаются на блоках генератор – трансформатор Как они действуют. Как выполняется дифференциальная защита мощных генераторов Как защита действует (что отключает. Назначение поперечной дифференциальной защиты генератора. Как она подключается. Как выполняется защита от замыканий на землю в обмотке статора мощного блочного генератора Куда защита подключается и как действует. Как выполняется защита от замыканий на землю в обмотке ротора мощного блочного генератора. Как выполняется дифференциальная защита трансформатора блока Как защита отстраивается от токов небаланса при внешних КЗ и от бросков намагничивающего тока при включении трансформатора блока под напряжение. Как выполняется защита ошиновки блока со стороны ВН, если блок подключается через 2 выключателя. Как подключается и на какие величины реагирует устройство контроля изоляции вводов 500 кВ Как устройство действует. Каково назначение резервной дифференциальной защиты блока Как она подключается Как действует. Как выполняется токовая защита обратной последовательности блока?
Объясните необходимость защиты с интегрально-зависимой характеристикой для блоков с непосредственным охлаждением обмоток генератора. Какими преимуществами обладает дистанционная защита блока от внешних симметричных КЗ? Какие устройства используются для защиты и как защита действует
13. Как выполняется и как действует защита от внешних коротких замыканий на землю блока генератор – трансформатор. Как выполняется защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения Как защита действует. Как выполняется защита ротора генератора от перегрузки токами возбуждения. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Российская фирма «АВВ Автоматизация (г. Чебоксары) выпускает терминалы цифровых защит генераторов, трансформаторов и блоков генератор – трансформатор типов REG 216 и REG Терминал REG 216 предназначен для генераторов и блоков малой и средней мощности, а REG 316 может применяться для генераторов и блоков как средней, таки большой мощности.
Фирма «Экра» (г. Чебоксары) выпускает терминалы защит генераторов, трансформаторов и блоков генератор-трансформатор, которые устанавливаются в шкафах типа ШЭ 1111 различных версий. Терминалы предназначены для защиты генераторов, в том числе и работающих на сборные шины мощностью до 100 МВт, и блоков генератор трансформатор мощностью до 800 МВт.
В терминалах всех фирм традиционно выполняются функции защиты от всех видов КЗ и замыканий на землю в обмотках статора и ротора генератора, а также в трансформаторе и на его выводах защиты от опасных для генератора режимов, таких как перегрузка, несимметричный, двигательный и асинхронный режимы защиты от перевозбуждения магнитопровода, от перегрева обмоток и масла трансформатора, повышения давления масла в баке защиты от повышения и понижения напряжения и частоты.
В терминалах также предусмотрены дополнительные функции
– измерение электрических параметров блока и отображение их на экране дисплея или на экране ПЭВМ регистрация событий аварийный осциллограф.
Необходимые защитные функции для каждого конкретного случая могут выбираться из библиотеки программ цифрового терминала с помощью персональной ЭВМ.
Терминалы имеют два последовательных стандартных канала связи для подключения к системе АСУ ТП верхнего уровня и к персональному компьютеру.
Терминалы оборудованы системой автоматического тестового контроля для проверки исправности основных узлов.
Микропроцессорные устройства защиты и автоматики генераторов и блоков генератор – трансформатор обладают рядом достоинств, повышающих чувствительность, быстродействие и надежность защит за счет ряда факторов, таких как использование более совершенных характеристик дифференциальных защит программная компенсация сдвига фаз между вторичными токами трансформаторов тока и возможность соединения вторичных обмоток трансформаторов тока в звезду при любой схеме соединений силового трансформатора программное выравнивание вторичных токов трансформаторов тока по величине компенсация влияния работы РПН на изменение вторичных токов, за счет чего существенно уменьшается ток небаланса дифференциальной защиты учет в защитах от перегрузки потокам фаз и токам обратной последовательности теплодинамических характеристик нагрева и охлаждения генератора более высокие коэффициенты возврата измерительных органов
ВН и одновременно на перевод тепловой части блока в режим холостого хода.
При неисправностях технологического оборудования в ряде случаев требуется останов турбины и отключение генератора от сети.
Технологические защиты в этом случае действуют на закрытие стопорных клапанов турбины, вспомогательные контакты которых действуют на отключение генератора и гашение поля.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. Для каких элементов предусматриваются дифференциальные защиты у блока
«генератор – трансформатор Как они подключаются и как действуют. Какие резервные защиты и от каких повреждений и ненормальных режимов устанавливаются на блоках генератор – трансформатор Как они действуют. Как выполняется дифференциальная защита мощных генераторов Как защита действует (что отключает. Назначение поперечной дифференциальной защиты генератора. Как она подключается. Как выполняется защита от замыканий на землю в обмотке статора мощного блочного генератора Куда защита подключается и как действует. Как выполняется защита от замыканий на землю в обмотке ротора мощного блочного генератора. Как выполняется дифференциальная защита трансформатора блока Как защита отстраивается от токов небаланса при внешних КЗ и от бросков намагничивающего тока при включении трансформатора блока под напряжение. Как выполняется защита ошиновки блока со стороны ВН, если блок подключается через 2 выключателя. Как подключается и на какие величины реагирует устройство контроля изоляции вводов 500 кВ Как устройство действует. Каково назначение резервной дифференциальной защиты блока Как она подключается Как действует. Как выполняется токовая защита обратной последовательности блока?
Объясните необходимость защиты с интегрально-зависимой характеристикой для блоков с непосредственным охлаждением обмоток генератора. Какими преимуществами обладает дистанционная защита блока от внешних симметричных КЗ? Какие устройства используются для защиты и как защита действует
13. Как выполняется и как действует защита от внешних коротких замыканий на землю блока генератор – трансформатор. Как выполняется защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения Как защита действует. Как выполняется защита ротора генератора от перегрузки токами возбуждения. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Российская фирма «АВВ Автоматизация (г. Чебоксары) выпускает терминалы цифровых защит генераторов, трансформаторов и блоков генератор – трансформатор типов REG 216 и REG Терминал REG 216 предназначен для генераторов и блоков малой и средней мощности, а REG 316 может применяться для генераторов и блоков как средней, таки большой мощности.
Фирма «Экра» (г. Чебоксары) выпускает терминалы защит генераторов, трансформаторов и блоков генератор-трансформатор, которые устанавливаются в шкафах типа ШЭ 1111 различных версий. Терминалы предназначены для защиты генераторов, в том числе и работающих на сборные шины мощностью до 100 МВт, и блоков генератор трансформатор мощностью до 800 МВт.
В терминалах всех фирм традиционно выполняются функции защиты от всех видов КЗ и замыканий на землю в обмотках статора и ротора генератора, а также в трансформаторе и на его выводах защиты от опасных для генератора режимов, таких как перегрузка, несимметричный, двигательный и асинхронный режимы защиты от перевозбуждения магнитопровода, от перегрева обмоток и масла трансформатора, повышения давления масла в баке защиты от повышения и понижения напряжения и частоты.
В терминалах также предусмотрены дополнительные функции
– измерение электрических параметров блока и отображение их на экране дисплея или на экране ПЭВМ регистрация событий аварийный осциллограф.
Необходимые защитные функции для каждого конкретного случая могут выбираться из библиотеки программ цифрового терминала с помощью персональной ЭВМ.
Терминалы имеют два последовательных стандартных канала связи для подключения к системе АСУ ТП верхнего уровня и к персональному компьютеру.
Терминалы оборудованы системой автоматического тестового контроля для проверки исправности основных узлов.
Микропроцессорные устройства защиты и автоматики генераторов и блоков генератор – трансформатор обладают рядом достоинств, повышающих чувствительность, быстродействие и надежность защит за счет ряда факторов, таких как использование более совершенных характеристик дифференциальных защит программная компенсация сдвига фаз между вторичными токами трансформаторов тока и возможность соединения вторичных обмоток трансформаторов тока в звезду при любой схеме соединений силового трансформатора программное выравнивание вторичных токов трансформаторов тока по величине компенсация влияния работы РПН на изменение вторичных токов, за счет чего существенно уменьшается ток небаланса дифференциальной защиты учет в защитах от перегрузки потокам фаз и токам обратной последовательности теплодинамических характеристик нагрева и охлаждения генератора более высокие коэффициенты возврата измерительных органов
В настоящем пособии рассматриваются основные и резервные защиты блока генератор – трансформатор, которые используются в терминале шкафа ШЭ 1111 фирмы «Экра» [9].
1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 14