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: 69
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4.2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР В микропроцессорном терминале блока генератор – трансформатор шкафа ШЭ 1111 представлены следующие дифференциальные защиты продольная токовая дифференциальная защита генератора I∆G;
– дифференциальная защита трансформатора блока Т дифференциальная защита блока генератор – трансформатор»
I∆GТ;
– дифференциальная защита трансформатора собственных нужд
I∆ТСН;
– поперечная токовая дифференциальная защита генератора I∆>. Схема подключения защит к трансформаторам тока приведена на рис. Токи от высоковольтных трансформаторов тока в цифровом виде могут участвовать в защитах двух и более присоединений (например,
ТА5 – дифференциальные защиты блочного трансформатора, трансформатора собственных нужд и блока генератор – трансформатор»).
Вторичные обмотки всех трансформаторов тока соединяются по схеме звезда несмотря на то, что трансформатор блока соединен по схеме Υ/Δ – 11. Компенсация фазового сдвига и коэффициента схемы,
а также выравнивание вторичных токов по величине производятся расчетным путем. Точность выравнивания вторичных токов повели- чине составляет 3%.
169
БЕЗ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ Ф
Z
Защита предназначена для ликвидации асинхронного режима при нарушении устойчивости в системе и развитии качаний, при которых наблюдаются большие колебания активной и реактивной мощности,
что опасно для генератора и турбины. Защита является резервной и действует при отказе или неэффективности автоматики ликвидации асинхронного режима (АЛАР).
Защита выполняется на основе двух измерительных органов полного сопротивления, которые подключаются к трансформаторам тока и напряжения в цепях генератора на междуфазное напряжение и разность фазных токов, и фазочувствительного органа Характеристики срабатывания измерительных органов приведены на рис. ИО Z
1
имеет характеристику в виде окружности, смещенной в квадрант с уставками
Z
уст1
= х + см =
d
x
′
,
(где
d
x
′
– переходное сопротивление генератора х
т
– сопротивление трансформатора блока Z
C
– сопротивление линии связи и эквивалентное сопротивление системы
Фазочувствительный орган ИО W выполняется с характеристикой срабатывания в виде прямой линии, проходящей через начало координат с углом максимальной чувствительности, равным φ
м.ч.1
+ 90°.
Уставки по сопротивлению срабатывания ИО Z регулируются в пределах от 1,0 до 80 Ом/фазу.
Если электрический центр качаний расположен в генераторе или в трансформаторе (прохождение годографа по кривой 1), то защита будет действовать на отключение по I ступени после прохождения заданного цикла качаний.
Если электрический центр качаний расположен в линии связи с системой (кривая годографа 2), то защита действует на отключение по ступени после заданного количества циклов качаний (выбирается больше, чем при отключении по I ступени).
В нормальном режиме вектор сопротивления нагрузки н находится в первом квадранте и ИО Z
1
, Z
2
и W не работают. При качани- ях ИО выявляют области 1, 2, 3 ив плоскости сопротивлений.
При попадании годографа сопротивления в область 1 сработает и не сработают W и Z
2
, а в область 2 – сработают Z
1
и W и не сработает. С помощью ИО Z
2
выявляются области срабатывания 3 и когда электрический центр качания находится в блоке генератор –
трансформатор».
Структурная схема защиты содержит схему выявления асинхронного режима
– канал I cтупени защиты со счетчиком циклов качаний;
– канал II ступени со счетчиком циклов качаний.
Защита вводится в действие при включении генератора и блокируется при неисправностях в цепях напряжения. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ
Кроме защит, рассмотренных выше, в терминале предусмотрены следующие защиты:
−
защита генератора от замыканий на землю в обмотке статора
5.5. ЗАЩИТА ШИН ГЕНЕРАТОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как выполняется защита одиночной системы сборных шин Как выбирается ток срабатывания и проверяется чувствительность Как обеспечивается чувствительность в режиме опробования. Как защита шин реагирует на обрыв вторичных цепей трансформаторов тока Какие меры предпринимаются, чтобы защита не сработала при обрывах вторичных цепей ТТ?
3. Какие особенности имеет дифференциальная защита двойной системы сборных шин Как она действует. Как выполняется неполная дифференциальная защита шин генераторного напряжения электрических станций Как защита рассчитывается. Какой комплект защит предусмотрен для шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ. Какие особенности имеет микропроцессорная дифференциальная защита шин 110-220 кВ. Как в микропроцессорной защите сборных шин решается вопрос с фиксацией присоединений?
8. Какую тормозную характеристику имеет микропроцессорная защита сборных шин. Какие измерительные органы входят в схему дифференциальной микропроцессорной защиты сборных шин. Каково назначение чувствительного токового органа ЧТО в микропроцессорной дифференциальной защите сборных шин. Какие преимущества имеет микропроцессорная защита сборных шин. УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ (УРОВ)
Устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ) относится к схемам ближнего резервирования в энергосистемах При ближнем резервировании на случай отказа устройств релейной защиты данный элемент энергосистемы, кроме основных защит,
оборудуется резервными защитами. Резервные защиты действуют на отключение тех же выключателей, что и основные защиты.
На случай отказа выключателей предусматриваются УРОВ, которые запускаются защитами отказавшего выключателя и действуют на отключение всех выключателей данного распределительного устройства, через которые ток КЗ подходит к месту повреждения. Так
– дифференциальная защита трансформатора блока Т дифференциальная защита блока генератор – трансформатор»
I∆GТ;
– дифференциальная защита трансформатора собственных нужд
I∆ТСН;
– поперечная токовая дифференциальная защита генератора I∆>. Схема подключения защит к трансформаторам тока приведена на рис. Токи от высоковольтных трансформаторов тока в цифровом виде могут участвовать в защитах двух и более присоединений (например,
ТА5 – дифференциальные защиты блочного трансформатора, трансформатора собственных нужд и блока генератор – трансформатор»).
Вторичные обмотки всех трансформаторов тока соединяются по схеме звезда несмотря на то, что трансформатор блока соединен по схеме Υ/Δ – 11. Компенсация фазового сдвига и коэффициента схемы,
а также выравнивание вторичных токов по величине производятся расчетным путем. Точность выравнивания вторичных токов повели- чине составляет 3%.
169
Дифференциальные защиты всех присоединений (генератора, трансформатора, блока генератор – трансформатор и ТСН) выполнены по одному принципу и имеют одинаковые тормозные характеристики.
Дифференциальные защиты содержат чувствительную ступень и отсечку. Чувствительная ступень выполняется с торможением для отстройки от токов небаланса при нормальном режиме и при внешних КЗ. Дифференциальная отсечка предназначена для быстрого отключения при больших токах КЗ при повреждении в зоне действия защиты, когда из-за наличия апериодической составляющей чувствительная ступень будет заблокирована на некоторое время.
Отсечка должна быть отстроена от токов небаланса при внешних
КЗ, а для трансформаторов – дополнительно от бросков намагничивающих токов при их включении. ПРОДОЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
ГЕНЕРАТОРА Защита выполняется трехфазной и подключается к двум группам трансформатора тока, установленным в нейтрали генератора (ТА) и со стороны линейных выводов (ТА, рис. В защите формируется дифференциальный ток с учетом принятых направлений токов (риса 1
д
I
I
I
−
=
(4.1)
Тормозной ток рассчитывается с учетом реального направления токов в защищаемом генераторе. Такой способ формирования тормозного тока называется направленным торможением, он рассмотрен в разделе 3.
170
Дифференциальные защиты содержат чувствительную ступень и отсечку. Чувствительная ступень выполняется с торможением для отстройки от токов небаланса при нормальном режиме и при внешних КЗ. Дифференциальная отсечка предназначена для быстрого отключения при больших токах КЗ при повреждении в зоне действия защиты, когда из-за наличия апериодической составляющей чувствительная ступень будет заблокирована на некоторое время.
Отсечка должна быть отстроена от токов небаланса при внешних
КЗ, а для трансформаторов – дополнительно от бросков намагничивающих токов при их включении. ПРОДОЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
ГЕНЕРАТОРА Защита выполняется трехфазной и подключается к двум группам трансформатора тока, установленным в нейтрали генератора (ТА) и со стороны линейных выводов (ТА, рис. В защите формируется дифференциальный ток с учетом принятых направлений токов (риса 1
д
I
I
I
−
=
(4.1)
Тормозной ток рассчитывается с учетом реального направления токов в защищаемом генераторе. Такой способ формирования тормозного тока называется направленным торможением, он рассмотрен в разделе 3.
170
Рис. 4.1. Дифференциальные защиты блока генератор – трансформатор ΔG – продольная дифференциальная защита генератора
IΔT – дифференциальная защита трансформатора тока
IΔGT – резервная дифференциальная защита блока
IΔTCH – дифференциальная защита трансформатора собственных нужд
IΔT – дифференциальная защита трансформатора тока
IΔGT – резервная дифференциальная защита блока
IΔTCH – дифференциальная защита трансформатора собственных нужд
Рис. 4.2. Схемы подключения дифференциальных защит к трансформаторам тока а – для генератора б – для трансформатора блока в – для резервной дифференциальной защиты блока г – для ТСН
При внешнем КЗ (риса) тормозной ток ст (где α – угол между токами I
1 и (- I
2
). При внешнем КЗ α ≥ 0 (равен нулю при отсутствии токов нагрузки, cos α ≈ 1, торможение будет максимальным.
При КЗ в зоне т = 0, т. к. угол α будет близок к 180
°
и cos α < 0
(cos α = - 1).
172
При внешнем КЗ (риса) тормозной ток ст (где α – угол между токами I
1 и (- I
2
). При внешнем КЗ α ≥ 0 (равен нулю при отсутствии токов нагрузки, cos α ≈ 1, торможение будет максимальным.
При КЗ в зоне т = 0, т. к. угол α будет близок к 180
°
и cos α < 0
(cos α = - 1).
172
Тормозная характеристика защиты (рис. 4.3) имеет наклон, определяемый коэффициентом торможения т. Коэффициент торможения равен тангенсу угла наклона характеристики срабатывания, те. отношению т
д т (Рис. 4.3. Тормозная характеристика дифференциальной защиты
При токе т ≥ B (точка излома характеристики) производится переключение характеристики если I
1
≥ B и I
2
≥ то защита блокируется.
Если I
1
< B или I
2
< B, наклон характеристики определяется коэффициентом торможения.
Начальный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки оттока небаланса номинального режима:
нб.ном отс с.р.0
I
k
I
⋅
=
, ном одн нб.ном
I
k
I
⋅
ε
⋅
=
, где k
отс
– коэффициент отстройки, равен 2,0;
ε – относительная погрешность трансформаторов тока, равна 0,1;
k
одн
– коэффициент однотипности, при однотипных трансформаторах тока равен 0,5, при разнотипных равен 1,0.
173
д т (Рис. 4.3. Тормозная характеристика дифференциальной защиты
При токе т ≥ B (точка излома характеристики) производится переключение характеристики если I
1
≥ B и I
2
≥ то защита блокируется.
Если I
1
< B или I
2
< B, наклон характеристики определяется коэффициентом торможения.
Начальный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки оттока небаланса номинального режима:
нб.ном отс с.р.0
I
k
I
⋅
=
, ном одн нб.ном
I
k
I
⋅
ε
⋅
=
, где k
отс
– коэффициент отстройки, равен 2,0;
ε – относительная погрешность трансформаторов тока, равна 0,1;
k
одн
– коэффициент однотипности, при однотипных трансформаторах тока равен 0,5, при разнотипных равен 1,0.
173
Если подставить в (4.4) указанные величины, то получим 1
,
0 5
,
0 2
0
ном
ном
р
с
I
I
I
=
⋅
⋅
⋅
=
На реле можно установить уставки в диапазоне от 0,1 до 0,8 с шагом Коэффициент торможения т выбирается с учетом отстройки защиты от токов небаланса, вызванных погрешностями трансформаторов тока при внешних КЗ:
т нб(КЗ)
отс т , где максимальный ток небаланса при внешнем трехфазном КЗ
max
I
k
k
I
КЗ
одн апер нб(КЗ)
⋅
ε
⋅
⋅
=
,
(4.7)
апер
k
– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей, апер
k
= 2;
max
I
КЗ
– максимальный ток трехфазного КЗ при повреждении на выводах генератора, или ток асинхронного режима, приведенный к номинальной мощности генератора.
Диапазон уставок тот до 0,7 с шагом 0,1 (значение уставки устанавливается в долях от номинального тока. Типовое значение уставки 0,5. Тормозной ток В определяет точку излома характеристики срабатывания. При тормозном токе более В защита блокируется. Диапазон уставок Вот до 5,0 с шагом 0,1, типовое значение Ток срабатывания дифференциальной токовой отсечки выбирается в пределах от 6 до 12 с шагом 0,1. Типовое значение уставки – 6.
Дифференциальная отсечка обеспечивает быстрое и надежное отключение генератора при КЗ с большими токами при глубоком насыщении трансформаторов тока
4.4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР И ТРАНСФОРМАТОРА СОБСТВЕННЫХ НУЖД IΔTСН
Защиты от внутренних повреждений трансформатора блока и
ТСН, а также от повреждений на их выводах. Защита трансформатора блока подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне высшего напряжения блока ТА, к трансформаторам тока на отпайке к ТСН ТА, а также к трансформаторам тока со стороны линейных выводов генератора ТА (рис. 4.2, б).
Защита ТСН подключается к трансформаторам тока со стороны высшего напряжения ТСН ТА и к трансформаторам в цепях выключателей низшего напряжения ТА и ТА (рис. 4.2, г).
Защита блока генератор – трансформатор. В зону действия дифференциальной защиты блока входят генератор и блочный трансформатор. Эта защита используется как резервная дифференциальная защита блока для ближнего резервирования.
Защита подключается к трем группам трансформаторов тока (рис, в к трансформаторам тока со стороны высшего напряжения блока ТА, к трансформаторам тока на отпайке к ТСН ТА и к трансформаторам тока, установленным в нулевых выводах генератора ТА2
(рис. 4.2, в).
В защитах предусмотрено программное выравнивание вторичных токов по фазе и по величине с точностью до Все рассматриваемые защиты трансформаторов выполнены на одном принципе и имеют одинаковые характеристики с дифференциальной защитой генератора. Защиты подключаются к трем группам трансформаторов тока на токи I
1
, I
2
и I
3
, однако, чтобы привести защиты к единому алгоритму с защитой генератора, принято за ток I'
1
взять наибольший из трех токов, аза ток I'
2
– сумму оставшихся двух 2
1 1
,
,
I
I
I
max
I
=
′
;
1 3
2 1
2
I
I
I
I
I
′
−
+
+
=
′
175
,
0 5
,
0 2
0
ном
ном
р
с
I
I
I
=
⋅
⋅
⋅
=
На реле можно установить уставки в диапазоне от 0,1 до 0,8 с шагом Коэффициент торможения т выбирается с учетом отстройки защиты от токов небаланса, вызванных погрешностями трансформаторов тока при внешних КЗ:
т нб(КЗ)
отс т , где максимальный ток небаланса при внешнем трехфазном КЗ
max
I
k
k
I
КЗ
одн апер нб(КЗ)
⋅
ε
⋅
⋅
=
,
(4.7)
апер
k
– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей, апер
k
= 2;
max
I
КЗ
– максимальный ток трехфазного КЗ при повреждении на выводах генератора, или ток асинхронного режима, приведенный к номинальной мощности генератора.
Диапазон уставок тот до 0,7 с шагом 0,1 (значение уставки устанавливается в долях от номинального тока. Типовое значение уставки 0,5. Тормозной ток В определяет точку излома характеристики срабатывания. При тормозном токе более В защита блокируется. Диапазон уставок Вот до 5,0 с шагом 0,1, типовое значение Ток срабатывания дифференциальной токовой отсечки выбирается в пределах от 6 до 12 с шагом 0,1. Типовое значение уставки – 6.
Дифференциальная отсечка обеспечивает быстрое и надежное отключение генератора при КЗ с большими токами при глубоком насыщении трансформаторов тока
4.4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР И ТРАНСФОРМАТОРА СОБСТВЕННЫХ НУЖД IΔTСН
Защиты от внутренних повреждений трансформатора блока и
ТСН, а также от повреждений на их выводах. Защита трансформатора блока подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне высшего напряжения блока ТА, к трансформаторам тока на отпайке к ТСН ТА, а также к трансформаторам тока со стороны линейных выводов генератора ТА (рис. 4.2, б).
Защита ТСН подключается к трансформаторам тока со стороны высшего напряжения ТСН ТА и к трансформаторам в цепях выключателей низшего напряжения ТА и ТА (рис. 4.2, г).
Защита блока генератор – трансформатор. В зону действия дифференциальной защиты блока входят генератор и блочный трансформатор. Эта защита используется как резервная дифференциальная защита блока для ближнего резервирования.
Защита подключается к трем группам трансформаторов тока (рис, в к трансформаторам тока со стороны высшего напряжения блока ТА, к трансформаторам тока на отпайке к ТСН ТА и к трансформаторам тока, установленным в нулевых выводах генератора ТА2
(рис. 4.2, в).
В защитах предусмотрено программное выравнивание вторичных токов по фазе и по величине с точностью до Все рассматриваемые защиты трансформаторов выполнены на одном принципе и имеют одинаковые характеристики с дифференциальной защитой генератора. Защиты подключаются к трем группам трансформаторов тока на токи I
1
, I
2
и I
3
, однако, чтобы привести защиты к единому алгоритму с защитой генератора, принято за ток I'
1
взять наибольший из трех токов, аза ток I'
2
– сумму оставшихся двух 2
1 1
,
,
I
I
I
max
I
=
′
;
1 3
2 1
2
I
I
I
I
I
′
−
+
+
=
′
175
Тогда, согласно рис. 4.2, дифференциальный ток, формируемый в защите д (Тормозной ток, как ив защите генератора, рассчитывается с учетом реального направления токов и будет равен т для
0
cos
≥
α
(внешнее КЗ),
т
I
= 0 для
α
cos < 0 (внутреннее КЗ), где α – угол между векторами
1
I
′
и (- Защита имеет две ступени – чувствительную и грубую (отсечка).
Чувствительная ступень выполняется с торможением по характеристике (рис. 4.3) такой же, как у защиты генератора. Однако расчет защит трансформаторов имеет некоторые особенности.
Начальный ток срабатывания защиты отстраивается оттока неба- ланса нормального режима, который содержит три составляющие ток небаланса за счет погрешностей трансформаторов тока ток небаланса за счет регулирования напряжения с помощью
РПН (только для трансформатора собственных нужд ток небаланса за счет неточности выравнивания вторичных токов в защите:
нб.ном отс
0
р сном нб.выр одн отс
0
с.р
100
%
I
I
u
k
k
I
⋅
+
∆
+
=
∗
ε
, где отс
k
= 2 – коэффициент отстройки;
одн
k
= 1 – коэффициент однотипности = 0,1 – допустимая погрешность трансформаторов тока – половина суммарного диапазона регулирования напряжения
РПН (только для ТСН, у трансформатора блока РПН нет и
%
u
∆
= 0);
выр нб
∗
I
= 0,03 – относительное значение тока небаланса, вызванного неточностью выравнивания вторичных токов.
Коэффициент торможения определяется по (4.6), где максимальный ток небаланса при внешних КЗ
max
I
I
u
k
k
I
КЗвн выр нб одн апер нб(КЗ)
100
%
⋅
+
∆
+
ε
⋅
⋅
=
∗
,
(4.11)
176
0
cos
≥
α
(внешнее КЗ),
т
I
= 0 для
α
cos < 0 (внутреннее КЗ), где α – угол между векторами
1
I
′
и (- Защита имеет две ступени – чувствительную и грубую (отсечка).
Чувствительная ступень выполняется с торможением по характеристике (рис. 4.3) такой же, как у защиты генератора. Однако расчет защит трансформаторов имеет некоторые особенности.
Начальный ток срабатывания защиты отстраивается оттока неба- ланса нормального режима, который содержит три составляющие ток небаланса за счет погрешностей трансформаторов тока ток небаланса за счет регулирования напряжения с помощью
РПН (только для трансформатора собственных нужд ток небаланса за счет неточности выравнивания вторичных токов в защите:
нб.ном отс
0
р сном нб.выр одн отс
0
с.р
100
%
I
I
u
k
k
I
⋅
+
∆
+
=
∗
ε
, где отс
k
= 2 – коэффициент отстройки;
одн
k
= 1 – коэффициент однотипности = 0,1 – допустимая погрешность трансформаторов тока – половина суммарного диапазона регулирования напряжения
РПН (только для ТСН, у трансформатора блока РПН нет и
%
u
∆
= 0);
выр нб
∗
I
= 0,03 – относительное значение тока небаланса, вызванного неточностью выравнивания вторичных токов.
Коэффициент торможения определяется по (4.6), где максимальный ток небаланса при внешних КЗ
max
I
I
u
k
k
I
КЗвн выр нб одн апер нб(КЗ)
100
%
⋅
+
∆
+
ε
⋅
⋅
=
∗
,
(4.11)
176
где I
КЗ вн.max
– максимальный ток внешнего трехфазного КЗ; значения остальных величин приведены для формул (4.7) и (При расчете защиты трансформатора блока и ТСН за
max
I
КЗвн необходимо взять наибольший ток, протекающий через трансформатор,
из расчета повреждений на стороне ВН и на стороне НН трансформатора. Оба тока должны быть приведены к одному напряжению.
Отстройка от броска тока намагничивания при включении.
Дифференциальная защита трансформатора не должна срабатывать при включении трансформатора под напряжение, когда по его обмотке протекает ток намагничивания. Бросок тока намагничивания обнаруживается по соотношению второй гармоники тока Г к основной гармонической составляющей Г. При I
2Г
/I
1Г
> уставки защита блокируется. Действие функции обнаружения броска тока намагничивания длится в течение времени включения t
вкл
(уставка от 1,0 до с с шагом 0,1 с. Типовое значение уставки I
2Г
/I
1Г
принимается равным в защитах других фирм).
Дифференциальная отсечка (грубая ступень) отстраивается от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение, при этом принимается ном отс
5
,
6
I
I
⋅
≥
(4.12)
Кроме того, ток срабатывания дифференциальной отсечки проверяется по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ:
нб(КЗ)
отс отс
I
k
I
⋅
=
, где коэффициент отстройки k
отс
= 1,5, нб(КЗ)
I
определяется по (4.11).
4.5. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА IΔ< Защита предусматривается для генераторов с двумя параллельными ветвями на фазу в обмотке статора. Защита подключается к
КЗ вн.max
– максимальный ток внешнего трехфазного КЗ; значения остальных величин приведены для формул (4.7) и (При расчете защиты трансформатора блока и ТСН за
max
I
КЗвн необходимо взять наибольший ток, протекающий через трансформатор,
из расчета повреждений на стороне ВН и на стороне НН трансформатора. Оба тока должны быть приведены к одному напряжению.
Отстройка от броска тока намагничивания при включении.
Дифференциальная защита трансформатора не должна срабатывать при включении трансформатора под напряжение, когда по его обмотке протекает ток намагничивания. Бросок тока намагничивания обнаруживается по соотношению второй гармоники тока Г к основной гармонической составляющей Г. При I
2Г
/I
1Г
> уставки защита блокируется. Действие функции обнаружения броска тока намагничивания длится в течение времени включения t
вкл
(уставка от 1,0 до с с шагом 0,1 с. Типовое значение уставки I
2Г
/I
1Г
принимается равным в защитах других фирм).
Дифференциальная отсечка (грубая ступень) отстраивается от броска тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение, при этом принимается ном отс
5
,
6
I
I
⋅
≥
(4.12)
Кроме того, ток срабатывания дифференциальной отсечки проверяется по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ:
нб(КЗ)
отс отс
I
k
I
⋅
=
, где коэффициент отстройки k
отс
= 1,5, нб(КЗ)
I
определяется по (4.11).
4.5. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА IΔ< Защита предусматривается для генераторов с двумя параллельными ветвями на фазу в обмотке статора. Защита подключается к
трансформатору тока в токопроводе между нейтралями параллельных ветвей обмотки статора, соединенных в звезду (см. рис. 4.1, ТА1).
Защита предназначена для действия при витковых замыканиях в обмотке статора. Ток срабатывания защиты регулируется в диапазоне от 0,1 до 1,5 Ас шагом 0,01 А. Рекомендуется принять 0,2.
4.6. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ I
2
Резервная защита от внешних несимметричных КЗ и защита от перегрева ротора генератора из-за несимметричных перегрузок реагирует на относительное значение тока обратной последовательности )
∗
2
I
. Назначение, принцип действия и логическая схема защиты аналогичны защите на реле РТФ-6М (см. раздел 3). Защита выполнена с интегрально зависимой оттока выдержкой времени и содержит следующие органы сигнальный орган сигн
2
I
;
– пусковой орган пуск, осуществляющий при срабатывании пуск интегрального органа орган токовой отсечки отс
2
I
;
– интегральный орган (ИО, срабатывающий с зависимой оттока выдержкой времени, определяемой уравнением )
2 2
ИО.з.
с
∗
=
I
А
t
, где А – постоянная величина, численно равная допустимой длительности несимметричного режима при
∗
2
I
= 1. Дается за- водом-изготовителем в паспорте генератора
∗
2
I
= I
2
/ ном – относительный ток обратной последовательности
– ток обратной последовательности в первичной цепи генератора;
I
ном
– номинальный ток генератора.
В интегральном органе, кроме процесса нагрева генератора токами обратной последовательности, имитируется процесс охлаждения ротора генератора после устранения перегрузки по экспоненциальному закону. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
Защита реагирует на относительный ток фазы статора генератора в трехфазном режиме
∗
I
. Защита позволяет использовать перегрузочные характеристики генератора и не допустить перегрева обмотки статора как при перегрузках, таки при внешних симметричных КЗ, на которые защита по I
2
не реагирует.
Защита содержит следующие органы сигнальный орган I
сигн
;
– пусковой орган пуск, осуществляющий при срабатывании пуск интегрального органа орган токовой отсечки I
отс
, срабатывающий с независимой выдержкой времени интегральный орган (ИО, имеющий зависимую оттока выдержку времени, определяемую уравнением )
2 2
с.з.(ИО)
I
B
С
t
−
=
∗
,
(где ном – относительный ток статора;
В и С – постоянные коэффициенты, величина которых определяется по перегрузочной характеристике генератора.
Интегральный орган защиты имитирует также процесс охлаждения генератора после устранения перегрузки
4.8. РЕЗЕРВНАЯ ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА
ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ Z Защита одноступенчатая может быть одно- или трехрелейной. Защита выполняется на основе измерительного органа минимального сопротивления Z и подключается к трансформаторам тока и напряжения на линейные напряжения и разности фазных токов (аналог защиты реле БРЭ 2801, раздел Характеристика срабатывания защиты представляет собой окружность, расположенную в I и II квадрантах комплексной плоскости со смещением в III и IV квадранты по линии максимальной чувствительности (рис. Защита отстраивается от минимального сопротивления нагрузки,
как это было представлено в (уст – уставка по сопротивлению срабатывания, может изменяться от 1,0 до 100 Ом/фазу с шагом 0,1 Ом/фазу.
Z
см
– уставка по сопротивлению смещения. Пределы изменения как у Z
уст
φ
м.ч
– угол максимальной чувствительности, может принимать значения от 0 до 360° с шагом 1°, типовое значение Рис. 4.4. Характеристика резервной дифференциальной защиты блока
Защита предназначена для действия при витковых замыканиях в обмотке статора. Ток срабатывания защиты регулируется в диапазоне от 0,1 до 1,5 Ас шагом 0,01 А. Рекомендуется принять 0,2.
4.6. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ I
2
Резервная защита от внешних несимметричных КЗ и защита от перегрева ротора генератора из-за несимметричных перегрузок реагирует на относительное значение тока обратной последовательности )
∗
2
I
. Назначение, принцип действия и логическая схема защиты аналогичны защите на реле РТФ-6М (см. раздел 3). Защита выполнена с интегрально зависимой оттока выдержкой времени и содержит следующие органы сигнальный орган сигн
2
I
;
– пусковой орган пуск, осуществляющий при срабатывании пуск интегрального органа орган токовой отсечки отс
2
I
;
– интегральный орган (ИО, срабатывающий с зависимой оттока выдержкой времени, определяемой уравнением )
2 2
ИО.з.
с
∗
=
I
А
t
, где А – постоянная величина, численно равная допустимой длительности несимметричного режима при
∗
2
I
= 1. Дается за- водом-изготовителем в паспорте генератора
∗
2
I
= I
2
/ ном – относительный ток обратной последовательности
– ток обратной последовательности в первичной цепи генератора;
I
ном
– номинальный ток генератора.
В интегральном органе, кроме процесса нагрева генератора токами обратной последовательности, имитируется процесс охлаждения ротора генератора после устранения перегрузки по экспоненциальному закону. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
Защита реагирует на относительный ток фазы статора генератора в трехфазном режиме
∗
I
. Защита позволяет использовать перегрузочные характеристики генератора и не допустить перегрева обмотки статора как при перегрузках, таки при внешних симметричных КЗ, на которые защита по I
2
не реагирует.
Защита содержит следующие органы сигнальный орган I
сигн
;
– пусковой орган пуск, осуществляющий при срабатывании пуск интегрального органа орган токовой отсечки I
отс
, срабатывающий с независимой выдержкой времени интегральный орган (ИО, имеющий зависимую оттока выдержку времени, определяемую уравнением )
2 2
с.з.(ИО)
I
B
С
t
−
=
∗
,
(где ном – относительный ток статора;
В и С – постоянные коэффициенты, величина которых определяется по перегрузочной характеристике генератора.
Интегральный орган защиты имитирует также процесс охлаждения генератора после устранения перегрузки
4.8. РЕЗЕРВНАЯ ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА
ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ Z Защита одноступенчатая может быть одно- или трехрелейной. Защита выполняется на основе измерительного органа минимального сопротивления Z и подключается к трансформаторам тока и напряжения на линейные напряжения и разности фазных токов (аналог защиты реле БРЭ 2801, раздел Характеристика срабатывания защиты представляет собой окружность, расположенную в I и II квадрантах комплексной плоскости со смещением в III и IV квадранты по линии максимальной чувствительности (рис. Защита отстраивается от минимального сопротивления нагрузки,
как это было представлено в (уст – уставка по сопротивлению срабатывания, может изменяться от 1,0 до 100 Ом/фазу с шагом 0,1 Ом/фазу.
Z
см
– уставка по сопротивлению смещения. Пределы изменения как у Z
уст
φ
м.ч
– угол максимальной чувствительности, может принимать значения от 0 до 360° с шагом 1°, типовое значение Рис. 4.4. Характеристика резервной дифференциальной защиты блока
Для защит, действующих с малым временем срабатывания (менее сек, предусмотрена блокировка от качаний, которая отличает повреждение от качаний в энергосистеме по скорости изменения полного сопротивления на входе органа минимального сопротивления (функция. Функция ΔZ при обнаружении качаний блокирует защиту.
Защита блокируется также при срабатывании защиты от потери возбуждения и органа, контролирующего исправность цепей напряжения.
4.9. РЕЗЕРВНАЯ ЗАЩИТА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
ОТ КЗ НА ЗЕМЛЮ Защита подключается к трансформатору тока, встроенному в вывод нейтрали обмотки высшего напряжения трансформатора. Защита реагирует на ток 3 I
0
, протекающий в заземленной нейтрали трансформатора. Защита выполняется двухступенчатой. Уставки потоку регулируются в диапазоне для органа I ступени (I
01
) – 0,15 до 6 с шагом 0,01;
– для органа II ступени (I
02
) – от 0,1 до 4 с шагом Для режима работы блока с незаземленной нейтралью предусмотрена защита напряжения нулевой последовательности (U
0
) с контролем отсутствия тока в нейтрали. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ Ф < Защита реагирует на изменение вектора полного сопротивления
Z
р в асинхронном режиме.
Защита выполняется на основе измерительного органа полного сопротивления Z, который подключается к измерительным трансформаторам вцепи генератора на междуфазное напряжение и разность фазных токов.
Защита вводится в действие после включения генератора в сеть при появлении тока в обмотке статора для отстройки от режима включения генератора методом самосинхронизации
Защита блокируется также при срабатывании защиты от потери возбуждения и органа, контролирующего исправность цепей напряжения.
4.9. РЕЗЕРВНАЯ ЗАЩИТА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
ОТ КЗ НА ЗЕМЛЮ Защита подключается к трансформатору тока, встроенному в вывод нейтрали обмотки высшего напряжения трансформатора. Защита реагирует на ток 3 I
0
, протекающий в заземленной нейтрали трансформатора. Защита выполняется двухступенчатой. Уставки потоку регулируются в диапазоне для органа I ступени (I
01
) – 0,15 до 6 с шагом 0,01;
– для органа II ступени (I
02
) – от 0,1 до 4 с шагом Для режима работы блока с незаземленной нейтралью предусмотрена защита напряжения нулевой последовательности (U
0
) с контролем отсутствия тока в нейтрали. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ Ф < Защита реагирует на изменение вектора полного сопротивления
Z
р в асинхронном режиме.
Защита выполняется на основе измерительного органа полного сопротивления Z, который подключается к измерительным трансформаторам вцепи генератора на междуфазное напряжение и разность фазных токов.
Защита вводится в действие после включения генератора в сеть при появлении тока в обмотке статора для отстройки от режима включения генератора методом самосинхронизации
Характеристика срабатывания защиты имеет вид окружности,
смещенной в III и IV квадранты комплексной плоскости (рис. 4.5).
Уставка по сопротивлению срабатывания на угле максимальной чувствительности принимается равной синхронному реактивному сопротивлению генератора
d
x
Z
=
уст
(и изменяется в диапазоне от 4,0 до 100 Ом/фазу с шагом 0,1.
Уставка по сопротивлению смещения принимается равной половине переходного реактивного сопротивления генератора
d
x
Z
′
⋅
=
5
,
0
см
(4.17)
Уставка по углу максимальной чувствительности φ
м.ч равна Рис. 4.5. Характеристика срабатывания дистанционной защиты генератора от асинхронного режима при потере возбуждения
При полной потере возбуждения годограф сопротивления на выводах генератора смещается в III квадрант комплексной плоскости
(кривая 1, риса при частичной потере возбуждения (кривая годограф сопротивления может кратковременно выходить из области
смещенной в III и IV квадранты комплексной плоскости (рис. 4.5).
Уставка по сопротивлению срабатывания на угле максимальной чувствительности принимается равной синхронному реактивному сопротивлению генератора
d
x
Z
=
уст
(и изменяется в диапазоне от 4,0 до 100 Ом/фазу с шагом 0,1.
Уставка по сопротивлению смещения принимается равной половине переходного реактивного сопротивления генератора
d
x
Z
′
⋅
=
5
,
0
см
(4.17)
Уставка по углу максимальной чувствительности φ
м.ч равна Рис. 4.5. Характеристика срабатывания дистанционной защиты генератора от асинхронного режима при потере возбуждения
При полной потере возбуждения годограф сопротивления на выводах генератора смещается в III квадрант комплексной плоскости
(кривая 1, риса при частичной потере возбуждения (кривая годограф сопротивления может кратковременно выходить из области
срабатывания. Для обеспечения срабатывания защиты в указанном режиме в защите имеется специальный интегратор, который поддерживает сигнал действия на отключение, если время выхода годографа из зоны срабатывания не превышает время возврата в, при этом время срабатывания защиты выбирается в пределах от 1,0 до с, а время вот до 2,0 с. ЗАЩИТА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 14
БЕЗ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ Ф
Z
Защита предназначена для ликвидации асинхронного режима при нарушении устойчивости в системе и развитии качаний, при которых наблюдаются большие колебания активной и реактивной мощности,
что опасно для генератора и турбины. Защита является резервной и действует при отказе или неэффективности автоматики ликвидации асинхронного режима (АЛАР).
Защита выполняется на основе двух измерительных органов полного сопротивления, которые подключаются к трансформаторам тока и напряжения в цепях генератора на междуфазное напряжение и разность фазных токов, и фазочувствительного органа Характеристики срабатывания измерительных органов приведены на рис. ИО Z
1
имеет характеристику в виде окружности, смещенной в квадрант с уставками
Z
уст1
= х + см =
d
x
′
,
(где
d
x
′
– переходное сопротивление генератора х
т
– сопротивление трансформатора блока Z
C
– сопротивление линии связи и эквивалентное сопротивление системы
Рис. 4.6. Характеристики защиты блока от асинхронного режима без потери возбуждения
Угол максимальной чувствительности φ
м.ч1
равен углу сопротивления (х
т
+ Z
C
) ИО имеет характеристику в виде окружности с уставками
d
х
,
Z
2 1
2
уст
=
,
т
2
см
х
Z
=
,
(где х – синхронное реактивное сопротивление генератора.
Угол максимальной чувствительности для ИО Z
2
равен 270° .
184
Угол максимальной чувствительности φ
м.ч1
равен углу сопротивления (х
т
+ Z
C
) ИО имеет характеристику в виде окружности с уставками
d
х
,
Z
2 1
2
уст
=
,
т
2
см
х
Z
=
,
(где х – синхронное реактивное сопротивление генератора.
Угол максимальной чувствительности для ИО Z
2
равен 270° .
184
Фазочувствительный орган ИО W выполняется с характеристикой срабатывания в виде прямой линии, проходящей через начало координат с углом максимальной чувствительности, равным φ
м.ч.1
+ 90°.
Уставки по сопротивлению срабатывания ИО Z регулируются в пределах от 1,0 до 80 Ом/фазу.
Если электрический центр качаний расположен в генераторе или в трансформаторе (прохождение годографа по кривой 1), то защита будет действовать на отключение по I ступени после прохождения заданного цикла качаний.
Если электрический центр качаний расположен в линии связи с системой (кривая годографа 2), то защита действует на отключение по ступени после заданного количества циклов качаний (выбирается больше, чем при отключении по I ступени).
В нормальном режиме вектор сопротивления нагрузки н находится в первом квадранте и ИО Z
1
, Z
2
и W не работают. При качани- ях ИО выявляют области 1, 2, 3 ив плоскости сопротивлений.
При попадании годографа сопротивления в область 1 сработает и не сработают W и Z
2
, а в область 2 – сработают Z
1
и W и не сработает. С помощью ИО Z
2
выявляются области срабатывания 3 и когда электрический центр качания находится в блоке генератор –
трансформатор».
Структурная схема защиты содержит схему выявления асинхронного режима
– канал I cтупени защиты со счетчиком циклов качаний;
– канал II ступени со счетчиком циклов качаний.
Защита вводится в действие при включении генератора и блокируется при неисправностях в цепях напряжения. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ
Кроме защит, рассмотренных выше, в терминале предусмотрены следующие защиты:
−
защита генератора от замыканий на землю в обмотке статора
защита ротора от перегрузки;
−
защита ротора от замыканий на землю водной ив двух точках;
−
защита от повышения напряжения генератора;
−
защита обратной мощности;
−
максимальная токовая защита;
−
защита от изменения частоты;
−
защита от перевозбуждения;
−
УРОВ генератора,
а также ряд защит, которые используются в случае, если генератор работает на сборные шины. Необходимые защитные функции могут выбираться из библиотеки программ цифрового терминала в зависимости от схемы подключения и мощности генератора.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. Как выполняются дифференциальные защиты элементов блока в микропроцессорном терминале фирмы «Экра»?
2. Что означает термин направленное торможение и какие тормозные характеристики имеют дифференциальные защиты элементов блока (терминал фирмы «Экра»)?
3. Как выполняются резервные защиты блока в микропроцессорном терминале фирмы «Экра»?
4. Как выполняется микропроцессорная защита блока от асинхронного режима с потерей возбуждения. Как выполняется микропроцессорная защита блока от асинхронного режима без потери возбуждения (качаний в системе Чем опасен для генератора такой режим Как защита действует. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ
На сборных шинах электрических станций случаются такие же повреждения, как и на линиях электропередач. На сборных шинах 110 186
−
защита ротора от замыканий на землю водной ив двух точках;
−
защита от повышения напряжения генератора;
−
защита обратной мощности;
−
максимальная токовая защита;
−
защита от изменения частоты;
−
защита от перевозбуждения;
−
УРОВ генератора,
а также ряд защит, которые используются в случае, если генератор работает на сборные шины. Необходимые защитные функции могут выбираться из библиотеки программ цифрового терминала в зависимости от схемы подключения и мощности генератора.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. Как выполняются дифференциальные защиты элементов блока в микропроцессорном терминале фирмы «Экра»?
2. Что означает термин направленное торможение и какие тормозные характеристики имеют дифференциальные защиты элементов блока (терминал фирмы «Экра»)?
3. Как выполняются резервные защиты блока в микропроцессорном терминале фирмы «Экра»?
4. Как выполняется микропроцессорная защита блока от асинхронного режима с потерей возбуждения. Как выполняется микропроцессорная защита блока от асинхронного режима без потери возбуждения (качаний в системе Чем опасен для генератора такой режим Как защита действует. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ
На сборных шинах электрических станций случаются такие же повреждения, как и на линиях электропередач. На сборных шинах 110 186
кВ и выше сетей, работающих с глухим заземлением нейтрали,
возможны трехфазные
( )
3
Κ
, двухфазные
( )
2
Κ
и однофазные
( )
1
Κ
КЗ. На сборных шинах 35 кВ и ниже сетей с изолированными нейтралями возможны трехфазные
( )
3
Κ
, двухфазные
( )
2
Κ
КЗ и двойные замыкания на землю
( )
1
,
1
Κ
. Замыкание одной фазы на землю в этих сетях КЗ не является.
КЗ на шинах подстанций могут отключаться резервными защитами отходящих присоединений. Однако такое отключение будет производиться с выдержкой времени, в то время как отключение КЗ
на шинах электрических станций с выдержкой времени недопустимо по условиям устойчивости параллельной работы станции с системой.
Поэтому на электрических станциях согласно ПУЭ предусматривается специальная защита для сборных шин всех напряжений [1, В качестве специальных защит наибольшее распространение получили дифференциальные токовые защиты шин. Дифференциальная токовая защита шин должна отключать КЗ на сборных шинах без выдержки времени. При этом должны отключаться выключатели всех питающих присоединений, подключенных к шинам. Тупиковые линии могут не отключаться. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ОДИНОЧНОЙ СИСТЕМЫ СБОРНЫХ ШИН
Принцип действия. Для выполнения дифференциальной защиты сборных шин на всех присоединениях устанавливаются трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации (Токовые реле защиты подключаются к соединенным параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока, установленным на каждом присоединении (рис. 5.1).
187
возможны трехфазные
( )
3
Κ
, двухфазные
( )
2
Κ
и однофазные
( )
1
Κ
КЗ. На сборных шинах 35 кВ и ниже сетей с изолированными нейтралями возможны трехфазные
( )
3
Κ
, двухфазные
( )
2
Κ
КЗ и двойные замыкания на землю
( )
1
,
1
Κ
. Замыкание одной фазы на землю в этих сетях КЗ не является.
КЗ на шинах подстанций могут отключаться резервными защитами отходящих присоединений. Однако такое отключение будет производиться с выдержкой времени, в то время как отключение КЗ
на шинах электрических станций с выдержкой времени недопустимо по условиям устойчивости параллельной работы станции с системой.
Поэтому на электрических станциях согласно ПУЭ предусматривается специальная защита для сборных шин всех напряжений [1, В качестве специальных защит наибольшее распространение получили дифференциальные токовые защиты шин. Дифференциальная токовая защита шин должна отключать КЗ на сборных шинах без выдержки времени. При этом должны отключаться выключатели всех питающих присоединений, подключенных к шинам. Тупиковые линии могут не отключаться. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ОДИНОЧНОЙ СИСТЕМЫ СБОРНЫХ ШИН
Принцип действия. Для выполнения дифференциальной защиты сборных шин на всех присоединениях устанавливаются трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации (Токовые реле защиты подключаются к соединенным параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока, установленным на каждом присоединении (рис. 5.1).
187
Рис. 5.1. Распределение токов в цепях дифференциальной защиты:
а – при КЗ вне зоны действия б – в зоне действия
При КЗ на шинах в зоне действия защиты (рис. 5.1, б) токи по всем питающим элементам будут протекать к точке КЗ КВ реле тока защиты будет протекать сумма вторичных токов всех присоединений:
=
P
Ι
Ι
Ι
Ι
K
Ι
K
Ι
K
Ι
Ι
Ι
Ι
ΙΙΙ
ΙΙ
Ι
+
+
=
+
+
3 2
1
=
Ι
K
Ι
КЗ
(5.2)
Дифференциальное реле тока КА при этом сработает и отключит выключатели всех присоединений, по которым протекает ток в точку КЗ.
При внешнем КЗ на одном из присоединений (К, рис. 5.1, а)
сумма первичных токов, направленных к шинам по двум присоедине- ниям, равна току, направленному от шин в точку КЗ по третьему при- соединению:
ΙΙΙ
ΙΙ
Ι
−
=
+
Ι
Ι
Ι
;
сумма вторичных токов в реле будет близка к нулю 3
2 и реле не действует.
Ток срабатывания. В действительности при внешнем КЗ в реле протекает ток небаланса, вызванный разными погрешностями трансформаторов тока (ТТ). Вторичный ток ТТ с учетом погрешностей
(тока намагничивания) равен
Ι
K
Ι
Ι
Ι
нам
1
−
=
Ι
,
(где нам – ток намагничивания трансформаторов тока, поэтому ток в реле при внешнем КЗ равен
Ι
K
Ι
Ι
Ι
Ι
Ι
Ρ
−
=
нам
Ι
K
Ι
Ι
ΙΙ
ΙΙ
−
+
нам
Ι
K
Ι
Ι
ΙΙΙ
ΙΙΙ
−
−
нам
=
−
−
+
ΙΙΙ
ΙΙ
Ι
Ι
K
Ι
Ι
Ι
=
−
+
−
ΙΙ
Ι
Ι
K
Ι
Ι
Ι
ΙΙΙ
нам нам нам
Ι
нб
K
Ι
Различие в токах намагничивания трансформаторов тока в схеме дифференциальной защиты определяется не столько различием характеристик намагничивания ТТ (как в схеме дифференциальных защит генераторов и трансформаторов, а, главным образом, различием нагрузок на ТТ поврежденного и неповрежденных элементов. Ток КЗ
по поврежденному элементу будет значительно больше, чем по неповрежденным. Токи КЗ при повреждении вблизи шин могут достигать больших значений, сердечники ТТ будут сильно насыщаться,
в результате ток небаланса может быть большим.
Для уменьшения тока небаланса возможно следующее применять ТТ класса Р (Р или Р, которые имеют более высокие характеристики намагничивания и меньше насыщаются уменьшать вторичные токи за счет увеличения коэффициента трансформации
Ι
K
;
– уменьшать нагрузку на ТТ путем увеличения сечения и уменьшения длины соединительных проводов использовать ТТ с вторичным номинальным током 1А.
Дифференциальная защита шин должна быть отстроена от токов небаланса при внешних КЗ
расч нб отс з
с
Ι
k
Ι
=
,
(где отс
k
– коэффициент отстройки, равный Расчетный ток небаланса определяется по формуле
max
Ι
ε
k
Ι
з к
апер расч нб
=
,
(где ε = 0,1 – допустимая полная погрешность трансформаторов тока
а – при КЗ вне зоны действия б – в зоне действия
При КЗ на шинах в зоне действия защиты (рис. 5.1, б) токи по всем питающим элементам будут протекать к точке КЗ КВ реле тока защиты будет протекать сумма вторичных токов всех присоединений:
=
P
Ι
Ι
Ι
Ι
K
Ι
K
Ι
K
Ι
Ι
Ι
Ι
ΙΙΙ
ΙΙ
Ι
+
+
=
+
+
3 2
1
=
Ι
K
Ι
КЗ
(5.2)
Дифференциальное реле тока КА при этом сработает и отключит выключатели всех присоединений, по которым протекает ток в точку КЗ.
При внешнем КЗ на одном из присоединений (К, рис. 5.1, а)
сумма первичных токов, направленных к шинам по двум присоедине- ниям, равна току, направленному от шин в точку КЗ по третьему при- соединению:
ΙΙΙ
ΙΙ
Ι
−
=
+
Ι
Ι
Ι
;
сумма вторичных токов в реле будет близка к нулю 3
2 и реле не действует.
Ток срабатывания. В действительности при внешнем КЗ в реле протекает ток небаланса, вызванный разными погрешностями трансформаторов тока (ТТ). Вторичный ток ТТ с учетом погрешностей
(тока намагничивания) равен
Ι
K
Ι
Ι
Ι
нам
1
−
=
Ι
,
(где нам – ток намагничивания трансформаторов тока, поэтому ток в реле при внешнем КЗ равен
Ι
K
Ι
Ι
Ι
Ι
Ι
Ρ
−
=
нам
Ι
K
Ι
Ι
ΙΙ
ΙΙ
−
+
нам
Ι
K
Ι
Ι
ΙΙΙ
ΙΙΙ
−
−
нам
=
−
−
+
ΙΙΙ
ΙΙ
Ι
Ι
K
Ι
Ι
Ι
=
−
+
−
ΙΙ
Ι
Ι
K
Ι
Ι
Ι
ΙΙΙ
нам нам нам
Ι
нб
K
Ι
Различие в токах намагничивания трансформаторов тока в схеме дифференциальной защиты определяется не столько различием характеристик намагничивания ТТ (как в схеме дифференциальных защит генераторов и трансформаторов, а, главным образом, различием нагрузок на ТТ поврежденного и неповрежденных элементов. Ток КЗ
по поврежденному элементу будет значительно больше, чем по неповрежденным. Токи КЗ при повреждении вблизи шин могут достигать больших значений, сердечники ТТ будут сильно насыщаться,
в результате ток небаланса может быть большим.
Для уменьшения тока небаланса возможно следующее применять ТТ класса Р (Р или Р, которые имеют более высокие характеристики намагничивания и меньше насыщаются уменьшать вторичные токи за счет увеличения коэффициента трансформации
Ι
K
;
– уменьшать нагрузку на ТТ путем увеличения сечения и уменьшения длины соединительных проводов использовать ТТ с вторичным номинальным током 1А.
Дифференциальная защита шин должна быть отстроена от токов небаланса при внешних КЗ
расч нб отс з
с
Ι
k
Ι
=
,
(где отс
k
– коэффициент отстройки, равный Расчетный ток небаланса определяется по формуле
max
Ι
ε
k
Ι
з к
апер расч нб
=
,
(где ε = 0,1 – допустимая полная погрешность трансформаторов тока
з к – начальное значение периодической слагающей максимального тока КЗ при повреждении вне зоны защиты (точка К1,
рис. 5.1, а);
апер
k
– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в переходных токах внешнего КЗ.
Для повышения чувствительности защиты в ней используются дифференциальные реле, имеющие отстройку от апериодической составляющей (РНТ-567, РСТ-15). Поэтому k
апер может быть принят равным В процессе эксплуатации защиты шин возможны обрывы вторичных обмоток трансформаторов тока и токовых цепей одного из плеч защиты. При этом баланс токов в реле будет нарушаться и защита может сработать ложно при внешнем КЗ. Так как ложные действия дифференциальной защиты шин приводят к отключению большого числа присоединений, в схеме защиты предусматривается вывод ее из действия при неисправности токовых цепей. Чтобы в этом случае защита не сработала ложно в нормальных режимах, ток срабатывания отстраивается от максимального тока в защите при обрывах вторичных цепей в нагрузочном режиме:
max
Ι
k
Ι
нагр отс з
с
=
, где отс
k
принимается равным 1,2 ÷ 1,25;
нагр max
Ι
– первичный ток нагрузки наиболее мощного присоедине- ния.
За ток срабатывания защиты принимается больший из двух токов,
рассчитанный пои (Чувствительность защиты. Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле
2
с.з.
КЗ
≥
=
I
I
k
min
ч
(где
min
Ι
КЗ
– периодическая слагающая (при t=0) минимального тока КЗ
на шинах. При этом учитывается тот вид КЗ, при котором ток меньше
(однофазное или двухфазное КЗ).
190
рис. 5.1, а);
апер
k
– коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в переходных токах внешнего КЗ.
Для повышения чувствительности защиты в ней используются дифференциальные реле, имеющие отстройку от апериодической составляющей (РНТ-567, РСТ-15). Поэтому k
апер может быть принят равным В процессе эксплуатации защиты шин возможны обрывы вторичных обмоток трансформаторов тока и токовых цепей одного из плеч защиты. При этом баланс токов в реле будет нарушаться и защита может сработать ложно при внешнем КЗ. Так как ложные действия дифференциальной защиты шин приводят к отключению большого числа присоединений, в схеме защиты предусматривается вывод ее из действия при неисправности токовых цепей. Чтобы в этом случае защита не сработала ложно в нормальных режимах, ток срабатывания отстраивается от максимального тока в защите при обрывах вторичных цепей в нагрузочном режиме:
max
Ι
k
Ι
нагр отс з
с
=
, где отс
k
принимается равным 1,2 ÷ 1,25;
нагр max
Ι
– первичный ток нагрузки наиболее мощного присоедине- ния.
За ток срабатывания защиты принимается больший из двух токов,
рассчитанный пои (Чувствительность защиты. Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле
2
с.з.
КЗ
≥
=
I
I
k
min
ч
(где
min
Ι
КЗ
– периодическая слагающая (при t=0) минимального тока КЗ
на шинах. При этом учитывается тот вид КЗ, при котором ток меньше
(однофазное или двухфазное КЗ).
190
На рис. 5.2 приведена упрощенная схема дифференциальной защиты одиночной системы сборных шин для распределительного устройства 110 кВ и выше. Защита выполняется трехфазной. Три токовых реле КАТ, КАТ2,
КАТ3 типа РНТ-560 включаются каждое на сумму токов одноименных фаз всех присоединений. Реле КАТ1-КАТ3 срабатывают при КЗ
на сборных шинах, замыкают свои контакты и подают плюс на обмотку выходного промежуточного реле KL1, которое срабатывает и отключает выключатели Q1 и Рис. 5.2. Дифференциальная токовая защита одиночной системы шина – цепи переменного тока б – цепи оперативного постоянного тока
Блокировка защиты при обрывах вторичных цепей трансформаторов тока осуществляется с помощью токового реле КА, включенного в нулевой провод токовых цепей защиты. В случае обрыва проводов
КАТ3 типа РНТ-560 включаются каждое на сумму токов одноименных фаз всех присоединений. Реле КАТ1-КАТ3 срабатывают при КЗ
на сборных шинах, замыкают свои контакты и подают плюс на обмотку выходного промежуточного реле KL1, которое срабатывает и отключает выключатели Q1 и Рис. 5.2. Дифференциальная токовая защита одиночной системы шина – цепи переменного тока б – цепи оперативного постоянного тока
Блокировка защиты при обрывах вторичных цепей трансформаторов тока осуществляется с помощью токового реле КА, включенного в нулевой провод токовых цепей защиты. В случае обрыва проводов
одной из фаз от трансформаторов тока любого присоединения в дифференциальном реле этой фазы защиты ив нулевом проводе будет протекать несбалансированный ток поврежденной фазы. Реле КА0
сработает, запустит реле времени КТ, которое с выдержкой времени подаст плюс на обмотку промежуточного реле KL2. При срабатывании это реле своим размыкающем контактом KL2.1 снимет плюс с контактов токовых реле КАТ, КАТ, КАТ, чем выведет защиту из действия. Замыкающий контакт реле KL2.2 подаст сигнал обрыв цепей тока дифференциальной защиты шин».
Кроме токового реле КА для контроля за исправностью токовых цепей защиты предусмотрен миллиамперметр PmA, установленный в нулевом проводе защиты, с помощью которого оперативный персонал один разв смену производит замер тока небаланса для проверки того,
что ток небаланса не выходит за допустимые значения.
Вместо реле КА типа РТ может применяться трехфазное реле тока типа РТ-40/Р, которое имеет три обмотки и включается на токи трех фаз. Схема трехфазного реле тока приведена на рис. Рис. 5.3. Схема трехфазного реле тока типа РТ-40/Р
5.3. ЗАЩИТА ШИН НАПРЯЖЕНИЕМ 330-500 КВ
сработает, запустит реле времени КТ, которое с выдержкой времени подаст плюс на обмотку промежуточного реле KL2. При срабатывании это реле своим размыкающем контактом KL2.1 снимет плюс с контактов токовых реле КАТ, КАТ, КАТ, чем выведет защиту из действия. Замыкающий контакт реле KL2.2 подаст сигнал обрыв цепей тока дифференциальной защиты шин».
Кроме токового реле КА для контроля за исправностью токовых цепей защиты предусмотрен миллиамперметр PmA, установленный в нулевом проводе защиты, с помощью которого оперативный персонал один разв смену производит замер тока небаланса для проверки того,
что ток небаланса не выходит за допустимые значения.
Вместо реле КА типа РТ может применяться трехфазное реле тока типа РТ-40/Р, которое имеет три обмотки и включается на токи трех фаз. Схема трехфазного реле тока приведена на рис. Рис. 5.3. Схема трехфазного реле тока типа РТ-40/Р
5.3. ЗАЩИТА ШИН НАПРЯЖЕНИЕМ 330-500 КВ
Для распределительных устройств, работающих по схемам с двумя выключателями на присоединение и двумя системами сборных шин (полуторная схема, схема 4/3, схема с двумя выключателями на присоединение, для каждой системы сборных шин предусматривается отдельная дифференциальная защита шин по схеме, приведенной на рис. 5.4. При КЗ на I системе шин срабатывает защита с реле КАТ1
и отключает выключатели, подключенные к I системе шин. Защита системы шин при этом не работает. Защита с реле КАТ будет действовать при КЗ на II системе шин. После отключения выключателей поврежденной системы шин все присоединения остаются в работе,
питаясь от оставшейся в работе системы шин.
Рис. 5.4. Защита шин 330-500 кВ
и отключает выключатели, подключенные к I системе шин. Защита системы шин при этом не работает. Защита с реле КАТ будет действовать при КЗ на II системе шин. После отключения выключателей поврежденной системы шин все присоединения остаются в работе,
питаясь от оставшейся в работе системы шин.
Рис. 5.4. Защита шин 330-500 кВ
Для защиты ошиновки между выключателями присоединений предусматривается специальная дифференциальная защита ошинов- ки. На рис. 5.4 показана защита ошиновки для блока генератор трансформатор (KAW), которая выполняется на реле тока с торможением типа ДЗТ-11. Защита подключается к трансформаторам тока
ТА1, ТАТА и действует на отключение выключателей блока Q1,
Q2, на гашение поля генератора (АГП) и останов турбины. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ДВОЙНОЙ СИСТЕМЫ ШИН 110-220 КВ
Распределительные устройства электрических станций и ответственных подстанций 110-220 кВ выполняются, как правило, по схеме с двумя системами сборных шин, одним выключателем и двумя разъединителями на присоединение (рис. 5.5). Нормально в работе находятся обе системы шин, шиносоединительный выключатель включена присоединения равномерно распределены между I и II системами шину каждого присоединения включен только один шинный разъединитель. Такое распределение присоединений фиксируется. При фиксированном распределении присоединений удается выполнить более простую дифференциальную защиту шин.
К защите шин в этом случае предъявляются следующие требования защита не должна срабатывать при внешних КЗ (точка К на риса) при любом распределении элементов между системами шин, в том числе и при нарушении фиксации при фиксированном распределении присоединений должна отключаться только поврежденная система сборных шин при КЗ на ней при нарушении фиксации и КЗ на одной системе шин отключаются обе системы шин.
Дифференциальная защита шин при фиксированном распределении присоединений имеет пусковой орган (реле КА, рис. 5.5), который подключен к токовым цепям, охватывающим обе системы шин
ТА1, ТАТА и действует на отключение выключателей блока Q1,
Q2, на гашение поля генератора (АГП) и останов турбины. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
ДВОЙНОЙ СИСТЕМЫ ШИН 110-220 КВ
Распределительные устройства электрических станций и ответственных подстанций 110-220 кВ выполняются, как правило, по схеме с двумя системами сборных шин, одним выключателем и двумя разъединителями на присоединение (рис. 5.5). Нормально в работе находятся обе системы шин, шиносоединительный выключатель включена присоединения равномерно распределены между I и II системами шину каждого присоединения включен только один шинный разъединитель. Такое распределение присоединений фиксируется. При фиксированном распределении присоединений удается выполнить более простую дифференциальную защиту шин.
К защите шин в этом случае предъявляются следующие требования защита не должна срабатывать при внешних КЗ (точка К на риса) при любом распределении элементов между системами шин, в том числе и при нарушении фиксации при фиксированном распределении присоединений должна отключаться только поврежденная система сборных шин при КЗ на ней при нарушении фиксации и КЗ на одной системе шин отключаются обе системы шин.
Дифференциальная защита шин при фиксированном распределении присоединений имеет пусковой орган (реле КА, рис. 5.5), который подключен к токовым цепям, охватывающим обе системы шин
Он не различает, на какой системе шин КЗ. Для выбора поврежденной системы шин предусмотрено два избирательных органа для первой системы шин – КА, для второй – КА2.
Пусковой орган защиты включен на сумму токов всех присоеди- нений. Избирательные органы включены на сумму токов присоедине- ний, фиксированных за своей системой шин.
На рис. 5.5 показано распределение первичных и вторичных токов при КЗ на I системе шин (точка К1).
Для первой (поврежденной) системы шин первичные токи будут равны (за положительный ток принимается ток, направленный к шинам):
Ι
Ι
+
ΙΙ
Ι
+
V
Ι
=
.
Ι
КЗ
Для второй системы шин 0;
V
Ι
= Вторичные токи, протекающие в избирательном органе первой системы шин (реле КА, будут равны 2
1 1
КА
Ι
Ι
Ι
Ι
+
+
=
=
Ι
K
Ι
КЗ
и реле КА сработает.
В избирательном органе второй системы шин (реле КА) будет протекать ток небаланса
5 4
3 2
КА
Ι
Ι
Ι
Ι
−
+
=
=
Ι
K
Ι
нб и реле КА не сработает, если оно отстроено оттока небаланса.
В пусковом органе защиты будет протекать сумма вторичных токов всех элементов:
Ι
КЗ
5 5
4 3
2 КА
Пусковой орган защиты включен на сумму токов всех присоеди- нений. Избирательные органы включены на сумму токов присоедине- ний, фиксированных за своей системой шин.
На рис. 5.5 показано распределение первичных и вторичных токов при КЗ на I системе шин (точка К1).
Для первой (поврежденной) системы шин первичные токи будут равны (за положительный ток принимается ток, направленный к шинам):
Ι
Ι
+
ΙΙ
Ι
+
V
Ι
=
.
Ι
КЗ
Для второй системы шин 0;
V
Ι
= Вторичные токи, протекающие в избирательном органе первой системы шин (реле КА, будут равны 2
1 1
КА
Ι
Ι
Ι
Ι
+
+
=
=
Ι
K
Ι
КЗ
и реле КА сработает.
В избирательном органе второй системы шин (реле КА) будет протекать ток небаланса
5 4
3 2
КА
Ι
Ι
Ι
Ι
−
+
=
=
Ι
K
Ι
нб и реле КА не сработает, если оно отстроено оттока небаланса.
В пусковом органе защиты будет протекать сумма вторичных токов всех элементов:
Ι
КЗ
5 5
4 3
2 КА
Рис. 5.5. Дифференциальная токовая защита двойной системы шин с фиксированным распределением:
а – цепи переменного тока б – цепи постоянного оперативного тока;
в – цепи отключения
а – цепи переменного тока б – цепи постоянного оперативного тока;
в – цепи отключения
Пусковой орган КА при этом сработает, замкнет свои контакты,
сработает реле KL3 и подает плюс на контакты избирательных органов защиты. Так как сработал только избирательный орган I системы шин (реле КА, сработает выходное промежуточное реле и отключит выключатели Q1 и Q2 присоединений I системы шин и шиносоединительный выключатель При КЗ на второй системе шин сработает пусковой орган КА и избирательный орган второй системы шин КА. Сработает выходное реле KL2 и отключит выключатели присоединений второй системы шин Q3, Q4 и шиносоединительный выключатель При внешнем КЗ (точка К) ни одно из реле дифференциальной защиты шин не сработает.
При нарушении фиксации присоединений и КЗ на одной системе шин избирательные комплекты становятся неселективными и правильно сработать не могут, поэтому они должны быть выведены из действия. Это выполняется при включении специального рубильника и промежуточного реле (на схеме не показаны, которое шунтирует контакты избирательных органов. В этом случае сработает только пусковой орган защиты и отключит присоединения обеих систем шин.
В схемах с двумя рабочими системами сборных шин при одном выключателе на присоединение обычно предусматривается обходная система сборных шин и обходной выключатель, который вводится в работу для замены выводимого в ремонт рабочего выключателя любого присоединения. Токовые цепи обходного выключателя нормально отключены и подключаются к одному из избирательных органов защиты при включении обходного выключателя.
Возможно выполнение дифференциальной защиты для распределительных устройств с гибкой фиксацией элементов. При этом токовые цепи от трансформаторов тока каждого присоединения могут подключаться к любому из избирательных органов защиты в зависимости оттого, на какую систему шин включено присоединение. Переключения в токовых цепях выполняются оперативным персоналом
сработает реле KL3 и подает плюс на контакты избирательных органов защиты. Так как сработал только избирательный орган I системы шин (реле КА, сработает выходное промежуточное реле и отключит выключатели Q1 и Q2 присоединений I системы шин и шиносоединительный выключатель При КЗ на второй системе шин сработает пусковой орган КА и избирательный орган второй системы шин КА. Сработает выходное реле KL2 и отключит выключатели присоединений второй системы шин Q3, Q4 и шиносоединительный выключатель При внешнем КЗ (точка К) ни одно из реле дифференциальной защиты шин не сработает.
При нарушении фиксации присоединений и КЗ на одной системе шин избирательные комплекты становятся неселективными и правильно сработать не могут, поэтому они должны быть выведены из действия. Это выполняется при включении специального рубильника и промежуточного реле (на схеме не показаны, которое шунтирует контакты избирательных органов. В этом случае сработает только пусковой орган защиты и отключит присоединения обеих систем шин.
В схемах с двумя рабочими системами сборных шин при одном выключателе на присоединение обычно предусматривается обходная система сборных шин и обходной выключатель, который вводится в работу для замены выводимого в ремонт рабочего выключателя любого присоединения. Токовые цепи обходного выключателя нормально отключены и подключаются к одному из избирательных органов защиты при включении обходного выключателя.
Возможно выполнение дифференциальной защиты для распределительных устройств с гибкой фиксацией элементов. При этом токовые цепи от трансформаторов тока каждого присоединения могут подключаться к любому из избирательных органов защиты в зависимости оттого, на какую систему шин включено присоединение. Переключения в токовых цепях выполняются оперативным персоналом
с помощью специальных испытательных блоков, что существенно снижает надежность защиты.
Ток срабатывания пусковых и избирательных органов выбирается одинаковыми рассчитывается по выражениями (Число витков рабочей обмотки реле РНТ-567 определяется по отношению р
с р, где ток срабатывания реле з с
р с – магнитодвижущая сила срабатывания реле РНТ-567; з
с
Ι
– ток срабатывания защиты – коэффициент трансформации трансформаторов тока (выбирается одинаковым для всех присоединений).
Чувствительность защиты определяется по (5.8). Чувствительность защиты должна проверяться при минимальном токе КЗ наши- нах в реальном режиме работы.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 2. В
режиме опробования, когда после отключения КЗ на шинах включается от АПВ или вручную одно присоединение (обычно линия связи станции с системой, ток КЗ будет понижен и допускает снижение коэффициента чувствительности до 1,5. Если коэффициент чувствительности защиты шин при опробовании окажется меньше 1,5, необходимо предусматривать специальный чувствительный комплект защиты, вводимый на время опробования. Ток срабатывания чувствительного пускового комплекта можно определить по требуемому ч
k
:
ч.треб
КЗ
с.з.
k
Ι
Ι
min
=
, где
min
I
КЗ
– начальное значение периодической слагающей тока КЗ на шинах при включении только одного питающего элемента;
ч.треб
k
– требуемый коэффициент чувствительности, равный 1,5.
Ток срабатывания пусковых и избирательных органов выбирается одинаковыми рассчитывается по выражениями (Число витков рабочей обмотки реле РНТ-567 определяется по отношению р
с р, где ток срабатывания реле з с
р с – магнитодвижущая сила срабатывания реле РНТ-567; з
с
Ι
– ток срабатывания защиты – коэффициент трансформации трансформаторов тока (выбирается одинаковым для всех присоединений).
Чувствительность защиты определяется по (5.8). Чувствительность защиты должна проверяться при минимальном токе КЗ наши- нах в реальном режиме работы.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 2. В
режиме опробования, когда после отключения КЗ на шинах включается от АПВ или вручную одно присоединение (обычно линия связи станции с системой, ток КЗ будет понижен и допускает снижение коэффициента чувствительности до 1,5. Если коэффициент чувствительности защиты шин при опробовании окажется меньше 1,5, необходимо предусматривать специальный чувствительный комплект защиты, вводимый на время опробования. Ток срабатывания чувствительного пускового комплекта можно определить по требуемому ч
k
:
ч.треб
КЗ
с.з.
k
Ι
Ι
min
=
, где
min
I
КЗ
– начальное значение периодической слагающей тока КЗ на шинах при включении только одного питающего элемента;
ч.треб
k
– требуемый коэффициент чувствительности, равный 1,5.
1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 14
5.5. ЗАЩИТА ШИН ГЕНЕРАТОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Для сборных шин 6-10 кВ электрических станций с реактирован- ными линиями применяются неполные дифференциальные защиты шин. Известны два варианта таких защит Двухступенчатая неполная дифференциальная токовая защита.
При секционировании шин генераторного напряжения защита предусматривается для каждой секции и выполняется двухфазной (трансформаторы тока устанавливаются на фазах Аи С всех присоединений).
На рис. 5.6 представлена однолинейная схема двухступенчатой неполной дифференциальной защиты одной секции шин генераторного напряжения. Реле тока КА первой ступени и реле тока КА второй ступени включены на сумму токов трансформаторов тока питающих элементов (генератора, трансформатора связи, секционного реактора. Трансформаторы тока отходящих реактированных линий к защите не подключаются, поэтому защита называется неполной.
Первая ступень защиты (отсечка без выдержки времени) является основной. Она действует при КЗ на защищаемой секции и на питаемых линиях до реакторов.
Вторая ступень (максимальная токовая защита с выдержкой времени на реле КТ) является резервной, предназначена для резервирования защит отходящих линий при КЗ за реакторами. Она защищает также реакторы отходящих линий и токопроводы от реакторов до выключателей этих линий. Обе ступени защиты через выходное промежуточное реле KL отключают при срабатывании выключатели питающих присоединений.
При КЗ за реактором отходящих линий (точка К, рис. 5.6) в реле защиты проходит ток, равный сумме токов КЗ и тока нагрузки остальных неповрежденных линий. Чтобы первая ступень защиты не сработала при этом, ее ток срабатывания выбирается по условию
=
Ι
з с
Ι
отс
k
( )
(
)
нагр нагр
3
з к, где отс
k
– коэффициент отстройки, принимается равным 1,2;
199
При секционировании шин генераторного напряжения защита предусматривается для каждой секции и выполняется двухфазной (трансформаторы тока устанавливаются на фазах Аи С всех присоединений).
На рис. 5.6 представлена однолинейная схема двухступенчатой неполной дифференциальной защиты одной секции шин генераторного напряжения. Реле тока КА первой ступени и реле тока КА второй ступени включены на сумму токов трансформаторов тока питающих элементов (генератора, трансформатора связи, секционного реактора. Трансформаторы тока отходящих реактированных линий к защите не подключаются, поэтому защита называется неполной.
Первая ступень защиты (отсечка без выдержки времени) является основной. Она действует при КЗ на защищаемой секции и на питаемых линиях до реакторов.
Вторая ступень (максимальная токовая защита с выдержкой времени на реле КТ) является резервной, предназначена для резервирования защит отходящих линий при КЗ за реакторами. Она защищает также реакторы отходящих линий и токопроводы от реакторов до выключателей этих линий. Обе ступени защиты через выходное промежуточное реле KL отключают при срабатывании выключатели питающих присоединений.
При КЗ за реактором отходящих линий (точка К, рис. 5.6) в реле защиты проходит ток, равный сумме токов КЗ и тока нагрузки остальных неповрежденных линий. Чтобы первая ступень защиты не сработала при этом, ее ток срабатывания выбирается по условию
=
Ι
з с
Ι
отс
k
( )
(
)
нагр нагр
3
з к, где отс
k
– коэффициент отстройки, принимается равным 1,2;
199
нагр
k
– коэффициент нагрузки, учитывающий увеличение тока за счет торможения двигателей при снижении напряжения вовремя КЗ,
принимается равным 1,2-1,3;
нагр
Ι
– ток нагрузки всех неповрежденных линий, отходящих от защищаемой секции, с учетом АВР у потребителей з к – ток трехфазного КЗ при повреждении за реактором отходящей линии.
Рис. 5.6. Двухступенчатая неполная дифференциальная защита шин генераторного напряжения.
а – цепи переменного тока б – цепи оперативного постоянного тока
k
– коэффициент нагрузки, учитывающий увеличение тока за счет торможения двигателей при снижении напряжения вовремя КЗ,
принимается равным 1,2-1,3;
нагр
Ι
– ток нагрузки всех неповрежденных линий, отходящих от защищаемой секции, с учетом АВР у потребителей з к – ток трехфазного КЗ при повреждении за реактором отходящей линии.
Рис. 5.6. Двухступенчатая неполная дифференциальная защита шин генераторного напряжения.
а – цепи переменного тока б – цепи оперативного постоянного тока
При КЗ в генераторе (точка К, трансформаторе (точка Кили на соседней секции (точка К) защита не действует, так как ток КЗ в защите будет сбалансирован ив реле попадать не будет. В реле проходят только ток нагрузки и ток небаланса, от которых защита отстроена.
Ток срабатывания второй ступени защиты отстраивается от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска двигателей
max
Ι
k
k
k
Ι
нагр в
сзп отс з
с
=
ΙΙ
,
(где отс
k
– коэффициент отстройки, принимается равным 1,4;
сзп
k
– коэффициент, учитывающий самозапуск двигателей после отключения КЗ, принимается равным в – коэффициент возврата реле тока, равен 0,85;
нагр max
Ι
– максимальный ток нагрузки отходящих линий защищаемой секции с учетом отключения соседней секции шин и срабатывания устройства АВР на подстанциях у потребителей.
Выдержка времени второй ступени выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания защит отходящих линий:
t
t
t
∆
+
=
ΙΙ
п з
с з
с
,
(где
t
∆
– ступень селективности повремени, принимается равной 0,5 с;
t
с.з.п
– наибольшее время срабатывания защит отходящих от шин присоединений.
Чувствительность первой ступени защиты определяется приме- таллическом двухфазном КЗ на шинах и должна быть не менее 1,5:
( )
.
,
Ι
Ι
k
.
min
5 1
с.з
2
КЗ
ч
≥
=
Ι
Ι
(Коэффициент чувствительности второй ступени защиты шин определяется при металлическом двухфазном КЗ за реактором отходящей линии (точка К) и должен быть не менее 1,2-1,3:
( )
( К 1
2 1
1
с.з
2
КЗ
ч
÷
≥
=
ΙΙ
ΙΙ
(5.15)
Защита шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ Для сборных шин генераторного напряжения ТЭЦ с генераторами 60-100 МВт
Ток срабатывания второй ступени защиты отстраивается от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска двигателей
max
Ι
k
k
k
Ι
нагр в
сзп отс з
с
=
ΙΙ
,
(где отс
k
– коэффициент отстройки, принимается равным 1,4;
сзп
k
– коэффициент, учитывающий самозапуск двигателей после отключения КЗ, принимается равным в – коэффициент возврата реле тока, равен 0,85;
нагр max
Ι
– максимальный ток нагрузки отходящих линий защищаемой секции с учетом отключения соседней секции шин и срабатывания устройства АВР на подстанциях у потребителей.
Выдержка времени второй ступени выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания защит отходящих линий:
t
t
t
∆
+
=
ΙΙ
п з
с з
с
,
(где
t
∆
– ступень селективности повремени, принимается равной 0,5 с;
t
с.з.п
– наибольшее время срабатывания защит отходящих от шин присоединений.
Чувствительность первой ступени защиты определяется приме- таллическом двухфазном КЗ на шинах и должна быть не менее 1,5:
( )
.
,
Ι
Ι
k
.
min
5 1
с.з
2
КЗ
ч
≥
=
Ι
Ι
(Коэффициент чувствительности второй ступени защиты шин определяется при металлическом двухфазном КЗ за реактором отходящей линии (точка К) и должен быть не менее 1,2-1,3:
( )
( К 1
2 1
1
с.з
2
КЗ
ч
÷
≥
=
ΙΙ
ΙΙ
(5.15)
Защита шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ Для сборных шин генераторного напряжения ТЭЦ с генераторами 60-100 МВт
подключенных соответственно к сборным шинам 6-10 кВ, и при наличии групповых реакторов на отходящих линиях предложен комплект защит, однолинейная схема которых представлена на рис. 5.7, который включает неполную дифференциальную защиту шин, представляющую собой комбинированную отсечку потоку и напряжению дифференциальную защиту секционного реактора поэлементную максимальную токовую защиту на реакторах отходящих линий.
Рис. 5.7. Защита шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ
Неполная дифференциальная защита обеспечивает отключение всех питающих присоединений при КЗ на защищаемой секции. Она
Рис. 5.7. Защита шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ
Неполная дифференциальная защита обеспечивает отключение всех питающих присоединений при КЗ на защищаемой секции. Она
представляет собой комбинированную отсечку потоку и напряжению. Токовый орган защиты (реле КА, выполненный с использованием реле РНТ-567, включается на сумму вторичных токов всех питающих присоединений секции (генератора, трансформатора связи,
секционного реактора) и дополнительно трансформатора собственных нужд, если выключатель последнего рассчитан на отключение КЗ
на его выводах (точка К4).
Орган напряжения защиты (реле К) выполняется с помощью реле минимального напряжения типа РН-54, которое подключается к трансформатору напряжения секции. В нормальном режиме реле напряжения держит свой контакт разомкнутым.
При КЗ на секции (точка Кв токовых реле защиты будет протекать вторичный ток КЗ и реле КА сработает. Напряжение на секции при КЗ снижается, реле минимального напряжения сработает и замкнет свой контакт. Сработает выходное промежуточное реле KL и отключит выключатели Q1-Q4 питающих присоединений.
При внешних КЗ на питающих элементах в защите будет протекать ток небаланса и ток подпитки от синхронных двигателей,
установленных у потребителей. От этого тока отстраивается токовый орган защиты (реле КА1).
Расчет тока срабатывания проводится для двух режимов:
а) при работе всех секций шин генераторного напряжения, когда в защите протекает наибольший ток небаланса
+
′
′
=
нб отс з
с
Ι
k
Ι
д с
отс
Ι
k
′′
; б) для случая, когда одна из секций отключена, при этом будет наибольшим ток подпитки от синхронных двигателей за счет увеличения нагрузки секций:
+
′′
′
=
нб отс з
с
Ι
k
Ι
(
)
доп д
с д
с отс
Ι
Ι
k
+
′′
,
(где нб
Ι
′
и нб
Ι
′′
– токи небаланса при внешнем КЗ в точке К (рис. д сток подпитки от синхронных двигателей, подключенных к данной секции при работе всех секций станции
секционного реактора) и дополнительно трансформатора собственных нужд, если выключатель последнего рассчитан на отключение КЗ
на его выводах (точка К4).
Орган напряжения защиты (реле К) выполняется с помощью реле минимального напряжения типа РН-54, которое подключается к трансформатору напряжения секции. В нормальном режиме реле напряжения держит свой контакт разомкнутым.
При КЗ на секции (точка Кв токовых реле защиты будет протекать вторичный ток КЗ и реле КА сработает. Напряжение на секции при КЗ снижается, реле минимального напряжения сработает и замкнет свой контакт. Сработает выходное промежуточное реле KL и отключит выключатели Q1-Q4 питающих присоединений.
При внешних КЗ на питающих элементах в защите будет протекать ток небаланса и ток подпитки от синхронных двигателей,
установленных у потребителей. От этого тока отстраивается токовый орган защиты (реле КА1).
Расчет тока срабатывания проводится для двух режимов:
а) при работе всех секций шин генераторного напряжения, когда в защите протекает наибольший ток небаланса
+
′
′
=
нб отс з
с
Ι
k
Ι
д с
отс
Ι
k
′′
; б) для случая, когда одна из секций отключена, при этом будет наибольшим ток подпитки от синхронных двигателей за счет увеличения нагрузки секций:
+
′′
′
=
нб отс з
с
Ι
k
Ι
(
)
доп д
с д
с отс
Ι
Ι
k
+
′′
,
(где нб
Ι
′
и нб
Ι
′′
– токи небаланса при внешнем КЗ в точке К (рис. д сток подпитки от синхронных двигателей, подключенных к данной секции при работе всех секций станции
доп д
с
Ι
– дополнительный ток подпитки подключаемых к защищаемой секции двигателей при отключении одной из секции станции;
коэффициенты отстройки принимаются равными отс
k
′
= 1,5 и отс
k
′′
= Ток подпитки от синхронных двигателей может быть принят равным
(
)
нагр д
с
7
,
0 Ток небаланса равен з к
одн апер нб
εΙ
k
k
Ι
=
, где коэффициенты принимаются равными апер
k
=1 (реле РНТ-567),
одн
k
=1;
1
,
0
=
ε
;
( з к – периодическая слагающая (при t=0) первичного тока внешнего трехфазного КЗ (в точке К) при указанных выше расчетных режимах.
В нормальном режиме в реле тока неполной дифференциальной защиты шин протекает вторичный ток нагрузки секции. При этом напряжение на секции близко к номинальному, реле напряжения защиты будут держать свои контакты разомкнутыми. Однако при обрывах цепей напряжения реле минимального напряжения могут сработать ложно и ввести защиту в действие. Для предотвращения неправильного действия защиты при нарушении цепей напряжения токовый орган защиты должен быть отстроен от максимального рабочего тока секции шин:
(
)
доп нагр нагр в
отс з
с
Ι
Ι
k
k
Ι
+
=
, где нагр
Ι
– суммарный ток нагрузки питаемых линий, отходящих от защищаемой секции доп нагр
Ι
– дополнительный ток нагрузки при отключении одной из секций;
отс
k
=1,2;
в
k
– коэффициент возврата реле РНТ-567, равный За расчетный ток срабатывания защиты принимается большее значение, полученное по (5.16), (5.17), (Чувствительность токового органа защиты определяется приме- таллическом КЗ на шинах в минимальном режиме (точка К) по выражению
( з с
2
КЗ
ч
Ι
Ι
k
min
=
и должен быть не менее При КЗ за реактором отходящих линий (точка К, рис. 5.7) напряжение на секции значительно не снижается, реле минимального напряжения срабатывать не будет, его контакты останутся разомкнутыми и защита действовать не будет. Напряжение срабатывания органа напряжения защиты отстраивается от остаточного напряжения на шинах при КЗ за реактором в режиме, когда ток КЗ равен току срабатывания токовых реле защиты отс
P
з с
з с, где
P
x
– наименьшее сопротивление реакторов отходящих линий, отс
k
=1,3, з
с
Ι
– ток срабатывания токового органа защиты.
Дифференциальная защита секционного реактора выполняется с помощью реле КА типа РНТ-567 и действует на выходные реле неполной дифференциальной защиты (рис. Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:
а) отстраивается оттока небаланса при внешнем КЗ
нб отс с.з
I
k
I
⋅
=
, (где отс
k
=1,3; нб
Ι
– расчетный ток небаланса при внешнем КЗ, определяется по выражению (5.18), в котором коэффициенты могут быть приняты равными апер
k
= 1; одн
k
=0,5;
=
ε б) отстраивается от максимального тока в защите при обрывах вторичных цепей от трансформаторов тока в нагрузочном режиме:
н отс з
с
Ι
k
Ι
=
, где
2
,
1
отс
=
k
;
н
Ι
– номинальный ток секционного реактора.
Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению )
.
Ι
Ι
k
.
min
2
с.з
2
КЗ
ч
≥
=
(где
( з к определяется при КЗ на выводах секционного реактора
(точка К, рис. 5.7) в режиме отсутствия питающих элементов на одной из секции.
Поэлементная максимальная токовая защита состоит из отдельных комплектов токовых реле, подключаемых к трансформаторам тока в цепях реакторов питаемых линий со стороны сборных шин
(реле КА, КА, рис. Защита предназначена для отключения повреждений в реакторах и реакторных сборках линий (точка К, риса также для резервирования защит отходящих линий.
Защита действует с выдержкой времени (реле КТ) на выходное промежуточное реле KL неполной дифференциальной защиты. Для повышения надежности защиты и предотвращения ложных срабатываний в нагрузочных режимах поэлементная максимальная токовая защита дополняется пусковым органом, фиксирующим появление КЗ, типа КРБ-126. Устройство КРБ-126 обычно используется в дистанционных защитах линий для блокировки защиты от качаний в системе. Оно отличает режим КЗ по появлению, хотя бы кратковременно, тока обратной последовательности и вводит защиту в действие контактом БК на ограниченное время. В нормальном режиме, при перегрузках и самозапусках двигателей устройство КРБ
не срабатывает и держит свой контакт БК разомкнутым.
Ток срабатывания поэлементной максимальной токовой защиты отстраивается оттока нагрузки защищаемого реактора с учетом само- запуска питаемых двигателей:
max
Ι
k
k
k
Ι
раб сзп в
отс з
с
=
, где раб максимальный ток нагрузки, принимается равным номинальному току защищаемого реактора
206
с
Ι
– дополнительный ток подпитки подключаемых к защищаемой секции двигателей при отключении одной из секции станции;
коэффициенты отстройки принимаются равными отс
k
′
= 1,5 и отс
k
′′
= Ток подпитки от синхронных двигателей может быть принят равным
(
)
нагр д
с
7
,
0 Ток небаланса равен з к
одн апер нб
εΙ
k
k
Ι
=
, где коэффициенты принимаются равными апер
k
=1 (реле РНТ-567),
одн
k
=1;
1
,
0
=
ε
;
( з к – периодическая слагающая (при t=0) первичного тока внешнего трехфазного КЗ (в точке К) при указанных выше расчетных режимах.
В нормальном режиме в реле тока неполной дифференциальной защиты шин протекает вторичный ток нагрузки секции. При этом напряжение на секции близко к номинальному, реле напряжения защиты будут держать свои контакты разомкнутыми. Однако при обрывах цепей напряжения реле минимального напряжения могут сработать ложно и ввести защиту в действие. Для предотвращения неправильного действия защиты при нарушении цепей напряжения токовый орган защиты должен быть отстроен от максимального рабочего тока секции шин:
(
)
доп нагр нагр в
отс з
с
Ι
Ι
k
k
Ι
+
=
, где нагр
Ι
– суммарный ток нагрузки питаемых линий, отходящих от защищаемой секции доп нагр
Ι
– дополнительный ток нагрузки при отключении одной из секций;
отс
k
=1,2;
в
k
– коэффициент возврата реле РНТ-567, равный За расчетный ток срабатывания защиты принимается большее значение, полученное по (5.16), (5.17), (Чувствительность токового органа защиты определяется приме- таллическом КЗ на шинах в минимальном режиме (точка К) по выражению
( з с
2
КЗ
ч
Ι
Ι
k
min
=
и должен быть не менее При КЗ за реактором отходящих линий (точка К, рис. 5.7) напряжение на секции значительно не снижается, реле минимального напряжения срабатывать не будет, его контакты останутся разомкнутыми и защита действовать не будет. Напряжение срабатывания органа напряжения защиты отстраивается от остаточного напряжения на шинах при КЗ за реактором в режиме, когда ток КЗ равен току срабатывания токовых реле защиты отс
P
з с
з с, где
P
x
– наименьшее сопротивление реакторов отходящих линий, отс
k
=1,3, з
с
Ι
– ток срабатывания токового органа защиты.
Дифференциальная защита секционного реактора выполняется с помощью реле КА типа РНТ-567 и действует на выходные реле неполной дифференциальной защиты (рис. Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:
а) отстраивается оттока небаланса при внешнем КЗ
нб отс с.з
I
k
I
⋅
=
, (где отс
k
=1,3; нб
Ι
– расчетный ток небаланса при внешнем КЗ, определяется по выражению (5.18), в котором коэффициенты могут быть приняты равными апер
k
= 1; одн
k
=0,5;
=
ε б) отстраивается от максимального тока в защите при обрывах вторичных цепей от трансформаторов тока в нагрузочном режиме:
н отс з
с
Ι
k
Ι
=
, где
2
,
1
отс
=
k
;
н
Ι
– номинальный ток секционного реактора.
Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению )
.
Ι
Ι
k
.
min
2
с.з
2
КЗ
ч
≥
=
(где
( з к определяется при КЗ на выводах секционного реактора
(точка К, рис. 5.7) в режиме отсутствия питающих элементов на одной из секции.
Поэлементная максимальная токовая защита состоит из отдельных комплектов токовых реле, подключаемых к трансформаторам тока в цепях реакторов питаемых линий со стороны сборных шин
(реле КА, КА, рис. Защита предназначена для отключения повреждений в реакторах и реакторных сборках линий (точка К, риса также для резервирования защит отходящих линий.
Защита действует с выдержкой времени (реле КТ) на выходное промежуточное реле KL неполной дифференциальной защиты. Для повышения надежности защиты и предотвращения ложных срабатываний в нагрузочных режимах поэлементная максимальная токовая защита дополняется пусковым органом, фиксирующим появление КЗ, типа КРБ-126. Устройство КРБ-126 обычно используется в дистанционных защитах линий для блокировки защиты от качаний в системе. Оно отличает режим КЗ по появлению, хотя бы кратковременно, тока обратной последовательности и вводит защиту в действие контактом БК на ограниченное время. В нормальном режиме, при перегрузках и самозапусках двигателей устройство КРБ
не срабатывает и держит свой контакт БК разомкнутым.
Ток срабатывания поэлементной максимальной токовой защиты отстраивается оттока нагрузки защищаемого реактора с учетом само- запуска питаемых двигателей:
max
Ι
k
k
k
Ι
раб сзп в
отс з
с
=
, где раб максимальный ток нагрузки, принимается равным номинальному току защищаемого реактора
206
сзп
k
– коэффициент самозапуска, равен 2,5-3; отс
k
– равен 1,2-1,3; коэффициент возврата в (реле РТ-40).
Чувствительность защиты определяется по (5.23), где
( )
2
КЗ min
Ι
– ток двухфазного КЗ при повреждении за реактором питаемых линий в минимальном режиме (точка К, рис. 5.7). Коэффициент чувствительности должен обеспечиваться порядка 1,5.
5.6. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН
Для защиты шин напряжением 110-220 кВ распределительных устройств (РУ) с фиксированным присоединением элементов фирма
«Экра», г. Чебоксары, выпускает шкафы типа ШЭ 2607 061 Шкаф может применяться для РУ с двойной системой шин, двойной системой шин с обходной и двойной секционированной системой с обходной. При этом число присоединений – не более восемнадцати. Схема защищаемых шин показана на рис. 5.8. Присоединения Q1
(ШСВ), Q3 (СВ) и Q4 (СВ) выполнены с жесткой фиксацией. Для присоединений Q5 (обходной выключатель, Q17 и Q18 можно менять фиксацию с одной системы шин на другую с помощью переключателя, установленного на дверях шкафа. Фиксация остальных присоеди- нений Q6-Q16 задается программой и может меняться с помощью дисплея и клавиатуры
k
– коэффициент самозапуска, равен 2,5-3; отс
k
– равен 1,2-1,3; коэффициент возврата в (реле РТ-40).
Чувствительность защиты определяется по (5.23), где
( )
2
КЗ min
Ι
– ток двухфазного КЗ при повреждении за реактором питаемых линий в минимальном режиме (точка К, рис. 5.7). Коэффициент чувствительности должен обеспечиваться порядка 1,5.
5.6. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН
Для защиты шин напряжением 110-220 кВ распределительных устройств (РУ) с фиксированным присоединением элементов фирма
«Экра», г. Чебоксары, выпускает шкафы типа ШЭ 2607 061 Шкаф может применяться для РУ с двойной системой шин, двойной системой шин с обходной и двойной секционированной системой с обходной. При этом число присоединений – не более восемнадцати. Схема защищаемых шин показана на рис. 5.8. Присоединения Q1
(ШСВ), Q3 (СВ) и Q4 (СВ) выполнены с жесткой фиксацией. Для присоединений Q5 (обходной выключатель, Q17 и Q18 можно менять фиксацию с одной системы шин на другую с помощью переключателя, установленного на дверях шкафа. Фиксация остальных присоеди- нений Q6-Q16 задается программой и может меняться с помощью дисплея и клавиатуры
Рис. 5.8. Схема распределительного устройства с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин
Дифференциальная защита шин имеет 18 входов для подключения к 18 трехфазным группам трансформаторов тока, причем коэффициенты трансформации у отдельных присоединений могут быть различными. В защите предусмотрена функция выравнивания различных коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Точность выравнивания Защита действует при всех видах КЗ. Защита выполняется пофаз- ной. В шкафу устанавливаются три терминала БЭ2704 061. Каждый обеспечивает защиту одной фазы сборных шин.
Упрощенная структурная схема защиты приведена на рис. 5.9.
208
Дифференциальная защита шин имеет 18 входов для подключения к 18 трехфазным группам трансформаторов тока, причем коэффициенты трансформации у отдельных присоединений могут быть различными. В защите предусмотрена функция выравнивания различных коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Точность выравнивания Защита действует при всех видах КЗ. Защита выполняется пофаз- ной. В шкафу устанавливаются три терминала БЭ2704 061. Каждый обеспечивает защиту одной фазы сборных шин.
Упрощенная структурная схема защиты приведена на рис. 5.9.
208
Рис. Упрощенная функциональная схема дифференциальной защиты сборных шин Защита содержит пусковой орган (ПО, действующий при КЗ на и II системах шин, и избирательные органы первой (ИО) и второй
(ИО2) систем шин, которые определяют поврежденную систему шин.
Отключение поврежденной системы шин выполняется, если срабатывает пусковой орган и избирательный орган поврежденной системы шин.
Пусковой орган через промежуточные трансформаторы тока включен на токи всех присоединений обеих систем шин, за исключением ШСВ. Избирательные органы первой (ИО) и второй (ИО) систем шин включаются на токи присоединений, зафиксированных на или II систему шин. Фиксация присоединений осуществляется по уставкам (программно) с помощью узла конфигурирования фиксации присоединений.
Для действия на отключение в режиме опробования, в том числе и при неуспешном АПВ шин, в защите используется чувствительный токовый орган (ЧТО, который имеет более высокую чувствительность, чем пусковой орган. Это вызвано тем, что в режиме опробования на неустранившееся КЗ будет включаться только одно присоединение и ток КЗ может быть значительно меньше, чем при нормальной схеме распределительного устройства.
Реле тока ДЗШ состоят из следующих узлов формирователя дифференциального и тормозного сигналов быстродействующего органа (БО, рис. 5.9);
– медленнодействующего органа МО;
– дифференциально-фазного органа ДФО. В защите формируется дифференциальный ток с учетом принятых положительных направлений токов к шинам как модуль геометрической суммы всех токов, поступающих на вход реле д (Тормозной ток рассчитывается как полусумма модулей всех токов, поступающих на вход реле ДЗШ:
5 0
1
т
∑
=
n
n
I
,
I
(5.26)
Быстродействующий орган определяет разность скорости нарастания передних фронтов дифференциального и тормозного токов при КЗ. При КЗ в зоне дифференциальные и тормозные токи нарастают практически одновременно, а при внешнем КЗ тормозной ток нарастает раньше дифференциального.
Медленнодействующий орган работает по принципу контроля формы дифференциального тока. При КЗ в зоне действия защиты дифференциальный ток по форме близок к синусоидальному и при выпрямлении изменяется два раза за период. При внешнем КЗ дифференциальный ток определяется насыщением высоковольтных трансформаторов тока, содержит большую апериодическую составляющую, за счет чего смещается относительно оси времени и при выпрямлении изменяется один раз за период.
Дифференциально-фазный орган является дополнительным фактором, определяющим местонахождения КЗ: в зоне действия защиты
(на шинах) или вне ее. Определение зоны КЗ осуществляется по углу
(ИО2) систем шин, которые определяют поврежденную систему шин.
Отключение поврежденной системы шин выполняется, если срабатывает пусковой орган и избирательный орган поврежденной системы шин.
Пусковой орган через промежуточные трансформаторы тока включен на токи всех присоединений обеих систем шин, за исключением ШСВ. Избирательные органы первой (ИО) и второй (ИО) систем шин включаются на токи присоединений, зафиксированных на или II систему шин. Фиксация присоединений осуществляется по уставкам (программно) с помощью узла конфигурирования фиксации присоединений.
Для действия на отключение в режиме опробования, в том числе и при неуспешном АПВ шин, в защите используется чувствительный токовый орган (ЧТО, который имеет более высокую чувствительность, чем пусковой орган. Это вызвано тем, что в режиме опробования на неустранившееся КЗ будет включаться только одно присоединение и ток КЗ может быть значительно меньше, чем при нормальной схеме распределительного устройства.
Реле тока ДЗШ состоят из следующих узлов формирователя дифференциального и тормозного сигналов быстродействующего органа (БО, рис. 5.9);
– медленнодействующего органа МО;
– дифференциально-фазного органа ДФО. В защите формируется дифференциальный ток с учетом принятых положительных направлений токов к шинам как модуль геометрической суммы всех токов, поступающих на вход реле д (Тормозной ток рассчитывается как полусумма модулей всех токов, поступающих на вход реле ДЗШ:
5 0
1
т
∑
=
n
n
I
,
I
(5.26)
Быстродействующий орган определяет разность скорости нарастания передних фронтов дифференциального и тормозного токов при КЗ. При КЗ в зоне дифференциальные и тормозные токи нарастают практически одновременно, а при внешнем КЗ тормозной ток нарастает раньше дифференциального.
Медленнодействующий орган работает по принципу контроля формы дифференциального тока. При КЗ в зоне действия защиты дифференциальный ток по форме близок к синусоидальному и при выпрямлении изменяется два раза за период. При внешнем КЗ дифференциальный ток определяется насыщением высоковольтных трансформаторов тока, содержит большую апериодическую составляющую, за счет чего смещается относительно оси времени и при выпрямлении изменяется один раз за период.
Дифференциально-фазный орган является дополнительным фактором, определяющим местонахождения КЗ: в зоне действия защиты
(на шинах) или вне ее. Определение зоны КЗ осуществляется по углу
сдвига фаз между векторами токов, сформированных из токов присо- единений. При КЗ на шинах угол между векторами токов близок к нулю. При внешних КЗ угол между векторами токов может составлять величину до Чувствительный токовый орган состоит из реле тока (ЧТО РТ) и блокирующего реле ЧТО РБ, включенных по логической схеме «И»
(элемент Реле тока ЧТО РТ задает уставку потоку срабатывания, а блокирующее реле ЧТО РБ обеспечивает отстройку от небаланса, возникающего от бросков тока намагничивания при включении трансформаторов.
При обрывах и других неисправностях во вторичных цепях трансформаторов тока увеличивается ток небаланса в дифференциальных реле. Для выявления неисправностей предусмотрены реле контроля, которые включаются вцепи реле ПО, ИО и ИО (на схеме не показаны. При срабатывании реле контроля обеспечивается сигнализация неисправность цепей тока и блокировка защиты, для чего сигнал подается на запрещающий вход элемента Ирис. Работа защиты. При коротком замыкании на I системе шин защита должна отключить все присоединения первой системы шин, назначенные уставкой для отключения «откл», шиносоединительный и секционный выключатели. При этом сработает пусковой орган ПО и через элемент ИЛИ, И) подаст сигнал на элемент И. Сработает также избирательный орган I системы шин ИО и через элемент ИЛИ) подаст сигнал на другой вход элемента И. С выхода элемента И) сигнал через элемент ИЛИ) и элемент с выдержкой времени на возврат В) подается на выходные реле защиты, которые производят отключение, пуск УРОВ и запрет АПВ присо- единений I системы шин, кроме выбранного уставкой для опробования системы шин (АПВШ).
При КЗ на второй системе шин сработают пусковой орган ПО, избирательный орган второй системы шин ИО, и отключение будет
(элемент Реле тока ЧТО РТ задает уставку потоку срабатывания, а блокирующее реле ЧТО РБ обеспечивает отстройку от небаланса, возникающего от бросков тока намагничивания при включении трансформаторов.
При обрывах и других неисправностях во вторичных цепях трансформаторов тока увеличивается ток небаланса в дифференциальных реле. Для выявления неисправностей предусмотрены реле контроля, которые включаются вцепи реле ПО, ИО и ИО (на схеме не показаны. При срабатывании реле контроля обеспечивается сигнализация неисправность цепей тока и блокировка защиты, для чего сигнал подается на запрещающий вход элемента Ирис. Работа защиты. При коротком замыкании на I системе шин защита должна отключить все присоединения первой системы шин, назначенные уставкой для отключения «откл», шиносоединительный и секционный выключатели. При этом сработает пусковой орган ПО и через элемент ИЛИ, И) подаст сигнал на элемент И. Сработает также избирательный орган I системы шин ИО и через элемент ИЛИ) подаст сигнал на другой вход элемента И. С выхода элемента И) сигнал через элемент ИЛИ) и элемент с выдержкой времени на возврат В) подается на выходные реле защиты, которые производят отключение, пуск УРОВ и запрет АПВ присо- единений I системы шин, кроме выбранного уставкой для опробования системы шин (АПВШ).
При КЗ на второй системе шин сработают пусковой орган ПО, избирательный орган второй системы шин ИО, и отключение будет
производиться через элементы И, ИЛИ) и элемент с выдержкой времени на возврат В(14).
После срабатывания ДЗШ и отключения всех питающих элементов возможно АПВ шин включением одного присоединения. При неуспешном АПВ токи КЗ могут быть значительно меньше, чем в полной схеме. Чтобы защита сработала ив этом случае, используется чувствительный токовый орган ЧТО, который действует следующим образом. При первом срабатывании ДЗШ сигнал с выхода элемента ИЛИ) подается на вход элемента с выдержкой времени на возврат В. Выдержка времени на возврат должна быть больше времени
АПВШ. Элемент В запомнит, что было срабатывание ДЗШ, и подаст сигнал на вход элемента И, и после срабатывания реле ЧТО сигнал с выхода элемента И) будет подан на вход элемента ИЛИ. Через элемент В будет подан сигнал на выходные реле защиты.
Срабатывание защиты после неуспешного АПВ второй системы шин производится через элемент с выдержкой времени на возврат В3,
элементы И, ИЛИ(15).
Расчет защиты. Микропроцессорные защиты не предъявляют жестких требований по равенству коэффициентов трансформации высоковольтных трансформаторов тока у всех присоединений. Трансформаторы тока могут выбираться по номинальным токам присоедине- ний. Выбранные коэффициенты трансформации трансформаторов тока указываются в карте заказа шкафа ДЗШ. В защите производится выравнивание вторичных токов при различных коэффициентах трансформации трансформаторов тока присоединений в соответствии с картой заказа. Точность выравнивания – не более ±3% от базисного тока.
Дифференциальная защита шин выполнена с торможением от полусуммы модулей токов в тормозной цепи реле т
После срабатывания ДЗШ и отключения всех питающих элементов возможно АПВ шин включением одного присоединения. При неуспешном АПВ токи КЗ могут быть значительно меньше, чем в полной схеме. Чтобы защита сработала ив этом случае, используется чувствительный токовый орган ЧТО, который действует следующим образом. При первом срабатывании ДЗШ сигнал с выхода элемента ИЛИ) подается на вход элемента с выдержкой времени на возврат В. Выдержка времени на возврат должна быть больше времени
АПВШ. Элемент В запомнит, что было срабатывание ДЗШ, и подаст сигнал на вход элемента И, и после срабатывания реле ЧТО сигнал с выхода элемента И) будет подан на вход элемента ИЛИ. Через элемент В будет подан сигнал на выходные реле защиты.
Срабатывание защиты после неуспешного АПВ второй системы шин производится через элемент с выдержкой времени на возврат В3,
элементы И, ИЛИ(15).
Расчет защиты. Микропроцессорные защиты не предъявляют жестких требований по равенству коэффициентов трансформации высоковольтных трансформаторов тока у всех присоединений. Трансформаторы тока могут выбираться по номинальным токам присоедине- ний. Выбранные коэффициенты трансформации трансформаторов тока указываются в карте заказа шкафа ДЗШ. В защите производится выравнивание вторичных токов при различных коэффициентах трансформации трансформаторов тока присоединений в соответствии с картой заказа. Точность выравнивания – не более ±3% от базисного тока.
Дифференциальная защита шин выполнена с торможением от полусуммы модулей токов в тормозной цепи реле т
Тормозная характеристика защиты приведена на рис. 5.10. Она состоит из двух участков – горизонтального и наклонного. Начальный горизонтальный участок задается током срабатывания I
д0
Рис. 5.10. Тормозная характеристика дифференциальной защиты сборных шин. Начальный ток срабатывания дифференциальной защиты I
д0
выбирается по условию отстройки оттока нагрузки самого мощного присоединения (отстройка от обрыва токовых цепей д = 1,2 баз, где баз – номинальный ток самого мощного присоединения (присоединения с наибольшим коэффициентом трансформации трансформаторов тока).
Если чувствительность защиты оказывается недостаточной, то начальный ток срабатывания можно не отстраивать оттока небаланса при обрыве токовых цепей (защита выводится из действия при обрывах, тогда д = 0,4 I
баз
(5.28)
Начальный ток срабатывания избирательных органов ИО и ИО2
выбирается равным I
д0(ИО1)
= д (ИО = 0,4 баз
Уставка по начальному току срабатывания изменяется в пределах от 0,4 до 1,2 о.е. (в долях от базисного тока. Длина горизонтального участка, при котором торможение отсутствует, задается уставкой начального тока торможения т. Она не должна быть больше тормозного тока, протекающего через шины, с учетом максимальной перегрузки т ≤ k
отс
I
скв.max
/ баз, где k
отс выбирается в пределах 1,1÷1,5;
I
скв.max
– максимальный сквозной ток нагрузки, протекающий через шины.
Уставка по длине начального участка тормозной характеристики регулируется в пределах от 1 до 2 в долях от базисного тока. Коэффициент торможения (наклон характеристики второго участка) выбирается по условию отстройки оттока небаланса при максимальном токе внешнего КЗ:
(
)
0
т т
0
д расч нб отс т, где ток небаланса равен
(
)
баз
КЗвн
I
I
k
k
I
max
выр
апер
расч
.
нб
+
ε
⋅
=
∗
Полусумма тормозных токов
∑
=
∗
баз
КЗвн
5 0
I
I
I
,
max
.
т
,
где коэффициент отстройки k
отс
= д – относительное значение начального тока срабатывания защиты т – относительное значение тока начала торможения;
k
апер
– коэффициент, учитывающий переходный процесс, принимается равным 2;
ε = 0,1 – допустимая погрешность трансформаторов тока;
k
выр
= 0,03 – погрешность выравнивания вторичных токов;
I
КЗвн.max
– максимальное значение тока внешнего КЗ (максимальный режим, как правило, при трехфазном КЗ).
214
д0
Рис. 5.10. Тормозная характеристика дифференциальной защиты сборных шин. Начальный ток срабатывания дифференциальной защиты I
д0
выбирается по условию отстройки оттока нагрузки самого мощного присоединения (отстройка от обрыва токовых цепей д = 1,2 баз, где баз – номинальный ток самого мощного присоединения (присоединения с наибольшим коэффициентом трансформации трансформаторов тока).
Если чувствительность защиты оказывается недостаточной, то начальный ток срабатывания можно не отстраивать оттока небаланса при обрыве токовых цепей (защита выводится из действия при обрывах, тогда д = 0,4 I
баз
(5.28)
Начальный ток срабатывания избирательных органов ИО и ИО2
выбирается равным I
д0(ИО1)
= д (ИО = 0,4 баз
Уставка по начальному току срабатывания изменяется в пределах от 0,4 до 1,2 о.е. (в долях от базисного тока. Длина горизонтального участка, при котором торможение отсутствует, задается уставкой начального тока торможения т. Она не должна быть больше тормозного тока, протекающего через шины, с учетом максимальной перегрузки т ≤ k
отс
I
скв.max
/ баз, где k
отс выбирается в пределах 1,1÷1,5;
I
скв.max
– максимальный сквозной ток нагрузки, протекающий через шины.
Уставка по длине начального участка тормозной характеристики регулируется в пределах от 1 до 2 в долях от базисного тока. Коэффициент торможения (наклон характеристики второго участка) выбирается по условию отстройки оттока небаланса при максимальном токе внешнего КЗ:
(
)
0
т т
0
д расч нб отс т, где ток небаланса равен
(
)
баз
КЗвн
I
I
k
k
I
max
выр
апер
расч
.
нб
+
ε
⋅
=
∗
Полусумма тормозных токов
∑
=
∗
баз
КЗвн
5 0
I
I
I
,
max
.
т
,
где коэффициент отстройки k
отс
= д – относительное значение начального тока срабатывания защиты т – относительное значение тока начала торможения;
k
апер
– коэффициент, учитывающий переходный процесс, принимается равным 2;
ε = 0,1 – допустимая погрешность трансформаторов тока;
k
выр
= 0,03 – погрешность выравнивания вторичных токов;
I
КЗвн.max
– максимальное значение тока внешнего КЗ (максимальный режим, как правило, при трехфазном КЗ).
214
Коэффициент торможения т равен тангенсу угла наклона тормозной характеристики. Отсюда угол наклона α равен
α = arctg k
т
Уставка по коэффициенту торможения регулируется в пределах от до 1,2.
4. Уставка чувствительного токового органа (ЧТО) выбирается по условию обеспечения требуемой чувствительности в режиме опробования баз ч.треб
КЗ
с.рЧТО
I
k
I
I
.)
присоед
min(
⋅
=
,
(где I
КЗmin(присоед.)
– минимальный ток КЗ от присоединения, которым производится опробование системы шин;
k
ч.треб
= 1,5 – требуемый коэффициент чувствительности.
Кроме того, необходимо проверить, что ток срабатывания реле
ЧТО отстроен оттока небаланса при самозапуске нагрузки, не отключаемой при действии ДЗШ:
(
)
баз нагр выр апер отс с.р.ЧТО
I
I
k
k
k
I
+
ε
⋅
⋅
≥
, где I
нагр
– ток нагрузки присоединений, не отключаемых действием ДЗШ.
Уставка потоку срабатывания ЧТО регулируется в пределах от до 1,0 баз. Реле контроля исправности цепей переменного тока отстраивается оттока небаланса максимального нагрузочного режима. Ток срабатывания реле от обрыва цепей тока равен
(
)
баз скв.
выр н.р.
отс с.р.обр.
I
I
k
k
I
max
+
ε
⋅
≥
;
(где k отс
= 1,2 – коэффициент отстройки;
ε
н.р.
= 0,03 – погрешности трансформаторов тока в нормальном режиме.
Уставка потоку срабатывания реле регулируется в пределах от до 0,2 I
баз
α = arctg k
т
Уставка по коэффициенту торможения регулируется в пределах от до 1,2.
4. Уставка чувствительного токового органа (ЧТО) выбирается по условию обеспечения требуемой чувствительности в режиме опробования баз ч.треб
КЗ
с.рЧТО
I
k
I
I
.)
присоед
min(
⋅
=
,
(где I
КЗmin(присоед.)
– минимальный ток КЗ от присоединения, которым производится опробование системы шин;
k
ч.треб
= 1,5 – требуемый коэффициент чувствительности.
Кроме того, необходимо проверить, что ток срабатывания реле
ЧТО отстроен оттока небаланса при самозапуске нагрузки, не отключаемой при действии ДЗШ:
(
)
баз нагр выр апер отс с.р.ЧТО
I
I
k
k
k
I
+
ε
⋅
⋅
≥
, где I
нагр
– ток нагрузки присоединений, не отключаемых действием ДЗШ.
Уставка потоку срабатывания ЧТО регулируется в пределах от до 1,0 баз. Реле контроля исправности цепей переменного тока отстраивается оттока небаланса максимального нагрузочного режима. Ток срабатывания реле от обрыва цепей тока равен
(
)
баз скв.
выр н.р.
отс с.р.обр.
I
I
k
k
I
max
+
ε
⋅
≥
;
(где k отс
= 1,2 – коэффициент отстройки;
ε
н.р.
= 0,03 – погрешности трансформаторов тока в нормальном режиме.
Уставка потоку срабатывания реле регулируется в пределах от до 0,2 I
баз
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как выполняется защита одиночной системы сборных шин Как выбирается ток срабатывания и проверяется чувствительность Как обеспечивается чувствительность в режиме опробования. Как защита шин реагирует на обрыв вторичных цепей трансформаторов тока Какие меры предпринимаются, чтобы защита не сработала при обрывах вторичных цепей ТТ?
3. Какие особенности имеет дифференциальная защита двойной системы сборных шин Как она действует. Как выполняется неполная дифференциальная защита шин генераторного напряжения электрических станций Как защита рассчитывается. Какой комплект защит предусмотрен для шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ. Какие особенности имеет микропроцессорная дифференциальная защита шин 110-220 кВ. Как в микропроцессорной защите сборных шин решается вопрос с фиксацией присоединений?
8. Какую тормозную характеристику имеет микропроцессорная защита сборных шин. Какие измерительные органы входят в схему дифференциальной микропроцессорной защиты сборных шин. Каково назначение чувствительного токового органа ЧТО в микропроцессорной дифференциальной защите сборных шин. Какие преимущества имеет микропроцессорная защита сборных шин. УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ (УРОВ)
Устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ) относится к схемам ближнего резервирования в энергосистемах При ближнем резервировании на случай отказа устройств релейной защиты данный элемент энергосистемы, кроме основных защит,
оборудуется резервными защитами. Резервные защиты действуют на отключение тех же выключателей, что и основные защиты.
На случай отказа выключателей предусматриваются УРОВ, которые запускаются защитами отказавшего выключателя и действуют на отключение всех выключателей данного распределительного устройства, через которые ток КЗ подходит к месту повреждения. Так
например, при КЗ в точке К (рис. 6.1) в случае отказа выключателя УРОВ отключит выключатели Q1, Q2 и Q4, те. все выключатели питающих присоединений той системы шин, от которой питается не- отключенное КЗ.
Рис. 6.1. Устройство резервирования отказа выключателей:
а – схема подстанции б – цепь оперативного тока
Схемы УРОВ выполняются наследующих принципах пуск УРОВ осуществляется релейной защитой присоединения одновременно с действием на отключение этого присоединения при
КЗ на нем
– УРОВ действует с выдержкой времени, учитывающей время отключения релейной защитой исправного выключателя предусматривается дополнительный (второй) контроль неот- ключенного КЗ, независимый от релейной защиты, пускающей УРОВ
(трехфазное реле тока).
На рис. 6.1 приведена упрощенная схема УРОВ. На каждом присоединении установлены устройства релейной защиты РЗ1-РЗ4, выходные реле которых KL(РЗ1)-KL(РЗ4) при повреждении соответствующего присоединения подают команду на отключение этого присоединения и одновременно замыкают свои контакты вцепи пуска УРОВ.
Для дополнительного контроля неотключившегося КЗ на каждом присоединении устанавливаются токовые реле КА1-КА4.
Схема действует следующим образом. При КЗ в точке К срабатывает релейная защита этого присоединения РЗ3 и подает команду на отключение выключателя Q3 и пуск УРОВ. Реле тока КА при КЗ
сработает. При исправном выключателе он отключается, защита и реле КА возвращаются, УРОВ благодаря выдержке времени на реле
КТ сработать не успеет.
При отказе выключателя КЗ последействия защиты не отключается, реле времени КТ УРОВ срабатывает, замыкает свой контакт вцепи выходного реле УРОВ KL, последнее отключает выключатели всех питающих присоединений данной секции или системы шин. При наличии дифференциальной защиты шин такое действие УРОВ осуществляется через выходное реле дифференциальной защиты сборных шин.
Выключатель присоединения может отказать при КЗ на сборных шинах и работе дифференциальной защиты шин (ДЗШ). Например,
при КЗ в точке К (рис. 6.2) ДЗШ отключила все выключатели данной системы шина выключатель Q3 отказал. Если отказал выключатель на линии связи станции с системой, то по нему будет продолжать протекать ток в точку КЗ. В этом случае УРОВ действует на останов в.ч.
передатчика высокочастотной защиты линии, что вызывает ее действие на отключение выключателя Q5 на противоположной стороне линии без выдержки времени. При отсутствии УРОВ КЗ в рассматриваемом случае будет отключаться резервными защитами линии с противоположного конца с выдержкой времени.
Рис. 6.2. Действие УРОВ при работе дифференциальной защиты шин
Для выявления наличия неотключенного КЗ на каждом выключателе необходимо контролировать токи в трех фазах, для чего используется специальное трехфазное реле тока типа РТ-40/Р, схема которого представлена на рис. 5.3. Реле содержит промежуточный трансформатор Ту которого три первичных обмотки w
1
, w
2 и включены на вторичные токи трех фаз. Ко вторичной обмотке w вт через выпрямитель VS подключено реле KA типа РТ. Числа витков и схема подключения первичных обмоток трансформатора Т подобраны так, чтобы реле срабатывало при любом возможном виде КЗ. Первичные обмотки w
2 и w
3
имеют вдвое меньшее число витков, чем w
1
. Полярность обмотки w
3
принята обратной.
Для повышения надежности на несрабатывание УРОВ, как правило, для каждого выключателя используется по два токовых реле
РТ-40/Р, контакты которых соединяются последовательно.
Для того чтобы УРОВ не действовало при нормальных отключениях выключателя, необходимо выбрать t
УРОВ
= t
откл.в
+ t
воз.РЗ
+ t
ош.РВ
+ зап, где t
откл.в
– время отключения выключателя
t
воз.РЗ
– время возврата РЗ, пускающей УРОВ;
t
ош.РВ
– время ошибки реле времени УРОВ;
зап – запас по времени.
Если на подстанциях применяется УРОВ, то выдержки времени вторых ступеней ступенчатых защит (токовых, дистанционных) должны быть отстроены от времени действия УРОВ:
t
t
t
II
∆
+
=
УРОВ
з с
Это увеличивает время действия вторых ступеней защит на t
УРОВ
На рис. 6.3 приведена упрощенная функциональная схема УРОВ
микропроцессорного терминала защиты линии Для контроля тока через выключатель предусмотрены три однофазных реле тока УРОВ (РТ
УРОВ
), выходы которых включены через элемент ИЛИ (8). Диапазон регулирования уставок потоку срабатывания РТ
УРОВ
– от 0,04 до 0,4 I
ном
УРОВ пускается одновременно с подачей команды на отключение своего выключателя от своих защит, от ДЗШ, от внешних защит через элемент ИЛИ (Дополнительно может проверяться неотключенное положение выключателя от реле положение включено РПВ (KQC) на элементе
И(2). Сигнал от РПВ может быть выведен программной наладкой ХВ2. При наличии тока через выключатель и одновременном действии защит на его отключение логические цепи УРОВ формируют сигнал без выдержки времени на отключение своего выключателя (действие
УРОВ на себя) через элементы ИДТИ, чем контролируется исправность своего выключателя. На элементе И (5) действие
УРОВ на себя можно запретить программной наладкой ХВ1.
220
Рис. 6.1. Устройство резервирования отказа выключателей:
а – схема подстанции б – цепь оперативного тока
Схемы УРОВ выполняются наследующих принципах пуск УРОВ осуществляется релейной защитой присоединения одновременно с действием на отключение этого присоединения при
КЗ на нем
– УРОВ действует с выдержкой времени, учитывающей время отключения релейной защитой исправного выключателя предусматривается дополнительный (второй) контроль неот- ключенного КЗ, независимый от релейной защиты, пускающей УРОВ
(трехфазное реле тока).
На рис. 6.1 приведена упрощенная схема УРОВ. На каждом присоединении установлены устройства релейной защиты РЗ1-РЗ4, выходные реле которых KL(РЗ1)-KL(РЗ4) при повреждении соответствующего присоединения подают команду на отключение этого присоединения и одновременно замыкают свои контакты вцепи пуска УРОВ.
Для дополнительного контроля неотключившегося КЗ на каждом присоединении устанавливаются токовые реле КА1-КА4.
Схема действует следующим образом. При КЗ в точке К срабатывает релейная защита этого присоединения РЗ3 и подает команду на отключение выключателя Q3 и пуск УРОВ. Реле тока КА при КЗ
сработает. При исправном выключателе он отключается, защита и реле КА возвращаются, УРОВ благодаря выдержке времени на реле
КТ сработать не успеет.
При отказе выключателя КЗ последействия защиты не отключается, реле времени КТ УРОВ срабатывает, замыкает свой контакт вцепи выходного реле УРОВ KL, последнее отключает выключатели всех питающих присоединений данной секции или системы шин. При наличии дифференциальной защиты шин такое действие УРОВ осуществляется через выходное реле дифференциальной защиты сборных шин.
Выключатель присоединения может отказать при КЗ на сборных шинах и работе дифференциальной защиты шин (ДЗШ). Например,
при КЗ в точке К (рис. 6.2) ДЗШ отключила все выключатели данной системы шина выключатель Q3 отказал. Если отказал выключатель на линии связи станции с системой, то по нему будет продолжать протекать ток в точку КЗ. В этом случае УРОВ действует на останов в.ч.
передатчика высокочастотной защиты линии, что вызывает ее действие на отключение выключателя Q5 на противоположной стороне линии без выдержки времени. При отсутствии УРОВ КЗ в рассматриваемом случае будет отключаться резервными защитами линии с противоположного конца с выдержкой времени.
Рис. 6.2. Действие УРОВ при работе дифференциальной защиты шин
Для выявления наличия неотключенного КЗ на каждом выключателе необходимо контролировать токи в трех фазах, для чего используется специальное трехфазное реле тока типа РТ-40/Р, схема которого представлена на рис. 5.3. Реле содержит промежуточный трансформатор Ту которого три первичных обмотки w
1
, w
2 и включены на вторичные токи трех фаз. Ко вторичной обмотке w вт через выпрямитель VS подключено реле KA типа РТ. Числа витков и схема подключения первичных обмоток трансформатора Т подобраны так, чтобы реле срабатывало при любом возможном виде КЗ. Первичные обмотки w
2 и w
3
имеют вдвое меньшее число витков, чем w
1
. Полярность обмотки w
3
принята обратной.
Для повышения надежности на несрабатывание УРОВ, как правило, для каждого выключателя используется по два токовых реле
РТ-40/Р, контакты которых соединяются последовательно.
Для того чтобы УРОВ не действовало при нормальных отключениях выключателя, необходимо выбрать t
УРОВ
= t
откл.в
+ t
воз.РЗ
+ t
ош.РВ
+ зап, где t
откл.в
– время отключения выключателя
t
воз.РЗ
– время возврата РЗ, пускающей УРОВ;
t
ош.РВ
– время ошибки реле времени УРОВ;
зап – запас по времени.
Если на подстанциях применяется УРОВ, то выдержки времени вторых ступеней ступенчатых защит (токовых, дистанционных) должны быть отстроены от времени действия УРОВ:
t
t
t
II
∆
+
=
УРОВ
з с
Это увеличивает время действия вторых ступеней защит на t
УРОВ
На рис. 6.3 приведена упрощенная функциональная схема УРОВ
микропроцессорного терминала защиты линии Для контроля тока через выключатель предусмотрены три однофазных реле тока УРОВ (РТ
УРОВ
), выходы которых включены через элемент ИЛИ (8). Диапазон регулирования уставок потоку срабатывания РТ
УРОВ
– от 0,04 до 0,4 I
ном
УРОВ пускается одновременно с подачей команды на отключение своего выключателя от своих защит, от ДЗШ, от внешних защит через элемент ИЛИ (Дополнительно может проверяться неотключенное положение выключателя от реле положение включено РПВ (KQC) на элементе
И(2). Сигнал от РПВ может быть выведен программной наладкой ХВ2. При наличии тока через выключатель и одновременном действии защит на его отключение логические цепи УРОВ формируют сигнал без выдержки времени на отключение своего выключателя (действие
УРОВ на себя) через элементы ИДТИ, чем контролируется исправность своего выключателя. На элементе И (5) действие
УРОВ на себя можно запретить программной наладкой ХВ1.
220
Рис Упрощенная функциональная схема УРОВ
микропроцессорного терминала защиты линии
Если выключатель не отключается, то УРОВ с выдержкой времени на элементе ДТ-2 (7) действует на отключение смежных выключателей через дифференциальную защиту шин на запрет АПВ;
– на запрет пуска (останов) в.ч. передатчика на формирование сигнала ВЧТО;
– в схему сигнализации о срабатывании УРОВ.
Выдержка времени на элементе ДТ-2 (7) выбирается пои может регулироваться в пределах от 0,1 до 0,6 с. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. В чем различие между ближними дальним резервированием. Поясните назначение УРОВ.
3. Какие два признака неотключившегося КЗ используются в схеме пуска УРОВ?
4. Каково назначение выдержки времени в схеме УРОВ? Как выбирается эта выдержка времени. Как действует УРОВ при работе дифференциальной защиты сборных шин и отказе выключателя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии были рассмотрены защиты основного электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов, работающих на сборные шины, блоков генератор – трансформатор) и сборных шин электрических станций и подстанций. Для всех элементов рассмотрены защиты на электромеханических и полупроводниковых реле, а также с использованием устройств на микропроцессорной технике. Как следует из сказанного, переход на микропроцессорную элементную базу не привел к изменению принципов построения защита только расширил их функциональные возможности и существенно улучшил эксплуатационные качества. Именно поэтому микропроцессорные защиты очень быстро занимают место устаревших механических и микроэлектронных.
Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чему микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так,
мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1-0,5 ВА (у электромеханических –
10-30 ВА), аппаратная погрешность – в пределах 2÷5%, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95÷0,97 (у электромеханических, ступень селективности повремени может быть выбрана в пределах 0,2÷0,3 су электромеханических – 0,5÷12 с.
В качестве основных для всех элементов электрических станций и подстанций в микропроцессорных терминалах используются дифференциальные защиты с торможением, причем применяется
«направленное» торможение, обеспечивающее отсутствие торможения при внутренних КЗ и наличие торможения при внешних КЗ, что значительно повышает чувствительность защиты при КЗ с малыми токами (витковые замыкания, начало повреждения. Повышению чувствительности также способствует кусочно-линейная тормозная характеристика, обеспечивающая отсутствие торможения на начальном участке характеристики и относительно малый коэффициент торможения при небольших (доном) токах торможения. Хорошая отстройка цифровых дифференциальных защит трансформаторов от бросков тока намагничивания при включении позволила выполнить дифференциальные защиты с минимальным током срабатывания I
с.з.min
, равным 0,2÷0,5 ном Микропроцессорные дифференциальные защиты трансформаторов обеспечивают программное выравнивание вторичных токов в плечах защиты по величине и по фазе, в результате не требуется соединять вторичные обмотки трансформаторов тока в треугольник со стороны звезды силовых трансформаторов, собранных по схеме Это уменьшает нагрузку на трансформаторы тока со стороны ВН силового трансформатора и позволяет выбрать трансформаторы тока на меньший номинальный ток. В цифровых терминалах предусматривается также компенсация изменения вторичных токов при работе РПН
трансформатора. В результате ток небаланса в дифференциальной защите значительно уменьшается, а чувствительность защиты повыша- ется.
В дифференциальных защитах сборных шин напряжением кВ, которые работают с фиксированным присоединением элементов, изменение схемы токовых цепей защиты при нарушении фиксации производится программно изменением уставок. Кроме того,
у некоторого числа присоединений предусматривается свободная фиксация, которая определяется дежурным с помощью ключей, установленных на передней дверце шкафа.
Микропроцессорный принцип выполнения защит позволил также значительно улучшить характеристики резервных защити защит от опасных ненормальных режимов работы генераторов и трансформаторов.
Наряду со многими достоинствами микропроцессорные защиты обладают рядом недостатков высокая стоимость, уменьшение интервала обслуживания, меньший срок службы, неремонтопригод- ность, повышенные требования к электромагнитной совместимости и оперативному току.
Цифровые защиты обладают непрерывной самодиагностикой,
памятью, возможностью запоминания и осциллографирования параметров аварийных режимов, а также возможностью интеграции в автоматизированные системы высшего уровня управления (АСУ ТП
или АСДУ).
223
2.6. Токовая защита обратной последовательности 2.7. Защита от внешних симметричных коротких замыканий 2.8. Защита от симметричных перегрузок обмотки статора 2.9. Защита ротора от перегрузки током возбуждения.......................................97
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 3. ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР 3.1. Схемы энергоблоков 3.2. Особенности защит энергоблоков 3.3. Продольная дифференциальная защита генераторов блоков 3.4. Поперечная дифференциальная токовая защита от коротких замыканий между витками одной фазы в обмотке статора генератора 3.5. Защита от замыканий на землю в обмотке статора блочного генератора. 110 3.6. Защита от замыканий на землю водной точке цепи возбуждения генератора. Дифференциальная защита трансформатора блока 3.8. Дифференциальная защита ошиновки 330-500 кВ 3.9. Газовая защита трансформатора блока 3.10. Контроль изоляции вводов 500 и 750 кВ трансформаторов 3.11. Резервная дифференциальная защита блока генератор – трансформатор. Токовая защита обратной последовательности 3.13. Защита от внешних симметричных коротких замыканий 3.14. Защита от внешних коротких замыканий на землю 3.15. Защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора. Защита от повышения напряжения 3.17. Дополнительная максимальная токовая защита 3.18. Защита от асинхронного режима при потере возбуждения 3.19. Защита от симметричной перегрузки блока 3.20. Защита ротора генератора от перегрузки током возбуждения 227
3.21. Взаимодействие с технологическими защитами блока............................165
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 4. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР 4.1. Общие положения. 167 4.2. Дифференциальные защиты блока генератор – трансформатор 4.3. Продольная дифференциальная защита генератора I∆G...........................170 4.4. Дифференциальные токовые защиты трансформатора блока IΔT, блока генератор – трансформатор IΔG и трансформатора собственных нужд IΔTСН
................................................................................................................................ 175 4.5. Поперечная дифференциальная защита генератора IΔ<...........................177 4.6. Токовая защита обратной последовательности I2 >..................................178 4.7. Защита от симметричных перегрузок 4.8. Резервная дистанционная защита от междуфазных повреждений Z <....180 4.9. Резервная защита нулевой последовательности от КЗ на землю I0..........181 4.10. Защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения Ф
<............................................................................................................................. 181 4.11. Защита от асинхронного режима без потери возбуждения Ф 4.12. Дополнительные защиты.............................................................................185
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 5. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН 5.1. Виды повреждений и требования к защитам 5.2. Дифференциальная токовая защита одиночной системы сборных шин 5.3. Защита шин напряжением 330-500 кВ 5.4. Дифференциальная токовая защита двойной системы шин 110-220 кВ 5.5. Защита шин генераторного напряжения 5.6. Микропроцессорные защиты сборных шин..................................................207
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 6. Устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ).............................216
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ......................................................................................221
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................ 222 228
микропроцессорного терминала защиты линии
Если выключатель не отключается, то УРОВ с выдержкой времени на элементе ДТ-2 (7) действует на отключение смежных выключателей через дифференциальную защиту шин на запрет АПВ;
– на запрет пуска (останов) в.ч. передатчика на формирование сигнала ВЧТО;
– в схему сигнализации о срабатывании УРОВ.
Выдержка времени на элементе ДТ-2 (7) выбирается пои может регулироваться в пределах от 0,1 до 0,6 с. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. В чем различие между ближними дальним резервированием. Поясните назначение УРОВ.
3. Какие два признака неотключившегося КЗ используются в схеме пуска УРОВ?
4. Каково назначение выдержки времени в схеме УРОВ? Как выбирается эта выдержка времени. Как действует УРОВ при работе дифференциальной защиты сборных шин и отказе выключателя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии были рассмотрены защиты основного электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов, работающих на сборные шины, блоков генератор – трансформатор) и сборных шин электрических станций и подстанций. Для всех элементов рассмотрены защиты на электромеханических и полупроводниковых реле, а также с использованием устройств на микропроцессорной технике. Как следует из сказанного, переход на микропроцессорную элементную базу не привел к изменению принципов построения защита только расширил их функциональные возможности и существенно улучшил эксплуатационные качества. Именно поэтому микропроцессорные защиты очень быстро занимают место устаревших механических и микроэлектронных.
Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чему микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так,
мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1-0,5 ВА (у электромеханических –
10-30 ВА), аппаратная погрешность – в пределах 2÷5%, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95÷0,97 (у электромеханических, ступень селективности повремени может быть выбрана в пределах 0,2÷0,3 су электромеханических – 0,5÷12 с.
В качестве основных для всех элементов электрических станций и подстанций в микропроцессорных терминалах используются дифференциальные защиты с торможением, причем применяется
«направленное» торможение, обеспечивающее отсутствие торможения при внутренних КЗ и наличие торможения при внешних КЗ, что значительно повышает чувствительность защиты при КЗ с малыми токами (витковые замыкания, начало повреждения. Повышению чувствительности также способствует кусочно-линейная тормозная характеристика, обеспечивающая отсутствие торможения на начальном участке характеристики и относительно малый коэффициент торможения при небольших (доном) токах торможения. Хорошая отстройка цифровых дифференциальных защит трансформаторов от бросков тока намагничивания при включении позволила выполнить дифференциальные защиты с минимальным током срабатывания I
с.з.min
, равным 0,2÷0,5 ном Микропроцессорные дифференциальные защиты трансформаторов обеспечивают программное выравнивание вторичных токов в плечах защиты по величине и по фазе, в результате не требуется соединять вторичные обмотки трансформаторов тока в треугольник со стороны звезды силовых трансформаторов, собранных по схеме Это уменьшает нагрузку на трансформаторы тока со стороны ВН силового трансформатора и позволяет выбрать трансформаторы тока на меньший номинальный ток. В цифровых терминалах предусматривается также компенсация изменения вторичных токов при работе РПН
трансформатора. В результате ток небаланса в дифференциальной защите значительно уменьшается, а чувствительность защиты повыша- ется.
В дифференциальных защитах сборных шин напряжением кВ, которые работают с фиксированным присоединением элементов, изменение схемы токовых цепей защиты при нарушении фиксации производится программно изменением уставок. Кроме того,
у некоторого числа присоединений предусматривается свободная фиксация, которая определяется дежурным с помощью ключей, установленных на передней дверце шкафа.
Микропроцессорный принцип выполнения защит позволил также значительно улучшить характеристики резервных защити защит от опасных ненормальных режимов работы генераторов и трансформаторов.
Наряду со многими достоинствами микропроцессорные защиты обладают рядом недостатков высокая стоимость, уменьшение интервала обслуживания, меньший срок службы, неремонтопригод- ность, повышенные требования к электромагнитной совместимости и оперативному току.
Цифровые защиты обладают непрерывной самодиагностикой,
памятью, возможностью запоминания и осциллографирования параметров аварийных режимов, а также возможностью интеграции в автоматизированные системы высшего уровня управления (АСУ ТП
или АСДУ).
223
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. Правила устройства электроустановок. – е изд, перераб. и доп. с изм. М Изд.НЦ ЭНАС, 2004. – 926 с. Электротехнический справочник Вт. Т. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. е изд, стер. – М Изд. МЭИ, 2004. – 964 с. Федосеев А.М., Федосеев МА Релейная защита электроэнергетических систем Учебник для вузов. – е изд. – М Энергоатомиздат, 1992. – 528 с. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем:
Учеб. пособие для техникумов. – М Энергоатомиздат, 1998. – 800 с. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита энергетических систем Учеб.
пособие / Под ред. А.Ф. Дьякова. – М Изд-во МЭИ, 2002. – 296 с. Беркович МА, Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты М Энергоатомиздат, 1984.
7. Вавин В.А. Релейная защита блоков генератор – трансформатор. – М.:
Энергоатомиздат, 1982. – 256 с. Руководящие указания по релейной защите. Вып. А, Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110÷500 кВ. Схемы.
Расчеты. – М Энергоатомиздат, 1985.
9. Цифровые защиты генераторов, трансформаторов и блоков генератор трансформатор электростанций. Техническое описание. – Чебоксары НПП
«Экра», 2005.
10. Микропроцессорное устройство основной защиты трехобмоточного трансформатора Сириус – ТЗ». Техническое описание, руководство по эксплуатации, паспорт. – М Радиус Автоматика, 2004.
11. Шкаф защиты сборных шин напряжением 110-220 кВ типа ШЭ2607 061. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары НПП «Экра», 2003.
12. Добросотских И.И., Кулаков ПА, Шелушенина ОН Релейная защита блока
«генератор – трансформатор Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн.
ун-т, 2008. – 142 с. Кулаков ПА, Шелушенина ОН Микропроцессорные защиты элементов электрических станций. Часть 1. Защиты сетей 6-10 кВ и собственных нужд электрических станций Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт. – 138 с. Шелушенина ОН, Кожевникова Е.С. Выбор и расчет устройств релейной защиты с использованием ЭВМ. Релейная защита блоков генератор – трансформатор Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт, 1993. – 95 с. Шелушенина ОН, Добросотских И.И., Синельникова С.Н., Ведерников А.С.
Релейная защита электроэнергетических систем. Принципы выполнения защит. Защиты линий электропередач Учеб. пособие. – Самара Самар. гос.
техн. унт, 2010. – 206 с. Реле. Газовые и струйные защиты трансформатора РГТ50, РГТ80, РСТ25. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М ОРГРЭС, 1996. – 23 с. Алексеев В.С., Варганов Г.П., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.З. Реле защиты. М Энергия, 1976. – 464 с. Шабад М.Д. Защита трансформаторов распределительных сетей. – Л.:
Энергоатомиздат, 1981. – 136 с. Голанцов Е.Б., Молчанов В.В. Дифференциальная защита трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). – М Энергоатомиздат, 1990. – 88 с. Руководящие указания по релейной защите. Защита шин 6-220 кВ. – М.-Л.:
Госэнергоиздат, 1961. – 72 с. Кужеков С.Л., Синельников В.М. Защита шин электростанций и подстанций М Энергоатомиздат, 1983. – 184 с. Таубес И.Р. Релейная защита мощных турбогенераторов. – М Энергоиз - дат, 1981.
23. Шабад МА Защита генераторов малой и средней мощности. – М Энергия. – 95 с. Рубинчик В.А. Резервирование отключения коротких замыканий в электрических сетях. – М Энергоатомиздат, 1985.
25. Шкаф дифференциально-фазной защиты линии типа ШЭ2607 081. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары НПП «Экра», 2000.
26. Релейная защита трансформаторов связи ТЭЦ с генераторами, работающими на сборные шины Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию Сост. ОН. Шелушенина. – Самара СамГТУ, 2005. – 54 с. Релейная защита генераторов, работающих на сборные шины, и трансформаторов собственных нужд мощностью 6,3-16 МВ·А: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. ОН. Шелушенина. Самара СамГТУ, 2006. – 32 с. Релейная защита рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд мощностью 25-63 МВ·А: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию Сост. ОН. Шелушенина. – Самара СамГТУ, 2006. – 31 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
225
Учеб. пособие для техникумов. – М Энергоатомиздат, 1998. – 800 с. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита энергетических систем Учеб.
пособие / Под ред. А.Ф. Дьякова. – М Изд-во МЭИ, 2002. – 296 с. Беркович МА, Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты М Энергоатомиздат, 1984.
7. Вавин В.А. Релейная защита блоков генератор – трансформатор. – М.:
Энергоатомиздат, 1982. – 256 с. Руководящие указания по релейной защите. Вып. А, Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110÷500 кВ. Схемы.
Расчеты. – М Энергоатомиздат, 1985.
9. Цифровые защиты генераторов, трансформаторов и блоков генератор трансформатор электростанций. Техническое описание. – Чебоксары НПП
«Экра», 2005.
10. Микропроцессорное устройство основной защиты трехобмоточного трансформатора Сириус – ТЗ». Техническое описание, руководство по эксплуатации, паспорт. – М Радиус Автоматика, 2004.
11. Шкаф защиты сборных шин напряжением 110-220 кВ типа ШЭ2607 061. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары НПП «Экра», 2003.
12. Добросотских И.И., Кулаков ПА, Шелушенина ОН Релейная защита блока
«генератор – трансформатор Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн.
ун-т, 2008. – 142 с. Кулаков ПА, Шелушенина ОН Микропроцессорные защиты элементов электрических станций. Часть 1. Защиты сетей 6-10 кВ и собственных нужд электрических станций Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт. – 138 с. Шелушенина ОН, Кожевникова Е.С. Выбор и расчет устройств релейной защиты с использованием ЭВМ. Релейная защита блоков генератор – трансформатор Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт, 1993. – 95 с. Шелушенина ОН, Добросотских И.И., Синельникова С.Н., Ведерников А.С.
Релейная защита электроэнергетических систем. Принципы выполнения защит. Защиты линий электропередач Учеб. пособие. – Самара Самар. гос.
техн. унт, 2010. – 206 с. Реле. Газовые и струйные защиты трансформатора РГТ50, РГТ80, РСТ25. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М ОРГРЭС, 1996. – 23 с. Алексеев В.С., Варганов Г.П., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.З. Реле защиты. М Энергия, 1976. – 464 с. Шабад М.Д. Защита трансформаторов распределительных сетей. – Л.:
Энергоатомиздат, 1981. – 136 с. Голанцов Е.Б., Молчанов В.В. Дифференциальная защита трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). – М Энергоатомиздат, 1990. – 88 с. Руководящие указания по релейной защите. Защита шин 6-220 кВ. – М.-Л.:
Госэнергоиздат, 1961. – 72 с. Кужеков С.Л., Синельников В.М. Защита шин электростанций и подстанций М Энергоатомиздат, 1983. – 184 с. Таубес И.Р. Релейная защита мощных турбогенераторов. – М Энергоиз - дат, 1981.
23. Шабад МА Защита генераторов малой и средней мощности. – М Энергия. – 95 с. Рубинчик В.А. Резервирование отключения коротких замыканий в электрических сетях. – М Энергоатомиздат, 1985.
25. Шкаф дифференциально-фазной защиты линии типа ШЭ2607 081. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары НПП «Экра», 2000.
26. Релейная защита трансформаторов связи ТЭЦ с генераторами, работающими на сборные шины Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию Сост. ОН. Шелушенина. – Самара СамГТУ, 2005. – 54 с. Релейная защита генераторов, работающих на сборные шины, и трансформаторов собственных нужд мощностью 6,3-16 МВ·А: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. ОН. Шелушенина. Самара СамГТУ, 2006. – 32 с. Релейная защита рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд мощностью 25-63 МВ·А: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию Сост. ОН. Шелушенина. – Самара СамГТУ, 2006. – 31 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
225
ПРЕДИСЛОВИЕ. ВВЕДЕНИЕ. 5 1. ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 1.1. Нарушения нормальных режимов работы трансформаторов и требования к защитам. 6 1.2. Особенности автотрансформаторов 1.3. Принцип действия токовой отсечки 1.4. Дифференциальная защита 1.5. Токи небаланса в дифференциальной защите трансформаторов 1.6. Наличие намагничивающего тока силового трансформатора 1.7. Дифференциальная отсечка 1.8. Дифференциальная защита с использованием быстронасыщающихся трансформаторов. 27 1.9. Дифференциальная защита с реле типа РНТ-560.........................................29 1.10. Дифференциальная защита с реле, имеющим торможение (ДЗТ)............32 1.11. Полупроводниковая защита с времяимпульсным способом отстройки от переходных токов небаланса и торможением 1.12. Газовая защита трансформаторов 1.13. Защита от сверхтоков при внешних КЗ........................................................48 1.14. Особенности резервных защит автотрансформаторов 1.15. Защита от перегрузки 1.16. Микропроцессорные защиты трансформаторов и автотрансформаторов 60 1.17. Расчет микропроцессорной дифференциальной защиты трансформатора на примере устройства «Сириус-Т».......................................................................68
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 2. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ НА СБОРНЫЕ ШИНЫ 2.1. Виды повреждений и требования к защитам 2.2. Продольная дифференциальная защита генератора 2.3. Поперечная дифференциальная защита 2.4. Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора 2.5. Защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения 226
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 2. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ НА СБОРНЫЕ ШИНЫ 2.1. Виды повреждений и требования к защитам 2.2. Продольная дифференциальная защита генератора 2.3. Поперечная дифференциальная защита 2.4. Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора 2.5. Защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения 226
2.6. Токовая защита обратной последовательности 2.7. Защита от внешних симметричных коротких замыканий 2.8. Защита от симметричных перегрузок обмотки статора 2.9. Защита ротора от перегрузки током возбуждения.......................................97
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 3. ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР 3.1. Схемы энергоблоков 3.2. Особенности защит энергоблоков 3.3. Продольная дифференциальная защита генераторов блоков 3.4. Поперечная дифференциальная токовая защита от коротких замыканий между витками одной фазы в обмотке статора генератора 3.5. Защита от замыканий на землю в обмотке статора блочного генератора. 110 3.6. Защита от замыканий на землю водной точке цепи возбуждения генератора. Дифференциальная защита трансформатора блока 3.8. Дифференциальная защита ошиновки 330-500 кВ 3.9. Газовая защита трансформатора блока 3.10. Контроль изоляции вводов 500 и 750 кВ трансформаторов 3.11. Резервная дифференциальная защита блока генератор – трансформатор. Токовая защита обратной последовательности 3.13. Защита от внешних симметричных коротких замыканий 3.14. Защита от внешних коротких замыканий на землю 3.15. Защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора. Защита от повышения напряжения 3.17. Дополнительная максимальная токовая защита 3.18. Защита от асинхронного режима при потере возбуждения 3.19. Защита от симметричной перегрузки блока 3.20. Защита ротора генератора от перегрузки током возбуждения 227
3.21. Взаимодействие с технологическими защитами блока............................165
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 4. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР 4.1. Общие положения. 167 4.2. Дифференциальные защиты блока генератор – трансформатор 4.3. Продольная дифференциальная защита генератора I∆G...........................170 4.4. Дифференциальные токовые защиты трансформатора блока IΔT, блока генератор – трансформатор IΔG и трансформатора собственных нужд IΔTСН
................................................................................................................................ 175 4.5. Поперечная дифференциальная защита генератора IΔ<...........................177 4.6. Токовая защита обратной последовательности I2 >..................................178 4.7. Защита от симметричных перегрузок 4.8. Резервная дистанционная защита от междуфазных повреждений Z <....180 4.9. Резервная защита нулевой последовательности от КЗ на землю I0..........181 4.10. Защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения Ф
<............................................................................................................................. 181 4.11. Защита от асинхронного режима без потери возбуждения Ф 4.12. Дополнительные защиты.............................................................................185
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 5. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН 5.1. Виды повреждений и требования к защитам 5.2. Дифференциальная токовая защита одиночной системы сборных шин 5.3. Защита шин напряжением 330-500 кВ 5.4. Дифференциальная токовая защита двойной системы шин 110-220 кВ 5.5. Защита шин генераторного напряжения 5.6. Микропроцессорные защиты сборных шин..................................................207
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 6. Устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ).............................216
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ......................................................................................221
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................ 222 228
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ОГЛАВЛЕНИЕ. Учебное издание
ШЕЛУШЕНИНА Ольга Николаевна КУЛАКОВ Павел Алексеевич
МИГУНОВА Людмила Геннадьевна
СКРИПАЧЕВ Михаил Олегович Релейная защита электроэнергетических систем.
Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин
Редактор Г.В. Загребина Компьютерная верстка ИО. Миняева Выпускающий редактор Н.В. Беганова Подписано в печать Формат х 1/16. Бумага офсетная
Усл. пл. Уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Рег. № Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8 229
ШЕЛУШЕНИНА Ольга Николаевна КУЛАКОВ Павел Алексеевич
МИГУНОВА Людмила Геннадьевна
СКРИПАЧЕВ Михаил Олегович Релейная защита электроэнергетических систем.
Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин
Редактор Г.В. Загребина Компьютерная верстка ИО. Миняева Выпускающий редактор Н.В. Беганова Подписано в печать Формат х 1/16. Бумага офсетная
Усл. пл. Уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Рег. № Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8 229
1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 14