.

Вследствие неточного равенства э.д.с. параллельных ветвей  и,  и,  и в контуре каждой фазы появляется уравнительный ток основной частоты ,  и . Уравнительный ток и ток третей гармоники замыкаются в контуре параллельных ветвей каждой фазы, протекая по нулевому проводу :

.

Токи третьих гармоник запираются фильтром  и не попадают в реле. Уравнительные токи  имеют частоту 50 Гц и поэтому беспрепятственно проходят в реле, обусловливая появления в нём тока небаланса:

.

Для исключения ложного действия защиты необходимо выполнить условие

.

При замыкании витков в ветви одной из фаз равенство токов в ветвях повреждённой фазы нарушается, возникает уравнительный ток .

Этот ток замыкается по нулевому проводу  и вызывает появление тока в реле:

.

Защита приходит в действие при .

Поскольку величина тока  уменьшается с уменьшением числа замкнувшихся витков , защита имеет мёртвую зону. Она не действует при . Защита реагирует не только витковые замыкания, она может сработать при междуфазных к.з. и при замыканиях между ветвями одной фазы, так как этом обычно нарушается равенство э.д.с. и токов в параллельных ветвях повреждённых фаз. В этом можно убедится, рассмотрев токораспределения в обмотках статора для каждого из указанных напряжений. В обоих случаях защита имеет значительные мёртвые зоны.

Трансформатор  пытающий защиту, выбирается без учёта тока нагрузки, поскольку ток появляется в нём только при повреждениях, но он должен проходить по условиям термической и динамической устойчивости при максимальном значении тока повреждения.

Этим требованиям отвечает трансформатор тока с первичным номинальным током порядка . Исходя из этого, коэффициент трансформатора тока  выбирается по выражению

,

при этом вторичный ток  должен соответствовать шкале установок на дифференциальном реле. В отличии от всех остальных схем дифференциальных защит в данной схеме, погрешность трансформатора тока  не вызывает тока небаланса, поэтому к его точности (характеристикам намагничивания) не предъявляют особых требований.

В связи с образованием двух нейтралей ( и ) у нулевых выводов обмоток статора трансформаторы тока для продольной дифференциальной защиты генератора должны иметь по две первичные обмотки, состоящие из двух изолированных друг от друга пакетов шин первой и второй параллельной ветви фазы статора генератора.

Ток срабатывания защиты должен быть больше чем ток небаланса, появляющегося в реле при внешних к.з.: .

Для выполнения защиты применяются реле РТ-40/Ф, схема которого показана на рис.2, б. Сопротивление обмоток реле и конденсатора  подобраны так, что токи третей гармоники циркулируют по проводу, соединяющему нейтрали  и , замыкаются главным образом через конденсатор; благодаря этому  при частоте 150 Гц получается в 10 раз больше чем при токе с частотой 50 Гц. Ток срабатывания реле регулируется отпайками на трансформаторе  и пружиной на реле в пределах 1,75-8,8 А.

В процессе эксплуатации выяснилось, что поперечная дифференциальная может неправильно работать при двойных замыканиях на землю в обмотке ротора.

Это объясняется тем, что витки параллельных ветвей статора располагаются в разных пазах; при двойном замыкании в роторе магнитное поле ротора становится неравномерным; ветви одной фазы попадают в поле с разной магнитной индукцией, в результате чего равенство э.д.с. ветвей нарушается и в реле дифференциальной защиты появляется ток.

Двойное замыкание на землю иногда бывают неустойчивыми (носят кратковременный характер). Чтобы исключить в этом случае работу поперечной дифференциальной защиты, можно замедлить её действие. Однако при этом защита теряет своё быстродействие, что приводит к увеличению повреждения при витковых замыканиях. Поэтому от замедления отказались, допуская срабатывание защиты при двойных замыканиях на землю в обмотке ротора.

Достоинством рассмотренной защиты от витковых замыканий является её простота и быстродействие, а недостатком – наличие мёртвой зоны и непригодность для защиты генераторов, не имеющих параллельных ветвей.

3.2 Выбор уставок

Первичный ток срабатывания защиты из условия отстройки от тока небаланса:

(А).

Вторичный ток срабатывания защиты:

(А).

Принимаем реле типа РТ-40/Ф.

4. Дифференциальная защита трансформатора

Рис.4. Схема и принцип действия дифференциальной защиты трансформатора

Защита выполняется на реле ДЗТ-21-У3.

Произведём расчёт уставок защиты:

Номинальный первичный ток:

(А) - для стороны ВН;

(А) - для стороны НН.

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока и коэффициенты схемы:

 - для стороны ВН;

- для стороны НН.

Минимальный ток срабатывания защиты:

(А) - для стороны ВН;

(А) - для стороны НН.

Номинальный вторичный ток:

(А) - для стороны ВН;

(А) - для стороны НН.

Номинальные токи автотрансформаторов тока

АТ-II  

АТ-II  

Коэффициент трансформации автотрансформаторов и промежуточных трансформаторов тока

Номинальный вторичный ток в плече защиты:

(А).

Расчёт рабочей цепи.

Номинальный ток ответвления Т в цепи НН .

Номинальный расчетный ток ответвления в цепи ВН:

(А),

номинальный принятый ток ответвления в цепи ВН:

(А).

Относительный минимальный ток срабатывания реле:

(о.е.) - для стороны ВН;

(о.е.) - для стороны НН.

Выбираем уставку относительного тока срабатывания: .

Проверим отстройки защиты от к.з. за трансформатором собственных нужд:

Относительный рабочий вторичный ток:

(о.е.)

Коэффициент надёжности:

Расчёт цепи торможения.

Номинальный ток ответвлений трансформаторов тока тормозной цепи

:

- для стороны ВН 3,75 А

- для стороны НН 5 А

Уставка начала торможения:

.

Определим составляющие небаланса:

1.   за счёт погрешности ТТ

(А);

2.  за неточности уставки

(А).

Расчётный максимальный ток небаланса:

(A).

Относительный ток рабочей цепи:

.

Относительный ток тормозных цепей:

- для стороны ВН;

- для стороны НН.

Коэффициент торможения:

5. Защита от асинхронного режима при потере возбуждения

Защита выполняется на одном из 3-х реле сопротивления комплекта КРС-2. Положение характеристики реле на комплектной плоскости сопротивлений определяется положением комплексного сопротивления на выводах генератора в режиме нормальной работы и асинхронном режиме.

В нормальном режиме вектор комплексного сопротивления находится в I квадранте, а при потере возбуждения и переходе в асинхронный режим смещается в IV квадрант. По этой причине характеристика срабатывания реле сопротивления защиты выбирается в III и IV квадрантах при угле максимальной чувствительности близкий к 2700.

Первичное сопротивление срабатывания, что определяет диаметр круга реле, принимается равным

,

что целесообразно для обеспечения надёжной работы реле при потере возбуждения не нагруженным генератором.

Для предотвращения срабатывания реле при нарушении синхронизма в энергосистеме его характеристика смещается по оси jx комплексной плоскости в сторону III и IV квадрантов на величину

Угол максимальной чувствительности желательно иметь равным 2700. На используемых реле удается получить .

Сопротивлению диаметра характеристики и её сдвиг в III и IV квадранты соответствуют вторичные значения этих сопротивлений:

,

где -- коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения соответственно.

Время срабатывания защиты 1…2с. Задержка времени необходима для предотвращения срабатывания защиты при нарушении динамической устойчивости и асинхронно ходе в системе.

Дифференциальная защита ошиновки

Защита выполняется с использованием дифференциальных реле с быстронасыщающимися трансформаторами типа РНТ-566. Подключается защита к ТТ с коэффициентами трансформации 2000/1.

Рассчитаем ток небаланса:

.

Минимальный ток срабатывания защиты:

.

Расчётное число витков рабочей обмотки реле:

принимаем .

Рассчитаем уточненный ток срабатывания защиты:

Проверим коэффициент чувствительности:

Резервная дифференциальная защита блока

Для энергоблоков мощностью 160 МВт и больше подключённых к системе шин напряжением 330 кВ и выше защита выполняется на дифференциальном реле с торможением типа ДЗТ-21.

Произведём расчёт уставок для данной защиты.

Рабочая цепь:

Номинальный первичный ток:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

.

Минимальный ток срабатывания защиты:

,

.

Расчётный относительный ток срабатывания защиты:

Коэффициент трансформации трансформаторов тока и коэффициент схемы:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

,.

Номинальный вторичный ток:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

.

Номинальный ток ответвления автотрансформатора тока и номер ответвления автотрансформатора тока, к которому подводится номинальный ток защиты плеча:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

,.

Номинальный ток ответвления автотрансформатора тока и номер ответвления автотрансформатора тока, к которому подключается реле:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

,.

Коэффициент трансформации автотрансформатора тока:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

.

Номинальный ток плеча защиты:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

.

Номинальный ток ответвления трансформатора в цепи НН:

,

Номинальный ток и номер ответвления трансформатора в цепи ВН:

,

принимаем

,.

Относительный минимальный ток срабатывания:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

.

Принимаем .

Цепь торможения

Номинальный ток ответвления тормозной цепи:

- для цепи выключателей блока

,

- для цепи выключателей блока

,.

Уставку начала торможения начала торможения принимаем равной 1.

Расчёт тока небаланса:

- за счёт погрешности трансформаторов тока:

,

- за счёт неточности уставки :

.

Расчётный ток небаланса:

Относительный ток рабочей цепи:

.

Относительные токи тормозных цепей:

- для цепи выключателей блока

- для цепи выключателей блока

.

Расчётный коэффициент торможения:

Принимаем коэффициент торможения равный 0,3.

Защита от внешних симметрических коротких замыканий

Защита выполняется с помощью одного из 3-х реле сопротивления комплекта КРС-2.

Реле имеет круговую или эллиптическую характеристику срабатывания, расположенную в I квадранте комплексной плоскости.

Произведём расчёт уставок для данной защиты.

Определим сопротивление срабатывания защиты по условию отстройки от вектора сопротивления наибольшей нагрузки:

,

где - коэффициент отстройки;

- коэффициент возвращения реле;

- угол максимальной чувствительности;

- угол нагрузки.

.

Определение большой эллиптической характеристики в режиме максимально доступной реактивной нагрузки:

.

Определение максимальной уставки защиты:

Расчётный коэффициент эллиптичности:

, принимаем

Уточнённая уставка по малой оси эллипса:

.

Определим сопротивление срабатывания реле:

.

Защита от несимметрических коротких замыканий и перегрузок с интегрально-зависимой характеристикой выдержки времени

Защита выполняется с помощью фильт-реле РТФ-6М.

Номинальный вторичный ток генератора:

Номинальный ток реле равен 5А, уставка по величине «А» - .

Уставка пускового органа

Уставка срабатывания сигнального органа

Уставка срабатывания отсечки тока

Уставка срабатывания интегрального органа потоку и времени определяется при наладке с учетом реальной тепловой характеристики генератора.

Защита от повышения напряжения

Напряжение срабатывания защиты:

.

Вторичное напряжение срабатывания защиты

.

Выбираем реле типа РН-58/200.

Первичный ток срабатывания защиты

.

Первичный ток срабатывания защиты

.

Выбираем реле типа РТ-40/Р5.

Защита от внешних однофазных коротких замыканий в сети 330 кВ

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, что подключаются в нейтральный провод трансформаторов тока. Защита имеет 2-а измерительных органа: чувствительный и грубый.

Ток срабатывания реле с более грубой уставкой, предназначенной для отключения блока от сети при дальнем резервировании:

.

- уточняется эксплуатацией с учетом реального тока . Принимаем реле типа РТ-40/2.

Ток срабатывания с более чувствительного реле:

Вторичный ток срабатывания реле:

.

Принимаем реле типа РТ-40/0,6.

Защита от симметричных перегрузок

Защита выполняется на токовом реле типа РТВК-2 с высоким коэффициентом возвращения .

Первичный ток срабатывания защиты:

.

Вторичный ток срабатывания защиты:

.

Защита действует на сигнал с выдержкой времени 6…9с.

Защита ротора генератора от перегрузок током возбуждения

Защита выполняется на реле РЗР-1М и включает 4-е основных органа:

·     входное преобразовательное устройство;

·     пусковой орган;

·     сигнальный орган;

·     интегральный орган.

Ток срабатывания пускового органа: .

Ток срабатывания сигнального органа:

Страницы: 1, 2