5. Описание защит и расчет их уставок

   1. Продольная дифференциальная защита генератора (I∆g)

Продольная дифференциальная защита генератора является основной быстродействую­щей чувствительной (Iср < 0,2Iн) защитой 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: Iном. = 26100 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока: ή_тт=30000/5А.

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

где Кодн =0,5 - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

f_i=0,1- относительная погрешность трансформаторов тока.

Уставка выбирается из условия:

где Кн = 2 - коэффициент надежности.

Принимаем уставку: Icp.o= (0,15÷ 0,20) Iн.

2) Коэффициент торможения Кг определяет чувствительность защиты к повреждениям при протекании тока нагрузки. Величина Кт выбирается 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 К_АП = 2 – коэффициент апериодической составляющей;

fi=0,1- относительная погрешность трансформаторов тока;

Кодн =0,5 - коэффициент однотипности трансформаторов тока (0,5-для однотипынхТТ, 1,0 для разных ТТ);

Iмакс - максимальный ток через трансформаторы тока в линейных выводах при внешнем трехфазном коротком замыкании в цепи генераторного напряжения, определяемый как:

Коэффициент торможения выбирается из условия:

где К_Н = 2 – коэффициент надежности;

Iт - ток трехфазного короткого замыкания на выводах генератора

Принимаем уставкуКт = 0,3 ÷0,5.

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

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).

4) Для обеспечения надежной работы при больших токах короткого замыкания в зоне действия, предусматривается токовая отсечка с током срабатывания I_ОТС = 2÷12Iном.

Принимаем уставку: I_ОТС = 6Iном.

На рисунке 1 приведена характеристика срабатывания дифференциальной защиты генератора, на рисунке 2 – трансформатора.

2. Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (Un(Uo).

Защита обеспечивает 100% охват обмотки статора генератора, работающего в режиме изолированного блока и не имеющего гальванической связи с системой собственных нужд.

Защита выполнена с помощью двух органов напряжения:

1) Первый орган (U₀) реагирует на основную составляющую напряжения нулевой последова­тельности U₀ и защищает 85-95% витков обмотки статора со стороны фазных выводов; U₀ включается на напряжение нулевой последовательности3U₀ ТН линейных выводов генератора, измеряемое обмоткой «разомкнутый треугольник».

Напряжение срабатывания органа основной гармоники выбирается из условия отстройки от действующего значения напряжения нулевой последовательности основной час­тоты обусловленного электростатической индукцией силового трансформатора блока (Uoэл.ст.) при КЗ на землю на стороне ВН.

Расчет Uoэл.ст. выполнен в соответствии с методикой, рекомендованной Руководящими Указаниями (вып.5).

Расчетное значение Uoэл.ст. = 317 В.

Напряжение срабатывания защиты определится из выражения:

2) Второй орган (U₀₃) реагирует на соотношение напряжений третьей гармоники в нейтрали и на выводах генератора и защищает часть витков обмотки статора со стороны нейтрали (зависит от Кт). Состоит из двух контуров, рабочего и тормозного.

Рабочая цепь U₀₃ включается на напряжения нулевой последовательности на выводах генератора (U∆) и в его нейтрали (Un), а тормозная цепь включается на напряжение нулевой последовательно­сти в нейтрали генератора (Un).При этом, орган U₀₃ реагирует только на отношение абсолютных значений третьей гармоники указанных напряжений, в соответствии с условием срабатывания защиты:

где – рабочее напряжение,

–тормозное напряжение,

К_Т – коэффициент торможения.

Расстояние от нейтрали генератора до места замыкания в обмотке статора зависит от Кт:

Например при Кт=1,5 орган U₀₃ работает селективно и защищает 28,6% обмотки статора со стороны нейтрали.