Релейная защита элементов электрической станции. Курсовая работа Релейная защита элементов электрической станции

• Название: Курсовая работа Релейная защита элементов электрической станции
• Анкор: Релейная защита элементов электрической станции
• Дата: 28.01.2022
• Размер: 433.68 Kb.
• Имя файла: Релейная защита элементов электрической станции.docx
• Тип: Курсовая; #345262
• страница: 2 из 2

7. Защита от симметричных перегрузок, I₁.

Защита от перегрузок обмотки статора генератора. Реагирует на относительный ток фазы статора с максимальным значением тока в трехфазном режиме. Защита выполнена с интегрально зависимой характеристикой времени действия, позволяет использовать перегрузочные характеристики генератора и не допустить перегрев обмотки статора генератора, как при перегрузках, так и при внешних симметричных КЗ, на которые защита по I₂ не реагирует.

Структурная схема защиты совпадает со структурной схемой защиты от токов обратной последовательности и приведена на рис.6.1.

Защита содержит следующие функциональные органы:

- сигнальный орган I_сигн., срабатывающий с независимой характеристикой времени действия;

- пусковой орган I_пуск., осуществляющий при срабатывании пуск интегрального;

- орган токовой отсечки I_отс., срабатывающий с зависимой от тока выдержкой времени, определяемой уравнением:

, (7.1)

где I_* - относительный ток статора, равный ;

- ток фазы генератора с максимальным значением тока в трехфазном режиме,

- номинальный ток генератора,

В, С – постоянные коэффициенты, величина которых определяется по перегрузочной характеристике генератора, задаваемой заводом-изготовителем, как правило, в табличной форме.

Ток срабатывания сигнального элемента определяется по выражению:

, (7.2)

где принимается равным 1,05, коэффициент возврата не менее 0,98. Тогда:

кА,

что согласуется с длительной допустимой перегрузкой генератора ≤ 10%.

Сигнальный элемент действует на сигнал с выдержкой времени

9 с.

Уставки срабатывания всех функциональных органов регулируются в диапазоне от 1,0 до 2,0 с шагом 0,01.

Расчет уставок остальных функциональных органов в курсовом проекте можно не выполнять.

Примерная характеристика защиты приведена на рис.7.1.



Рис.7.1. Характеристика срабатывания защиты от симметричных перегрузок.
Характеристика защиты задается в табличной форме значениями ток-время в точках 1-8, которые вводятся в качестве уставок. В терминале вычисляются коэффициенты В и С, входящие в выражение (7.1), по которому защита определяет время срабатывания в зависимости от величины тока статора.

8. Защита ротора от перегрузок, I_р.

Защита содержит следующие функциональные органы:

- преобразователь тока или преобразователь тока и напряжения статора в сигнал, пропорциональный току ротора (преобразователь тока ротора);

- сигнальный орган (I_сигн.), действующий с независимой выдержкой времени на сигнал;

- пусковой орган (I_пуск.), осуществляющий при срабатывании пуск интегрального органа;

- орган токовой отсечки (I_отс.), срабатывающий с независимой выдержкой времени;

- интегральный орган (ИО), срабатывающий с зависимой от тока выдержкой времени, определяемой уравнением:

, (8.1)

где - относительный ток ротора, равный

и - ток ротора и номинальный ток ротора;

В, С – постоянные коэффициенты, величина которых определяется по перегрузочной характеристике генератора, которая задается заводом-изготовителем, как правило, в табличной форме.

Преобразователь тока ротора ПТР служит для моделирования тока ротора по току и напряжению статора генератора.

Преобразователь подключается на фазные токи и линейные напряжения на выводах генератора.

По принципу работы ПРТ моделирует ток ротора в соответствии с векторной диаграммой Потье, т.е. сигнал на выходе ПРТ, равный току ротора , образуется статорными величинами тока и напряжения генератора после их преобразования.

В курсовом проекте защита может не рассчитываться.

9. Защита от внешних симметричных коротких замыканий.

Расчет дистанционной защиты для блока

с генератором ТГВ-300 МВт.

Данные для расчета.

Генератор типа ТГВ-300 МВт, I_ном.г.= 10,2 кА, U_ном.г.= 20 кВ,

=0,85.

Трансформатор типа ТДЦ-400000/121/20; u_k%=10,5%

; .

Максимальное время действия III ступеней дистанционных защит линий равно

Расчет.

Защиту примем двухступенчатой.

1. Первичное сопротивление срабатывания первой ступени выбирается исходя из обеспечения требуемой чувствительности при КЗ за трансформатором блока по (9.1):

,

где k_{ч треб}=2.

Сопротивление трансформатора:

.

.

Выбираем для защиты характеристику в виде окружности, расположенной в I квадранте комплексной плоскости и смещенной в III квадрант с коэффициентом смещения .



Угол максимальной чувствительности

Выдержки времени первой ступени:

.

.

Защита с первой выдержкой времени действует на отключение выключателя со стороны ВН блока, со второй - на полный останов блока.

Уставки для I ступени:

;

;

.

2. Первичное сопротивление срабатывания второй ступени выбирается по условию отстройки от минимального сопротивления нагрузки по (9.3):

.

Минимальное сопротивление нагрузки:

.

Угол нагрузки в условиях перегрузки по (9.5):

,

чему соответствует .

,

где , .

Смещение характеристики в III квадрант по линии максимальной чувствительности:

.

Уставки для II ступени:

;

.

Угол максимальной чувствительности .

Вторичное сопротивление нагрузки:

.

Защита используется для дальнего резервирования и действует с двумя выдержками времени. С первой выдержкой времени защита действует на деление шин ВН:

.

Со второй выдержкой времени защита действует на отключение выключателя блока со стороны ВН:

.
10. Резервная защита блока нулевой последовательности от замыканий на землю.

1. Для токовой защиты нулевой последовательности с более грубой уставкой (I ступень) ток срабатывания выбирается по условию согласования с током срабатывания IV ступени токовой защиты нулевой последовательности линий, отходящих от шин ВН блока:

; (10.1)

где - ток срабатывания IV ступени ТНЗНП линии, с которой производится согласование,

- коэффициент отстройки, равен 1,1-1,2;

- коэффициент токораспределения в схеме нулевой последовательности:

; (10.2)

- ток нулевой последовательности, протекающий по нейтрали трансформатора блока при КЗ в конце линии, с защитой которой производится согласование;

- ток нулевой последовательности этой линии при КЗ в конце ее.

2. Ток срабатывания защиты с более чувствительной уставкойI_02с.з. берется меньшим из значений, найденным по двум условиям:

- по условию обеспечения надежности срабатывания защиты при неполнофазном отключении блока, несущего номинальную нагрузку:

; (10.3)

где ;

- по условию отстройки от тока срабатывания защиты с более грубой уставкой:

; (10.4)

где .

3. Выдержка времени чувствительной защиты при ее действии по цепи ускорения выбирается большей из значений, найденных по двум условиям:

- она должна быть больше разновременного действия фаз выключателей ВН блока:

. (10.5)

- при схемах РУ на стороне ВН блока «3/2», «4/3» или «многоугольник» данная защита должна быть отстроена от времени действия ОАПВ линий 330-500 кВ, т.к. при таких схемах один выключатель является общим для блока и линии:

. (10.6)

4. Выдержка времени чувствительной защиты при ее действии на деление шин на стороне ВН выбирается большей из двух условий:

- по условию согласования с временем действия этой защиты по цепи ускорения:

; (10.7)

- по условию отстройки от максимального времени действия четвертых ступеней ТНЗНП линий, отходящих от шин ВН блока:

. (10.8)

5. Выдержка времени первой ступени защиты, действующей на отключение выключателей ВН блока, принимается равной:

. (10.9)

6. Выдержка времени второй ступени, действующей на полный останов блока:

. (10.10)

7. Для защит, рассмотренных в п.п. 1 и 2, определяется чувствительность:

; (10.11)

где - ток нулевой последовательности, протекающий по нейтрали трансформатора при КЗ в конце зоны резервирования в минимальном режиме.

Коэффициент чувствительности должен быть .

8. Напряжение срабатывания специальной защиты при работе блока с разземленнойнейтралью должно быть отстроено от напряжения небаланса на выходе разомкнутого треугольника трансформатора напряжения. Обычно принимается U_с.з.=(5-10) В вторичных.

9. Время действия специальной защиты, предназначенной для отключения блока при работе его с разземленнойнейтралью, принимается на ступень меньше защиты, предназначенной для отключения блока при работе его с заземленной нейтралью:

.
11. Защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения.

Расчет защиты для блока с генератором ТГВ-300 МВт.

Данные для расчета.

Генератор типа ТГВ-300; S_ном.г=352 МВА; I_ном.г=10,2 кА; x_*d=2,195; =0,3; ; .

Решение.

Максимальное сопротивление срабатывания защиты по линии максимальной чувствительности:

;

.

Смещение характеристики в III и IV квадранты по линии максимальной чувствительности:

;

.

Угол максимальной чувствительности .

Уставки (вторичные сопротивления срабатывания).

Уставка по сопротивлению срабатывания:

.

Уставка по сопротивлению смещения:

.

Угол максимальной чувствительности .

12. Защита от повышения напряжения генератора.

1. Напряжение срабатывания органа максимального напряжения выбирается равным:

U_с.з.=1,2U_ном.г= 1,2 20 = 24 кВ_.;

U>_уст=U_с.з./U_ном.г..

2. Ток срабатывания трехфазного органа тока:

I_с.з.=0,1I_ном.г. = 0,1 10,2 = 1,02 кА.

Уставка по току выбирается в относительных единицах:

I_уст=0.1 о.е.

Выдержка времени защиты t_с.з.=3 с.

13. Защита от замыкания на землю на стороне низшего напряжения трансформатора.

Защита выполняется с помощью органа напряжения нулевой последовательности U₀, который подключается к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения, включенного между трансформатором блока и выключателем генератора (рис.13.1).



Рис.13.1. Схема подключения защиты от замыканий на землю, U₀.
Уставка органа напряжения регулируется в диапазоне от 1,0 до 15 В с шагом 0,1 В.

Напряжение срабатывания (уставка) может быть принята

3U_{0 уст}=15 В.

Защита действует на сигнал с выдержкой времени t_с.з.=9 с.

14. Максимальная токовая защита трансформатора блока.

Расчетуставок для блока с генератором

ТГВ-300 МВт и трансформатором ТДЦ-400 МВА.

Данные для расчета.

Номинальный ток трансформатора блока:

.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока К_IВН=2000/5.

Время срабатывания МТЗ трансформатора собственных нужд .

Расчет.

1. Ток срабатывания защиты:

.

Ток срабатывания реле (трансформаторы тока включены по схеме «звезда», сборка в треугольник производится в терминале программным способом):

.

Уставка ,

где номинальный ток реле .

2. Время действия защиты:

;

где принята равной 0,3 с.

3. Ток срабатывания отсечки.

Принимаем I_{уст (отс)}=6 о.е.



Отсечка действует без выдержки времени.

Библиографический список

1. 
   Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. ''Электрическая часть станций и подстанций'', Москва 1983 г.
   
2. 
   Рожков, Козулин ''''Электрическая часть станций'', Москва, Госэнергонадзор 1989 г.
   
3. 
   П.А. Кулаков, М.О. Скрипачев, О.Н. Шелушенина «Микропроцессорные защиты блоков “Генератор – трансформатор”» 2013 г.
   
4. 
   Б.И. Костылев, А.С. Добросотских «Разработка электрической части электростанций» 2009 г.