методэ. Шелушенина РЗА генер. АТ и С.Ш.. М. О. Скрипачев релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин
 Скачать 4.26 Mb.
|
|
НА ЗЕМЛЮ На блоках с заземленной нейтралью трансформаторов от внешних КЗ на землю устанавливается резервная токовая защита нулевой последовательности. Защита выполняется с помощью двух реле тока КА3 и КА (рис. 3.26) типа РТ или РСТ-13. Реле подключаются к трансформатору тока в нейтрали силового трансформатора. Реле КА и КА имеют разную чувствительность, каждое реле обеспечивает возможность действия защиты с двумя выдержками времени. Более чувствительное реле КА создает команду наделение шин высшего напряжения (с выдержкой дели на ускорение ликвидации неполнофазных режимов блока (t ускор. ). Более грубое реле КА формирует команду на отключение выключателей со стороны высшего напряжения при неотключившемся КЗ в сети (дальнее резервирование) с временем I I t и на полный останов блока (ближнее резервирование) с большим временем действия II I t 154 Рис. 3.26. Схема защиты от однофазных КЗ для блоков с заземленными нейтралями Для уменьшения токов нулевой последовательности при КЗ на землю участи блоков с высшим напряжением 110 кВ нейтрали силовых трансформаторов могут разземляться. На блоках, допускающих работу трансформатора как с заземленной, таки с разземленной нейтралью, устанавливается дополнительная специальная защита, предназначенная для отключения блока, работающего с разземленной нейтралью при внешнем КЗ на землю. Для этого может использоваться защита, реагирующая на напряжение нулевой последовательности. Она выполняется с помощью реле напряжения нулевой последовательности KVZ (рис. 3.27) типа РНН-57, подключенного к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения шин высшего напряжения блока. Возможно также использовать в качестве специальной защиты суммарную токовую защиту нулевой последовательности, реагирующую на сумму токов всех заземленных нейтралей трансформаторов. Специальная защита должна действовать с выдержкой времени меньшей, чем время действия токовой защиты нулевой последовательности, предназначенной для отключения блока при работе его трансформатора с заземленной нейтралью (грубое реле, для того чтобы обеспечить отключение блоков с незаземленной нейтралью раньше, чем отключатся блоки с заземленными нейтралями. Рис. 3.27. Схема защиты от однофазных КЗ для блоков, нейтрали которых могут разземляться 3.15. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ НА СТОРОНЕ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Защита устанавливается на блоках с выключателем вцепи генератора и предназначается для действия на сигнал при замыканиях на землю со стороны низшего напряжения трансформатора в случае работы блока с отключенным генератором Защита выполняется с помощью реле напряжения нулевой последовательности типа РН-53/60Д, подключенного к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения TV2 (рис. 3.28) на напряжение. Напряжение срабатывания реле может быть принято U c.p min =15B. Защита действует с выдержкой времени 9 сна сигнал. Рис. 3.28. Защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора 3.16. ЗАЩИТА ОТ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ Защита устанавливается на блоках с турбогенераторами мощностью МВт и выше и предназначается для предотвращения недопустимого повышения напряжения в условиях холостого хода генератора при неисправностях в системе возбуждения или при ошибочных действиях персонала. Защита выполняется с помощью реле максимального напряжения типа РСН14-30, подключенного к трансформатору напряжения генератора (рис. 3.29). Защита вводится в работу на холостом ходу генератора и при повышении напряжения действует на гашение поля генератора с выдержкой времени. При появлении тока нагрузки блока защита автоматически выводится из действия с помощью трехфазных реле тока КА и КА типа РТ-40/Р (реле, используемые для УРОВ). На блоках с турбогенераторами напряжение срабатывания защиты выбирается равным з U ном.г (Рис. 3.29. Защита от повышения напряжения Уставка потоку трехфазного реле тока принимается равной I c.з =0,1I ном.г (Выдержка времени защиты t с.з. = 3 с. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА Устанавливается на блоках с выключателем вцепи генератора при отсутствии резервной дифференциальной защиты блока. Она подключается к трансформаторам тока, встроенным в силовой трансформатор блока со стороны ВН. Защита предназначена для резервирования основных защит трансформатора блока при работе с отключенным генератором. Защита автоматически вводится в действие при исчезновении тока вцепи генератора, для чего используются трехфазные токовые реле КА1, КА2 (см. защиту от повышения напряжения п. 3.16). Защита выполняется на двух реле тока КА, КА типа РТ и реле времени КТ. Вторичные обмотки трансформаторов тока собираются в треугольник для отстройки от токов нулевой последовательности при внешних КЗ на землю. Рис. 3.30. Дополнительная максимальная токовая защита блока Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока трансформатора блока т ном в отс з с I k k I = , где k отс =1,2; k в =0,85. При отключенном генераторе ток нагрузки, даже с учетом тока самозапуска двигателей собственных нужд, значительно меньше, чем номинальный ток трансформатора блока. Выдержка времени защиты выбирается на ступень селективности выше уставки повремени резервной защиты на стороне ВН рабочего трансформатора собственных нужд. Схема дополнительной токовой защиты блока приведена на рис. 3.30. В схеме использованы контакты трехфазных реле тока КА1 и КА, контролирующих наличие тока вцепи генератора, и промежуточное реле KL5, служащее для размножения этих контактов. ЗАЩИТА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА ПРИ ПОТЕРЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ По Правилам устройства электроустановок на генераторах сне- посредственным охлаждением обмоток рекомендуется устанавливать защиту от асинхронного режима с потерей возбуждения. Защита реагирует на изменение величины и фазы полного сопротивления на выводах генератора при потере возбуждения. В нормальном режиме вектор полного сопротивления генератора располагается в I квадранте комплексной плоскости сопротивлений. При исчезновении возбуждения он перемещается в IV квадрант, так как в этом режиме генератор продолжает выдавать в сеть активную мощность, потребляя из сети реактивную мощность. Защита от асинхронного режима выполняется с помощью одного из трех реле сопротивления, входящего в дистанционную защиту 1 типа БРЭ 2801 (рис. Угол максимальной чувствительности защиты за счет изменения полярности цепей напряжения устанавливается равным φ м.ч. = 80 + 180 = 260°. В результате характеристика располагается в и IV квадрантах комплексной плоскости сопротивлений. Диаметр окружности характеристики выбирается равным (Смещение в III квадрант d x Z ′ ⋅ = 4 , 0 см , (где d x и d x ′ – синхронное и переходное реактивные сопротивления ге- нератора. Максимальное сопротивление срабатывания защиты по линии максимальной чувствительности равно см з с Z D Z max + = (3.69) Характеристика защиты приведена на рис. Рис. 3.31. Характеристика срабатывания защиты от потери возбуждения Защита может действовать на перевод генератора в асинхронный режим, при этом должны обеспечиваться условия допустимой работы генератора в асинхронном режиме. Защита должна действовать на разгрузку турбины до мощности ном на блок релейной форсировки турбины для ее торможения на отключение выключателей со стороны 6 кВ рабочего трансформатора собственных нужд для перевода питания собственных нужд на резервный ТСН; – на отключение АГП для отсоединения обмотки ротора от возбудителя и шунтирования обмотки ротора гасительным сопротивлением. Если асинхронный режим недопустим для генератора или для энергосистемы, то защита действует на отключение генератора, гашение поля и останов турбины. ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ БЛОКА Защита от симметричной перегрузки выполняется с помощью реле тока КА (см. рис. 2.10), включенного на ток одной фазы. В защите используется реле тока с высоким коэффициентом возврата типа РТВК, выполненное на полупроводниках. Ток срабатывания защиты определяется по выражению k I г ном в отс з с = (3.70) 3.20. ЗАЩИТА РОТОРА ГЕНЕРАТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ Токовая защита с интегральной зависимой выдержкой времени. На турбогенераторах мощностью 160 МВт и более от перегрузок ротора током возбуждения устанавливается защита с интегральной зависимой характеристикой выдержек времени AKJ2 типа РЗР-1М, схема которой приведена на рис. 3.32. 162 Рис. 3.32. Схема защиты ротора от перегрузки током возбуждения типа РЗР-1М Защита подключается к датчику тока ротора. При тиристорном и высокочастотном возбуждении датчиком тока является трансформатор постоянного тока VA, при бесщеточном возбуждении используется индукционный короткозамкнутый датчик тока. Трансформатором тока VA1 является магнитный усилитель, у которого по управляющей обмотке, выполненной в виде стержня, проходящего внутри двух магнитопроводов, протекает ток ротора. Рабочая обмотка, к которой подключается защита, располагается на обоих магнитопроводах и питается переменным током от вспомогательного устройства При изменении тока ротора изменяется магнитный поток в сердечниках магнитопроводов и их насыщение, изменяется сопротивление рабочей обмотки и ток в ее цепи. Параметры VA выбираются так, чтобы сохранялась линейная зависимость (пропорциональность между током управляющей обмотки и током в рабочей обмотке, определяющая коэффициент трансформации трансформатора тока в , ном ном , (где ном – первичный номинальный ток трансформатора постоянного тока; в , VA ном I – вторичный номинальный ток трансформатора постоянного тока, принимается равным 2,5 А (может быть 5 А или 2,5 А). Защита содержит входное преобразовательное устройство пусковой, интегральный и сигнальный органы. Входное преобразовательное устройство служит для настройки защиты на заданный номинальный вторичный ток ротора. Пусковой орган служит для пуска интегрального органа. Интегральный орган защиты имеет две ступени действия и, следовательно, две зависимые характеристики выдержки времени, одна из которых (большая выдержка времени) соответствует тепловой характеристике генератора и учитывает накопление тепла в обмотке ротора при перегрузке и охлаждении ротора после устранения перегрузки. Время данной ступени защиты отрабатывается по выражению , (где А – постоянная, учитывающая накопление тепла в роторе k и В – коэффициенты, зависящие от вида характеристики диапазона уставок; f * I – относительное значение тока ротора. Защита РЗР-lM выпускается в двух исполнениях. Исполнение выбирается, если допустимая длительность двухкратного номинального тока в обмотке ротора составляет доп = 20 с, а исполнение если доп = 30 с. Первая ступень интегрального органа на турбогенераторах с тиристорным возбуждением используется для двухступенчатого развоз- буждения (сначала действует на развозбуждение через цепи АРВ, затем с большим временем – на отключение АРВ). На турбогенераторах с высокочастотным возбуждением первая ступень интегрального органа действует на устройство ограничения форсировки. Вторая ступень интегрального органа защиты (с большим временем) действует на отключение выключателя генератора, гашение поля и останов турбины. Сигнальный орган действует на сигнал при перегрузках ротора. Защита, реагирующая на повышение напряжения на обмотке ротора. Применяется на генераторах типа ТВФ мощностью МВт, такая же защита применяется при работе турбогенераторов типа ТГВ и ТВВ мощностью 160-300 МВт с резервным электромашинным возбудителем. Защита была рассмотрена в разделе 2.9. 3.21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ЗАЩИТАМИ БЛОКА Основные элементы блока котел, турбина, генератор, трансформатор представляют единое целое. Отключение генератора или трансформатора означает прекращение работы блока и нарушение режима работы турбины и котла. В связи с причиной отключения блока возможны два варианта полный останов блока перевод блока на холостой ход. При повреждении генератора и повышающего трансформатора дальнейшая работа блока невозможна, поэтому защиты от внутренних повреждений блока должны действовать не только на отключение блока. Они должны также действовать через цепи технологических защит на останов турбины и котла. При отключении блока при КЗ в сети или перегрузке генератора целесообразно перевести турбину и котел в режим холостого хода, так как в этом случае дежурный персонал должен принимать меры к быстрому включению блока в сеть. Поэтому первые ступени защит от внешних КЗ действуют на отключение выключателя блока со стороны ВН и одновременно на перевод тепловой части блока в режим холостого хода. При неисправностях технологического оборудования в ряде случаев требуется останов турбины и отключение генератора от сети. Технологические защиты в этом случае действуют на закрытие стопорных клапанов турбины, вспомогательные контакты которых действуют на отключение генератора и гашение поля. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. Для каких элементов предусматриваются дифференциальные защиты у блока «генератор – трансформатор Как они подключаются и как действуют. Какие резервные защиты и от каких повреждений и ненормальных режимов устанавливаются на блоках генератор – трансформатор Как они действуют. Как выполняется дифференциальная защита мощных генераторов Как защита действует (что отключает. Назначение поперечной дифференциальной защиты генератора. Как она подключается. Как выполняется защита от замыканий на землю в обмотке статора мощного блочного генератора Куда защита подключается и как действует. Как выполняется защита от замыканий на землю в обмотке ротора мощного блочного генератора. Как выполняется дифференциальная защита трансформатора блока Как защита отстраивается от токов небаланса при внешних КЗ и от бросков намагничивающего тока при включении трансформатора блока под напряжение. Как выполняется защита ошиновки блока со стороны ВН, если блок подключается через 2 выключателя. Как подключается и на какие величины реагирует устройство контроля изоляции вводов 500 кВ Как устройство действует. Каково назначение резервной дифференциальной защиты блока Как она подключается Как действует. Как выполняется токовая защита обратной последовательности блока? Объясните необходимость защиты с интегрально-зависимой характеристикой для блоков с непосредственным охлаждением обмоток генератора. Какими преимуществами обладает дистанционная защита блока от внешних симметричных КЗ? Какие устройства используются для защиты и как защита действует 13. Как выполняется и как действует защита от внешних коротких замыканий на землю блока генератор – трансформатор. Как выполняется защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения Как защита действует. Как выполняется защита ротора генератора от перегрузки токами возбуждения. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Российская фирма «АВВ Автоматизация (г. Чебоксары) выпускает терминалы цифровых защит генераторов, трансформаторов и блоков генератор – трансформатор типов REG 216 и REG Терминал REG 216 предназначен для генераторов и блоков малой и средней мощности, а REG 316 может применяться для генераторов и блоков как средней, таки большой мощности. Фирма «Экра» (г. Чебоксары) выпускает терминалы защит генераторов, трансформаторов и блоков генератор-трансформатор, которые устанавливаются в шкафах типа ШЭ 1111 различных версий. Терминалы предназначены для защиты генераторов, в том числе и работающих на сборные шины мощностью до 100 МВт, и блоков генератор трансформатор мощностью до 800 МВт. В терминалах всех фирм традиционно выполняются функции защиты от всех видов КЗ и замыканий на землю в обмотках статора и ротора генератора, а также в трансформаторе и на его выводах защиты от опасных для генератора режимов, таких как перегрузка, несимметричный, двигательный и асинхронный режимы защиты от перевозбуждения магнитопровода, от перегрева обмоток и масла трансформатора, повышения давления масла в баке защиты от повышения и понижения напряжения и частоты. В терминалах также предусмотрены дополнительные функции – измерение электрических параметров блока и отображение их на экране дисплея или на экране ПЭВМ регистрация событий аварийный осциллограф. Необходимые защитные функции для каждого конкретного случая могут выбираться из библиотеки программ цифрового терминала с помощью персональной ЭВМ. Терминалы имеют два последовательных стандартных канала связи для подключения к системе АСУ ТП верхнего уровня и к персональному компьютеру. Терминалы оборудованы системой автоматического тестового контроля для проверки исправности основных узлов. Микропроцессорные устройства защиты и автоматики генераторов и блоков генератор – трансформатор обладают рядом достоинств, повышающих чувствительность, быстродействие и надежность защит за счет ряда факторов, таких как использование более совершенных характеристик дифференциальных защит программная компенсация сдвига фаз между вторичными токами трансформаторов тока и возможность соединения вторичных обмоток трансформаторов тока в звезду при любой схеме соединений силового трансформатора программное выравнивание вторичных токов трансформаторов тока по величине компенсация влияния работы РПН на изменение вторичных токов, за счет чего существенно уменьшается ток небаланса дифференциальной защиты учет в защитах от перегрузки потокам фаз и токам обратной последовательности теплодинамических характеристик нагрева и охлаждения генератора более высокие коэффициенты возврата измерительных органов В настоящем пособии рассматриваются основные и резервные защиты блока генератор – трансформатор, которые используются в терминале шкафа ШЭ 1111 фирмы «Экра» [9]. |