4.3.2. Дифференциальная токовая защита генераторов
Основной защитой генераторов от многофазных КЗ в обмотке статора является дифференциальная токовая защита. Эта защита подключается к ТТ, установленным со стороны выводов и со стороны фаз к нулевой точке генератора (рис. 4.3,а). На современных генераторах мощностью более 30 МВт с целью повышения надежности ДТЗ всегда выполняется в трехфазном исполнении (токовые реле КА1-КАЗ) с соединением групп ТТ в полную звезду.
На рис. 4.3,б приведена схема цепей оперативного тока защиты. При внутренних повреждениях и срабатывании токовых реле защиты одного, двух или трех подается плюс оперативного тока через указательное реле КН на обмотку
|
Рис. 4.3. Принципиальная схема дифференциальной защиты генератора (а), схема цепей оперативного тока (б) |
промежуточного реле KL.
Промежуточное реле KL
срабатывает и своими контактами KL.1
и KL.2 подает
плюс оперативного тока через вспомогательный
контакт SQ на
катушку YAT
выключателя Q
и на автомат гашения поля (АГП). Для
сигнализации обрыва соединительных
проводов ДТЗ в нулевой провод токовых
цепей включается токовое реле КАО,
ток срабатывания которого устанавливается
равным
.
Ток срабатывания ДТЗ выбирается по условию отстройки от тока небаланса, проходящего в токовых реле при внешнем трехфазном КЗ в точке К:
, |
(4.6) |
где
коэффициент отстройки, принимаемый
равным 1,3;
- коэффициент, учитывающий переходный
режим (для реле РНТ-565 может быть принят
равным 1);
- коэффициент однотипности условий
работы ТТ, принимаемый равным 0,5;
-
относительное значение полной погрешности
ТТ, равное
;
- ток внешнего трехфазного КЗ на шинах
генераторного напряжения в точке К,
который проходит по ТТ защиты.
Коэффициент чувствительности
дифференциальной токовой защиты
генератора, определяемый по выражению
(4.3), должен быть не менее двух при
минимальном токе двухфазного КЗ на
выводах генератора (в зоне защиты), когда
последний отключен от сети. Применение
в качестве токовых реле РНТ-565 позволяет
иметь ток срабатывания защиты по формуле
(4.6) не более
.
4.3.3. Дифференциальная токовая защита сборных шин
Специальные защиты шин предназначены для отключения без выдержки времени повреждений, возникающих на сборных шинах. На шинах могут возникать такие же повреждения, как и на ЛЭП: однофазные и многофазные КЗ в сетях с заземленной нейтралью, многофазные в сетях с изолированной нейтралью. Дифференциальная токовая защита сборных шин в настоящее время устанавливается практически на всех электрических станциях и подстанциях напряжением 110 кВ и более, работающих в режиме многостороннего питания.
ДТЗ сборных шин выполняется на тех же
принципах, что и рассмотренные выше ДТЗ
трансформаторов и генераторов. Токовое
реле КА (рис. 4.4) подключается
к соединенным параллельно вторичным
обмоткам ТТ, установленных на каждом
присоединении. Коэффициенты трансформации
всех ТТ равны. При КЗ на шинах в зоне
действия защиты шин по всем ЛЭП ток
подтекает к месту повреждения в точке
К1, в реле проходит сумма
токов, пропорциональная току КЗ
(рис. 4.4, а):
.
При внешнем КЗ на ЛЭП W1 (рис.4.4,б) в точке К2 сумма токов, подтекающих к шинам по трем ЛЭП W2, W3 и W4, равна току, оттекающему от шин по поврежденной ЛЭП W1. При допущений о работе ТТ без погрешности сумма токов в реле КА равна нулю, и реле не действует:
.
На самом деле при внешнем КЗ в реле КА проходит ток небаланса, обусловленный разной погрешностью ТТ, включенных в схеме защиты. Как уже отмечалось в 2.1, погрешность ТТ обусловлена намагничивающим током. Окончательно получаем следующее:
.
В отличие от ДТЗ генератора ток небаланса в ДТЗ шин определяется не только и не столько различием магнитных характеристик и различием нагрузок ZH ТТ, но главным образом разными значениями токов, проходящих по поврежденному и неповрежденным присоединениям при внешнем КЗ. Например, при внешнем КЗ в точке К2 по ЛЭП W1 проходит полный ток КЗ , поэтому намагничивающий ток и, следовательно, погрешность ТТ ТА1 будет существенно выше погрешностей ТТ ТА2-ТА4, через которые проходят определенные доли полного тока КЗ . В результате ток небаланса может достичь большого значения, значение которого необходимо учитывать в расчетах тока срабатывания реле КА.
Ток срабатывания токового реле КА в схеме ДТЗ шин выбирается по двум условиям:
1. Отстройка от максимального тока
нагрузки наиболее нагруженного
присоединения, что необходимо для
предотвращения ложного срабатывания
защиты при обрыве токовых цепей:
,
(4.7)
где - коэффициент отстройки, равный 1,2; - максимальный ток нагрузки наиболее нагруженного присоединения.
|
Рис. 4.4. Распределение токов в цепях дифференциальной защиты шин при КЗ: а - в зоне действия; б – вне зоны |
2. Отстройка от тока небаланса при внешнем КЗ:
|
(4.8) |
,где коэффициент отстройки, равный 1,5; - коэффициент, учитывающий переходный режим (при использовании реле РНТ принимается равным 1); - относительное значение полной погрешности ТТ, равное 0,1; - максимальный ток внешнего трехфазного КЗ, проходящий через ТТ защиты. К установке принимается больший из двух токов срабатывания, определенных по формулам (4.7) и (4.8).
Коэффициент чувствительности дифференциальной токовой защиты шин, определяемый по выражению (4.3), должен быть не менее двух.