СПИСОК ПРИНЯТЫХСОКРАЩЕНИЙ
АРВ — автоматическое повторное включение
ВН — высокоенапряжение
МДС –магнитодвижущая сила
НН – низкоенапряжение
ОАПВ –однофазное автоматическое повторное включение
ОРУ – открытоераспределительное устройство
ПУЭ — правилаустройства электроустановок
СН — собственные нужды
ТСН –трансформатор собственных нужд
ТТ – трансформатор тока
ЭБ — энергоблок
ЭДС –электродвижущая сила
1 ВЫБОР СОСТАВАРЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР-ТРАНСФОРМАТОРЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ЕГО ЗАЩИЩЁННОСТЬ
В соответствиис ПУЭ для защиты от различных видов повреждений и анормальных режимов блоковгенератор-трансформатор при мощности генератора 1000 МВт должны бытьпредусмотрены следующие устройства релейной защиты:
-продольная дифференциальнаязащита генератора от многофазных коротких замыканий в обмотке статора и на еговыводах;
-поперечная дифференциальнаязащита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке статора приналичии двух параллельных ветвей;
-от перехода в асинхронныйрежим при потере возбуждения;
-дифференциальная защитаблочного трансформатора от всех видов коротких замыканий;
-дифференциальная защитаошиновки напряжением 330 — 750 кВ;
-защита от внешнихсимметричных коротких замыканий;
-защита от несимметричныхкоротких замыканий с интегральной зависимой характеристикой выдержки временисрабатывания;
-защита от повышениянапряжения;
-защита от внешниходнофазных коротких замыканий с большим током замыкания;
-защита от перегрузкиобмотки статора;
-защита от перегрузки роторагенератора током возбуждения с интегральной зависимой характеристикой выдержкивремени срабатывания;
-газовая защита блочноготрансформатора;
-защита от замыканий наземлю в одной точке обмотки возбуждения;
-защита от замыканий наземлю в цепи генераторного напряжения;
-защита от поврежденияизоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора;
2 РАСЧЁТУСТАВОК СРАБАТЫВАНИЯ ВЫБРАННЫХ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР-ТРАНСФОРМАТОР
Исходные данныедля расчёта:
ТрансформаторЭБ 2 ´ТЦ-630000/525. Генератор энергоблока ТВВ-800-2.
/> /> /> о.е.
/> /> /> о.е.
/> /> /> о.е.
/> />
ТрансформаторСН ТРДНС 40000/35 Мощность энергосистемы 500 кВ
/> />
/> />
/>
/>
/>
/>
/>
Номинальноенапряжение на секциях нормальной эксплуатации энергоблока 6.3кВ.
2.1 Расчёттоков короткого замыкания и сопротивлений элементов
Принимаем за базисное напряжение-номинальное напряжение на сборных шинах электрической станции:
/>
Индуктивнаясоставляющая сопротивления сети в максимальном режиме, приведённая к стороневысшего напряжения:
/>(2.1)
где: />,/> мощность КЗ в максимальномрежиме:
/>
Индуктивнаясоставляющая сопротивления сети в минимальном режиме, приведённая к стороневысшего напряжения:
/>(2.2)
где: /> мощностьКЗ в минимальном режиме:
/>
Значениеиндуктивной составляющей сопротивления трансформатора энергоблока, приведённоек стороне высшего напряжения:
/>(2.3)
/>-напряжение КЗтрансформатора энергоблока, />-мощность трансформатора энергоблока так как он состоит из 2 параллельныхтрансформаторов, то сопротивление эквивалентное блочного трансформатора будет в2 раза меньше
/>
Значениеиндуктивной составляющей сопротивления трансформатора собственных нуждэнергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:
/> (2.4)
/>-мощностьтрансформатора собственных нужд
/>
Значениеиндуктивной составляющей сопротивления генератора энергоблока, приведённое кстороне высшего напряжения:
/>(2.5)
/>-сверхпереходнаяЭДС генератора, />-мощность генератора
/>
Номинальноезначение первичного тока на стороне высокого напряжения энергоблока 500 кВ:
/>(2.6)
/>
Номинальноезначение первичного тока на стороне низкого напряжения энергоблока 24 кВ:
/> (2.7)
/>
Номинальноезначение первичного тока в ответвлении на трансформатор собственных нужд 24 кВ:
/> (2.8)
/>
В соответствиис величинами номинальных значений токов трансформатора со сторон ВН, НН и ТСНна стороне ВН используется встроенный трансформатор тока с коэффициентомтрансформации КI ВН = 2000/1 А, на стороне НН — трансформатор тока скоэффициентом трансформации КI НН = 28000/5 А, а на сторонеответвления на ТСН — трансформатор тока с коэффициентом трансформации КIТСН = 2800/5 А.
Вторичный ток вплече защиты на стороне высшего напряжения, соответствующий номинальноймощности защищаемого трансформатора, составляет:
/> (2.9)
/>-коэффициент,зависящий от схемы соединения ТТ, /> коэффициент трансформации ТТ(2000/1)
/>
Вторичный ток вплече защиты на стороне низшего напряжения, соответствующий номинальноймощности защищаемого трансформатора, составляет:
/> (2.10)
/>-коэффициент,зависящий от схемы соединения ТТ, />коэффициент трансформации ТТ(28000/5)
/>
Вторичный ток вплече защиты в ответвлении на трансформатор собственных нужд, соответствующийноминальной мощности ТСН, составляет:
/> (2.11)
/>
Максимальноезначение первичного тока, приведённое к стороне ВН энергоблока, проходящегочерез защищаемый трансформатор при трёхфазном металлическом коротком замыканиина выводах одной из расщеплённых обмоток трансформатора собственных нуждсоставляет:
/>(2.12)
/>
Минимальноезначение тока двухфазного короткого замыкания на выводах ВН трансформатора приработе энергоблока на холостом ходу составляет:
/>(2.13)
/>
Минимальноезначение тока двухфазного короткого замыкания на выводах НН трансформатора вминимальном режиме работы энергосистемы и при отключённом генераторе составляет:
/>(2.14)
/>
2.2 Продольнаядифференциальная токовая защита генератора
Защитавыполняется на реле с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформаторомтипа ДЗТ-11/5. Реле имеет рабочую обмотку с ответвлением посередине и тормознуюобмотку. Тормозную обмотку наиболее целесообразно присоединить ктрансформаторам тока со стороны линейных выводов. Наличие торможения позволяетповысить чувствительность защиты за счёт отстройки от внешних короткихзамыканий и асинхронного режима. Выбор уставок защиты сводится к определениючисла витков тормозной обмотки при принятом числе витков рабочей обмотки. МДСсрабатывания реле при отсутствии торможения Fср=100 А. При этомминимальный ток срабатывания реле составляет:
/>А (2.15)
При этом длявсех типов генераторов первичный ток срабатывания защиты составляет/>. Число витков рабочейобмотки принимается в зависимости от соотношения токов в плечах защиты вусловиях номинального режима. При соотношении токов 1:1 (обмотка статора имеет однупараллельную ветвь) используются 144 витка рабочей обмотки. При соотношениитоков 1:2 (обмотка статора имеет две параллельных ветви) используется ответвлениев средней части рабочей обмотки, к которому подключается плечо с большим током.Необходимое торможение определяется по условию отстройки защиты от наибольшеготока небаланса при внешнем коротком замыкании или асинхронном ходе генератора:
/>А (2.16)
/> (2.17)
где: /> - относительная погрешностьтрансформаторов тока, принимается равной 0,1;
/> - коэффициентоднотипности, для однотипных трансформаторов принимается равным 0,5, а дляразнотипных — 1,0;
/> - коэффициент, учитывающийапериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимсятрансформатором принимается равным 1,0;
/> - периодическаясоставляющая тока короткого замыкания или наибольшее значение тока асинхронногохода, А.
На блоках свыключателем в цепи генератора ток /> определяетсяпри коротком замыкании на выводах генератора, а при его отсутствии — прикоротком замыкании за трансформатором блока.
Наибольшеезначение тока асинхронного хода определяется по выражению:
/>(2.18)
/>
где: /> - фазное напряжение сетивысшего напряжения блока;
/> - переходный реактансгенератора;
/> - сопротивлениетрансформатора;
/> - сопротивление сети вмаксимальном режиме.
Намагничивающаясила рабочей обмотки реле вычисляется по значению тока в рабочей обмотке, равноготоку небаланса, и числу витков рабочей обмотки насыщающегося трансформаторареле:
/> (2.19)
/>
где: /> - число витков рабочей обмотки,144 или72 витка;
/> - коэффициент отстройки,принимаемый равным 1,6;
/> - коэффициенттрансформации трансформатора тока;
/> - определяется повыражению (1.2) и принимается большим из двух условий (короткое замыкание иасинхронный ход). Для выбора числа витков тормозной обмотки определяется МДС потормозной характеристике реле серии ДЗТ-11 из условия минимального торможенияFт=410Ав.
Расчётное числовитков тормозной обмотки определяется по выражению:
/> (2.20)
/>
где: />, а />
Принимаетсяближайшее большее число витков по справочным данным />
Чувствительностьзащиты при отсутствии торможения определяется при двухфазном коротком замыканиина выводах генератора и его работе на холостом ходу:
/> (2.21)
/>
где: /> - полный ток в местекороткого замыкания;
/> - определяется по формуле(1.1);
При наличииторможения коэффициент чувствительности определяется соотношением:
/> (2.22)
/>
/> (2.23)
Для нахождения /> предварительно для случаядвухфазного короткого замыкания на выводах генератора определяется рабочая и тормознаяМДС:
/> (2.24)
/>
где: /> - число витков рабочейобмотки (144 витка);
/> (2.25)
/>
где: /> - ток короткого замыканиясо стороны системы;
/> - принятое число витковтормозной обмотки.
Определяетсязначение МДС от системы:
/> (2.26)
/>
Далее потормозной характеристике при максимальном торможении определяется точка с координатами/> и />, которая соединяется сточкой начала координат. Находится /> попересечению прямой с тормозной характеристикой при максимальном торможении иопределяется по (2.22) коэффициент чувствительности.
/>
2.3 Поперечнаядифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмоткестатора
Защитавыполняется на токовом реле типа РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник ивключается на трансформатор тока, установленный в перемычке между двумянейтралями параллельных ветвей обмотки статора. Реле имеет четыре диапазонауставок от 1,75 до 17,5 А. При проектировании можно принять:
/>А.(2.27)
Как правило, /> и значение токасрабатывания защиты определяется при наладке по условию отстройки от токовнебаланса при внешнем коротком замыкании. С этой целью измеряется ток небалансав катушке исполнительного органа в режиме холостого хода генератора примаксимальном напряжении и в режиме короткого замыкания при номинальном токе.Измерения выполняют на минимальном диапазоне уставки реле (1,75… 3,5 А).
Первичный токсрабатывания защиты:
/>А.(2.28)
где: /> - коэффициенттрансформации трансформатора тока поперечной дифференциальной защиты.
2.4 Защита отзамыканий на землю в обмотке статора генератора
Защита отзамыканий на землю в обмотке статора генератора выполняется действующей понапряжению и содержит два органа: максимальное реле напряжения первойгармоники, защищающее до 90% обмотки статора со стороны линейных выводов, иреле напряжения третьей гармоники с торможением, защищающее до 35% обмотки статорагенератора со стороны нулевых выводов. Расчёт уставок защиты сводится копределению параметров срабатывания указанных органов. Уставку органанапряжения /> выбирают по условиюотстройки от напряжения нулевой последовательности основной частоты приоднофазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения за трансформаторомблока:
/> (2.29)
где: /> -утроенное напряжениенулевой последовательности со стороны линейных выводов генератора;
/> - коэффициент отстройки,принимаемый равным 1,3;
/> - коэффициенттрансформации трансформатора напряжения обмотки, соединённой в разомкнутыйтреугольник:
/> (2.30)
Напряжениенулевой последовательности на выводах генератора:
/> (2.31)
где: /> - коэффициент, учитывающийрежим нейтрали генератора (при заземлённой нейтрали />;при изолированной – />);
/> - максимальное значениенапряжения нулевой последовательности на стороне высокого напряжениятрансформатора блока при однофазном коротком замыкании (определяется расчётом);
/> - ёмкость между обмоткамивысокого и низкого напряжения одной фазы трансформатора блока;
/> - ёмкость одной фазыобмотки статора генератора на землю;
/> - ёмкость одной фазыобмотки низкого напряжения трансформатора блока на землю.
В связи сосложностью определения ёмкостей /> и /> целесообразно при наладкеизмерять напряжения на фазных выводах генератора при подаче напряжения отпостороннего источника /> на разземлённуюнейтраль трансформатора блока относительно земли.
Напряжение /> на генераторе в реальныхусловиях будет больше измеренного в /> раз(коэффициент /> тот же, что и в выражении(3.2)). В целях предотвращения излишних отключений энергоблоков из-зачрезмерной чувствительности рекомендуется принимать уставку реле напряжения 10В. В любом случае уставка не должна превышать 15 В. В защите ЗЗГ-1 с цельюотстройки от внешних однофазных коротких замыканий применяется выдержка временина срабатывание />. В защитах болеепоздней разработки (ЗЗГ-11 и ЗЗГ-12) предусмотрена блокировка защиты понапряжению обратной последовательности и поэтому задержка на срабатывание нетребуется.
Определениеуставки третьей гармоники.
На рабочую цепьподаётся сумма напряжений третьей гармоники со стороны нейтрали /> и линейных выводов />, а на тормозную цепь — напряжение третьей гармоники со стороны нейтрали />.Отношение /> при снижении которого дозаданного уровня срабатывания органа третьей гармоники, представляет собойсопротивление обмотки статора со стороны нейтрали на землю, отнесённое кудвоенному ёмкостному сопротивлению генератора:
/>(2.32)
Срабатываниеоргана третьей гармоники определяется уставкой коэффициента торможения, равногоотношению напряжения рабочей цепи к напряжению тормозной цепи:
/> (2.33)
где: /> - коэффициент отстройки;
/> - относительноесопротивление срабатывания.
Уставку /> выбирают по условиюнадёжного действия (/>) органаторможения третьей гармоники в конце зоны, охватываемой органом первойгармоники.
При оптимальнойуставке реле /> напряжение в конце зоныего надёжного действия с /> составит/>. При этом орган напряжениянулевой последовательности охватывает 0,7 числа витков со стороны линейныхвыводов. Следовательно зона надёжного действия органа третьей гармоники состороны нейтрали должна быть />.
В случаеметаллического замыкания в конце этой зоны:
/>
где: /> - ЭДС третьей гармоникигенератора.
Принимая /> и подставляя его вместо /> в выражение (3.4), получаем:
/> или: />
Такуюподстановку следует принимать для всех турбогенераторов независимо от уставкиоргана напряжения первой гармоники. Зону действия органа третьей гармоники приметаллическом замыкании со стороны нейтрали определяют по выражению (2.33), принимая/>.
Если принять />, то /> и />, то />. Отсюда />. При /> зона действия органаторможения третьей гармоники со стороны нейтрали (/>)составит: />
При замыканиисо стороны линейных выводов (/>):
/> и /> (2.34)
При этом зонасо стороны линейных выводов будет />. При /> зона действия органаторможения третьей гармоники со стороны линейных выводов составит:
/>
Наличие зоныдействия органа третьей гармоники со стороны линейных выводов генераторарезервирует реле напряжения нулевой последовательности. В защите ЗЗГ-1отстройка от напряжения основной частоты органа третьей гармоники выполнена внедостаточной степени, поэтому при наладке требуется выполнить проверкуотстройки органа третьей гармоники от частоты 50 Гц. При необходимости вводитсяблокировка по напряжению обратной последовательности. Для защиты ЗЗГ-11 такаяпроверка не требуется. На блокирующем реле напряжения обратнойпоследовательности рекомендуется уставка />.Реле по производной в защите ЗЗГ-12 не имеет регулируемых уставок и расчётнаяпроверка надёжности его действия не требуется. На однофазные короткие замыканияна стороне высокого напряжения реле по производной не реагирует. Для обеспеченияправильной работы органа третьей гармоники следует устанавливать измерительныетрансформаторы напряжения в нейтрали и на выводах генератора с одинаковыминоминальными первичными напряжениями. При этом номинальные вторичные напряжениятрансформатора напряжения, соединённого в разомкнутый треугольник, равны 100/3 В,а номинальное напряжение трансформатора напряжения, установленного в нейтралидолжно быть 100 В.
2.5 Защита отасинхронного режима при потере возбуждения
Защитавыполняется на одном из трёх реле сопротивления комплекта КРС-2.Положениехарактеристики реле на комплексной плоскости сопротивлений определяетсяположением комплексного сопротивления на выводах генератора в режиме нормальнойработы и асинхронном режиме. В нормальном режиме вектор комплексногосопротивления находится в I квадранте, а при потере возбуждения и переходе васинхронный режим перемещается в IV квадрант. По этой причине характеристикасрабатывания реле сопротивления защиты выбирается в III и IV квадрантах приугле максимальной чувствительности близком к />.Первичное сопротивление срабатывание, определяющее диаметр окружности реле,принимается равным />, что целесообразнодля обеспечения надёжной работы реле при потере возбуждения ненагруженнымгенератором.
/>
/>
Дляпредотвращения срабатывания реле при нарушениях синхронизма в энергосистеме егохарактеристика смещается по оси /> комплекснойплоскости в сторону III и IV квадрантов на />.Угол максимальной чувствительности желательно иметь равным />. На применяемых релеудаётся получить />.
/> (2.36)
/> (2.37)
Сопротивлениюдиаметра характеристики и её смещению в III и IV квадранты соответствуют вторичныезначения этих сопротивлений:
/>(2.38)
где: /> - первичное сопротивлениесрабатывания или смещения характеристики;
/> и /> - коэффициенттрансформации соответственно трансформаторов тока и напряжения.
/> (2.39)
Времясрабатывания защиты принимается равным 1...2 с. Указанная выдержка временинеобходима для предотвращения излишних срабатываний защиты при нарушениях динамическойустойчивости и асинхронном ходе в системе.
2.6Дифференциальная защита трансформатора блока от внутренних повреждений
Дифференциальнаязащита трансформаторов блоков мощностью 160...1000 МВт выполняется сиспользованием дифференциального токового реле с торможением типа ДЗТ-21-У3. Взащите для отстройки от токов включения при постановке трансформатора поднапряжение используется времяимпульсный принцип с торможением от второйгармоники дифференциального тока. Благодаря этому реле обладает высокойчувствительностью, поскольку ток срабатывания защиты по условию отстройки отброска намагничивающего тока принимается равным />.Для отстройки защиты от токов небаланса при внешних коротких замыканияхиспользуется торможение от токов плеч защиты, что также обусловливает повышениечувствительности защиты. В схемах защиты цепи процентного торможенияподключаются со стороны высшего и нижнего тока. Тормозная характеристика вначальной части имеет горизонтальный участок со ступенчатым регулированием надва положения полусуммы тормозных токов. Для выравнивания токов плеч защиты идля возможности подключения защиты к трансформаторам тока с номинальнымвторичным током 1,0 А (со стороны высокого напряжения) используются согласующиеповышающие автотрансформаторы тока типа АТ-31-У3. При применении длядифференциальной защиты на всех напряжениях трансформаторов тока с номинальнымвторичным током 5,0 А согласующие автотрансформаторы тока могут неустанавливаться, однако их применение может оказаться необходимым в техслучаях, когда значение вторичного тока плеча в номинальном режиметрансформатора выходит за пределы номинальных токов ответвлений трансформаторарабочей цепи более, чем 0,5 А (если со стороны высокого напряжениятрансформатора не может быть принят другой коэффициент трансформациитрансформатора тока). Для повышения быстродействия защиты при больших токах короткогозамыкания внутри защищаемой зоны предусмотрена дифференциальная отсечка, позволяющаяфиксировано менять уставку срабатывания (/> или/>). В дифференциальнойтоковой защите типа ДЗТ-21 конструктивно предусмотрено регулированиеминимального тока срабатывания, коэффициента торможения, длины горизонтальногоучастка тормозной характеристики, уставки срабатывания дифференциальнойотсечки, а также имеется возможность выравнивания тока в плечах защиты.
Минимальный токсрабатывания защиты при отсутствии торможения определяется по условию отстройкиот тока включения блочного трансформатора под напряжение:
/> или /> (2.40)
где: /> - номинальный ток состороны высокого напряжения, соответствующий номинальной мощноститрансформатора
Ток ответвлениясо стороны собственных нужд подаётся в защиту в том случае, если при короткомзамыкании за трансформатором собственных нужд /> при/>. В соответствии спроведёнными расчётами ток ответвлений подаётся в защиту на всех схемахэнергоблоков. Коэффициент трансформации промежуточного трансформатора токавыбирают таким, чтобы вторичный ток трансформатора тока собственных нужд привторичном токе, равном номинальному току трансформатора блока, понижался до2,5...5,0 А. В схемах энергоблоков 160...800 МВт указанный промежуточныйтрансформатор тока применяется также для гальванической развязки цепей релейнойзащиты. Помимо условия (2.40) должна обеспечиваться отстройка защиты от токовнебаланса при внешнем коротком замыкании или тока нагрузки, соответствующихконцу горизонтального участка тормозной характеристики, поскольку в этом случаена реле отсутствует эффект торможения. Однако на блоках генератор-трансформатор,не имеющих устройства регулирования напряжения под нагрузкой, условие отстройкиминимального тока срабатывания защиты от тока небаланса в указанных режимах непроверяется, так как автоматически выполняется при выборе тока срабатывания защитыпо выражению (2.40) для случая включения ненагруженного трансформатора поднапряжение.
Выборответвлений трансформатора рабочей цепи, а также варианта включенияавтотрансформатора тока. Определяются первичные номинальные токи для обеихсторон защищаемого трансформатора (/>) и вцепи трансформатора собственных нужд />.
Определяютсявторичные токи в плечах защиты:
/> (2.41)
/> (2.42)
/> (2.43)
где: /> - коэффициент схемы (/> при соединении вторичныхобмоток трансформаторов тока в звезду и /> присоединении в треугольник);
/> - коэффициентытрансформации трансформаторов тока на сторонах, соответственно, высокого,низкого напряжений блочного трансформатора и в цепи трансформатора собственныхнужд.
При необходимости установки во вторичной цепи дополнительныхтрансформаторов тока со стороны высокого напряжения (повышающихавтотрансформаторов тока типа АТ-31-У3) коэффициент трансформации последних выбираетсятаким образом, чтобы значение тока />,подающегося на защиту от автотрансформатора, находилось в диапазоне номинальныхтоков трансформатора:
/> (2.44)
где: /> -номинальныйток ответвления, присоединяемого к трансреактору, равный 2,5 А;
/> - ток ответвления, присоединяемого к трансформаторам тока, ближайший меньшийтока />.
Определяется рабочий вторичный ток />, подающийся на защиту состороны высокого напряжения трансформатора блока с учётом автотрансформаторовтока, установленных в этих цепях, и номинальный ток ответвления трансформатора:
/> (2.45)
Выбираютсяответвления трансреактора рабочей цепи для стороны высокого напряжения.Номинальный ток ответвления трансреактора /> выбираетсяближайшим меньшим по отношению к вторичному номинальному току />:
/>/> (2.46)
/> (ответвление 6)
Для сторонынизкого напряжения номинальный ток ответвлений трансреактора определяется повыражению:
/> (2.47)
Принимается />=5А (ответвление 1)
Определениеуставки резистора R13.
Уставка релезащиты /> выставляется переменнымрезистором R13. Выбор уставки сводится к определению для каждого плеча защитыминимального тока срабатывания реле />,выраженного в долях номинального тока выбранного ответвления трансреактора. Приэтом следует учитывать наличие автотрансформаторов тока в цепях защиты.
Относительныйток срабатывания реле:
-со сторонывысокого напряжения трансформатора:
/> (2.48)
-со сторонынизкого напряжения автотрансформатора при отсутствии автотрансформатора тока:
/> (2.49)
В соответствиис паспортными данными защиты ДЗТ-21 резистор R13, подключаемый крегулировочному органу защиты, осуществляет плавную регулировку тока срабатыванияреле в пределах от 0,3 до 0,7 номинального тока ответвления.
Проверкаотстройки защиты от короткого замыкания за трансформатором собственных нужд.
Определяетсяприведённое к стороне низкого напряжения трансформатора блока максимальноезначение тока короткого трехфазного замыкания на стороне низкого напряжениятрансформатора собственных нужд (на одной из расщеплённых обмоток) примаксимальном режиме работы системы.
Выборответвлений трансформаторов тока тормозной цепи реле.
Врассматриваемых схемах тормозные цепи реле присоединяются к трансформаторамтока со стороны обмоток высокого и низкого напряжений блочного трансформатора.Для этого используются два трансформатора тока цепи процентного торможениязащиты ДЗТ-21, имеющие по четыре ответвления. Номинальные токи ответвленийтрансформаторов тока цепи процентного торможения выбираются ближайшими большимиподводимых к реле токов плеч /> и />:
для ВН: /> (ответвление 3)
для НН: /> (ответвление 1)
Расчёт защиты вусловиях торможения./>
Использованиетормозных цепей даёт возможность не отстраивать минимальный ток срабатываниязащиты от внешних повреждений, когда имеется торможение. Предотвращениесрабатывания защиты в условиях торможения обеспечивается исходя из тормознойхарактеристики реле, которая должна выбираться таким образом, чтобы при всехвозможных вариантах внешних повреждений обеспечивался необходимый коэффициентторможения.
Несрабатываниезащиты обеспечивается, если все точки, соответствующие возможным при внешнихкоротких замыканиях отношениям приращения рабочего тока /> к приращению полусуммытормозных токов />, лежат нижетормозной характеристики реле. При определении коэффициента торможения следуетрассмотреть короткие замыкания в точках, в которых отстройка производится спомощью торможения.
На блоках сдвухобмоточными трансформаторами при внешнем повреждении на стороне высокого(низкого) напряжения блока за расчётную следует принимать точку, в которой токкороткого замыкания имеет наибольшее значение и в которой защита не должнадействовать. При внешнем повреждении на ответвлении к собственным нуждамторможение не требуется и не учитывается в расчёте. С учётом вышеизложенногоопределение коэффициента торможения должно производиться при внешнем трёхфазномкоротком замыкании на стороне высокого напряжения трансформатора блока дляэнергоблоков, не имеющих выключателя или с выключателем нагрузки в цепигенераторного напряжения, и на стороне низкого напряжения — для блоков свыключателем в цепи генераторного напряжения. Последнее необходимо длясохранения электроснабжения собственных нужд при повреждениях генератора. Приотсутствии выключателя в цепи генератора отстройки защиты от коротких замыканийв генераторе не требуется, так как при этом энергоблок отключается полностью.Значения рабочего тока />, необходимые дляподсчёта коэффициента торможения, могут быть определены следующим образом. Токв рабочей обмотке при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне высокогои низкого напряжения трансформатора блока для каждого случая подключениядифференциальной защиты равен току небаланса:
/> (2.50)
/>
Ток небалансаопределяется как сумма двух составляющих вторичного тока небаланса /> и />. Составляющая />, обусловленная регулированиемнапряжения трансформатора, в токе небаланса отсутствует, так как трансформаторыблоков указанного регулирования не имеют.
/>=0,213+0,187=0,4 (2.51)
где: /> - составляющая,обусловленная погрешностью трансформаторов тока;
/> - составляющая,обусловленная неточностью установки расчётного тока срабатывания наответвлениях трансформаторов рабочей цепи реле.
В выражении(2.51) учитываются абсолютные значения составляющих тока небаланса /> и />. Составляющие тока небалансаопределяются по выражениям:
/> (2.52)
/>=/> (2.53)
где: /> - коэффициент, учитывающийпереходный режим (апериодическую составляющую тока), принимается равным 1,0;
/> - коэффициент однотипноститрансформаторов тока, принимается равным 1,0;
/> - относительное значениеполной погрешности трансформаторов тока, принимается равным 0,1;
/> - периодическаясоставляющая вторичного тока(/>) вплече защиты со стороны высокого и низкого напряжения трансформатора блока привнешнем коротком замыкании в расчётной точке (определяется исходя из значенияпервичного тока /> в рассматриваемомрасчётном режиме с учётом коэффициента трансформации трансформаторов тока /> или /> со стороны,соответственно, высокого или низкого напряжения трансформатора блока и коэффициента/>,
/> (2.54)
/> - коэффициенттрансформации автотрансформаторов тока (в соответствии с выражением), приотсутствии автотрансформаторов тока />;
/> - расчётное значениеноминального тока ответвления трансреактора в плечах защиты со стороны высокогонапряжения (/>) или низкого напряжения (/>) трансформатора блокаопределяется соответственно по (2.45) или (2.51) и (2.42);
/> - номинальный ток выбранногоответвления трансреактора /> или />.
Относительныезначения токов в рабочей цепи определяются при внешнем коротком замыкании настороне высокого или низкого напряжения трансформатора блока в плече защиты:
/> (2.55)
Минимальноезначение тормозного тока следует определять в тех же расчётных точках, что ипри расчёте рабочих токов реле.
Тормозной токдля каждой тормозной цепи:
/> (2.56)
где: /> - первичный ток короткогозамыкания при внешнем повреждении;
/> - коэффициент схемы.
Относительныезначения токов в тормозных цепях:
/> (2.57)
/> (2.58)
Для расчётазащиты в условиях торможения реле необходимо выбрать ток начала торможения />, то есть длинугоризонтального участка тормозной характеристики реле. С целью повышениячувствительности защиты к межвитковым коротким замыканиям в трансформаторерекомендуется принимать длину горизонтального участка тормозной характеристики />. Коэффициент торможенияреле />, характеризующий тормозноедействие реле, определяется как отношение приращения тока в рабочей (дифференциальной)цепи реле /> к полусумме приращениятока в тормозной цепи реле />:
/> (2.59)
Из тормознойхарактеристики реле видно, что:
/> (2.60)
/> (2.61)
Коэффициентторможения защиты определяется исходя из выражений (2.59) — (2.61):
/> (2.62)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,5;
/> - относительное значениетока рабочей цепи реле при внешнем повреждении в расчётной точке;
/> - относительное значениесуммы тормозных токов при внешнем коротком замыкании;
/> - ток начала торможения,принимается равным 1,0.
Так как /> получился меньше чем 0,3,то принимаем />=0,3
Выбор уставкидифференциальной отсечки.
Дифференциальнаяотсечка используется для повышения быстродействия защиты при больших кратностяхтока короткого замыкания в защищаемой зоне. Уставку отсечки во всех случаяхможно принимать минимальной, поскольку при этом обеспечивается её отстройка оттоков включения и от токов небаланса при внешних коротких замыканиях:
/> (2.63)
Определениечувствительности защиты.
Чувствительностьзащиты на рассматриваемых энергоблоках при повреждении в защищаемой зонеследует определять при отсутствии торможения.
При короткомзамыкании в зоне защиты полусумма тормозных токов всегда оказывается меньшетока в дифференциальной цепи. Поэтому расчётная точка, соответствующаяминимальному короткому замыканию в зоне защиты, в плоскости координат(/>, />) всегда лежит вышетормозной характеристики реле, а прямая, соединяющая эту точку с началомкоординат, является геометрическим местом точек, соответствующих изменяющемусяпереходному сопротивлению в месте короткого замыкания. Эта прямая всегдапересекает горизонтальную часть тормозной характеристики. На этом пересечениизащита работает на пределе чувствительности с током />.
Коэффициентчувствительности защиты определяется по выражению:
/>(2.64)
где:
/>=/> (2.65)
/> - относительное значениетока в месте двухфазного короткого замыкания (для отсечки ток короткогозамыкания рассчитывается в рабочем, а не в минимальном режиме);
/> - относительное значениеминимального тока срабатывания реле;
Чувствительностьзащиты определяется при металлическом повреждении на выводах трансформатораблока.
Расчётными длястанции и системы являются реально возможные режимы, обусловливающиеминимальный ток повреждения. В соответствии с ПУЭ коэффициент чувствительностидолжен быть />.
2.7 Дифференциальнаязащита ошиновки 330 — 750 кВ
Общиеположения.
Для подключениязащиты используются трансформаторы тока с одинаковыми или различными коэффициентамитрансформации с номинальным значением вторичного тока, как правило, 1А. Защитавыполняется с использованием дифференциальных реле с быстронасыщающимисятрансформаторами типа РНТ-566 в связи с тем, что общая резервнаядифференциальная защита энергоблока, охватывающая и ошиновку в том числе, выполненана реле с торможением.
Определениеминимального тока срабатывания и расчёт числа витков рабочей обмотки.
Первичныйминимальный ток срабатывания дифференциальной защиты /> выбирается из условияотстройки от максимального рабочего тока небаланса /> припереходном режиме внешнего короткого замыкания:
/> (2.66)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,3.
Расчётный токнебаланса:
/>(2.67)
где: />-коэффициент, учитывающийапериодическую составляющую тока, может быть принят равным 1,0;
/> - коэффициент однотипноститрансформаторов тока, принимается равным1,0;
/> - относительная полнаяпогрешность трансформаторов тока, принимается равной 1,0;
/> - периодическаясоставляющая тока внешнего трёхфазного короткого замыкания (при />); при этом за расчётнуюточку принимается место установки одного из выключателей, где ток короткогозамыкания имеет большее значение.
/> (2.68)
Расчётное числовитков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора:
/> (2.69)
где: /> - минимальная МДСсрабатывания реле (для реле РНТ-566 />).
Определяетсяуточнённое значение тока срабатывания защиты исходя из фактическиустановленного числа витков рабочей обмотки реле /> повыражению:
/> (2.70)
Определениечувствительности защиты.
Чувствительностьзащиты при повреждении в защищаемой зоне оценивается коэффициентомчувствительности />, которыйопределяется отношением минимального тока короткого замыкания к току срабатываниязащиты:
/> (2.71)
где: /> - периодическаясоставляющая (/>) минимальноготока металлического короткого замыкания в защищаемой зоне.
/> (2.72)
2.8 Резервнаядифференциальная защита энергоблока
Основныеположения по расчёту резервной дифференциальной защиты блока, выполненной нареле типа ДЗТ-21.
Расчёт рабочейцепи защиты включает в себя определение минимального тока срабатывания защиты ивыбор ответвлений трансреактора, а также ответвлений выравнивающихавтотрансформаторов при их наличии. Минимальный ток срабатывания защитывыбирается по большему из двух условий:
-отстройки отброска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора блокапод напряжение по выражению (2.40);
-отстройки отмаксимального тока короткого замыкания за трансформатором собственных нужд:
/> (2.73)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,5;
/> - периодическаясоставляющая тока трёхфазного металлического короткого замыкания на выводаходной из обмоток трансформатора собственных нужд в максимальном режиме работыстанции и системы.
/> (2.74)
Для резервнойдифференциальной защиты допускается загрубление по сравнению с основной,поскольку она предназначена для быстрой ликвидации коротких замыканий наошиновке высокого и низкого напряжения блока и не предназначена для защиты отмежвитковых коротких замыканий. Определяются вторичные номинальные токи вплечах защиты по выражениям (2.41) и (2.42).
/>
/>
При необходимости установки во вторичной цепидополнительных трансформаторов тока со стороны высокого и низкого напряжения(повышающих автотрансформаторов тока типа АТ-31-У3 и понижающихавтотрансформаторов тока типа АТ-32-У3 ) коэффициент трансформации последнихвыбирается таким образом, чтобы значение тока />,подающегося на защиту от автотрансформатора, находилось в диапазоне номинальныхтоков трансреактора(2,5 — 5,0А):
/>
/>
где: /> -номинальныйток ответвления, присоединяемого к трансреактору, равный 3 А;
/> -номинальный ток ответвления, присоединяемого к трансреактору, равный 5А;
/> - ток ответвления, присоединяемого к трансформаторам тока, ближайшийбольший тока />.
/> - ток ответвления, присоединяемого к трансформаторам тока, ближайшийменьший тока />.
Определяется рабочий вторичный ток />, подающийся на защиту состороны высокого напряжения трансформатора блока с учётом автотрансформаторовтока, установленных в этих цепях, и номинальный ток ответвления трансреактора:
/> (2.75)
Определяется рабочий вторичный ток />, подающийся на защиту состороны низкого напряжения трансформатора блока с учётом автотрансформаторовтока, установленных в этих цепях, и номинальный ток ответвления трансреактора:
/> (2.76)
Выбираютсяответвления трансреактора рабочей цепи для стороны высокого напряжения.Номинальный ток ответвления трансреактора /> выбираетсяближайшим меньшим по отношению к вторичному номинальному току />:
/>/> (2.77)
/> (ответвление 6)
Для сторонынизкого напряжения номинальный ток ответвлений трансреактора определяется повыражению:
/> (2.78)
Принимается />=3А (ответвление 5 )
Определениеуставки резистора R13.
Уставка релезащиты /> выставляется переменнымрезистором R13. Выбор уставки сводится к определению для каждого плеча защитыминимального тока срабатывания реле />,выраженного в долях номинального тока выбранного ответвления трансреактора. Приэтом следует учитывать наличие автотрансформаторов тока в цепях защиты. Далеедля каждого плеча защиты определяется относительное значение минимального токасрабатывания защиты:
/> (2.79)
/> (2.80)
В случаезначительных расхождений /> для отдельныхплеч защиты рекомендуется уточнить выравнивание токов автотрансформаторами.Уставка защиты /> принимаетсяравной наибольшему значению, полученному по (2,73) выставляется с помощьюрезистора R13. Расчёт цепи торможения включает в себя определение ответвленийна выходных трансформаторах тока тормозной цепи и расчёт коэффициентаторможения. Номинальные токи ответвлений трансформаторов тока цепи торможениявыбираются ближайшими большими подведённых к защите токов /> или /> и /> для ТLА2:
/>/> (2.81)
/>(ответвление 3)
для ТLА1:
/>/> (2.82)
/>(ответвление 6)
Ток началаторможения (длина горизонтального участка тормозной характеристики)определяется так же, как для основной дифференциальной защиты трансформатора блока.С целью повышения чувствительности защиты к межвитковым коротким замыканиям втрансформаторе рекомендуется принимать длину горизонтального участка тормознойхарактеристики />. Коэффициентторможения определяется при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороневысокого напряжения блока по условию отстройки защиты от максимального значениятока небаланса. При этом расчётным является короткое замыкание за одним извыключателей высокого напряжения, через который протекает максимальныйсуммарный ток системы и защищаемого блока. В этом случае погрешноститрансформаторов тока в цепи указанного выключателя создают максимальные токинебаланса. Ток в рабочей цепи защиты принимается равным току небаланса согласно(2.60),
/>=10,4+0=10,04А (2.83)
Ток небалансаопределяется по выражениям (2.61) и (2.62),
/> (2.84)
/>=/> (2.85)
относительноезначение тока в рабочей цепи по (2.63)./>
/> (2.86)
Минимальныезначения тормозных токов для каждой тормозной цепи определяются в тех жерасчётных точках, что и при расчёте рабочих токов реле по выражению (2.64).
Коэффициентторможения защиты /> определяется повыражению (2.62).
/> (2.87)
где: /> - первичный ток короткогозамыкания при внешнем повреждении;
/> - коэффициент схемы.
Относительныезначения токов в тормозных цепях:
/> (2.88)
/> (2.89)
Коэффициентторможения реле />, характеризующийтормозное действие реле, определяется как отношение приращения тока в рабочей(дифференциальной) цепи реле /> кполусумме приращения тока в тормозной цепи реле />:
Из тормознойхарактеристики реле видно, что:
/> (2.90)
/> (2.91)
/> (2.92)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,5;
/> - относительное значениетока рабочей цепи реле при внешнем повреждении в расчётной точке;
/> - определяется ранее;
/> - относительное значениесуммы тормозных токов при внешнем коротком замыкании,
/> - ток начала торможения,принимается равным 1,0.
Так как /> получился меньше чем 0,3,то принимаем />=0,3
Уставкудифференциальной отсечки во всех случаях можно принимать минимальной (/>), поскольку при этомобеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешнихкоротких замыканиях. Чувствительность защиты при внутренних коротких замыканияхвсегда высокая в связи с малым значением минимального тока срабатывания иналичием горизонтального участка тормозной характеристики. В соответствии стребованиями ПУЭ коэффициент чувствительности резервной дифференциальной защитыдолжен быть не менее двух (/>).Чувствительность защиты на рассматриваемых энергоблоках при повреждении взащищаемой зоне следует определять при отсутствии торможения. При короткомзамыкании в зоне защиты полусумма тормозных токов всегда оказывается меньшетока в дифференциальной цепи. Поэтому расчётная точка, соответствующаяминимальному короткому замыканию в зоне защиты, в плоскости координат(/>, />) всегда лежит вышетормозной характеристики реле, а прямая, соединяющая эту точку с началомкоординат, является геометрическим местом точек, соответствующих изменяющемусяпереходному сопротивлению в месте короткого замыкания. Эта прямая всегдапересекает горизонтальную часть тормозной характеристики. На этом пересечениизащита работает на пределе чувствительности с током />.
Коэффициентчувствительности защиты определяется по выражению:
/> (2.93)
где:
/>=/>(2.94)
— относительноезначение тока в месте двухфазного короткого замыкания (для отсечки токкороткого замыкания рассчитывается в рабочем, а не в минимальном режиме);
/> - относительное значениеминимального тока срабатывания реле;
Чувствительностьзащиты определяется при металлическом повреждении на выводах трансформатораблока. Расчётными для станции и системы являются реально возможные режимы,обусловливающие минимальный ток повреждения. В соответствии с ПУЭ коэффициентчувствительности должен быть />.Резервная дифференциальная защита, устанавливаемая на блоках с выключателем вцепи генератора, должна иметь выдержку времени />.
2.9 Защита отвнешних симметричных коротких замыканий
Защитавыполняется с помощью одного из трёх реле сопротивления комплекта КРС-2.
Реле имееткруговую или эллиптическую характеристику срабатывания, расположенную в Iквадранте комплексной плоскости. Сопротивление срабатывания защиты выбираетсяпо условию отстройки от режима наибольшей нагрузки. Сопротивление нагрузкиопределяется по выражению:
/>(2.95)
где: /> - минимальное напряжениена выводах генератора, принимается равным />;
/> - максимальное значениерабочего тока генератора в условиях кратковременной перегрузки, принимаетсяравным />.
Сопротивлениесрабатывания защиты при круговой характеристике срабатывания реле:
/> (2.96)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,2;
/> - коэффициент возвратареле, равен 1,05;
/> - угол максимальнойчувствительности реле, равный 80О для реле сопротивления КРС-2;
/> - угол нагрузки(определяется при дальнейшем расчёте).
Принимается,что активная мощность не изменилась:
/> (2.97)
При пониженномнапряжении до /> и максимальномтоке нагрузки />:
/>(2.98)
Из равенствавыражений (2.97) и (2.98) следует:
/> (2.99
/> (2.100)
/> (2.101)
Уставкасрабатывания на реле сопротивления подсчитывается по выражению:
/>(2.102)
/>
где: /> - коэффициенттрансформации трансформаторов тока;
/> - коэффициенттрансформации трансформаторов напряжения;
/> - коэффициенттрансформации промежуточных трансформаторов тока, равный 10/5 А, а при егоотсутствии />.
Токдесятипроцентной погрешности реле зависит от вида характеристики: при номинальномтоке 5 А и круговой характеристике без смещения со схемой подпитки, а также сосмещением 12% в III квадрант он равен 1,45 А, при смещении 6% 1,6 А, присмещении 20% — 1,8 А, при эллиптической характеристике без смещения и сосмещением — 2,2 А.
Защита имеетдве выдержки времени для действия на деление шин и отключение блока от сети,отстроенные по времени действия от междуфазных коротких замыканий присоединений,отходящих от шин станции. Так как эти выдержки времени заведомо больше 1,5 с,отстройка от качаний не требуется.Чувствительность защиты проверяется следующимобразом:
-чувствительностьреле по току точной работы определяется при трёхфазном коротком замыкании вконце зоны, охватываемой защитой, при этом минимальное значение коэффициентачувствительности должно быть не менее 1,3;
-чувствительностьреле по измеряемому сопротивлению при резервировании смежных с блоком участковлинии определяется в условиях эксплуатации с учётом подпитки от смежныхэлементов. Требуемый минимальный коэффициент чувствительности 1,2.
2.10 Защита отнесимметричных коротких замыканий и перегрузок током обратнойпоследовательности с интегральной зависимой характеристикой выдержки временисрабатывания
Защитавыполняется с помощью фильтр-реле тока обратной последовательности типаРТФ-6М.К основным органам устройства относятся:
-фильтр токовобратной последовательности;
-входноепреобразовательное устройство;
-сигнальныйорган;
-пусковойорган;
-интегральныйорган;
-отсечка I;
-отсечка II;
Припроектировании должны быть определены:
-уставкапускового органа;
-уставкаинтегрального органа;
-уставкасигнального органа;
-уставкаотсечки I (отсечка II в защите не используется).
Входноепреобразовательное устройство позволяет устанавливать на входе в основныеорганы защиты одно и то же напряжение, соответствующее номинальному токугенератора при его значениях во вторичных цепях />.Расчёт входного преобразовательного устройства сводится к определениюуказанного соотношения. Допустимое время существования несимметричного режимадля генератора определяется по выражению
/>(2.103)
где: /> - постоянная генератора,устанавливаемая заводом-изготовителем;
/> - относительное значениетока обратной последовательности (/>).
Для защитытурбогенераторов применяют реле типа РТФ-6М с исполнением на 5 и 10 А сдиапазоном уставок, равным 5… 10 и 10… 20 А соответственно. Пускинтегрального органа следует производить при величине тока, превышающейминимальное значение />, для обеспечениясоответствия зависимой характеристики выдержки времени срабатывания выражению(9.1) во всём диапазоне токов перегрузки и короткого замыкания. Поэтому уставкапускового органа принимается:
/>(2.104)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,05;
/> при /> и /> при />.
Пусковой органимеет диапазон по току срабатывания /> и коэффициентвозврата не ниже />. Длятурбогенераторов мощностью 160 Мвт и более целесообразно принимать />. Поскольку интегральныйорган выполняет функцию защиты от перегрузки и не предназначен для защиты отнесимметричных коротких замыканий, он имеет одноступенчатое действие(отключение блока от сети высокого напряжения). При этом уставка /> должна соответствоватьзначению постоянной величины />, задаваемойзаводом-изготовителем генератора. Ток срабатывания сигнального органа можетустанавливаться в диапазоне />. Какправило принимается />/>./> При этом допустимаядлительность перегрузки может определена по тепловому действию тока, равноготоку срабатывания:
/>(2.105)
Для турбогенераторов мощностью 1000 Мвт: />мин при />.Выдержка временисигнального органа должна быть больше времени действия резервных защит энергоблока.Ток срабатывания отсечки выбирается по условию согласования с резервнымизащитами от междуфазных коротких замыканий присоединений, отходящих от шин высокогонапряжения блока. При использовании отсечки для деления шин должна быть обеспеченанеобходимая при этом чувствительность. По условию деления ток срабатыванияможет быть принят />. Диапазонуставок отсечки составляет />.Отсечка I имеет двухступенчатое временное действие. Выдержка времени первойступени отсечки, действующей на деление шин, должна быть на ступеньселективности больше максимальной выдержки времени резервных защитприсоединений. Выдержка времени второй ступени отсечки (действие на отключениеэнергоблока от сети высокого напряжения) должна быть на ступень селективностибольше первой ступени.
Если отсечкаиспользуется только для дальнего резервирования, то её выдержка временипринимается такой же, как и для первой ступени при наличии деления шин.
2.11 Защита отповышения напряжения
/>
Расчёт защитысводится к выбору уставок на пусковом органе напряжения защиты, на блокирующемтоковом реле и реле времени. Напряжение срабатывания на максимальном реленапряжения РН-58/200, имеющем коэффициент возврата />,
/>(2.106)
Уставка по токуна блокирующем токовом реле РТ--40/Р:
/>
/>(2.107)
При переходегенератора энергоблока в режим холостого хода защита автоматически вводится вдействие с выдержкой времени />, чтоисключает возможность потери питания собственных нужд блока при отключениигенератора от сети, когда возможно кратковременное повышение напряжения нагенераторе.
2.12 Защита отвнешних однофазных коротких замыканий в сети с большим током замыкания на землю
Защита являетсярезервной от сверхтоков однофазных коротких замыканий в сети с большим токомзамыкания на землю. На трансформаторах энергоблоков с заземлённой нейтральюзащита выполняется с помощью токовых реле, подключаемых в нейтральный проводтрансформаторов тока. Защита имеет два измерительных органа: чувствительный игрубый. На блоках, допускающих работу трансформаторов как с заземлённой, так ис разземлённой нейтралью, дополнительно к указанной защите устанавливается ещёспециальная защита, предназначенная для отключения при внешнем однофазномкоротком замыкании блока, работающего с разземлённой нейтралью. Эта защитавыполняется на реле напряжения нулевой последовательности или на реле токаобратной последовательности.
Выбор уставокзащиты на блоках с заземлённой нейтралью.
Для защитыболее чувствительного органа, предназначенного для деления шин на стороневысокого напряжения блока и ускорения токовой защиты нулевой последовательностипри однофазных коротких замыканиях в сети. Ток срабатывания выбирается меньшимиз двух условий:
обеспечениясрабатывания при самопроизвольном неполнофазном отключении блока и минимальнойнагрузке:
/>(2.108)
/>(2.109)
где: /> - коэффициентчувствительности, принимается равным 1,2.
согласования срезервной защитой от однофазных коротких замыканий с более грубой уставкой срабатывания/>:
/>(2.110)
где: /> - коэффициент отстройки, принимаетсяравным 1,05.
Выдержкавремени защиты при её действии по цепи ускорения:
/>(2.111)
что необходимодля предотвращения отключения блока по цепи ускорения при действии релеконтроля непереключения фаз (в случае отказа во включении фазы выключателя, придействии ОАПВ). выдержка времени защиты при её действии на деление шин настороне высокого напряжения блока выбирается по большему значению из двухусловий:
согласования снаибольшим временем действия чувствительных ступеней резервных защит отоднофазных коротких замыканий, установленных на элементах, отходящих от шинстанции />:
/>(2.112)
согласования свременем действия защиты от однофазных коротких замыканий блока при её действиипо цепи ускорения:
/>(2.113)
в выражениях(2.112) и (2.113) /> ступень выдержкивремени, равная 0,5 с.
Для защиты,выполненной с грубой уставкой, предназначенной для отключения блока от сети придальнем резервировании — ток срабатывания защиты выбирается по условиюсогласования по чувствительности с током срабатывания защит от короткихзамыканий на землю смежных элементов сети высокого напряжения.
Согласованиепроизводится с наиболее чувствительными ступенями защит:
/>(2.114)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,1… 1,2;
/> - коэффициенттокораспределения токов нулевой последовательности (отношение тока в нейтралитрансформатора блока к утроенному значению тока нулевой последовательности всмежной линии, с защитой которой производится согласование);
/> - ток срабатываниячувствительной ступени защиты, с которой производится согласование (токсрабатывания III ступени защиты, отходящей от шин высокого напряжения).Выдержка времени защиты /> выбираетсяпо условию согласования с временем действия чувствительной защиты блока:
/>(2.115)
Выбор уставоксрабатывания специальной защиты от внешних однофазных коротких замыканий приработе блока с разземлённой нейтралью производится в зависимости от еёвыполнения. При выполнении специальной защиты в виде защиты напряжения нулевойпоследовательности (реле РНН57) вторичное напряжение принимается равным 5 В.При этом обеспечивается отстройка от максимального напряжения небалансатрансформатора напряжения, обмотки которого соединены в треугольник. При выполненииспециальной защиты в виде токовой защиты обратной последовательности токсрабатывания защиты для реле РТФ-6М составляет:
/>(2.116)
где: /> - номинальный токгенератора.
Далеепроводятся согласования по чувствительности защиты на блоках с заземлённойнейтралью с защитами. При работе защиты напряжения нулевой последовательностина пределе чувствительности ток нулевой последовательности в трансформаторелюбого параллельного блока:
/> (2.117)
где: /> - напряжение срабатываниянулевой последовательности;
/> - сопротивление короткогозамыкания трансформатора блока.
Минимальный токсрабатывания токовой защиты нулевой последовательности реле с более грубойуставкой каждого блока, работающего с заземлённой нейтралью:
/>(2.118)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,1.
В связи с тем,что вторичное напряжение срабатывания защиты (реле РНН-57) />, а номинальное вторичноенапряжение трансформатора напряжения равно 100 В, относительное напряжениесрабатывания />.
Выражая токсрабатывания защиты нулевой последовательности по (11.10) в относительных единицах,получается:
/> (2.119)
где: /> - относительное значениенапря/>жения короткого замыкания трансформатора (например,при />). Токовая защита обратнойпоследовательности должна иметь более высокую чувствительность, чем токоваязащита нулевой последовательности блоков, нейтрали которых заземлены. Расчётнымрежимом для согласования по чувствительности этих защит является короткоезамыкание на линии, отключившейся с другого конца быстродействующей защитой.При этом в повреждённой линии токи нулевой и обратной последовательностей равны(/>). С учётом коэффициентатокораспределения этому соответствует соотношение:
/> (2.120)
где: /> - ток нулевойпоследовательности в защите блока;
/>, /> - коэффициентытокораспределения соответственно нулевой и обратной последовательностей блоков;
/> - ток срабатыванияобратной последовательности (для реле РТФ-6М /> и/> при применении ступенчатойтоковой защиты обратной последовательности). Минимальный ток срабатываниязащиты нулевой последовательности (реле с более грубой уставкой) для блоков,работающих с заземлённой нейтралью, можно выразить:
/> (2.121)
где: /> коэффициент отстройки,принимается равным 1,1.
Таким образом,токовая защита нулевой последовательности на блоках с заземлённой нейтралью приприменении на блоках с заземлённой нейтралью защиты напряжения нулевойпоследовательности, как правило, менее чувствительна, чем при применении токовойзащиты обратной последовательности. В то же время преимуществом применениязащиты напряжения нулевой последовательности является независимостьчувствительности защиты от количества заземлённых нейтралей. Согласование почувствительности токовой защиты нулевой последовательности со специальнойзащитой, выполняемой с использованием /> или/>, должно производитьсясоответственно по выражению (2.119) или (2.121). Выдержка времени специальнойзащиты, предназначенной для отключения блока при его работе с разземлённойнейтралью трансформатора, применяется на ступень меньше выдержки временитоковой защиты нулевой последовательности с грубой уставкой тока срабатывания,предназначенной для отключения блока при работе трансформатора с заземлённойнейтралью:
/>(2.122)
При такомвыборе выдержки времени и коротком замыкании на землю в сети высокогонапряжения обеспечивается отключение блоков с незаземлённой нейтралью трансформаторараньше, чем отключаются блоки с заземлённой нейтралью.
Чувствительностьзащиты проверяется при коротких замыканиях на землю в расчётной точке в концерезервируемого участка по выражению:
/> (2.123)
где: /> - ток нулевойпоследовательности в месте установки защиты для режима работы системы и местеметаллического короткого замыкания, обусловливающих наименьшее значение тока вместе установки защиты.
Значениекоэффициента чувствительности /> должнобыть:
для токовойчувствительной защиты /> при короткомзамыкании в конце зоны резервирования более грубой защиты;
для токовойболее грубой защиты, выполняющей функции дальнего резервирования, /> при коротком замыкании вконце зоны резервирования.
2.13 Контрольизоляции на стороне низкого напряжения
Прииспользовании для контроля реле типа РН-53/60 минимальное напряжение срабатываниясоставляет:
/>(2.124)
При такойуставке обеспечивается отстройка от напряжения небаланса, обусловленная напряжениямипервой и третьей гармоник.
Выдержкавремени принимается порядка 9 с.
2.14 Защита отперегрузки обмотки статора
Защита отсимметричной перегрузки выполняется на токовом реле типа РТВК с высокимкоэффициентом возврата />.
Токсрабатывания защиты:
/>(2.125)
где: /> - коэффициент отстройки,принимается равным 1,05;
/> - коэффициент возврата,принимаемый равным 0,99.
Защитадействует на сигнал с выдержкой времени 6… 9 с.
2.15 Защитаротора генератора от перегрузки током возбуждения с интегральной зависимой характеристикойвыдержки времени
Защита роторагенератора от перегрузки током возбуждения с интегральной зависимойхарактеристикой выдержки времени типа РЗР-1М содержит четыре основных органа:
-входноепреобразовательное устройство;
-пусковойорган;
-сигнальный орган;
-интегральныйорган.
Входноепреобразовательное устройство обеспечивает согласование относительных значенийтока в измерительных органах РЗР-1М и в роторе генератора.
Пусковой орган.
Диапазонуставок пускового органа в относительных единицах к току ротора может регулироватьсяв пределах от 1,05 до 1,25. Пусковой орган имеет коэффициент возврата не менее0,95. Целесообразно устанавливать
/>(2.126)
Сигнальныйорган.
Диапазонуставок сигнального органа по /> составляетот 1,0 до 1,2 и коэффициент возврата не менее 0,95. Рекомендуется принимать
/>(2.127)
Выдержкавремени действия сигнального органа защиты принимается />.
Интегральныйорган.
Интегральныйорган, имеющий две ступени срабатывания, учитывает накопление тепла в роторепри перегрузке и охлаждении ротора после устранения перегрузки. Защита РЗР-1Мвыпускается в двух исполнениях, отличающихся характеристиками выдержки времени.На блоках с генераторами мощностью 1000 МВт принимается к установке первое исполнениес меньшим временем срабатывания защиты. Интегральный орган защиты натурбогенераторах с тиристорным возбуждением выполняется с трёхступенчатымдействием:
— I ступеньиспользуется для двухступенчатой разгрузки генератора;
— II ступень — для действия на его отключение.
Натурбогенераторах с высокочастотным возбуждением эта защита имеет двухступенчатоедействие:
— I ступеньдействует на устройство ограничения форсировки;
— II ступень — на отключение блока.
Двухступенчатаяразгрузка генератора действует с выдержкой времени первой ступени наразвозбуждение генератора через цепи АРВ, а второй — на отключение АРВ.Выдержки времени ступеней защиты, осуществляющих разгрузку, не превышаютвремени действия по тепловой характеристике генератора и устанавливаются приналадке. Для ступеней интегрального органа, действующих на сигнал и наотключение генератора, в приложении даны характеристики срабатывания намаксимальных уставках по времени срабатывания для первого и второго исполнениязащиты. Уставки по времени могут плавно снижаться в сторону уменьшения до 0,5от приведённых значений. В процессе проектирования уставки интегрального органазащиты РЗР-1М не выбираются, а определяются при подключении к генератору.
Литература:
1. Вавин В.Н. Релейная защитаблоков генератор-трансформатор./B.Н. Вавин. М: Энергоиздат, 1982. -253 с.
2. Руководящие указания порелейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов110 — 500 кВ. -Выпуск 13Б. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 95 с.
3. Какуевицкий Л.И., СмирноваТ.В. Справочник реле защиты и автоматики. -М.: Энергия, 1972. 343 с.
4. Королёв Е.П., Либерзон Э.М.Расчёты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты./Э.М.Либерзон, Е.П.Королёв-М.: Энергия, 1980.-208 с.
5. Углов А.В. Методическиеуказания по выполнению курсового проектирования по дисциплине «Эксплуатациярелейной защиты». – Севастополь.: СИЯЭиП, 1999.-75с.
6. Конспект лекций по курсу“Эксплуатация релейной защиты”.