Министерство образования Российской Федерации
Архангельский государственный технический университет
Кафедра электроснабжение промышленных предприятий
Курсовой проект
по релейной защите и автоматике
наименованиедисциплины
Расчет защит генератора и
тема курсовогопроекта
с трансформатора собственных нужд
Пояснительная записка
0165.00.КП.00.23.ПЗ
обозначение
Выполнил студент заочногофакультета, 5 курса
шифр 96-ЭПП-23: Кузовлев Д.В.
Руководитель:Мокеев А.В.
Оценка :______________________
Архангельск
2001
Оглавление:
Введение. 3
I. Техническиеданные генератора, трансформаторов: 7
II. Расчёт параметровсхемы замещения: 7
III. Выбор и расчетзащит генератора… 7
IV. Расчет токовкороткого замыкания. 9
a) Расчётпродольной дифференциальной токовой защиты… 10
б) Расчёт односистемная поперечнаядифференциальная токовая защита генератора. 11
в) Расчёт защиты от перегрузкиротора током возбуждения. 11
г) Расчёт защиты генератора от симметричнойперегрузки. 11
д) Расчёт токовой защиты обратнойпоследовательности. 12
ж) Расчёт защиты генератора отасинхронного режима. 12
з) Расчёт контроля изоляции настороне генераторного напряжения. 13
и) Расчёт защиты от внешнихсимметричных коротких замыканий. 13
V. Выбор и расчетзащит трансформатора… 14
а) Расчёт параметров трансформаторасобственных нужд. 15
а) Расчет продольной дифференциальнойзащиты трансформатора. 16
б) Расчет максимальной токовой защитыс пуском по напряжению на стороне 10,5 кВ… 17
в) Расчет защиты трансформатора отперегрузки. 17
VI. Списокиспользованной литературы: 17
Введение.
На генераторах устанавливаются защиты от внутренних повреждений иопасных ненормальных режимов, т. е. таких режимов,которые могут вызывать повреждение генератора.
При ненормальных режимахработы генератора, не требующих немедленногоотключения, защита, как правило, должна действоватьна сигнал, по которому дежурный обязан принять меры устранению ненормальногорежима без отключения генератора.
Автоматическоеотключение генератора допускается только в тех случаях, когда возникшийненормальный режим нельзя устранить, а его дальнейшее продолжение ведет к повреждению генератора.
Для предотвращения развития повреждения, возникшего в генераторе, защитыот внутренних повреждений должны отделить генератор от сети, отключив главныйвыключатель, и прекратить ток в обмотке ротора отключением автомата гашенияполя.
Большинство повреждений генератора вызывается нарушением изоляции обмотокстатора и ротора. Эти нарушения обычно происходят вследствие старения изоляции,ее увлажнения, наличия в ней дефектов, а также в результате повышениянапряжения, пере напряжений, механических повреждений, например из-за вибрациистержней обмоток и стали магнитопровода. Поэтому в принципе повреждениявозможны в любой части обмоток.
Повреждения в статоре. В статоре возникают междуфазные (двухфазныеи трехфазные) к. з., замыкание одной фазы на корпус (на землю), замыкание междувитками обмотки одной фазы. Наиболее часто происходят междуфазные к.з. изамыкания на корпус.
Междуфазные к.з. сопровождаются прохождением в месте поврежденияочень больших токов (десятки тысяч ампер) и образованием электрической дуги,вызывающей выгорание изоляции и токоведущих частей обмоток, а иногда и сталимагнитопровода статора.
Замыкание обмотки статора на корпус является замыканием на землю,так как корпус статора связан с землей. При этом ток повреждения проходит вземлю всегда через сталь магнитопровода статора, выжигая ее. Повреждение сталитребует длительного и сложного ремонта.
Замыкание витков одной фазы. В замкнувшихся накоротко виткахпротекает большой ток, разрушающий изоляцию обмоток. Этот вид повреждения частопереходит в замыкание на землю или в замыкание между фазами.
Защиты от междуфазных к.з. и витковых замыканий должны бытьбыстродействующими и настолько чувствительными, чтобы они могли действовать приповреждениях вблизи нулевой точки генераторов и при малом числе замкнувшихсявитков в одной фазе.
Повреждения в роторе. Обмотка ротора генератора находится подневысоким напряжением (300—500 В), поэтому ее изоляция имеет значительнобольший запас прочности, чем изоляция статорной обмотки. Однако из-за тяжелыхмеханических условий работы обмотки ротора, вызываемых большой частотойвращения (1500— 3000 об/мин), относительно часто наблюдаются случаи поврежденияизоляции и замыкания обмотки ротора на корпус (т. е.на землю) в одной или двух точках.
Замыкание на корпус в одной точке обмотки ротора неопасно, так как ток в месте замыкания практически равен нулю и нормальная работа генератора ненарушается. Но при этом повышается вероятностьвозникновения опасного для генератора аварийного режима в случае появлениявторого замыкания на корпус в другой точке цепивозбуждения.
При двойных замыканиях часть витковобмотки ротора оказывается зашунтированной; сопротивление цепи ротора при этомуменьшается и в ней появляется повышенный ток, этот ток перегревает обмотки ротора и питающего ее возбудителя,вызывает дальнейшие разрушения в месте повреждениеи может вызвать горение изоляции ротора.
Кроме того, из-за нарушения симметрии магнитного потока в воздушномзазоре между ротором и статором, обусловленного замыканием части витков обмоткиротора, возникает сильная механическая вибрация, опасная для генератора.Особенно большая и опасная вибрация появляется придвойном замыкании на землю на гидрогенераторах и синхронных компенсаторах (СК), имеющих явнополюсные роторы. Поэтому нагидрогенераторах и крупных СК целесообразно устанавливать защиту,сигнализирующую первое замыкание на землю в роторе. При срабатывании этойзащиты
гидрогенераторостанавливают для устранения повреждения. Для турбогенераторов двойноезамыкание менее опасно, поэтому турбогенераторы допускается оставлять в работепри первом замыкании в роторе. Специальной защиты от этого вида поврежденияможно не ставить. Замыкание на землю в роторе обнаруживается при измерении егоизоляции, проводимом периодически на работающем генераторе.
Однако на мощных турбогенераторах 300 МВт и болееустановка такой защиты, осуществляющей непрерывный контроль за изоляциейротора, следует признать целесообразной.
Натурбогенераторах при первом замыкании обмотки ротора на корпус устанавливаетсязащита от двойного замыкания на землю. На генераторах малой мощности защитуразрешается выполнять с действием на сигнал. На мощных генераторах 200 МВт ивыше защита выполняется с действием на отключение.
Ненормальнымирежимами генератора считаются: опасное увеличение тока в статоре или роторе
сверхноминального значения (сверхтоки), несимметричная нагрузка фаз статора,опасное повышение напряжения на статоре, асинхронный и двигательный режимыработы генератора.
Повышенныетоки (сверхтоки) в генераторе возникают при внешних к.з. или перегрузках.
При внешних к.з. в генераторе, питающем место повреждения,появляется ток к.з. превышающий номинальный ток генератора. Нормально такиек.з. ликвидируются защитой поврежденного элемента и неопасные для генератора.
Однако в случае отказа защиты или выключателя этогоэлемента ток к.з. в генераторе будет проходить длительно, нагревая его обмотки.Повышенный нагрев может привести к повреждению последних. Предупредить подобноеповреждение можно только путем отключения генератора.
Для этой цели на генераторе должныпредусматриваться защиты, реагирующие на внешние к.з. и резервирующие отказзащиты или выключателей смежных элементов.
Перегрузка генератора обычно возникает в результатеотключения или отделения части параллельно работающих генераторов системы;кратковременных толчков нагрузки, вызванных технологией производственныхпроцессов у потребителей; самозапуска двигателей; форсировки возбуждениягенератора; нарушения синхронизма; потери возбуждения у генератора и томуподобных причин.
Перегрузка,т.е. увеличение тока нагрузки в обмотках генератора сверх номинальногозначения так же как и внешнее к. з., вызывает перегрев обмоток и может привестик порче изоляции, если ее температура превзойдет некоторое предельное значениеопасное для изоляции.
Во многихслучаях перегрузки, обусловленные форсировкой возбуждения, синхроннымикачаниями, кратковременными толчками нагрузки у потребителя и т. п.,ликвидируются сами по себе до истечения предельного времени. При авариях всистеме с дефицитом генераторной мощности предусматривается автоматическаяразгрузка путем отключения части потребителей при снижении частоты, а такжеавтоматический и ручной ввод резерва активных и реактивных мощностей. Такимипутями предупреждается и ликвидируется длительная перегрузка генераторов принедостатке генераторной мощности.
Отключениегенераторов при перегрузках допускается только в тех случаях, когда принятыемеры по их разгрузке не дают результата, а допустимое время перегрузки истекло.
С учетом сказанного защита от перегрузки генераторов на электростанциях сдежурным персоналом устанавливается с действием на сигнал. Наавтоматизированных электростанциях защита от перегрузки выполняется с действиемна отключение или разгрузку генераторов по истечении допустимого времениперегрузки. Аналогичное исполнение защиты желательно иметь и на мощныхгенераторах, так как на этих генераторах при перегрузках, превышающих 30%,предельное время достаточно мало и дежурный персонал не успеет произвестисвоевременную разгрузку их.
Несимметрия токов в фазах генераторов возникает при двухфазных иоднофазных к.з. вне генератора, при обрывах одной или двух фаз цепи,связывающей генератор с нагрузкой, и при неполнофазном режиме работы в сети.Несимметрия токов приводит к дополнительному нагреванию ротора и механическойвибрации машины.
Несимметрия сопровождается появлением в обмотке статоратоков обратной последовательности, эти токи имеют обратное чередование фаз исоздают магнитное поле, вращающееся в сторону, противоположную вращению ротора.В результате этого поток, созданный токами обратной последовательности,пересекает корпус ротора с двойной скоростью. Он индуктирует в металлическихчастях ротора (в бочке ротора) значительные вихревые токи, имеющие двойную частоту,и создает дополнительный, пульсирующий с двойной частотой электромагнитныймомент. Вихревые токи вызывают повышенный нагрев ротора, апульсирующиймомент- вибрацию вращающейся части машины.
Несимметрия токов особенно опасна для крупныхсовременных турбо- и гидрогенераторов ТВФ, ТВВ,ТГВ, ТВМ, выполняемых, как указывалось выше, с пониженным тепловым запасом. Сучетом термических и механических характеристик отечественных генераторовдопускается их длительная работа с неравенством (несимметрией) токов по фазам,не превышающим 10% для турбогенераторов и 20% для гидрогенераторов исинхронных компенсаторов, при условии, что ток в фазах не превосходитноминального значения.
При указанной несимметрии ток обратнойпоследовательности составляет около 5 и 10% номинального тока генератора, соответственно,эти значения являются максимальными длительно допустимыми токами и их можнорассматривать как номинальные (предельные) токи обратной последовательностигенератора.
Эти токи вызывает опасный дополнительный нагревротора и может допускаться лишь в течение ограниченного времени .
Величина допустимого времени определяетсяпредельной температурой, допустимой для изоляцииобмотки ротора и отдельных, наиболее подверженных нагреву элементов ротора:бандажных колец, зубцов, металлических пазовых клиньев.
Непосредственно нагрев ротора происходит от тепла,выделенного вихревыми токами, возникающими в корпусе ротора, но так какпоследние индуктируются токами статора и ему пропорциональны,
При адиабатическом процессе нагрева (без отдачи вокружающую среду) предельные температуры достигаются при определенном,постоянным для данного типа генератора количестве тепла.
Повышение напряжения возникает на генераторах при внезапном сбросенагрузки, так как при этом исчезает магнитный поток реакции статора иувеличивается частота вращения разгрузившейся машины.
Натурбогенераторах повышение напряжения не достигает опасных значений и ликвидируетсяавтоматическими регуляторами скорости и возбуждения или в случае отсутствияпоследнего- ручным регулированием возбуждения. Приувеличении частоты вращения до 110% на турбогенераторахсрабатывает «автомат безопасности», полностью закрывающий доступ пара втурбину, что исключает чрезмерное увеличение частоты вращения и опасноеповышение напряжения. На гидрогенераторах регуляторы скорости действуют медленнее, чем натурбогенераторах, в результате этого при сбросе нагрузки частотавращения агрегата резко увеличивается а можетпревысить номинальную на 40—60%, а напряжение генераторавследствие этого может возрасти до 150% номинального и больше. Поэтому нагидрогенераторах наряду с автоматическимустройством развозбуждения предусматривается защитаот повышения напряжения, действующая на снятие возбужденияили отключение генератора.
Асинхронный режим возникает при потере возбуждения, из-заотключения АГП и по любой другой причине. Асинхронный режим сопровождается потреблением изсети значительного реактивноготока, понижением напряжения на зажимах генератора, увеличением оборотов ротора и в общем случае качаниями.Турбогенераторы могут работать в асинхронномрежиме с некоторым скольжением как асинхронный генератор, при условии сниженияактивной нагрузки. Благодаря повышенным значениям тока работа генератора в асинхронном режиме ограничена по времени в зависимостиот его конструкции и термических характеристик. Генераторы с косвеннымохлаждением могут работать без возбуждения с нагрузкой до 60% номинальной.Генераторы с непосредственным охлаждением имеют меньшие термические запасы имогут работать, в асинхронном режиме с нагрузкой не более 40%. Натурбогенераторах целесообразно предусматривать защиту, реагирующую на потерювозбуждения, действующую на снижения активнойнагрузки до величины, обеспечивающей устойчивую» работугенератора.
Защита трансформаторов.
Основными видами повреждений в трансформаторах являются:
а) замыканиямежду фазами внутри кожуха трансформатора и на наружных выводах обмоток;
б) замыканияв обмотках между витками одной фазы (так называемые витковые замыкания);
в) замыкания на землю обмотокили их наружных выводов;
г) повреждение магнитопроводатрансформаторов, приводящее к появлению местного нагрева и «пожару стали».
Опытпоказывает, что к. з. на выводах и витковые замыкания в обмоткахтрансформаторов происходят наиболее часто. Междуфазные повреждения внутритрансформаторов возникают значительно реже. В трехфазных трансформаторах онихотя и не исключены, но маловероятны вследствие большой прочности междуфазнойизоляции. В трансформаторных группах, составленных из трех однофазных трансформаторов,замыкания между обмотками фаз практически невозможны.
При витковых замыканиях токи, идущие к месту повреждения от источниковпитания, могут быть небольшими.
В случае замыкания на землю обмотки трансформатора, подключенной к сетис малым током замыкания на землю, ток повреждения определяется величинойемкостного тока сети. Поэтому защиты трансформатора, предназначенные длядействия при витковых замыканиях, а также при замыканиях на землю в обмотке,работающей на сеть с изолированной нейтралью, должны обладать высокойчувствительностью.
Для ограничения размера разрушения защита от повреждений в трансформаторедолжна действовать быстро. Повреждения, сопровождающиеся большим током к.з.должны отключаться без выдержки времени с t=0,05 — 0,1 с.
Защиты от повреждений. В качестве такихзащит применяются токовая отсечка, дифференциальная и газовая защиты. Зарубежом применяется довольно простая защита от замыкания на корпус (кожух)трансформатора.
I. Технические данные генератора, трансформаторов:
Таблица 1Название Тип
Мощ
ность
МВт
Номин. напря
жение
кВ
Номин ток, А
ВН/НН
Максим
длит.ток
А cos j
x¢¢d
%
х2
%
x¢d
%
xd
%
Напря
жение
К.З. % Генератор ТВФ-120-2 100 10,5 6880 7760 0,8 21,4 22 190,7 27,2 Трансформатор
ТДЦ-125000/
110-70 25 121/10,5
/> 10,5 Трансформатор ТДНС-10000/35 10 10,5/6,3
/> 8 II. Расчёт параметров схемы замещения:
Принимаем базовую ступень напряжения 10,5 кВ.
Таблица 2Наименование Формула вычисления Результат Прямая (обратная) последовательность Система
/>
/> Генератор
/>
/> Трансформатор Т
/>
/> Трансформатор ТСН
/>
/> III. Выбор и расчет защит генератора
Данный проект содержит необходимые расчёты для выборапринципов защит на генераторе и трансформаторе собственных нужд, проверку ихчувствительности. Схемы защит и расчёты выполнены согласно ПУЭ и руководящихуказаний.
Для генератора типа ТВФ-120-2 предусматриваются защиты:
1. от многофазных коротких замыканий в обмотке статора и на его выводахустанавливается продольная дифференциальная токовая защита генератора;
2. от коротких замыканий между витками одной фазы в обмотке статорагенератора односистемная поперечная дифференциальная токовая защита генератора;
3. от замыканий на землю на стороне генераторного напряженияустанавливается защита напряжения нулевой последовательности;
4. от внешних симметричных коротких замыканий и для резервирования основныхзащит устанавливается одноступенчатая дистанционная защита на одном релесопротивления, устанавливаемая со стороны нулевых выводов генератора;
5. от внешних несимметричных коротких замыканий и несимметричных перегрузоки для резервирования основных защит предусматривается ступенчатая токоваязащита обратной последовательности с сигнальным элементом;
6. от симметричных перегрузок предусматривается токовая защита сиспользованием тока одной фазы;
7. от перегрузки ротора турбогенератора предусматривается защита,реагирующая на повышение напряжения ротора;
8. от замыканий на землю в двух точках цепи ротора турбогенераторапредусматривается токовая защита с четырёх плечным мостом;
9. от замыкания на землю на стороне генераторного напряжения, имеющеговыключатель в цепи турбогенератора — контроль изоляции;
10. отпотери возбуждения;
11. отзамыкания на землю в одной точке цепи ротора турбогенератора.
При этом продольная и поперечнаядифференциальные токовые защиты генератора и защита от замыканий на землю в 2-хточках цепи генератора действуют на отключение выключателя генератора, в схемуУРОВ этого выключателя, на гашение поля генератора и возбудителя, в схемутехнологических защит (останов турбины и котла). Защита от однофазных короткихзамыканий в обмотке статора генератора действует на сигнал, нопредусматривается возможность перевода её на отключение и останов блока. Защитаот внешних коротких замыканий устанавливается со стороны нулевых выводовгенератора и с выдержкой времени действует на отключение выключателей блока,АГП, останов турбины и котла. Ступенчатая токовая защита обратнойпоследовательности, установленная со стороны нулевых выводов генератора приработе I ступени, резервирующей основные защитыгенератора действует на отключение выключателя генератора, в схему УРОВ этоговыключателя, на гашение поля генератора и возбудителя, в схему технологическихзащит (останов турбины и котла), на отключение выключателя 6 кВ трансформатора10,5/6,3 кВ; при работе II, IIIи IV ступеней, предназначенных для резервированияосновных защит трансформатора блока и защит сети- с 2-мя выдержками временидействует на отключение выключателей блока, АГП, останов турбины и котла; III и IV ступени действуют на делениешин высшего напряжения блока. Защита генератора от симметричных перегрузок,контроль изоляции, защита от замыканий на землю в одной точке цепи роторадействуют на сигнал. Защита в сети с большим током замыкания на землюдействует: при работе грубого органа токовой защиты нулевой последовательностис выдержкой времени действует на отключение выключателей блока, АГП, остановтурбины и котла. Защита ротора генератора от перегрузки токов возбуждениядействует на отключение выключателя генератора, в схему УРОВ этого выключателя,на гашение поля генератора и возбудителя. Защита от потери возбуждения придопустимости асинхронного режима действует на отключение выключателей,обеспечивающих отсоединения собственных нужд от блока и действие в схемутехнологических защит на разгрузку блока по активной мощности, принедопустимости асинхронного режима действует на отключение выключателягенератора, в схему УРОВ этого выключателя, на гашение поля генератора ивозбудителя.
Результаты расчётов, необходимых для выбора защит, сведены втаблицы.
IV. Расчет токов короткого замыкания.
При расчётах используются величины токов короткогозамыкания, полученные при расчётах для энергосистемы в целом, для еёминимального и максимального режима. Расчёт был произведён ЦС РЗАИ ООО«Архэнерго». Полученные результаты сведены в таблицу .
Таблица
/>Токи КЗ в ветвях и точках 110кВ
Точка, ветвь
S 3I0 на шинах и 3I0 в
ветвях (однофазного КЗ)
S I нашинах и I в ветвях
(трёхфазного КЗ)
mах, А
min, A cверх min
max,A
min, А сверх min 1. Шины 110 кВ 22463 7636 7358 19155 5928 5768
Токи КЗ в ветвях и точках 6,3-10,5 кВТочка, ветвь
S I на шина и I в ветвях (трёхфазного КЗ)
mах, А min, A сверхминимум 1. Шины 10,5 кВ генератора 1Г 82664 61954 в том числе: 1T 47007 26332 1Г 35657 35622 2.
Шины 10,5кВ генератора 2Г 82260 61826 в том числе: 2Т 46603 26203 2Г 35657 35623 3.
Шины 10,5 кВ генератора ЗГ 86930 66218 в том числе:
ЗТ 47050 26375 ЗГ 39880 39843 4. Шины 10,5 кВ генератора 4Г 92500 68066 34484 в том числе: 4АТ 52622 28230 34484 4Г 39878 39836 5.
Вводы 6,3 кВ рабочего тсн 21T 11189
10900 6. Вводы 6,3 кВ рабочего тсн 22Т 10500 10246 7.
Вводы 6,3 кВ рабочего тсн 23Т 11463 11192 8. Вводы 6,3 кВ рабочего тсн 24Т 11621 10365 10282 9.
Вводы 6,3 кВрезервн. тсн 1ТР 13406 12410 12324
Максимальный режим энергосистемы (mах): всегенерирующие мощности энергосистемы в работе, все системообразующие связи включены;
Минимальный режим энергосистемы (min): минимальный состав работающегооборудования в Архангельском энергоузле при прохождении летних нагрузок 1999 г. в режиме раздельной работы с ОЭС Центра; вработе 1Г, ЗГ Архангельской ТЭЦ; ЗГ СеверодвинскойТЭЦ-1; 1Г Северодвинской ТЭЦ-2; все кроме 5Г, 8ГТЭЦ-1 АБК; 1Г ТЭЦ-3 АБК; 1Г, 2Г, ЗГ ТЭЦ СЦБК; ЗГ, 5Г, 6Г ТЭЦ КЦБК;
Сверминимальныйрежимэнергосистемы: остановлены все генераторы АрхангельскойТЭЦ и Северодвинской ТЭЦ-2, их распределительные устройства работают в режиме подстанций; в работе 2Г, 4Г, 6ГСеверодвинской ТЭЦ-1; генераторы блок-станций врежиме минимума; отключены ВЛ-110 кВ«Двина-2» и ВЛ-220 кВ «Арх.ТЭЦ-РП Первомайский-2».
По полученным данным величин токов к.з. произведём выбортрансформаторов тока:
№
п/п Наименование Тип ТТ
Номин.напряж
кВ
Номин.перв.
ток, А
Номин.втор.
ток, А
Коэф-т
трансф-ции 1.
Трансформатор тока
(встроенный) ТВТ-35 35 600 5 120 2.
Трансформатор тока
(шинный) ТШЛ-20Б 20 10000 5 2000 3.
Трансформатор тока
(проходной) ТПОЛ-10 10,5 1500 5 300 4.
Трансформатор тока
(встроенный) ТВТ-35 35 1000 5 200
a) Расчёт продольной дифференциальной токовой защиты№ п/п Наименование величины Расчётная формула Результат 10,5 кВ 1. Ток срабатывания защиты по условию отстройки от переходных процессов
Iс.з.1=0,6Iном.ген
Iс.з.1=0,6×6880=
=4128 А 2. Максимальный ток режима асинхронного тока при угле расхождения системы и генератора близком к 180°
/>
/> 3. Максимальное значение расчётного тока небаланса В режиме асинхронного хода
Iнб.расч.=kапkоднfiIас.max
Iнб.расч.=1×0,5×0,1×25725=1286 А В режиме 3-х фазного к.з. на выводах генератора
Iнб.расч.=kапkоднfiI (3)ас.max
Iнб.расч.= 1×0,5×0,1×39880=1994 А 4. Ток срабатывания защиты по условию отстройки от максимального тока небаланса
Iс.з.2=kнIн.б.рас.
Iс.з.2=1,3×1994=2592 А 5. Принимаемый первичный ток срабатывания защиты 4128 А 6. Вторичный ток срабатывания реле
/>
/> 7. Расчётное число витков рабочей обмотки
/>
/> 8. Принимаемое число витков
Wраб.=48 9. Вторичный ток срабатывания реле, соответствующий установленному количеству витков
/>
/> 10. Уточнённый первичный ток срабатывания защиты
Iс.з.ут=Iср.ут.nT
Iс.з.ут=2.08×2000=4160 11. Коэффициент чувствительности защиты при 2-х фазном к.з. на выводах генератора для случая одиночно работающего генератора
/>
/>по ПУЭ kч³2 12. Принимаемый тип реле РНТ-565 /> /> /> /> /> />
б) Расчётодносистемная поперечная дифференциальная токовая защита генератора
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат Примечание 10,5 кВ 1. Ток срабатывания защиты
Iс.з.=(0,2¸0,5) Iном
Iс.з.=(0,2¸0,3)×6880=
=1376¸2064 А 2. Ток срабатывания реле
/>
/> 3. Принимаемый тип реле РТ-40/Ф в) Расчётзащиты от перегрузки ротора током возбуждения
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат Примечание 10,5 кВ 1. Уставка срабатывания пускового органа защиты
Uрот.ср.=
1,5Iрот.ном.Rрот
/>R0=0.1265 Ом при
t0=15°
Uрот.ср.=1.5×6880×0.177×
× (100/10500)=
=17.4 В
где />
Uрот уточняется при наладке, т.к. сопротивление ротора в горячем состоянии при максимальной длительно допустимой температуре определяется по заводской инструкции 2. Принимаемый тип реле РН-53/60Д г) Расчётзащиты генератора от симметричной перегрузки
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат Примечание 10,5 кВ 1. Первичный ток срабатывания защиты
/>
/> 2. Ток срабатывания реле
/>
/> 3. Принимаемый тип реле РТ-40/10
д) Расчёттоковой защиты обратной последовательности
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат Примечание 10,5 кВ 1.
I
ступепь Ток срабат.реле
I2 срI=
1,95 Iнои.вт
I2 срI=1,95× 3.44=
=6.71 А
/> 2. Принимаемый тип реле и уставка по времени
РТ-40/6; ЭВ-124; tср=2,3 с. Реле подключаются на дополнительно выведенные клеммы реле РТФ-7/2 3.
II
ступень Ток срабат.реле
I2 срII=
1,3 Iнои.вт
I2 ср II=1,3× 3.44= 4.47 А 4. Принимаемый тип реле и уставка по времени
РТФ-7/2, грубый элемент, ЭВ-132, tср=3,5 с 5.
III
ступень Ток срабат.реле
I2 срIII=
0.6 Iнои.вт
I2 ср III=0,6× 3.44= 2.06 А 6. Принимаемый тип реле и уставка по времени
РТФ-7/1, грубый элемент, ЭВ-132, tср=8,5 с 7.
IV
ступень Ток срабат.реле
I2 срIV=
0.25 Iнои.вт
I2 ср IV=0,25× 3.44= 0.86 А 8. Принимаемый тип реле и уставка по времени
РТФ-7/2, чувствительный элемент, ЭВ-144, ЭВ-142, tср=40 с 9.
V
ступень Ток срабат.реле
I2 срV=
0.07 Iнои.вт
I2 ср V=0.07× 3.44= 0.24 А 10. Принимаемый тип реле и уставка по времени РТФ-7/1, чувствительный элемент (сигнал) /> /> /> /> /> /> /> ж) Расчётзащиты генератора от асинхронного режима.
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат 10.5 кВ 1. Синхронный реактанс генератора
/>
/> 2. Переходный реактанс генератора
/>
/> 3. Диаметр окружности характеристики омметра, используемого для защиты от потери возбуждения
Zзащ=1.1xd
Zзащ=1.1×1.68=1.85 Ом 4. Смещение характеристики
Zсмещ=0,4x¢d
Zсмещ=0.4×0.245=0.098 Ом 5. Вторичное сопротивление диаметра характеристики
/>
/> 6. Вторичное сопротивление смещения
/>
/> 7. Принимаемый тип реле защиты КРС-2
з) Расчётконтроля изоляции на стороне генераторного напряжения.
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат 10,5 кВ 1. Напряжение срабатывания реле по условию обеспечения отстройки реле от напряжения III-й гармоники 15 В 2. Устанавливаемая выдержка времени
tвыд=9 c 3. Принимаемый тип реле защиты РН-53/60Д и) Расчётзащиты от внешних симметричных коротких замыканий.
№
п/п Наименование величины
Расчётная
формула Результат 10,5 кВ 1. Минимальное сопротивление нагрузки
/>
/> 2. Сопротивление срабатывания защиты, равное малой оси эллипса
/>
/> 3. Сопротивление срабатывания защиты, равное большой оси эллипса
/>
/> 4. Сопротивление смещения
Zсмещ=18%Zс.з
Zсмещ=0.18×0.94=0.17 Ом 5.
Вторичное сопротивление срабатывания защиты
(уставка реле)
/>
/> 6. Сопротивление смещения реле
/>
/> 7. Коэффициент чувствительности защиты при 3-х фазном к.з. на шинах 110 кВ
/>
/> 8. Коэффициент чувствительности защиты по току точной работы
/>
/>
Ток точной работы 2.2 А 9. Принимаемый тип реле защиты КРС-2
V. Выбор и расчет защит трансформатора
Защищаемым объектом является двух обмоточныйтрансформатор собственных нужд блока №3 23Т.
Для защиты трансформаторасобственных нужд предусматриваются защиты:продольная дифференциальная защита от всех видов коротких замыканий в обмотках трансформатора и на его выводах и действует на отключение трансформатора собственных нужд и блока генератор- трансформатор; газовая защита от внутрибаковых повреждений трансформатора, действующая на сигнал и на отключение; максимальная токовая защита на стороне 10 кВ с пуском по напряжению, действующая с выдержками времени на отключение выключателя 6 кВ и на отключение блока генератор- трансформатор; защита от перегрузки, установленная на стороне низшего напряжения трансформатора, действующая на сигнал.
Для защиты трансформатора от коротких замыканий. Вобмотках и на выводах используется продольная дифференциальная токовая защита.
Защита является основной и действует на отключениетрансформатора без выдержки времени. При этом отключаются блочный масляныйвыключатель 1МВ-110кВ, генераторный масляный выключатель 2МВ-10кВ и отключаютсявводы рабочего питания на секции 3МВ-6кВ.
Защита выполнена в трех фазном исполнении сиспользованием реле типа РНТ-565.
От повреждений внутри бака трансформатора, бака«регулятора под напряжением» и понижения уровня масла предусмотрена газоваязащита с использованием реле РГЧ3-66. Защита действует на сигнал при слабомгазообразовании и при понижении уровня масла, а также на отключение безвыдержки времени при бурном газообразовании.
От токов, обусловленных внешнимикороткими замыканиями, предусматривается максимальная токовая защита скомбинированным пуском по напряжению. Защита действует на отключение 3МВ-6кВ с1-ой выдержкой времени и на отключение трансформатора полностью со 2-ойвыдержкой времени. Для защиты от токов, вызывающих перегрузку трансформатора, вячейке КРУ 6кВ устанавливается максимально токовая защита с действием насигнал.
/>
Рис.9.Поясняющая схема.
а) Расчётпараметров трансформатора собственных нужд.
По данным из каталога для данного трансформатора и даннымрасчётов токов короткого замыкания, полученным из Архэнерго, получим:
№
п/п Наименование величины Расчётная формула Результат 10.5 кВ 6.3 кВ 1. Трансформатор ТСН(основное)
/>
/>
/> 2. Трансформатор ТСН(min)
/>
/>
/> 3. Трансформатор ТСН(max)
/>
/>
/> 4. Сопротивление системы в макс.режиме
/>
/>
/> 5. Сопротивление системы в мин.режиме
/>
/>
/>
а) Расчетпродольной дифференциальной защиты трансформатораНаименование величины Расчётная формула Результат 10,5кВ 6,3кВ Первичный ток для защищаемого трансформатора при работе с номинальной нагрузкой
/>
/>
/> Схема соединения трансформаторов тока
/>
/> Коэффициент трансформаторов тока
Кт 1000/5=200 1500/5=300 Вторичный ток в плечах защиты при работе с номинальной нагрузкой
/>
Iном.вт =550×1/200=2.75А
Iном.вт=918×1/300=3.06А Максимальный ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформаторов тока и регулированием напряжения
Iнб=I`нб+I``нб=
=εКапКоднI(3)к вн max+ +ΔUI(3)к вн max
Iнб=0.1×1×1×6300+
+0.12×6300=1386 А Первичный ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса при внешнем трехфазном коротком замыкании на шинах 6кВ По условию отстройки от тока небаланса при скозном 3-х фазном к.з. на шинах
Iсз≥kн×Iнб расч
Iсз≥1.3×1386=1801.8 A По условию отстройки от броска тока намагничивания
Iсз≥kнIном
Iсз≥1.3×1.05×550=750.75A Первичный ток срабатывания приведенный к основной стороне(6кВ)
/>
/> Предварительный вторичный ток срабатывания
Iср=Iсз/Кт
Iср=3003/300=10.01 A Расчетное число витков насыщающегося трансформатора реле для основной стороны
Wосн расч=Fср/Iср
Wосн расч=100/15.01=6,66
Принято-7 витков Уточненный первичный ток срабатывания защиты
/>
/> Уточненный ток срабатывания реле на основной стороне
Iср осн=Fср/Wосн
Iср осн=100/7=14.3А Расчетное число витков на неосновной стороне
/>
/> Ток срабатывания на неосновной стороне
Iср неосн=Fср/Wнеосн
Iср неосн=100/7=14.3 А Первичный ток срабат.з-ты со стороны питания
Iср неосн=IсрnT
Iср неосн=14.3×200=2860 A Коэффициент чувствительности защиты
/>
/>
Чувствительность защиты достаточна Принимаемый тип защиты РНТ-565 б) Расчет максимальнойтоковой защиты с пуском по напряжению на стороне 10,5 кВ
№
п/п Наименование величины Расчётная формула Результат 10,5 кВ 6,3 кВ Токовый орган 1. Первичный ток срабатывания по условию отсройки от тока нагрузки
/>
/> 2. Коэффициент чувствительности при 2-х фазном к.з. на шинах 6,3 кВ в минимальном режиме
/>
/> 3. Ток срабатывания реле
Iс.р.=Iс.з/nT
Iс.р.=962.5/200=4.8 А 4. Принимаемый тип реле РТ-40/10 Пусковые органы напряжения 5. Напряжение срабатывания устройства фильтр-реле напряжения обратной последовательности
Uс.з=1.1Uном
Uс.з=0.11×6.3=0.69 6. Принимаемый тип реле РНФ-1М 7. Уставка реле, включенного на междуфазное напряжения (напряжение возврата реле)
Uвозвр.р=Uост/kн
где
Uост=/>
Uвозвр.р=3.74/1.2=3.12
где
Uост=/> 8. Принимаемый тип реле РН-53/60Д /> /> /> /> /> /> в) Расчетзащиты трансформатора от перегрузки.
№
п/п Результат 6.3 кВ 1. Первичный ток срабатывания защиты
Iсз ≥ (Кн/Кв)×Iном
Iсз = (1,05/1,08)×917,4 = 1205 А 2. Ток срабатывания реле
Iср=Iсзkсх/nT
Iсз в = 1205/200 = 6,02 А 3. Принимаемый тип реле РСТ-13-24-1 VI. Список использованной литературы:
1. Федосеев А.М. «Релейная защита электрическихсистем»
2. ЧернобрововН.В. «Релейная защита»
3. ТаубесИ.Р. «Релейная зашита мощных турбогенераторов»
4. ШабадМ.А. «Защита трансформаторов распределительных сетей»
5. ШабадМ.А. «Расчёт релейной защиты и автоматики распределительных сетей»