Загрузка...Разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ ее технического обслуживания
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ
национальный ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафедра ЭЭС
Курсовой проект
по дисциплине:
«Эксплуатация релейной защиты»
«Разработка системы
релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ её
технического обслуживания»
Выполнил: Шапаренко И.М
Проверил: зав. кафедры
Углов А.В.
Севастополь
2005 г.
ЗАДАНИЕ
на выполнения
курсового проекта по дисциплине “Эксплуатация релейной защиты”
Тема:
Разработка системы релейной защиты блока генератор- трансформатор электрической
станции и анализ её технического обслуживания
исходные
данные:
1. Тип генератора
энергоблока ТВВ-800-2
2. Номинальное напряжение на
сборных шинах электрической станции 500 кВ.
3. Максимальная мощность энергосистемы
в режиме короткого замыкания
24 000 MB·A.
4. Минимальная мощность
энергосистемы в режиме короткого замыкания
12000 MB·A.
5. Тип блочного
трансформатора 2 ´ ТЦ-630 000/525.
6. Тип трансформатора
собственных нужд энергоблока ТРДНС-63 000/35.
7. Номинальное напряжение на
секциях нормальной эксплуатации энергоблока 6,3 кВ.
Введение
основной
задачей построения релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической
станции является обеспечение ее эффективного функционирования по возможности
при любых видах повреждений, предотвращение развития повреждений и значительных
разрушений защищаемого оборудования, в также предотвращение нарушений
устойчивости в энергосистеме.
Для этого устройства
релейной защиты должны обладать необходимыми для них свойствами, соответствующими
известным основным требованиям: быстродействию, чувствительности, селективности
и надёжности.
Для
достижения требуемой эффективности функционирования защиты энергоблоков необходимо
выполнение следующих условий:
·
основные
защиты от внутренних КЗ должны обеспечивать быстрое отключение повреждений
любого элемента блока. При этом не должно оставаться ни одного незащищённого
(не входящего в зону действия защит) участка первичной схемы. Однако в ряде
случаев приходится вынужденно допускать применение защит, неполностью
охватывающих защищаемое оборудование (например, при витковых замыканиях);
·
резервные
защиты энергоблока также должны охватывать все его элементы и должны
обеспечивать ближнее и дальнее резервирование соответственно основных защит
блока и защит прилежащей сети (на АЭС ближнее резервирование должно быть
быстродействующим);
·
повреждения,
не сопровождающиеся КЗ и не отражающиеся на работе энергоблока, также должны по
возможности быстро отключаться, если их развитие может привести к значительным
разрушениям оборудования;
·
анормальные
режимы (например, перегрузки, потеря возбуждения и др.) должны автоматически
ликвидироваться защитой, если они недопустимы для оборудования или для энергосистемы.
В случаях, когда не требуется немедленная ликвидация анормального режима,
допускается только сигнализация о его возникновении;
·
действие
устройств релейной защиты должно быть увязано с технологическим;
·
действие
устройств релейной защиты должно быть увязано с технологическими защитами и
автоматикой энергоблока.
основные
требования к выполнению релейной защиты, обязательные при проектировании и в
эксплуатации, устанавливают Правила устройства электроустановок, Правила
технической эксплуатации и другие директивные материалы на основе многолетнего
опыта научно-исследовательских разработок, производства, проектирования и
эксплуатации устройств релейной защиты.
1. Выбор
необходимого состава системы релейной защиты блока генератор-трансформатор
электрической станции, обеспечивающего полноту его защищенности
В соответствии
с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) для защиты блоков
генератор-трансформатор при мощности генератора более 10 Мвт должны быть
предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и
анормальных режимов:
·
от
замыканий на землю в цепи генераторного напряжения;
·
от
многофазных коротких замыканий в обмотке статора генератора и на его выводах;
·
от
межвитковых коротких замыканий в обмотке статора генератора при наличии двух
параллельных ветвей;
·
от
многофазных коротких замыканий в обмотках блочного трансформатора и на его выводах;
·
от
межвитковых коротких замыканий в обмотках блочного трансформатора;
·
от
внешних коротких замыканий;
·
от
перегрузки генератора токами обратной последовательности (при мощности генератора
более 30 Мвт);
·
от
симметричной перегрузки генератора и трансформатора;
·
от
перегрузки ротора генератора током возбуждения;
·
от
повышения напряжения (для генераторов мощностью 100 Мвт и более);
·
от
замыканий на землю в одной точке обмотки возбуждения;
·
от
замыканий на землю во второй точке обмотки возбуждения (при мощности генераторов
менее 160 Мвт);
·
от
перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;
·
от
понижения уровня масла в баке трансформатора;
·
от
повреждения изоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора (при
напряжении 500 кВ и выше).
Для защиты от
различных видов повреждений и анормальных режимов блоков
генератор-трансформатор при мощности генератора 160 — 1000 Мвт должны быть
предусмотрены следующие устройства релейной защиты:
·
продольная
дифференциальная защита генератора от многофазных коротких замыканий в обмотке
статора и на его выводах;
·
поперечная
дифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке
статора при наличии двух параллельных ветвей;
·
от
перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;
·
дифференциальная
защита блочного трансформатора от всех видов коротких замыканий;
·
дифференциальная
защита ошиновки напряжением 330 — 750 кВ;
·
защита
от внешних симметричных коротких замыканий;
·
защита
от несимметричных коротких замыканий с интегральной зависимой характеристикой
выдержки времени срабатывания;
·
защита
от повышения напряжения;
·
защита
от внешних однофазных коротких замыканий с большим током замыкания;
·
защита
от перегрузки обмотки статора;
·
защита
от перегрузки ротора генератора током возбуждения с интегральной зависимой
характеристикой выдержки времени срабатывания;
·
газовая
защита блочного трансформатора;
·
защита
от замыканий на землю в одной точке обмотки возбуждения;
·
защита
от замыканий на землю в цепи генераторного напряжения;
·
защита
от повреждения изоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора (при
напряжении 500 кВ и выше).
2. Расчет
уставок срабатывания и разработка схемы подключения выбранных устройств
релейной защиты блока генератор-трансформатор
2.1исходные данные для
расчета
Трансформатор
ЭБ 2 ´ ТЦ-630000/525: генератор энергоблока ТВВ-800-2:
; Рном=800 МВт, xd’=0,313 о.е.;
; , xd"=0,223 о.е.;
; , x2=0,372 о.е.;
. Iном=21400 А хd=2,333 о.е.
Трансформатор
СН ТРДНС 63000/35: Мощность энергосистемы 500 кВ:
Sном=63000
МВ·А; Sкзmax=24000 МВ·А;
; Sкзmin=12000 МВ·А.
;
;
Uвнmin=21,12
кВ; uк%=12,43;
;
Uвнmax=26,88
кВ; uк%=13,18;.
2.2 Расчёт параметров схемы
замещения
Расчёт
параметров схемы замещения и токов короткого замыкания для рассматриваемого
примера Индуктивная составляющая сопротивления сети в максимальном режиме, приведённая
к стороне высшего напряжения:
(2.1)
Индуктивная
составляющая сопротивления сети в минимальном режиме, приведённая к стороне
высшего напряжения:
(2.2)
(2.3)
(2.4)
(2.5) Номинальное (2.6) Номинальное (2.7) Номинальное (2.8) Для В Вторичный ток (2.9) Вторичный ток (2.10) Вторичный ток (2.11) Максимальное (2.12) Так как в (2.13) максимальный (2.14) минимальное (2.15) минимальное (2.16) 2.3 Продольная Защита Тормозную Выбор уставок МДС А (3.1) При этом для Число витков Необходимое А (3.2) где — относительная погрешность — коэффициент однотипности, для — коэффициент, учитывающий — периодическая составляющая Наибольшее А (3.3) где: — фазное напряжение сети высшего — переходный реактанс — сопротивление трансформатора; — сопротивление сети в Переходный (3.4) Намагничивающая (3.5) где: — число витков рабочей обмотки, — коэффициент отстройки, — коэффициент трансформации — определяется по выражению Для выбора Расчётное (3.6) где: Принимается чувствительность (3.7) где: — полный ток в месте короткого — определяется по формуле (3.1); При наличии (3.8) Для (3.9) где: — число витков рабочей обмотки (3.10) где: — ток короткого замыкания со — принятое число витков далее по 2.4 Поперечная защита При Первичный ток А (4.1) где: — коэффициент трансформации 2.5 Защита от замыканий на 2.5.1 Общие положения защита от Расчёт 2.5.2 Определение уставки Уставку (5.1) где: -утроенное напряжение нулевой — коэффициент отстройки, — коэффициент трансформации (5.2) Напряжение (5.3) где: — коэффициент, учитывающий режим — максимальное значение — ёмкость между обмотками — ёмкость одной фазы обмотки — ёмкость одной фазы обмотки В связи со Напряжение на генераторе в реальных В целях В защите 2.5.3 Определение уставки На рабочую Отношение при снижении которого до (5.4) Срабатывание (5.5) где — коэффициент отстройки; — относительное сопротивление Уставку выбирают по условию надёжного При В случае (5.6) где: — ЭДС третьей гармоники Принимая и подставляя его вместо в выражение (5.5), получаем: или: (5.7) Такую Зону действия Если принять , то и , то . Отсюда . При зона действия органа торможения третьей гармоники При замыкании и (5.8) При этом зона (5.9) При , зона действия органа торможения (5.10) Наличие зоны В защите Реле по Для 2.6 Защита от асинхронного защита В нормальном Первичное (6.1) Для Сопротивлению (6.2) где: — первичное сопротивление и — коэффициент трансформации соответственно Время 2.7 Дифференциальная защита 2.7.1 Общие положения Дифференциальная В защите для Для отстройки Тормозная Для При Для повышения В 2.7.2 Минимальный ток Определяется или (7.1) где: — номинальный ток со стороны ток В Коэффициент Помимо однако на 2.7.3 Выбор ответвлений Определяются Определяются (7.2) (7.3) (7.4) где: — коэффициент схемы ( при соединении вторичных обмоток — коэффициенты трансформации Выбираются А (ответвление 1) (7.5) Для стороны (7.6) Принимается =2,5 (ответвление 6) 2.7.4 Определение уставки Уставка реле Относительный со стороны (7.7) со стороны (7.8) В 2.7.5 Проверка отстройки защиты Определяется 2.7.6 Выбор ответвлений В Номинальные для ТLА2: (ответвление 6) (7.9) для ТLА1: (ответвление 2.7.7 Расчёт защиты в условиях Использование Предотвращение Несрабатывание При На блоках с С учётом Значения Ток в рабочей (7.11) ток небаланса =0,995+0,099=1,09 (7.12) где: — составляющая, обусловленная — составляющая, обусловленная В выражении (7.13) = (7.14) где: — коэффициент, учитывающий — коэффициент однотипности — относительное значение полной — периодическая составляющая (7.15) — коэффициент трансформации — расчётное значение — номинальный ток выбранного Относительные (7.16) Минимальное Тормозной ток (7.17) где: — первичный ток короткого — коэффициент схемы. Относительные (7.18) (7.19) Для расчёта Коэффициент (7.20) Из тормозной (7.21) (7.22) Коэффициент (7.23) где: — коэффициент отстройки, — относительное внешнем повреждении в расчётной точке; — определяется согласно формулам — относительное коротком замыкании, определяется с использованием — ток начала торможения, Принимаем =0,3 2.7.8 Выбор уставки Дифференциальная Уставку 2.7.9 Определение чувствительность При коротком Коэффициент (7.24) где: = — относительное ток короткого замыкания — относительное значение чувствительность Расчётными 2.8 Дифференциальная защита 2.8.1 Общие положения Для 2.8.2 Определение минимального Первичный (8.1) где: — коэффициент отстройки, Расчётный ток (8.2) где: -коэффициент, учитывающий — коэффициент однотипности — полная относительная Расчётное (8.3) где: — минимальная МДС срабатывания (8.4) 2.8.3 Определение чувствительность (8.5) где: — периодическая составляющая () минимального тока 2.9 Резервная Основные Пример Расчёт защиты Расчёт Минимальный · · (9.1) где: — коэффициент отстройки, — периодическая составляющая Для резервной Определяются
далее для (9.2) (9.3) В случае Уставка Расчёт цепи Номинальные для ТLА2: (ответвление 6) (9.3) для ТLА1: (ответвление ток начала Коэффициент ток в рабочей Уставку Чувствительность В Резервная 2.10 Защита от внешних Защита Реле имеет Сопротивление (10.1) где: — минимальное напряжение на — максимальное значение рабочего Сопротивление (10.2) где: — коэффициент отстройки, — коэффициент возврата реле, — угол максимальной — угол нагрузки (определяется Принимается, (10.3) При (10.4) Из равенства отсюда: (10.5) и (10.6) При При этом в Принимая в (10.7) Соотношение Для блок-реле При выбранном (10.8) Уставка по Уставка (10.9) где: — коэффициент трансформации — коэффициент трансформации — коэффициент трансформации ток защита имеет чувствительность · · 2.11 защита от несимметричных Защита К основным · · · · · · · При · · · · Входное Допустимое (11.1) где: — постоянная генератора, — относительное Для защиты пуск (11.2) где: — коэффициент отстройки, при и при Пусковой Для Поскольку ток (11.3) Для мин при ; мин при ; мин при . Выдержка времени Ток При Отсечка I Если отсечка 2.12 защита от повышения напряжения Указания по Расчёт защиты Напряжение Уставка по При переходе 2.13 защита от внешних Общие положения защита На блоках, Выбор уставок защиты на блоках с заземлённой нейтралью Для защиты Ток a) обеспечения срабатывания (13.1) где: — коэффициент чувствительности, b) согласования с резервной (13.2) где: — коэффициент отстройки, Выдержка (13.3) Что Выдержка a) согласования с наибольшим (13.4) согласования (13.5) В выражениях Для защиты, Ток Согласование (13.6) где: — коэффициент отстройки, — коэффициент токораспределения — ток срабатывания Выдержка (13.7) Выбор уставок защиты блока, нейтрали которых могут разземляться Выбор уставок Выбор уставок a) при выполнении b) при выполнении (13.8) где: — номинальный ток генератора. Далее При работе (13.9) где: — напряжение срабатывания — сопротивление короткого Минимальный (13.10) где: — коэффициент отстройки, В связи с Выражая ток (13.11) где: — относительное значение напряжения короткого замыкания трансформатора (например, при ). Токовая (13.12) где: — ток нулевой последовательности , — коэффициенты токораспределения соответственно — ток срабатывания обратной Минимальный (13.13) где: коэффициент отстройки, При равной Если на шины (13.14) При шести (13.15) Если нейтраль (13.16) Отсюда Таким Согласование Выдержка (13.17) При таком чувствительность защиты Чувствительность где: — ток нулевой последовательности для токовой для токовой 2.14 Контроль изоляции на Рассматриваемая При При такой Выдержка 2.15 Защита от перегрузки защита от Ток (15.1) где: — коэффициент отстройки, — коэффициент возврата, защита 2.16 защита ротора генератора Общие положения Защита ротора входное · · · Расчёт Входное Пусковой орган Диапазон Сигнальный орган Диапазон Интегральный орган Интегральный Защита РЗР-1М Интегральный I ступень II ступень — На I ступень II ступень — Двухступенчатая Выдержки времени Для ступеней В процессе 3.2 характерные виды отказов В теории * * * Приработочные Приработочные Износовые или В устройствах · · запыление внутренних · появление налётов на · образование нагара и · “уход” характеристик · разрегулировка механической · перегорание проволочных · изменение ёмкости При внезапные Кроме 3.3 Виды технического Период В срок службы · · · устанавливаются · · · · · · · Кроме того в · · Периодичность В зависимости Под циклом Объём работ · проверка регулировки · проверка полярности · проверка угла срабатывания · проверка надёжности Реле контроля синхронизма РН-55 устанавливается · производится наладка и проверка реле перед введением в · через один год работы реле, производится первый · через четыре года работы реле, производится второй · через восемь лет работы реле, производится профилактическое По опыту эксплуатации устройств релейной защиты Заключение В данном список 1. Вавин В.Н. Релейная 2. Руководящие указания по 3. Какуевицкий Л.И., 4. королев Е.П., Либерзон 5. Углов А.В. Методические
компенсации фазового сдвига за счёт схемы соединения трансформатора схема соединения трансформаторов
тока на стороне ВН выбирается — “треугольник”, а на стороне НН и в ответвлении
на ТСН — “звезда”.
соответствии с величинами номинальных значений токов трансформатора со сторон
ВН, НН и ТСН на стороне ВН используется встроенный трансформатор тока с коэффициентом
трансформации КI ВН = 1000/1 А, на стороне НН — трансформатор тока с
коэффициентом трансформации КI НН = 30000/5 А, а на стороне
ответвления на ТСН — трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI
ТСН = 1500/5 А.
в плече защиты на стороне высшего напряжения, соответствующий номинальной
мощности защищаемого трансформатора, составляет:
в плече защиты на стороне низшего напряжения, соответствующий номинальной
мощности защищаемого трансформатора, составляет:
в плече защиты в ответвлении на трансформатор собственных нужд, соответствующий
номинальной мощности ТСН, составляет:
коротком трехфазном металлическом замыкании
на выводах одной из расщеплённых обмоток трансформатора собственных нужд,
составляет:
цепи генераторного напряжения установлен выключатель нагрузки, то в качестве расчётного
принимается короткое трехфазное металлическое замыкание на выводах ВН
трансформатора блока. максимальный первичный ток, проходящий через защищаемый
трансформатор в этом режиме и приведённый к стороне ВН блока, составляет:
первичный ток, проходящий через защищаемый трансформатор в этом режиме и
приведённый к стороне НН блока, составляет:
значение тока короткого двухфазного замыкания на выводах ВН трансформатора при
работе энергоблока на холостом ходе составляет:
значение тока короткого двухфазного замыкания на выводах НН трансформатора в
минимальном режиме работы энергосистемы и при отключённом генераторе составляет:
дифференциальная токовая защита генератора
выполняется на реле с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформатором
типа ДЗТ-11/5. Реле имеет рабочую обмотку с ответвлением посередине и тормозную
обмотку.
обмотку наиболее целесообразно присоединить к трансформаторам тока со стороны
линейных выводов. наличие торможения позволяет повысить чувствительность защиты
за счёт отстройки от коротких внешних замыканий и асинхронного режима.
защиты сводится к определению числа витков тормозной обмотки при принятом числе
витков рабочей обмотки.
срабатывания реле при отсутствии торможения Fср=100 А. При этом минимальный
ток срабатывания реле составляет:
всех типов генераторов первичный ток срабатывания защиты составляет.
рабочей обмотки принимается в зависимости от соотношения токов в плечах защиты
в условиях номинального режима. При соотношении токов 1:1 (обмотка статора
имеет одну параллельную ветвь) используются 144 витка рабочей обмотки. При соотношении
токов 1:2 (обмотка статора имеет две параллельных ветви) используется ответвление
в средней части рабочей обмотки, к которому подключается плечо с большим током.
торможение определяется по условию отстройки защиты от наибольшего тока
небаланса при коротком внешнем замыкании или асинхронном ходе генератора:
трансформаторов тока, принимается равной 0,1;
однотипных трансформаторов принимается равным 0,5;
апериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимся
трансформатором принимается равным 1,0;
тока короткого замыкания или наибольшее На блоках с
выключателем в цепи генератора ток определяется при коротком замыкании на выводах
генератора, а при его отсутствии — при коротком замыкании за трансформатором
блока.
напряжения блока;
генератора;
максимальном режиме.
реактанс генератора:
сила рабочей обмотки реле вычисляется по значению тока в рабочей обмотке, равного
току небаланса, и числу витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора
реле:
144 или72 витка;
принимаемый равным 1,6;
трансформатора тока;
(3.2) и принимается большим из двух условий (короткое замыкание и асинхронный
ход).
числа витков тормозной обмотки определяется МДС по тормозной характеристике
реле серии ДЗТ-11 из условия минимального торможения Fт=130.
число витков тормозной обмотки определяется по выражению:
большее ближайшее число витков по справочным данным Wт расч = 24
защиты при отсутствии торможения определяется при двухфазном коротком замыкании
на выводах генератора и его работе на холостом ходу:
замыкания;
торможения коэффициент чувствительности определяется соотношением:
нахождения предварительно
для случая двухфазного короткого замыкания на выводах генератора определяется
рабочая и тормозная МДС:
(144 витка);
стороны системы;
тормозной обмотки.
тормозной характеристике при максимальном торможении определяется точка с координатами
и , которая соединяется с точкой начала координат.
Находится по пересечению
прямой с тормозной характеристикой при максимальном торможении (верхняя
характеристика) и определяется по (1.7) коэффициент чувствительности.
дифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке
статора
выполняется на токовом реле типа РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник и
включается на трансформатор тока, установленный в перемычке между двумя
нейтралями параллельных ветвей обмотки статора. Реле имеет четыре диапазона
уставок от 1,75 до 17,5 А.
проектировании можно принять А.
Как правило, и значение
тока срабатывания защиты определяется при наладке по условию отстройки от токов
небаланса при коротком внешнем замыкании. С этой целью измеряется ток небаланса
в катушке исполнительного органа в режиме холостого хода генератора при
максимальном напряжении и в режиме короткого замыкания при номинальном токе.
Измерения выполняют на минимальном диапазоне уставки реле (1,75… 3,5 А).
срабатывания защиты:
трансформатора тока поперечной дифференциальной защиты.
землю в обмотке статора генератора
замыканий на землю в обмотке статора генератора выполняется действующей по
напряжению и содержит два органа: максимальное реле напряжения первой гармоники,
защищающее до 90% обмотки статора со стороны линейных выводов, и реле напряжения
третьей гармоники с торможением, защищающее до 35% обмотки статора генератора
со стороны нулевых выводов.
уставок защиты сводится к определению параметров срабатывания указанных органов.
органа максимального напряжения
органа напряжения выбирают
по условию отстройки от напряжения нулевой последовательности основной частоты
при однофазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения за
трансформатором блока:
последовательности со стороны линейных выводов генератора;
принимаемый равным 1,3;
трансформатора напряжения обмотки, соединённой в разомкнутый треугольник:
нулевой последовательности на выводах генератора:
нейтрали генератора (при заземлённой нейтрали ; при изолированной – );
напряжения нулевой последовательности на стороне высокого напряжения
трансформатора блока при однофазном коротком замыкании (определяется расчётом);
высокого и низкого напряжения одной фазы трансформатора блока;
статора генератора на землю;
низкого напряжения трансформатора блока на землю.
сложностью определения ёмкостей и целесообразно
при наладке измерять напряжения на фазных выводах генератора при подаче
напряжения от постороннего источника на разземлённую нейтраль трансформатора блока относительно
земли.
условиях будет больше измеренного в раз (коэффициент тот же, что и в выражении (5.3)).
предотвращения излишних отключений энергоблоков из-за чрезмерной чувствительности
рекомендуется принимать уставку реле напряжения 10 В. В любом случае уставка не
должна превышать 15 В.
ЗЗГ-1 с целью отстройки от внешних однофазных коротких замыканий применяется
выдержка времени на срабатывание . В защитах более поздней разработки (ЗЗГ-11 и
ЗЗГ-12) предусмотрена блокировка защиты по напряжению обратной последовательности
и поэтому задержка на срабатывание не требуется.
третьей гармоники
цепь подаётся сумма напряжений третьей гармоники со стороны нейтрали и линейных выводов , а на тормозную цепь —
напряжение третьей гармоники со стороны нейтрали .
заданного уровня срабатывания органа третьей гармоники, представляет собой
сопротивление обмотки статора со стороны нейтрали на землю, отнесённое к
удвоенному ёмкостному сопротивлению генератора:
органа третьей гармоники определяется уставкой коэффициента торможения, равного
отношению напряжения рабочей цепи к напряжению тормозной цепи:
срабатывания.
действия () органа
торможения третьей гармоники в конце зоны, охватываемой органом первой
гармоники.
оптимальной уставке реле напряжение
в конце зоны его надёжного действия с составит . При этом орган напряжения нулевой
последовательности охватывает 0,7 числа витков со стороны линейных выводов.
следовательно, зона надёжного действия органа третьей гармоники со стороны
нейтрали должна быть .
металлического замыкания в конце этой зоны:
генератора.
подстановку следует принимать для всех турбогенераторов независимо от уставки
органа напряжения первой гармоники.
органа третьей гармоники при металлическом замыкании со стороны нейтрали
определяют по выражению (5.5), принимая .
со стороны нейтрали ()
составит: .
со стороны линейных выводов ():
со стороны линейных выводов будет:
третьей гармоники со стороны линейных выводов составит:
действия органа третьей гармоники со стороны линейных выводов генератора
резервирует реле напряжения нулевой последовательности.
ЗЗГ-1 отстройка от напряжения основной частоты органа третьей гармоники
выполнена в недостаточной степени, поэтому при наладке требуется выполнить проверку
отстройки органа третьей гармоники от частоты 50 Гц. При необходимости вводится
блокировка по напряжению обратной последовательности. Для защиты ЗЗГ-11 такая
проверка не требуется. На блокирующем реле напряжения обратной последовательности
рекомендуется уставка .
производной в защите ЗЗГ-12 не имеет регулируемых уставок и расчётная проверка
надёжности его действия не требуется. На короткие однофазные замыкания на
стороне высокого напряжения реле по производной не реагирует.
обеспечения правильной работы органа третьей гармоники следует устанавливать
измерительные трансформаторы напряжения в нейтрали и на выводах генератора с
одинаковыми номинальными первичными напряжениями. При этом номинальные вторичные
напряжения трансформатора напряжения, соединённого в разомкнутый треугольник,
равны 100/3 В, а номинальное напряжение трансформатора напряжения, установленного
в нейтрали должно быть 100 В.
режима при потере возбуждения
выполняется на одном из трёх реле сопротивления комплекта КРС-2.Положение
характеристики реле на комплексной плоскости сопротивлений определяется
положением комплексного сопротивления на выводах генератора в режиме нормальной
работы и асинхронном режиме.
режиме вектор комплексного сопротивления находится в I квадранте, а при потере
возбуждения и переходе в асинхронный режим перемещается в IV квадрант. По этой
причине характеристика срабатывания реле сопротивления защиты выбирается в III
и IV квадрантах при угле максимальной чувствительности близком к .
сопротивление срабатывание, определяющее диаметр окружности реле, принимается
равным , что целесообразно
для обеспечения надёжной работы реле при потере возбуждения ненагруженным
генератором.
предотвращения срабатывания реле при нарушениях синхронизма в энергосистеме его
характеристика смещается по оси комплексной плоскости в сторону III и IV квадрантов
на . Угол максимальной
чувствительности желательно иметь равным . На применяемых реле удаётся получить .
диаметра характеристики и её смещению в III и IV квадранты соответствуют
вторичные значения этих сопротивлений:
срабатывания или смещения характеристики;
трансформаторов тока и напряжения.
срабатывания защиты принимается равным 1…2 с. указанная выдержка времени
необходима для предотвращения излишних срабатываний защиты при нарушениях
динамической устойчивости и асинхронном ходе в системе.
трансформатора блока от внутренних повреждений
защита трансформаторов блоков мощностью 160…1000 Мвт выполняется с
использованием дифференциального токового реле с торможением типа ДЗТ-21-У3.
отстройки от токов включения, при постановке трансформатора под напряжение,
используется времяимпульсный принцип с торможением от второй гармоники
дифференциального тока. Благодаря этому реле обладает высокой
чувствительностью, поскольку ток срабатывания защиты по условию отстройки от
броска намагничивающего тока принимается равным .
защиты от токов небаланса при коротких внешних замыканиях используется
торможение от токов плеч защиты, что также обусловливает повышение
чувствительности защиты. В схемах защиты цепи процентного торможения
подключаются со стороны высшего и нижнего тока.
характеристика в начальной части имеет горизонтальный участок со ступенчатым
регулированием на два положения полусуммы тормозных токов.
выравнивания токов плеч защиты и для возможности подключения защиты к
трансформаторам тока с номинальным вторичным током 1,0 А (со стороны высокого
напряжения) используются согласующие повышающие автотрансформаторы тока типа
АТ-31-У3.
применении для дифференциальной защиты на всех напряжениях трансформаторов тока
с номинальным вторичным током 5,0 А согласующие автотрансформаторы тока могут
не устанавливаться, однако их применение может оказаться необходимым в тех случаях,
когда значение вторичного тока плеча в номинальном режиме трансформатора
выходит за пределы номинальных токов ответвлений трансформатора рабочей цепи
более, чем 0,5 А (если со стороны высокого напряжения трансформатора не может
быть принят другой коэффициент трансформации трансформатора тока).
быстродействия защиты при больших токах короткого замыкания внутри защищаемой
зоны предусмотрена дифференциальная отсечка, позволяющая фиксировано менять
уставку срабатывания ( или ).
дифференциальной токовой защите типа ДЗТ-21 конструктивно предусмотрено
регулирование минимального тока срабатывания, коэффициента торможения, длины горизонтального
участка тормозной характеристики, уставки срабатывания дифференциальной
отсечки, а также имеется возможность выравнивания тока в плечах защиты.
срабатывания защиты при отсутствии торможения
по условию отстройки от тока включения блочного трансформатора под напряжение:
высокого напряжения, соответствующий номинальной мощности трансформатора.
ответвления со стороны собственных нужд подаётся в защиту в том случае, если
при коротком замыкании за трансформатором собственных нужд при .
соответствии с проведёнными расчётами ток ответвлений подаётся в защиту на всех
схемах энергоблоков за исключением энергоблоков мощностью 1000 Мвт.
трансформации промежуточного трансформатора тока выбирают таким, чтобы вторичный
ток трансформатора тока собственных нужд при вторичном токе, равном
номинальному току трансформатора блока, понижался до 2,5…5,0 А.
условия (7.1) должна обеспечиваться отстройка защиты от токов небаланса при
коротком внешнем замыкании или тока нагрузки, соответствующих концу горизонтального
участка тормозной характеристики, поскольку в этом случае на реле отсутствует
эффект торможения.
блоках генератор-трансформатор, не имеющих устройства регулирования напряжения
под нагрузкой, условие отстройки минимального тока срабатывания защиты от тока
небаланса в указанных режимах не проверяется, так как автоматически выполняется
при выборе тока срабатывания защиты по выражению (7.1) для случая включения
ненагруженного трансформатора под напряжение.
трансформатора рабочей цепи, а также варианта включения автотрансформатора
тока.
первичные номинальные токи для обеих сторон защищаемого трансформатора () и в цепи трансформатора
собственных нужд .
вторичные токи в плечах защиты:
трансформаторов тока в звезду и при соединении в треугольник);
трансформаторов тока на сторонах, соответственно, высокого, низкого напряжений
блочного трансформатора и в цепи трансформатора собственных нужд.
ответвления трансреактора рабочей цепи для стороны низшего напряжения.
Номинальный ток ответвления трансреактора выбирается ближайшим меньшим по отношению к вторичному
номинальному току :
высокого напряжения, если ток находится
в пределах диапазона 2,5…5,0 А (или отличается не более, чем на 0,5 А),
номинальный ток ответвлений трансреактора определяется по выражению:
резистора R13
защиты выставляется
переменным резистором R13. Выбор уставки сводится к определению для каждого
плеча защиты минимального тока срабатывания реле , выраженного в долях номинального тока выбранного
ответвления трансреактора. При этом следует учитывать наличие
автотрансформаторов тока в цепях защиты.
ток срабатывания реле:
низкого напряжения трансформатора:
высокого напряжения автотрансформатора при отсутствии автотрансформатора тока:
соответствии с паспортными данными защиты ДЗТ-21 резистор R13, подключаемый к
регулировочному органу защиты, осуществляет плавную регулировку тока срабатывания
реле в пределах от 0,3 до 0,7 номинального тока ответвления.
от короткого замыкания за трансформатором собственных нужд
приведённое к стороне низкого напряжения трансформатора блока максимальное
значение тока короткого трехфазного замыкания на стороне низкого напряжения
трансформатора собственных нужд (на одной из расщеплённых обмоток) при
максимальном режиме работы системы.
трансформаторов тока тормозной цепи реле
рассматриваемых схемах тормозные цепи реле присоединяются к трансформаторам
тока со стороны обмоток высокого и низкого напряжений блочного трансформатора.
Для этого используются два трансформатора тока цепи процентного торможения
защиты ДЗТ-21, имеющие по четыре ответвления.
токи ответвлений трансформаторов тока цепи процентного торможения выбираются
ближайшими большими подводимых к реле токов плеч или и :
6) (7.10)
торможения
тормозных цепей даёт возможность не отстраивать минимальный ток срабатывания
защиты от внешних повреждений, когда имеется торможение.
срабатывания защиты в условиях торможения обеспечивается исходя из тормозной
характеристики реле, которая должна выбираться таким образом, чтобы при всех
возможных вариантах внешних повреждений обеспечивался необходимый коэффициент
торможения.
защиты обеспечивается, если все точки, соответствующие возможным при внешних
коротких замыканиях отношениям приращения рабочего тока к приращению полусуммы тормозных токов , лежат ниже тормозной характеристики
реле.
определении коэффициента торможения следует рассмотреть короткие замыкания в
точках, в которых отстройка производится с помощью торможения.
двухобмоточными трансформаторами при внешнем повреждении на стороне высокого
(низкого) напряжения блока за расчётную следует принимать точку, в которой ток
короткого замыкания имеет наибольшее значение и в которой защита не должна действовать.
При внешнем повреждении на ответвлении к собственным нуждам торможение не
требуется и не учитывается в расчёте.
вышеизложенного определение коэффициента торможения должно производиться при
внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения
трансформатора блока для энергоблоков, не имеющих выключателя или с
выключателем нагрузки в цепи генераторного напряжения, и на стороне низкого
напряжения — для блоков с выключателем в цепи генераторного напряжения.
последнее необходимо для сохранения электроснабжения собственных нужд при
повреждениях генератора. При отсутствии выключателя в цепи генератора отстройки
защиты от коротких замыканий в генераторе не требуется, так как при этом
энергоблок отключается полностью.
рабочего тока , необходимые
для подсчёта коэффициента торможения, могут быть определены следующим образом.
обмотке при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне высокого и низкого
напряжения трансформатора блока для каждого случая подключения дифференциальной
защиты равен току небаланса:
определяется как сумма двух составляющих вторичного тока небаланса и . Составляющая , обусловленная регулированием напряжения
трансформатора, в токе небаланса отсутствует, так как трансформаторы блоков
указанного регулирования не имеют
погрешностью трансформаторов тока;
неточностью установки расчётного тока срабатывания на ответвлениях
трансформаторов рабочей цепи реле.
(7.12) учитываются абсолютные значения составляющих тока небаланса и . Составляющие тока небаланса определяются по
выражениям:
переходный режим (апериодическую составляющую тока), принимается равным 1,0;
трансформаторов тока, принимается равным 1,0;
погрешности трансформаторов тока, принимается равным 0,1;
вторичного тока() в плече
защиты со стороны высокого и низкого напряжения трансформатора блока при
внешнем коротком замыкании в расчётной точке (определяется исходя из значения
первичного тока в
рассматриваемом расчётном режиме с учётом коэффициента трансформации
трансформаторов тока или со стороны, соответственно,
высокого или низкого напряжения трансформатора блока и коэффициента :
автотрансформаторов тока (в соответствии с выражением), при отсутствии
автотрансформаторов тока ;
номинального тока ответвления трансреактора в плечах защиты со стороны высокого
напряжения () или низкого
напряжения () трансформатора
блока определяется соответственно по (7.6) или (7.3);
ответвления трансреактора или
.
значения токов в рабочей цепи определяются при внешнем коротком замыкании на
стороне высокого или низкого напряжения трансформатора блока в плече защиты (в
соответствии с п.2.7.7, 2.7.1.):
значение тормозного тока следует определять в тех же расчётных точках, что и
при расчёте рабочих токов реле.
для каждой тормозной цепи:
замыкания при внешнем повреждении;
значения токов в тормозных цепях:
защиты в условиях торможения реле необходимо выбрать ток начала торможения , то есть длину горизонтального
участка тормозной характеристики реле. С целью повышения чувствительности
защиты к межвитковым коротким замыканиям в трансформаторе рекомендуется
принимать длину горизонтального участка тормозной характеристики .
торможения реле ,
характеризующий тормозное действие реле, определяется как отношение приращения
тока в рабочей (дифференциальной) цепи реле к полусумме приращения тока в тормозной цепи реле :
характеристики реле видно, что:
торможения защиты определяется исходя из выражений (7.20) — (7.22):
принимается равным 1,5;
(7.7, 7.8);
(7.18, 7.19);
принимается равным 1,0.
дифференциальной отсечки
отсечка используется для повышения быстродействия защиты при больших кратностях
тока короткого замыкания в защищаемой зоне.
отсечки во всех случаях можно принимать минимальной, поскольку при этом
обеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешних
коротких замыканиях .
чувствительности защиты
защиты на рассматриваемых энергоблоках при повреждении в защищаемой зоне
следует определять при отсутствии торможения.
замыкании в зоне защиты полусумма тормозных токов всегда оказывается меньше
тока в дифференциальной цепи. поэтому расчётная точка, соответствующая
минимальному короткому замыканию в зоне защиты, в плоскости координат (, ) всегда лежит выше тормозной характеристики реле, а
прямая, соединяющая эту точку с началом координат, является геометрическим
местом точек, соответствующих изменяющемуся переходному сопротивлению в месте
короткого замыкания. Эта прямая всегда пересекает горизонтальную часть тормозной
характеристики. На этом пересечении защита работает на пределе чувствительности
с током .
чувствительности защиты определяется по выражению:
рассчитывается в рабочем, а не в минимальном режиме);
минимального тока срабатывания реле.
защиты определяется при металлическом повреждении на выводах трансформатора
блока.
для станции и системы являются реально возможные режимы, обусловливающие
минимальный ток повреждения. В соответствии с ПУЭ коэффициент чувствительности
должен быть .
ошиновки 330 — 750 кВ
подключения защиты используются трансформаторы тока с одинаковыми или
различными коэффициентами трансформации с номинальным значением вторичного
тока, как правило, 1А. Защита выполняется с использованием дифференциальных
реле с быстронасыщающимися трансформаторами типа РНТ-566 в связи с тем, что
общая резервная дифференциальная защита энергоблока, охватывающая и ошиновку в
том числе, выполнена на реле с торможением.
тока срабатывания и расчёт числа витков рабочей обмотки
минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты выбирается из условия отстройки от максимального
рабочего тока небаланса при
переходном режиме внешнего короткого замыкания:
принимается равным 1,3.
небаланса:
апериодическую составляющую тока, может быть принят равным 1,0;
трансформаторов тока, принимается равным 1;
погрешность трансформаторов тока, принимается равной 0,1;
число витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора:
реле (для реле РНТ-566 ).
Определяется уточнённое фактически
установленного числа витков рабочей обмотки реле по выражению:
чувствительности защиты
защиты при повреждении в защищаемой зоне оценивается коэффициентом
чувствительности , который
определяется отношением минимального тока короткого замыкания к току срабатывания
защиты:
металлического короткого замыкания в защищаемой зоне.
дифференциальная защита энергоблока
положения по расчёту резервной дифференциальной защиты блока, выполненной на
реле типа ДЗТ-21.
расчёта выполнен для случая защиты энергоблока мощностью 160 МВт и более, подключённого
к ОРУ — 330… 750 кВ через два выключателя.
принципиально не отличается от расчёта защиты трансформатора блока (раздел 5),
однако есть ряд особенностей, обусловленных схемой её включения.
рабочей цепи защиты включает в себя определение минимального тока срабатывания
защиты и выбор ответвлений трансреактора, а также ответвлений выравнивающих
автотрансформаторов при их наличии.
ток срабатывания защиты выбирается по большему из двух условий:
отстройки
от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора
блока под напряжение по выражению (7.1);
отстройки
от максимального тока короткого замыкания за трансформатором собственных нужд.
принимается равным 1,5;
тока трёхфазного металлического короткого замыкания на выводах одной из обмоток
трансформатора собственных нужд в максимальном режиме работы станции и системы.
дифференциальной защиты допускается загрубление по сравнению с основной, поскольку
она предназначена для быстрой ликвидации коротких замыканий на ошиновке
высокого и низкого напряжения блока и не предназначена для защиты от
межвитковых коротких замыканий.
вторичные номинальные токи в плечах защиты по выражениям (7.2),
(7.3) и (7.4).
каждого плеча защиты определяется относительное
значительных расхождений для
отдельных плеч защиты рекомендуется уточнить выравнивание токов автотрансформаторами.
защиты принимается равной
наибольшему значению, полученному по (9.2) или (9.3) и выставляется с помощью
резистора R13.
торможения включает в себя определение ответвлений на выходных трансформаторах
тока тормозной цепи и расчёт коэффициента торможения.
токи ответвлений трансформаторов тока цепи торможения выбираются (в
соответствии с их параметрами, указанными в приложении) ближайшими большими
подведённых к защите токов или
и .
6) (9.4)
торможения (длина горизонтального участка тормозной характеристики)
определяется так же, как для основной дифференциальной защиты трансформатора
блока.
торможения определяется при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне
высокого напряжения блока по условию отстройки защиты от максимального значения
тока небаланса. При этом расчётным является короткое замыкание за одним из выключателей
высокого напряжения, через который протекает максимальный суммарный ток системы
и защищаемого блока. В этом случае погрешности трансформаторов тока в цепи
указанного выключателя создают максимальные токи небаланса.
цепи защиты принимается равным току небаланса согласно (7.11). ток небаланса
определяется по выражениям (7.12), (7.13) и (7.14), относительное Минимальные
значения тормозных токов для каждой тормозной цепи определяются в тех же
расчётных точках, что и при расчёте рабочих токов реле по выражению (5.22), а
их относительное Коэффициент
торможения защиты определяется
по выражению (5.27) для каждого расчётного режима. Принимается большее значение
.
дифференциальной отсечки во всех случаях можно принимать минимальной (), поскольку при этом
обеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешних
коротких замыканиях.
защиты при внутренних коротких замыканиях всегда высокая в связи с малым
значением минимального тока срабатывания и наличием горизонтального участка
тормозной характеристики.
соответствии с требованиями ПУЭ коэффициент чувствительности резервной дифференциальной
защиты должен быть не менее двух ().
дифференциальная защита, устанавливаемая на блоках с выключателем в цепи
генератора, должна иметь выдержку времени .
симметричных коротких замыканий
выполняется с помощью одного из трёх реле сопротивления комплекта КРС-2.
круговую или эллиптическую характеристику срабатывания, расположенную в I квадранте
комплексной плоскости.
срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от режима наибольшей
нагрузки. Сопротивление нагрузки определяется по выражению:
выводах генератора, принимается равным ;
тока генератора в условиях кратковременной перегрузки, принимается равным .
срабатывания защиты при круговой характеристике срабатывания реле:
принимается равным 1,2;
равен 1,05;
чувствительности реле, равный 80О для реле сопротивления КРС-2;
при дальнейшем расчёте).
что активная мощность не изменилась:
пониженном напряжении до и
максимальном токе нагрузки :
выражений (10.3) и (10.4) следует:
использовании эллиптической характеристики сопротивление срабатывания может
быть увеличено (сопротивление, подсчитанное по выражению (10.2), может быть
принято равным малой оси эллипса), что в общем случае улучшает дальнее
резервирование. Однако следует иметь в виду, что наибольшее максимально возможной реактивной нагрузкой
генератора. Такие режимы возможны в условиях дефицита реактивной мощности, а
также при использовании генератора в качестве синхронного компенсатора. Для
оценки относительной величины большой оси эллипса характеристики срабатывания
реле сопротивления максимальную допустимую для генератора реактивную нагрузку
можно принять равной . Этому
соответствует угол нагрузки и
. При напряжении :
соответствии с (10.1):
(8.2) , получаем:
осей эллипса характеризуется коэффициентом эллиптичности, причем отстройка защиты
от токов нагрузки обеспечивается при:
сопротивления типа КРС-2 коэффициент эллиптичности может быть принят: 0,5;
0,65; 0,8.
уточняется уставка по малой
оси эллипса ():
большой оси эллипса принимается равной .
срабатывания на реле сопротивления подсчитывается по выражению:
трансформаторов тока;
трансформаторов напряжения;
промежуточных трансформаторов тока, равный 10/5 А, а при его отсутствии .
десятипроцентной погрешности реле зависит от вида характеристики: при номинальном
токе 5 А и круговой характеристике без смещения со схемой подпитки, а также со
смещением 12% в III квадрант он равен 1,45 А, при смещении 6% 1,6 А, при
смещении 20% — 1,8 А, при эллиптической характеристике без смещения и со
смещением — 2,2 А.
две 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.
защиты проверяется следующим образом:
чувствительность
реле по току точной работы определяется при трёхфазном коротком замыкании в
конце зоны, охватываемой защитой, при этом минимальное значение коэффициента
чувствительности должно быть не менее 1,3;
чувствительность
реле по измеряемому сопротивлению при резервировании смежных с блоком участков
линии определяется в условиях эксплуатации с учётом подпитки от смежных
элементов. Требуемый минимальный коэффициент чувствительности 1,2.
коротких замыканий и перегрузок током обратной последовательности с
интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания
выполняется с помощью фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-6М.
органам устройства относятся:
фильтр
токов обратной последовательности;
входное
преобразовательное устройство;
сигнальный
орган;
пусковой
орган;
интегральный
орган;
отсечка
I;
отсечка
II.
проектировании должны быть определены:
уставка
пускового органа;
уставка
интегрального органа;
уставка
сигнального органа;
уставка
отсечки I (отсечка II в защите не используется).
преобразовательное устройство позволяет устанавливать на входе в основные
органы защиты одно и то же напряжение, соответствующее номинальному току генератора
при его значениях во вторичных цепях . Расчёт входного преобразовательного устройства
сводится к определению указанного соотношения.
время существования несимметричного режима для генератора определяется по выражению:
устанавливаемая заводом-изготовителем [1];
турбогенераторов применяют реле типа РТФ-6М с исполнением на 5 и 10 А с
диапазоном уставок, равным 5… 10 и 10… 20 А соответственно.
интегрального органа следует производить при величине тока, превышающей
минимальное значение , для
обеспечения соответствия зависимой характеристики выдержки времени срабатывания
выражению (11.1) во всём диапазоне токов перегрузки и короткого замыкания.
Поэтому уставка пускового органа принимается:
принимается равным 1,05;
.
орган имеет диапазон по току срабатывания и коэффициент возврата не ниже .
турбогенераторов мощностью 160 Мвт и более целесообразно принимать .
интегральный орган выполняет функцию защиты от перегрузки и не предназначен для
защиты от несимметричных коротких замыканий, он имеет одноступенчатое действие
(отключение блока от сети высокого напряжения). При этом уставка должна соответствовать значению
постоянной величины ,
задаваемой заводом-изготовителем генератора.
срабатывания сигнального органа может устанавливаться в диапазоне . Как правило принимается .
При этом допустимая длительность перегрузки может определена по тепловому
действию тока, равного току срабатывания:
турбогенераторов мощностью 160 Мвт и более:
сигнального органа должна быть больше времени действия резервных защит энергоблока.
срабатывания отсечки выбирается
по условию согласования с резервными защитами от междуфазных коротких замыканий
присоединений, отходящих от шин высокого напряжения блока.
использовании отсечки для деления шин должна быть обеспечена необходимая при
этом чувствительность. По условию деления ток срабатывания может быть принят . диапазон уставок отсечки
составляет .
имеет двухступенчатое временное действие. Выдержка времени первой ступени
отсечки, действующей на деление шин, должна быть на ступень селективности
больше максимальной выдержки времени резервных защит присоединений. Выдержка
времени второй ступени отсечки (действие на отключение энергоблока от сети
высокого напряжения) должна быть на ступень селективности больше первой
ступени.
используется только для дальнего резервирования, то её выдержка времени
принимается такой же, как и для первой ступени при наличии деления шин.
расчёту справедливы для энергоблоков во всём диапазоне рассматриваемых
мощностей генераторов.
сводится к выбору уставок на пусковом органе напряжения защиты, на блокирующем
токовом реле и реле времени.
срабатывания на максимальном реле напряжения РН-58/200, имеющем коэффициент
возврата ,
току на блокирующем токовом реле РТ—40/Р:
генератора энергоблока в режим холостого хода защита автоматически вводится в
действие с выдержкой времени ,
что исключает возможность потери питания собственных нужд блока при отключении
генератора от сети, когда возможно кратковременное повышение напряжения на
генераторе.
однофазных коротких замыканий в сети с большим током замыкания на землю
является резервной от сверхтоков однофазных коротких замыканий в сети с большим
током замыкания на землю. На трансформаторах энергоблоков с заземлённой
нейтралью защита выполняется с помощью токовых реле, подключаемых в нейтральный
провод трансформаторов тока. Защита имеет два измерительных органа:
чувствительный и грубый.
допускающих работу трансформаторов как с заземлённой, так и с разземлённой
нейтралью, дополнительно к указанной защите устанавливается ещё специальная
защита, предназначенная для отключения при внешнем однофазном коротком
замыкании блока, работающего с разземлённой нейтралью. Эта защита выполняется
на реле напряжения нулевой последовательности или на реле тока обратной
последовательности.
более чувствительного органа, предназначенного для деления шин на стороне
высокого напряжения блока и ускорения токовой защиты нулевой последовательности
при однофазных коротких замыканиях в сети.
срабатывания выбирается меньшим из двух условий:
при самопроизвольном неполнофазном отключении блока и минимальной нагрузке:
принимается равным 1,2;
защитой от однофазных коротких замыканий с более грубой уставкой срабатывания :
принимается равным 1,05.
времени защиты при её действии по цепи ускорения:
необходимо для предотвращения отключения блока по цепи ускорения при действии
реле контроля непереключения фаз (в случае отказа во включении фазы
выключателя, при действии ОАПВ).
времени защиты при её действии на деление шин на стороне высокого напряжения
блока выбирается по большему значению из двух условий:
временем действия чувствительных ступеней резервных защит от однофазных
коротких замыканий, установленных на элементах, отходящих от шин станции :
с временем действия защиты от однофазных коротких замыканий блока при её
действии по цепи ускорения:
(13.4) и (13.5) ступень
выдержки времени, равная 0,5 с.
выполненной с грубой уставкой, предназначенной для отключения блока от сети при
дальнем резервировании.
срабатывания защиты выбирается по условию согласования по чувствительности с
током срабатывания защит от коротких замыканий на землю смежных элементов сети
высокого напряжения.
производится с наиболее чувствительными ступенями защит:
принимается равным 1,1… 1,2;
токов нулевой последовательности (отношение тока в нейтрали трансформатора
блока к утроенному значению тока нулевой последовательности в смежной линии, с
защитой которой производится согласование);
чувствительной ступени защиты, с которой производится согласование (ток
срабатывания III ступени защиты, отходящей от шин высокого напряжения).
времени защиты выбирается
по условию согласования с временем действия чувствительной защиты блока:
тока срабатывания и выдержек времени защиты от внешних однофазных коротких
замыканий трансформаторов блоков, работающих с заземлённой нейтралью,
производится по п. 11.2, при этом производится согласование со специальной
защитой блока, нейтраль которого разземлена.
срабатывания специальной защиты от внешних однофазных коротких замыканий при
работе блока с разземлённой нейтралью производится в зависимости от её
выполнения:
специальной защиты в виде защиты напряжения нулевой последовательности (реле
РНН57) вторичное напряжение принимается равным 5 В. При этом обеспечивается
отстройка от максимального напряжения небаланса трансформатора напряжения,
обмотки которого соединены в треугольник;
специальной защиты в виде токовой защиты обратной последовательности ток
срабатывания защиты для реле РТФ-6М составляет:
проводятся согласования по чувствительности защиты на блоках с заземлённой
нейтралью с защитами, указанными в п. 2.13.2.
защиты напряжения нулевой последовательности на пределе чувствительности ток
нулевой последовательности в трансформаторе любого параллельного блока:
нулевой последовательности;
замыкания трансформатора блока.
ток срабатывания токовой защиты нулевой последовательности реле с более грубой
уставкой каждого блока, работающего с заземлённой нейтралью:
принимается равным 1,1.
тем, что вторичное напряжение срабатывания защиты (реле РНН-57) , а номинальное вторичное напряжение
трансформатора напряжения равно 100 В, относительное напряжение срабатывания .
срабатывания защиты нулевой последовательности по (11.10) в относительных единицах,
получается:
защита обратной последовательности должна иметь более высокую чувствительность,
чем токовая защита нулевой последовательности блоков, нейтрали которых
заземлены. Расчётным режимом для согласования по чувствительности этих защит
является короткое замыкание на линии, отключившейся с другого конца
быстродействующей защитой. При этом в поврежденной линии токи нулевой и
обратной последовательностей равны (). С учётом коэффициента токораспределения этому
соответствует соотношение:
в защите блока;
нулевой и обратной последовательностей блоков;
последовательности (для реле РТФ-6М и при применении ступенчатой токовой защиты обратной
последовательности).
ток срабатывания защиты нулевой последовательности (реле с более грубой уставкой)
для блоков, работающих с заземлённой нейтралью, можно выразить:
принимается равным 1,1.
мощности блоков, работающих на шины 110… 220 кВ, ток срабатывания выбирается одинаковым для всех
блоков по значению на
наиболее мощном блоке.
110… 220 кВ работает блоков
одинаковой мощности и из них у блоков заземлены нейтрали трансформаторов, то , а , следовательно, подставив эти выражения в (13.13),
получим:
одинаковых блоках, из которых у трёх блоков нейтрали заземлены:
заземлена только у одного из шести трансформаторов блоков, то:
следует, что чем больше разземлённых нейтралей у трансформаторов блоков, тем
ниже чувствительность защиты нулевой последовательности на блоках с
заземлёнными нейтралями. поэтому на энергоблоках, работающих на напряжение
110… 220 кВ, для ограничения токов однофазных коротких замыканий на землю
применяется разземление нейтралей не более, чем у половины блоков.
образом, токовая защита нулевой последовательности на блоках с заземлённой
нейтралью при применении на блоках с заземлённой нейтралью защиты напряжения
нулевой последовательности, как правило, менее чувствительна, чем при
применении токовой защиты обратной последовательности. В то же время
преимуществом применения защиты напряжения нулевой последовательности является
независимость чувствительности защиты от количества заземлённых нейтралей.
по чувствительности токовой защиты нулевой последовательности со специальной
защитой, выполняемой с использованием или , должно производиться соответственно по выражению
(13.11) или (13.13).
времени специальной защиты, предназначенной для отключения блока при его работе
с разземлённой нейтралью трансформатора, применяется на ступень меньше выдержки
времени токовой защиты нулевой последовательности с грубой уставкой тока
срабатывания, предназначенной для отключения блока при работе трансформатора с
заземлённой нейтралью:
выборе выдержки времени и коротком замыкании на землю в сети высокого
напряжения обеспечивается отключение блоков с незаземлённой нейтралью трансформатора
раньше, чем отключаются блоки с заземлённой нейтралью.
защиты, рассмотренной в п.2.13.2 и 2.13.3 проверяется при коротких замыканиях
на землю в расчётной точке в конце резервируемого участка по выражению:
в месте установки защиты для режима работы системы и месте металлического
короткого замыкания, обусловливающих наименьшее значение тока в месте установки
защиты.
чувствительной защиты при
коротком замыкании в конце зоны резервирования более грубой защиты;
более грубой защиты, выполняющей функции дальнего резервирования, при коротком замыкании в конце
зоны резервирования.
стороне низкого напряжения
защита предусматривается на энергоблоках с выключателем в цепи генератора.
использовании для контроля реле типа РН-53/60 минимальное напряжение срабатывания
составляет:
уставке обеспечивается отстройка от напряжения небаланса, обусловленная
напряжениями первой и третьей гармоник.
времени принимается порядка 9 с.
обмотки статора
симметричной перегрузки выполняется на токовом реле типа РТВК с высоким
коэффициентом возврата .
срабатывания защиты:
принимается равным 1,05;
принимаемый равным 0,99.
действует на сигнал с выдержкой времени 6… 9 с.
от перегрузки током возбуждения с интегральной зависимой характеристикой
выдержки времени
генератора от перегрузки током возбуждения с интегральной зависимой
характеристикой выдержки времени типа РЗР-1М содержит четыре основных органа:
преобразовательное устройство;
пусковой
орган;
сигнальный
орган;
интегральный
орган.
уставок защиты сводится к определению уставок срабатывания указанных органов.
преобразовательное устройство обеспечивает согласование относительных значений
тока в измерительных органах РЗР-1М и в роторе генератора.
уставок пускового органа в относительных единицах к току ротора может регулироваться
в пределах от 1,05 до 1,25. Пусковой орган имеет коэффициент возврата не менее
0,95. целесообразно устанавливать .
уставок сигнального органа по составляет
от 1,0 до 1,2 и коэффициент возврата не менее 0,95. Рекомендуется принимать . Выдержка времени действия
сигнального органа защиты принимается .
орган, имеющий две ступени срабатывания, учитывает накопление тепла в роторе
при перегрузке и охлаждении ротора после устранения перегрузки.
выпускается в двух исполнениях, отличающихся характеристиками выдержки времени.
На блоках с генераторами мощностью 100 Мвт и более принимается к установке
первое исполнение с меньшим временем срабатывания защиты. Для турбогенераторов
мощностью 63 Мвт принимается второе исполнение защиты.
орган защиты на турбогенераторах с тиристорным возбуждением выполняется с
трёхступенчатым действием:
используется для двухступенчатой разгрузки генератора;
для действия на его отключение.
турбогенераторах с высокочастотным возбуждением эта защита имеет двухступенчатое
действие:
действует на устройство ограничения форсировки;
на отключение блока.
разгрузка генератора действует с выдержкой времени первой ступени на развозбуждение
генератора через цепи АРВ, а второй — на отключение АРВ.
ступеней защиты, осуществляющих разгрузку, не превышают времени действия по
тепловой характеристике генератора и устанавливаются при наладке.
интегрального органа, действующих на сигнал и на отключение генератора, в
приложении даны характеристики срабатывания на максимальных уставках по времени
срабатывания для первого и второго исполнения защиты. Уставки по времени могут
плавно снижаться в сторону уменьшения до 0,5 от приведённых значений.
проектирования уставки интегрального органа защиты РЗР-1М не выбираются, а
определяются при подключении к генератору.
устройств релейной защиты
надёжности различают три характерных вида отказов аппаратуры (исключая
повреждения, вызванные небрежным хранением или эксплуатацией) в области
надёжности устройств релейной защиты:
приработочные
отказы;
износовые
или постепенные отказы;
внезапные
отказы.
отказы, происходящие в начальный период эксплуатации, вызываются недостатками
технологии производства и плохим контролем качества изделий при их
изготовлении. Для устройств релейной защиты причинами приработочных отказов
могут быть также ошибки при монтаже и наладке, некачественное проведение
наладки и т.д.
отказы для аппаратуры непрерывного действия обычно устраняются в процессе
приработки, т.е. работы аппаратуры в течение нескольких часов в условиях,
близких к эксплуатационным. Для устройств, действующих достаточно редко, период
приработки может быть более длительным. По мере выявления и устранения
дефектных элементов количество приработочных отказов в единицу времени
уменьшается.
постепенные отказы возникают вследствие процессов износа или старения элементов
с течением времени эксплуатации.
релейной защиты к этим процессам относятся:
высыхание
изоляции обмоток;
элементов реле;
контактных и других поверхностях;
раковин на контактах;
реле;
части реле;
сопротивлений;
конденсаторов и т.д.
правильной организации эксплуатации эти отказы в основном могут быть
предотвращены своевременной заменой или восстановлением элементов. При этом период
замены (восстановления) должен быть меньше среднего периода износа элемента.
Если своевременная замена (восстановление) не производится, то с определённого
момента количество износовых отказов в единицу времени начинает быстро
нарастать, что резко снижает надёжность устройств релейной защиты.
отказы являются следствием одновременного воздействия на элементы устройства
нескольких факторов, каждый из которых не выходит за пределы, установленные
нормативно-технической документацией. Совместное воздействие этих факторов в
различных сочетаниях приводит к качественно новым условиям работы элементов,
при которых возможно скачкообразное изменение значений одного или нескольких
заданных параметров объекта. Возникновение таких сочетаний является случайным
событием и происходит в произвольные моменты времени. Поэтому внезапные отказы
также возникают случайно, подчиняясь общим закономерностям случайных событий.
количество случайных отказов в единицу времени при достаточно большом числе
однотипных исследуемых элементов практически постоянно в течение длительного
периода.
приработочных, постепенных и внезапных отказов, потеря работоспособности
устройства может быть вызвана и повреждениями, которые являются следствием
воздействия факторов, выходящих за пределы, установленные
нормативно-технической документацией. При этом потеря работоспособности может
имеет характер как внезапного, так и постепенного отказа.
обслуживания и периодичность обслуживания устройств релейной защиты
эксплуатации или срок службы устройства до списания определяется моральным либо
физическим износом устройства до такого состояния, когда восстановление его
становится нерентабельным. Физический износ устройства не должен являться
причиной отказов. Решение о замене устройства или его восстановлении
принимается на уровне энергосистемы или энергопредприятия, в ведении которых
находятся устройства релейной защиты.
устройства, начиная с проверки при новом включении, входят, как правило,
несколько межремонтных периодов, каждый из которых может быть разбит на
характерные с точки зрения надёжности этапы:
период
приработки;
период
нормальной эксплуатации;
период
износа.
следующие виды планового технического обслуживания устройств релейной защиты:
проверка
при новом включении (наладка);
первый
профилактический контроль;
профилактический
контроль, профилактический контроль с заменой ламп;
профилактическое
восстановление (ремонт);
тестовый
контроль;
опробование;
технический
осмотр.
процессе эксплуатации могут проводиться следующие виды внепланового
технического обслуживания:
внеочередная
проверка;
послеаварийная
проверка.
технического обслуживания всех устройств релейной защиты, включая вторичные
цепи, измерительные трансформаторы и элементы приводов коммутационных
аппаратов, относящиеся к устройствам релейной защиты, должны периодически
подвергаться техническому обслуживанию.
от типа устройств релейной защиты и условий их эксплуатации в части воздействия
различных факторов внешней среды цикл технического обслуживания установлен от
трех до восьми лет.
технического обслуживания понимается период эксплуатации устройств между двумя
ближайшими профилактическими восстановлениями, в течение которого в
определённой последовательности выполняются установленные виды технического обслуживания.
при техническом обслуживании устройств релейной защиты для реле контроля
синхронизма РН-55 следующий:
механической части и состояния контактных поверхностей (проводится при новом
включении, при первом профилактическом контроле и при профилактическом
восстановлении);
обмоток (проводится при новом включении);
и возврата на рабочей уставке при номинальном напряжении на обмотках
(проводится при новом включении, при первом профилактическом контроле и при
профилактическом восстановлении);
работы контактов реле во всём диапазоне (0 — 1800) изменения угла
между векторами напряжений, действующих на обмотки реле (проводится при новом
включении, при первом профилактическом контроле и при профилактическом
восстановлении).
в релейных щитах станции или подстанции,
и по периодичности проведения технического обслуживания попадает в первую
категорию устройств релейной защиты на электромеханической элементной базе.
Цикл технического обслуживания составляет 8 лет. В цикл технического
обслуживания входят следующие мероприятия:
работу;
профилактический контроль;
профилактический контроль;
восстановление
на электромеханической базе, полный срок службы составляет 25 лет. Эксплуатация
устройств релейной защиты сверх указанных сроков службы возможна при
удовлетворительном состоянии аппаратуры и соединительных проводов этих
устройств и при сокращении цикла технического обслуживания.
курсовом проектировании была произведена разработка системы релейной защиты
блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ ее технического
обслуживания. Был выбран необходимый состав системы релейной защиты
энергоблока. Были произведены расчеты уставок срабатывания и разобраны схемы
подключения выбранных устройств релейной защиты блока генератор-трансформатор.
Разработана методика проведения технического обслуживания электромеханического
реле в течение всего срока службы.
использованной литературы
защита блоков генератор-трансформатор. -М.: Энергоиздат, 1982. -253 с.
релейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов
110 — 500 кВ. -Выпуск 13Б. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 95 с.
Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и автоматики. -М.: Энергия, 1972. 343 с.
Э.М. Расчёты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. -М.: Энергия,
1980.-208 с.
указания по выполнению курсового проектирования по дисциплине «Эксплуатация
релейной защиты» для студентов специальности 7.090601 «Электрические станции»:
СНИЯЭиП, 60 с.
Учебная работа. Разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ ее технического обслуживания