5 Релейная защита и автоматика

Силовое электрооборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов устройствами релейной защиты, автоматическими выключателями или предохранителями и оснащено устройствами электроавтоматики, в том числе устройствами противоаварийной автоматики и устройствами регулирования.

Рассмотрим защиты основных элементов ГЭС: генераторов, трансформаторов и ЛЭП.

5.1 Перечень защит основного оборудования

В соответствии с ПУЭ согласно мощности генератора принимаем к установке следующие виды защит на основном оборудовании.

На главном генераторе ГГ:

• Продольная дифференциальная зашита генератора от многофазных коротких замыка­ний в обмотках статора генератора и на его выводах;

• Защита от замыканий на землю (100%) обмотки статора генератора;

• Защита от замыканий на землю обмотки ротора генератора;

• Защита от повышения напряжения;

• Защита обратной последовательности от токов внешних несимметричных коротких замыканий и несимметричных перегрузок генератора;

• Защита от симметричных перегрузок статора;

• Дистанционная защита от внешних коротких замыканий;

• Защита от асинхронного режима без потери возбуждения генератора;

• Защита от асинхронного режима при потере возбуждения генератора;

• Защита от перегрузки обмотки ротора, контроль длительности форсировки;

• Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) генератора;

На силовом трансформаторе блока:

• Дифференциальная защита от всех видов коротких замыканий;

• Устройство выбора поврежденной фазы трансформатора, охватывающее обмотку ВН (Дифференциальная защита нулевой последовательности);

• Токовая защита нулевой последовательности от коротких замыканий на землю в сети 110 кВ;

• Резервная максимальная токовая защита;

• Защита от замыканий на землю на стороне 10,5 кВ трансформатора блока;

• Контроль тока и напряжения для пуска пожаротушения трансформатора блока;

• Реле тока охлаждения трансформатора блока;

На трансформаторе СН ГЭС:

• Дифференциальная защита от всех видов коротких замыканий

• Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению

• Защита от перегрузки

• Реле тока охлаждения

На линиях электропередачи 110 кВ:

- Основные защиты:

• дифференциально-фазная высокочастотная защита от всех видов КЗ.

- Резервные защиты:

• 3-х ступенчатая дистанционная защита от многофазных замыканий;

• токовая отсечка для резервирования дистанционной защиты при близких междуфазных КЗ;

• 4-х ступенчатая токовая направленная защита от замыканий на землю (ТНЗНП);

• для обеспечения отключения КЗ при отказах выключателей 110 кВ предусматривается УРОВ 110 кВ.

5.2 Описание защит и расчет их уставок

5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (I∆g)

Продольная дифференциальная защита генератора является основной быстродействую­щей чувствительнойзащитой от междуфазных коротких замыканий в обмотке ге­нератора и на его выводах.

Защита выполняется трехфазной и подключается к трансформаторам тока в линейных вы­водах статора генератора и к трансформаторам тока в нейтральных выводах.

Номинальный ток генератора:

Коэффициент трансформации трансформаторов тока:

1) Начальный ток срабатывания определяет чувствительность защиты при малых тор­мозных токах. Величинавыбирается с учетом возможности отстройки защиты от тока не­баланса номинального режима:

где- коэффициент однотипности трансформаторов тока;

- относительная погрешность трансформаторов тока.

Уставка выбирается из условия:

где - коэффициент надежности.

Принимаем уставку:

2) Коэффициент торможения определяет чувствительность защиты к повреждениям при протекании тока нагрузки. Величинавыбирается с учетом отстройки защиты от токов небаланса, вызванных погрешностями трансформаторов тока при сквозных коротких замыка­ниях.

Максимальный ток небаланса при внешнем трехфазном коротком замыкании равен:

где– коэффициент апериодической составляющей;

- относительная погрешность трансформаторов тока;

- коэффициент однотипности трансформаторов тока (0,5-для однотипных ТТ, 1,0 для разных ТТ);

- максимальный ток через трансформаторы тока в линейных выводах при внешнем трехфазном коротком замыкании в цепи генераторного напряжения;

Таким образом, максимальный ток небаланса равен по (5.3):

Коэффициент торможения выбирается из условия:

где – коэффициент надежности;

- ток трехфазного короткого замыкания на выводах генератора.

Принимаем уставку

3) Уставка начального торможения (увеличивает зону работы защиты без торможения):

4) Тормозной ток В определяет точку излома характеристики срабатывания. При выборе В должно выполняться условие:

Принимаем типовое значение уставки В = 1,5 (при этом условие выполняется).

На рисунке 5.1 приведена характеристика срабатывания дифференциальной защиты генератора.

Рисунок 5.1 – Характеристика срабатывания дифференциальной

защиты генератора

Защита действует на отключение генератора, гашение полей, останов турбины со сбросом аварийно-ремонтных затворов и на пуск пожаротушения генератора.