Диплом (Проектирование электрической станции)

Fраб

86

где kодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, для однотипных трансформаторов тока (у нас ТШВ) принимается равным 0,5; ε – полная погрешность трансформаторов тока, принимается равной 0,1; IКЗ(3) –

периодическая составляющая тока короткого замыкания. Значения I нб.max .расч составляет:

I нб.max.расч 0,5 0,180,41 4,021 кА .

Торможение должно надежно превышать действие МДС, создаваемой током небаланса в рабочей обмотке. Рабочая магнитодвижущая сила (МДС)

определяется при протекании по рабочей обмотке тока небаланса:

Fраб	kотс I нб.max .расч	Wраб ,	(6.1)
	kI
где kотс 1,6 – коэффициент	отстройки; kI – коэффициент		трансформации

трансформатора тока со стороны линейных выводов генератора; раб – число используемых витков рабочей обмотки.

По (6.1) рабочая МДС составляет:

F 1,6 4,021 72=136 А .

раб	17000 5

Число витков тормозной обмотки определяется по выражению:

Тормозная МДС Fторм определяется по формуле аппроксимации:

			F 2
	Fторм 136		раб	1 .
		1002

По (6.2) тормозная МДС:

1362

Fторм 136 1002 1 125,356 А .

Ток в тормозной обмотке:

I (3)

Iторм КЗ .

kI

(6.2)

(6.3)

87

Тогда по (6.3)

I

80,41

23,65A .

торм	17000 5

Число витков тормозной обмотки определяется по выражению:

	Wторм			Fторм	,	(6.4)
			I	торм tg α

где tgα 0,75 – тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной к тормозной характеристике.

По (6.4) число витков тормозной обмотки:

	Wторм		125,356		7,067 витков .
			23,65	0,75

Целое число витков тормозной обмотки:

Wторм 7витков .

Чувствительность рассматриваемой защиты не проверяется, так как она обеспечивается с большим запасом.

88

6.6. Защита от замыканий на землю в обмотке статора

От замыканий на землю в обмотке статора применена защита напряжения первой и третьей гармоники без зоны нечувствительности, действует без выдержки времени и производит остановку блока, действует на УРОВ.

Защита типа ЗЗГ-11 состоит из органа напряжения нулевой последовательности первой гармоники и органа третьей гармоники.

Орган первой гармоники представляет собой максимальное реле напряжения с фильтром высших гармоник, пропускающих только напряжения первой гармоники. Наличие фильтра позволяет улучшить отстройку защиты от напряжения нулевой последовательности, появляющегося на выводах турбогенератора при коротких замыканиях на землю на стороне высшего напряжения ВН блока за счет емкостной связи между обмотками высшего и низшего напряжения трансформатора блока.

Органом третьей гармоники служит реле напряжения с торможением. На рабочую цепь реле напряжения подается предварительно выпрямленная сумма напряжений третьей гармоники (Uн Uв ) , а на тормозную цепь реле напряжения

Uн . При отсутствии замыкания на землю сумма напряжений (Uн Uв ) 0 .

Защита действует с независимой выдержкой времени около 0,5 секунды.

6.7. Поперечная дифференциальная токовая защита генератора

От витковых замыканий в обмотке статора применена поперечная дифференциальная токовая защита генератора.

Защита выполняется односистемной на реле РТ-40/Ф с фильтром от высших гармоник. Это реле тока, присоединяется к трансформатору тока (ТШЛО- 24-10Р/10Р-1500/5), установленному в соединении между нейтралями параллельных ветвей.

Уставка – первичный ток срабатывания при проектировании принимается равным Iсз 0,2 Iном 0,2 17000 3400 А. При наладке ток срабатывания

уточняется по результатам измерений тока небаланса и существенно снижается.

89

6.8. Защита от замыканий на землю в обмотке ротора и в цепях возбуждения

Для сигнализации замыканий на землю в обмотке ротора и в цепях возбуждения устанавливают защиту КЗР-3, выполняемую с наложением на цепь возбуждения переменного тока частотой 25 Гц.

6.9. Дифференциальная защита трансформатора

Дифференциальная защита трансформатора и резервная дифференциальная защита блока выполняются на реле ДЗТ-21. В цепи дифференциальной защиты трансформатора блока должны включаться трансформаторы тока ответвлений на собственные нужды и на питание потребителей, если при минимальном токе срабатывания защита не отстроена от КЗ за трансформатором ответвления.

Резервная дифференциальная защита может быть грубее основной. Она должна отстраиваться по току срабатывания от КЗ за ТСН. На выходе резервной дифференциальной защиты предусматривают выдержку времени от дифференциальной защиты генератора.

Номинальные первичные токи на сторонах блочного трансформатора:

Iт.ном.I

Sт.ном

630

1,65кА .

3 220

3 Uном.I

Уставки:

1. Ток срабатывания защиты:

Ic.з kотс Iт.ном.I

0,31,65 0,5 кА .

2. Коэффициент чувствительности:

I 3

3,05

6,1 2

k

КЗ.min

, что удовлетворяет условию.

ч

Ic.з

0,5

Номинальные первичные токи на сторонах трансформатора собственных

нужд:

I

Sт.ном

32

0,924кА .

т.ном.II

3 20

3 Uном.I

90

Уставки:
1.	Ток срабатывания защиты
				Ic.з kотс Iт.ном.II 0,3 0,924 0,277 кА .
2.	Коэффициент чувствительности
				I 3		9,52
	k			КЗ.min			34,37	2	, что удовлетворяет условию.
		ч
				Ic.з		0,277

6.10. Газовая защита
От замыканий	внутри	бака	маслонаполненного	трансформатора,
сопровождающихся	выделением газа применена газовая защита, действует с
двумя ступенями действия, без выдержки времени на полный				останов блока и
пожаротушение. Используется		реле типа KSG. Газовое реле содержит два
элемента: сигнальный и отключающий.			Сигнальный элемент срабатывает при
повреждениях, сопровождающихся слабым газообразованием				после накопления
определенного объема газа в реле.

6.11. Защита от повышения напряжения

Защита предназначена для предотвращения недопустимого повышения напряжения. На блоках с турбогенераторами защита должна действовать в режиме ХХ на гашение поля без выдержки времени. При отключении генератора от сети защита автоматически вводится в действие с выдержкой времени около 3 с, перекрывающей длительность кратковременного повышения напряжения на генераторе из-за сброса нагрузки.В качестве пускового органа используется реле напряжения РН-58/200 с коэффициентом возврата kв 0,85.

91

6.12. Дистанционная защита
Предназначена для защиты от внешних симметричных	КЗ.

Одноступенчатая дистанционная защита с независимой выдержкой времени. Для защиты используется одно из трех реле сопротивления, блок реле типа КРС-2. Реле включается на разность фазных токов от трансформаторов тока, установленных на стороне нулевых выводов, и на межфазное напряжение от трансформатора напряжения, установленного на выводах генератора.

Сопротивление срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от режима наибольшей реально возможной нагрузки

zнагр

Umin

,

3 Iнагр.max

где Umin

– минимальное значение первичного межфазного напряжения в

месте установки защиты; Iнагр.max –

максимальное значение

первичного

тока

генератора.

При использовании круговой характеристики сопротивления срабатывания

защиты zсз

при угле максимальной чувствительности

определяется

по

выражению:

Zс.з

Zнагр

,

kотс kв

cos(м

нагр )

где kотс 1,2 –

коэффициент отстройки; kв 1,05 – коэффициент возврата реле;

м 80 – угол максимальной чувствительности;

нагр 53

в соответствии с

cos ном 0,85.

6.13. Токовая защита обратной последовательности

Предназначена для защиты от внешних несимметричных КЗ (отсечки) и от несимметричной перегрузки (интегральный орган). Защита осуществляется с одним фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-6М, которое содержит следующие элементы:

92

а) пусковой орган без выдержки времени, обеспечивающий пуск и возврат интегрального органа;

б) интегральный орган с интегрально-зависимой выдержкой времени.

Защита с РТФ-6М выполняется с двумя ступенями выдержки времени. Отключение выключателя высшего напряжения производится первой ступенью.

в) орган “отсечка I ”, срабатывающий без выдержки времени;

г) орган “отсечка II ”, срабатывающий без выдержки времени;

д) сигнальный орган, срабатывающий без выдержки времени.

Первичный ток срабатывания пускового органа выбирается по условию обеспечения надежного пуска интегрального органа при максимальной выдержке последнего, равной 600 секунд, что примерно соответствует:

Iсз 0,1 Iг.ном 0,1 17 1,7кА .

Расчет параметров срабатывания интегрального органа сводится к определению уставки А и выбору исполнения реле РТФ-6М. А – постоянная величина, устанавливаемая заводом-изготовителем и равная допустимой длительности тока обратной последовательности в статоре, равного номинальному току статора. Для турбогенераторов до 1000 МВт значение А=5-10 секунд укладывается в диапазон первого исполнения реле РТФ-6М.

Первичный ток срабатывания органа “отсечка I” выбирается из условий согласования с защитами, установленными в сети. Первичный ток срабатывания органа “отсечка I” по условиям деления принимается равным

Iсз.2.I 0,5 Iг.ном 0,517 8,5 кА.

Первичный ток срабатывания органа “отсечка II” из условий достаточной чувствительности при двухфазном коротком замыкании на выводах генератора в сверхпереходном режиме определяется по выражению:

Iсз.2.II I2(2) / kч ,

где I2(2) – ток обратной последовательности при двухфазном коротком замыкании на выводах генератора; kч 1,2 – коэффициент чувствительности.

Выдержка времени органа “отсечка II” выбирается по условию согласования с основными защитами генератора.

93

6.14. Защита от внешних коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью

Токовая защита нулевой последовательности с независимой выдержкой времени. Токовая защита нулевой последовательности выполняется с помощью двух токовых реле РТ-40, включенных во вторичную цепь трансформатора тока, встроенного в силовой трансформатор.

Одно из реле предназначено для резервирования защит от КЗ на землю смежных элементов сети ВН. С помощью второго, более чувствительного реле осуществляется деление шин ВН и ускоренная ликвидация неполнофазных режимов.

Уставка более грубого реле (резервной защиты) выбирается по условию согласования с наиболее чувствительными ступенями защиты от замыкания на землю отходящих линий. Уставка более чувствительного реле деления шин выбирается по меньшему из двух значений:

1) согласования с уставкой более грубого реле, равной

Iсз Iсз.рез /1,05;

2) надежного действия в режиме неполнофазного отключения блока при минимальной нагрузке, равного

Iсз 0,4 Iном /1,2.

Принимается меньшее из двух значений.

Кроме токовой защиты нулевой последовательности в данную защиту вводят защиту, предназначенную для отключения при внешнем однофазном КЗ блока, работающего с разземленной нейтралью (в РУ 220 кВ, то возможны режимы разземления нейтрали). Эта защита выполняется на реле напряжения нулевой последовательности типа РНН-57 (включается в цепь 3Uо трансформаторов напряжения на стороне ВН). При этом защита работает на пределе чувствительности.

Вторичное напряжение срабатывания защиты (реле типа РНН-57) принимается равным 5 В. Так как номинальное напряжение вторичных обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треугольник, на которые включается это реле, равно 100 В, напряжение срабатывания в относительных единицах составит 3 Uос.з 0, 05 . Тогда минимальный ток срабатывания токовой защиты нулевой

последовательности каждого блока:

94

3 I		k			0,05	,
	сз		н		x0 бл
*
				*
где kн 1,1 – коэффициент				надежности;			x0 бл - сопротивление
							*

трансформатора блока.

6.15. Защита от симметричных перегрузок

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени. Защита осуществляется токовым реле с высоким коэффициентом возврата типа РТВК и реле времени и действует на сигнал. Ток срабатывания защиты равен

Iсз kотс I ном ,

kв

где kотс 1,05 – коэффициент отстройки; kв 0,99 – коэффициент возврата реле РТВК.

Выдержка времени согласуется с защитами, действующими на отключение.

6.16. Токовая защита от перегрузок током возбуждения в роторе

Токовая защита с двумя ступенями интегрально-зависимой выдержки времени. Защита осуществляется с помощью блока-реле РЗР-1М. Блок-реле содержит следующие элементы:

а) входное преобразовательное устройство;

б) сигнальный орган, срабатывающий без выдержки времени;

в) пусковой орган, срабатывающий без выдержки времени;

г) интегральный орган, действующий с двумя ступенями выдержки времени в зависимости от накопления тепла в обмотке возбуждения при перегрузке и охлаждения после перегрузки.

Во входном преобразующем устройстве настройка осуществляется так,

чтобы	Iрот.ном.в	0,7 1, 2 ,
	Iр.ном

95

	где I			Iрот.ном	– вторичный номинальный ток ротора;	I		–
		рот.ном.в		kт			рот.ном
	первичный номинальный ток ротора; kт – коэффициент трансформации;						Iр.ном –
	номинальный ток устройства РЗР, равный 2,5 А.

Сигнальный орган. Диапазон регулировки уставки 1,0 - 1,2 номинального тока возбуждения. Рекомендуемая уставка 1,05. Выдержка времени 10 с.

Пусковой орган. Диапазон регулировки уставки 1,05 - 1,25 от номинального тока возбуждения. Рекомендуемая уставка 1,1.

Интегральный орган. Изменение уставок интегрального органа не производится.

6.17. Защита от потери возбуждения

Назначение – выявление потери возбуждения и перевод генератора в допустимый асинхронный режим (разгрузка генератора, торможение турбины и шунтирование обмотки ротора гасительным сопротивлением) или отключение блока, если синхронный режим недопустим. Защита выполняется с помощью реле сопротивления с круговой характеристикой.

Для предотвращения срабатываний реле при нарушениях синхронизма его круговая характеристика смещается. Это смещение принимается равным

z	0,4 x	0,4 0,307 0,123
см	d
*	*

с тем, чтобы обеспечить срабатывание реле при асинхронном режиме турбогенератора с полной нагрузкой и замкнутой накоротко обмоткой ротора.

Диаметр окружности характеристики принимается равным

z	0,4 x	0,4 0,307 0,123.
см	d
*	*

Угол максимальной чувствительности равен м 265 266 .

Для отстройки от срабатываний при нарушении динамической устойчивости и асинхронном ходе в системе защита выполняется с выдержкой времени 1 - 2 с.