отсюда:

     (10.5)

и

  (10.6)

При 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 значение  ограничивается режимами перевозбуждения генератора при малых значениях , то есть 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 :

При этом в соответствии с (10.1):

Принимая в (8.2) , получаем:

 (10.7)

Соотношение осей эллипса характеризуется коэффициентом эллиптичности, причём отстройка защиты от токов нагрузки обеспечивается при:

Для блок-реле сопротивления типа КРС-2 коэффициент эллиптичности может быть принят: 0,5; 0,65; 0,8.

При выбранном  уточняется уставка по малой оси эллипса ():

                        (10.8)

Уставка по большой оси эллипса принимается равной .

Уставка срабатывания на реле сопротивления подсчитывается по выражению:

   (10.9)

где:  - коэффициент трансформации трансформаторов тока;

 - коэффициент трансформации трансформаторов напряжения;

 - коэффициент трансформации промежуточных трансформаторов тока, равный 10/5 А, а при его отсутствии .

Ток 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.

Защита имеет 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.

Чувствительность 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.

2.11  Защита от несимметричных коротких замыканий и перегрузок током обратной последовательности с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания

Защита выполняется с помощью фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-6М.

К основным органам устройства относятся:

·          фильтр токов обратной последовательности;

·          входное преобразовательное устройство;

·          сигнальный орган;

·          пусковой орган;

·          интегральный орган;

·          отсечка I;

·          отсечка II.

При проектировании должны быть определены:

·          уставка пускового органа;

·          уставка интегрального органа;

·          уставка сигнального органа;

·          уставка отсечки I (отсечка II в защите не используется).

Входное 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.

Допустимое время существования несимметричного режима для генератора определяется по выражению:

 (11.1)

где:  - постоянная генератора, устанавливаемая заводом-изготовителем [1];

 - относительное значение тока обратной последовательности ().

Для защиты турбогенераторов применяют реле типа РТФ-6М с исполнением на 5 и 10 А с диапазоном уставок, равным 5... 10 и 10... 20 А соответственно.

Пуск 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:

                      (11.2)       

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,05;

 при  и  при .

Пусковой орган имеет диапазон по току срабатывания  и коэффициент возврата не ниже .

Для турбогенераторов мощностью 160 Мвт и более целесообразно принимать .

Поскольку 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.

Ток срабатывания сигнального органа может устанавливаться в диапазоне . Как правило принимается . При этом допустимая длительность перегрузки может определена по тепловому действию тока, равного току срабатывания:

                                      (11.3)

Для турбогенераторов мощностью 160 Мвт и более:

мин при ;

мин при ;

мин при .

Выдержка времени сигнального органа должна быть больше времени действия резервных защит энергоблока.

Ток срабатывания отсечки  выбирается по условию согласования с резервными защитами от междуфазных коротких замыканий присоединений, отходящих от шин высокого напряжения блока.

При использовании отсечки для деления шин должна быть обеспечена необходимая при этом чувствительность. По условию деления ток срабатывания может быть принят . Диапазон уставок отсечки составляет .

Отсечка I 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.

Если отсечка используется только для дальнего резервирования, то её выдержка времени принимается такой же, как и для первой ступени при наличии деления шин.

2.12  Защита от повышения напряжения

Указания по расчёту справедливы для энергоблоков во всём диапазоне рассматриваемых мощностей генераторов.

Расчёт защиты сводится к выбору уставок на пусковом органе напряжения защиты, на блокирующем токовом реле и реле времени.

Напряжение срабатывания на максимальном реле напряжения РН-58/200, имеющем коэффициент возврата ,

Уставка по току на блокирующем токовом реле РТ--40/Р:

При переходе 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.

2.13  Защита от внешних однофазных коротких замыканий в сети с большим током замыкания на землю

Общие положения

Защита 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.

На блоках, 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.

Выбор уставок защиты на блоках с заземлённой нейтралью

Для защиты более чувствительного органа, предназначенного для деления шин на стороне высокого напряжения блока и ускорения токовой защиты нулевой последовательности при однофазных коротких замыканиях в сети.

Ток срабатывания выбирается меньшим из двух условий:

a)       обеспечения срабатывания при самопроизвольном неполнофазном отключении блока и минимальной нагрузке:

  (13.1)       

где:  - коэффициент чувствительности, принимается равным 1,2;

b)       согласования с резервной защитой от однофазных коротких замыканий с более грубой уставкой срабатывания :

     (13.2)

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,05.

Выдержка времени защиты при её действии по цепи ускорения:

                                 (13.3)

Что необходимо для предотвращения отключения блока по цепи ускорения при действии реле контроля непереключения фаз (в случае отказа во включении фазы выключателя, при действии ОАПВ).

Выдержка времени защиты при её действии на деление шин на стороне высокого напряжения блока выбирается по большему значению из двух условий:

a)       согласования с наибольшим временем действия чувствительных ступеней резервных защит от однофазных коротких замыканий, установленных на элементах, отходящих от шин станции :

                                             (13.4)

согласования с временем действия защиты от однофазных коротких замыканий блока при её действии по цепи ускорения:

                                               (13.5)

В выражениях (13.4) и (13.5)  ступень выдержки времени, равная 0,5 с.

Для защиты, выполненной с грубой уставкой, предназначенной для отключения блока от сети при дальнем резервировании.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию согласования по чувствительности с током срабатывания защит от коротких замыканий на землю смежных элементов сети высокого напряжения.

Согласование производится с наиболее чувствительными ступенями защит:

                     (13.6)

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,1... 1,2;

 - коэффициент токораспределения токов нулевой последовательности (отношение тока в нейтрали трансформатора блока к утроенному значению тока нулевой последовательности в смежной линии, с защитой которой производится согласование);

 - ток срабатывания чувствительной ступени защиты, с которой производится согласование (ток срабатывания III ступени защиты, отходящей от шин высокого напряжения).

Выдержка времени защиты  выбирается по условию согласования с временем действия чувствительной защиты блока:

 (13.7)

Выбор уставок защиты блока, нейтрали которых могут разземляться

Выбор уставок 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.

Выбор уставок срабатывания специальной защиты от внешних однофазных коротких замыканий при работе блока с разземлённой нейтралью производится в зависимости от её выполнения:

a)       при выполнении 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;

b)       при выполнении специальной защиты в виде токовой защиты обратной последовательности ток срабатывания защиты для реле РТФ-6М составляет:

                                     (13.8)

где:  - номинальный ток генератора.

Далее проводятся согласования по чувствительности защиты на блоках с заземлённой нейтралью с защитами, указанными в п. 2.13.2.

При работе защиты напряжения нулевой последовательности на пределе чувствительности ток нулевой последовательности в трансформаторе любого параллельного блока:

 (13.9)

где:  - напряжение срабатывания нулевой последовательности;

 - сопротивление короткого замыкания трансформатора блока.

Минимальный ток срабатывания токовой защиты нулевой последовательности реле с более грубой уставкой каждого блока, работающего с заземлённой нейтралью:

                                                 (13.10)

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,1.

В связи с тем, что вторичное напряжение срабатывания защиты (реле РНН-57) , а номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения равно 100 В, относительное напряжение срабатывания .

Выражая ток срабатывания защиты нулевой последовательности по (11.10) в относительных единицах, получается:

                                 (13.11)

где:  - относительное значение напряжения короткого замыкания трансформатора (например, при ).

Токовая 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 повреждённой линии токи нулевой и обратной последовательностей равны (). С учётом коэффициента токораспределения этому соответствует соотношение:

                               (13.12)

где:  - ток нулевой последовательности в защите блока;

,  - коэффициенты токораспределения соответственно нулевой и обратной последовательностей блоков;

 - ток срабатывания обратной последовательности (для реле РТФ-6М  и  при применении ступенчатой токовой защиты обратной последовательности).

Минимальный ток срабатывания защиты нулевой последовательности (реле с более грубой уставкой) для блоков, работающих с заземлённой нейтралью, можно выразить:

                        (13.13)

где:  коэффициент отстройки, принимается равным 1,1.

При равной мощности блоков, работающих на шины 110... 220 кВ, ток срабатывания  выбирается одинаковым для всех блоков по значению  на наиболее мощном блоке.

Если на шины 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:

                            (13.14)

При шести одинаковых блоках, из которых у трёх блоков нейтрали заземлены:

 (13.15)

Если нейтраль заземлена только у одного из шести трансформаторов блоков, то:

 (13.16)

Отсюда 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.

Таким 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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5