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.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Как выполняется защита одиночной системы сборных шин Как выбирается ток срабатывания и проверяется чувствительность Как обеспечивается чувствительность в режиме опробования. Как защита шин реагирует на обрыв вторичных цепей трансформаторов тока Какие меры предпринимаются, чтобы защита не сработала при обрывах вторичных цепей ТТ? 3. Какие особенности имеет дифференциальная защита двойной системы сборных шин Как она действует. Как выполняется неполная дифференциальная защита шин генераторного напряжения электрических станций Как защита рассчитывается. Какой комплект защит предусмотрен для шин генераторного напряжения мощных ТЭЦ. Какие особенности имеет микропроцессорная дифференциальная защита шин 110-220 кВ. Как в микропроцессорной защите сборных шин решается вопрос с фиксацией присоединений? 8. Какую тормозную характеристику имеет микропроцессорная защита сборных шин. Какие измерительные органы входят в схему дифференциальной микропроцессорной защиты сборных шин. Каково назначение чувствительного токового органа ЧТО в микропроцессорной дифференциальной защите сборных шин. Какие преимущества имеет микропроцессорная защита сборных шин. УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ (УРОВ) Устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ) относится к схемам ближнего резервирования в энергосистемах При ближнем резервировании на случай отказа устройств релейной защиты данный элемент энергосистемы, кроме основных защит, оборудуется резервными защитами. Резервные защиты действуют на отключение тех же выключателей, что и основные защиты. На случай отказа выключателей предусматриваются УРОВ, которые запускаются защитами отказавшего выключателя и действуют на отключение всех выключателей данного распределительного устройства, через которые ток КЗ подходит к месту повреждения. Так например, при КЗ в точке К (рис. 6.1) в случае отказа выключателя УРОВ отключит выключатели Q1, Q2 и Q4, те. все выключатели питающих присоединений той системы шин, от которой питается не- отключенное КЗ. Рис. 6.1. Устройство резервирования отказа выключателей: а – схема подстанции б – цепь оперативного тока Схемы УРОВ выполняются наследующих принципах пуск УРОВ осуществляется релейной защитой присоединения одновременно с действием на отключение этого присоединения при КЗ на нем – УРОВ действует с выдержкой времени, учитывающей время отключения релейной защитой исправного выключателя предусматривается дополнительный (второй) контроль неот- ключенного КЗ, независимый от релейной защиты, пускающей УРОВ (трехфазное реле тока). На рис. 6.1 приведена упрощенная схема УРОВ. На каждом присоединении установлены устройства релейной защиты РЗ1-РЗ4, выходные реле которых KL(РЗ1)-KL(РЗ4) при повреждении соответствующего присоединения подают команду на отключение этого присоединения и одновременно замыкают свои контакты вцепи пуска УРОВ. Для дополнительного контроля неотключившегося КЗ на каждом присоединении устанавливаются токовые реле КА1-КА4. Схема действует следующим образом. При КЗ в точке К срабатывает релейная защита этого присоединения РЗ3 и подает команду на отключение выключателя Q3 и пуск УРОВ. Реле тока КА при КЗ сработает. При исправном выключателе он отключается, защита и реле КА возвращаются, УРОВ благодаря выдержке времени на реле КТ сработать не успеет. При отказе выключателя КЗ последействия защиты не отключается, реле времени КТ УРОВ срабатывает, замыкает свой контакт вцепи выходного реле УРОВ KL, последнее отключает выключатели всех питающих присоединений данной секции или системы шин. При наличии дифференциальной защиты шин такое действие УРОВ осуществляется через выходное реле дифференциальной защиты сборных шин. Выключатель присоединения может отказать при КЗ на сборных шинах и работе дифференциальной защиты шин (ДЗШ). Например, при КЗ в точке К (рис. 6.2) ДЗШ отключила все выключатели данной системы шина выключатель Q3 отказал. Если отказал выключатель на линии связи станции с системой, то по нему будет продолжать протекать ток в точку КЗ. В этом случае УРОВ действует на останов в.ч. передатчика высокочастотной защиты линии, что вызывает ее действие на отключение выключателя Q5 на противоположной стороне линии без выдержки времени. При отсутствии УРОВ КЗ в рассматриваемом случае будет отключаться резервными защитами линии с противоположного конца с выдержкой времени. Рис. 6.2. Действие УРОВ при работе дифференциальной защиты шин Для выявления наличия неотключенного КЗ на каждом выключателе необходимо контролировать токи в трех фазах, для чего используется специальное трехфазное реле тока типа РТ-40/Р, схема которого представлена на рис. 5.3. Реле содержит промежуточный трансформатор Ту которого три первичных обмотки w 1 , w 2 и включены на вторичные токи трех фаз. Ко вторичной обмотке w вт через выпрямитель VS подключено реле KA типа РТ. Числа витков и схема подключения первичных обмоток трансформатора Т подобраны так, чтобы реле срабатывало при любом возможном виде КЗ. Первичные обмотки w 2 и w 3 имеют вдвое меньшее число витков, чем w 1 . Полярность обмотки w 3 принята обратной. Для повышения надежности на несрабатывание УРОВ, как правило, для каждого выключателя используется по два токовых реле РТ-40/Р, контакты которых соединяются последовательно. Для того чтобы УРОВ не действовало при нормальных отключениях выключателя, необходимо выбрать t УРОВ = t откл.в + t воз.РЗ + t ош.РВ + зап, где t откл.в – время отключения выключателя t воз.РЗ – время возврата РЗ, пускающей УРОВ; t ош.РВ – время ошибки реле времени УРОВ; зап – запас по времени. Если на подстанциях применяется УРОВ, то выдержки времени вторых ступеней ступенчатых защит (токовых, дистанционных) должны быть отстроены от времени действия УРОВ: t t t II ∆ + = УРОВ з с Это увеличивает время действия вторых ступеней защит на t УРОВ На рис. 6.3 приведена упрощенная функциональная схема УРОВ микропроцессорного терминала защиты линии Для контроля тока через выключатель предусмотрены три однофазных реле тока УРОВ (РТ УРОВ ), выходы которых включены через элемент ИЛИ (8). Диапазон регулирования уставок потоку срабатывания РТ УРОВ – от 0,04 до 0,4 I ном УРОВ пускается одновременно с подачей команды на отключение своего выключателя от своих защит, от ДЗШ, от внешних защит через элемент ИЛИ (Дополнительно может проверяться неотключенное положение выключателя от реле положение включено РПВ (KQC) на элементе И(2). Сигнал от РПВ может быть выведен программной наладкой ХВ2. При наличии тока через выключатель и одновременном действии защит на его отключение логические цепи УРОВ формируют сигнал без выдержки времени на отключение своего выключателя (действие УРОВ на себя) через элементы ИДТИ, чем контролируется исправность своего выключателя. На элементе И (5) действие УРОВ на себя можно запретить программной наладкой ХВ1. 220 Рис Упрощенная функциональная схема УРОВ микропроцессорного терминала защиты линии Если выключатель не отключается, то УРОВ с выдержкой времени на элементе ДТ-2 (7) действует на отключение смежных выключателей через дифференциальную защиту шин на запрет АПВ; – на запрет пуска (останов) в.ч. передатчика на формирование сигнала ВЧТО; – в схему сигнализации о срабатывании УРОВ. Выдержка времени на элементе ДТ-2 (7) выбирается пои может регулироваться в пределах от 0,1 до 0,6 с. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. В чем различие между ближними дальним резервированием. Поясните назначение УРОВ. 3. Какие два признака неотключившегося КЗ используются в схеме пуска УРОВ? 4. Каково назначение выдержки времени в схеме УРОВ? Как выбирается эта выдержка времени. Как действует УРОВ при работе дифференциальной защиты сборных шин и отказе выключателя ЗАКЛЮЧЕНИЕ В учебном пособии были рассмотрены защиты основного электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов, работающих на сборные шины, блоков генератор – трансформатор) и сборных шин электрических станций и подстанций. Для всех элементов рассмотрены защиты на электромеханических и полупроводниковых реле, а также с использованием устройств на микропроцессорной технике. Как следует из сказанного, переход на микропроцессорную элементную базу не привел к изменению принципов построения защита только расширил их функциональные возможности и существенно улучшил эксплуатационные качества. Именно поэтому микропроцессорные защиты очень быстро занимают место устаревших механических и микроэлектронных. Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чему микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1-0,5 ВА (у электромеханических – 10-30 ВА), аппаратная погрешность – в пределах 2÷5%, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95÷0,97 (у электромеханических, ступень селективности повремени может быть выбрана в пределах 0,2÷0,3 су электромеханических – 0,5÷12 с. В качестве основных для всех элементов электрических станций и подстанций в микропроцессорных терминалах используются дифференциальные защиты с торможением, причем применяется «направленное» торможение, обеспечивающее отсутствие торможения при внутренних КЗ и наличие торможения при внешних КЗ, что значительно повышает чувствительность защиты при КЗ с малыми токами (витковые замыкания, начало повреждения. Повышению чувствительности также способствует кусочно-линейная тормозная характеристика, обеспечивающая отсутствие торможения на начальном участке характеристики и относительно малый коэффициент торможения при небольших (доном) токах торможения. Хорошая отстройка цифровых дифференциальных защит трансформаторов от бросков тока намагничивания при включении позволила выполнить дифференциальные защиты с минимальным током срабатывания I с.з.min , равным 0,2÷0,5 ном Микропроцессорные дифференциальные защиты трансформаторов обеспечивают программное выравнивание вторичных токов в плечах защиты по величине и по фазе, в результате не требуется соединять вторичные обмотки трансформаторов тока в треугольник со стороны звезды силовых трансформаторов, собранных по схеме Это уменьшает нагрузку на трансформаторы тока со стороны ВН силового трансформатора и позволяет выбрать трансформаторы тока на меньший номинальный ток. В цифровых терминалах предусматривается также компенсация изменения вторичных токов при работе РПН трансформатора. В результате ток небаланса в дифференциальной защите значительно уменьшается, а чувствительность защиты повыша- ется. В дифференциальных защитах сборных шин напряжением кВ, которые работают с фиксированным присоединением элементов, изменение схемы токовых цепей защиты при нарушении фиксации производится программно изменением уставок. Кроме того, у некоторого числа присоединений предусматривается свободная фиксация, которая определяется дежурным с помощью ключей, установленных на передней дверце шкафа. Микропроцессорный принцип выполнения защит позволил также значительно улучшить характеристики резервных защити защит от опасных ненормальных режимов работы генераторов и трансформаторов. Наряду со многими достоинствами микропроцессорные защиты обладают рядом недостатков высокая стоимость, уменьшение интервала обслуживания, меньший срок службы, неремонтопригод- ность, повышенные требования к электромагнитной совместимости и оперативному току. Цифровые защиты обладают непрерывной самодиагностикой, памятью, возможностью запоминания и осциллографирования параметров аварийных режимов, а также возможностью интеграции в автоматизированные системы высшего уровня управления (АСУ ТП или АСДУ). 223 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. Правила устройства электроустановок. – е изд, перераб. и доп. с изм. М Изд.НЦ ЭНАС, 2004. – 926 с. Электротехнический справочник Вт. Т. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. е изд, стер. – М Изд. МЭИ, 2004. – 964 с. Федосеев А.М., Федосеев МА Релейная защита электроэнергетических систем Учебник для вузов. – е изд. – М Энергоатомиздат, 1992. – 528 с. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учеб. пособие для техникумов. – М Энергоатомиздат, 1998. – 800 с. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита энергетических систем Учеб. пособие / Под ред. А.Ф. Дьякова. – М Изд-во МЭИ, 2002. – 296 с. Беркович МА, Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты М Энергоатомиздат, 1984. 7. Вавин В.А. Релейная защита блоков генератор – трансформатор. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 256 с. Руководящие указания по релейной защите. Вып. А, Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110÷500 кВ. Схемы. Расчеты. – М Энергоатомиздат, 1985. 9. Цифровые защиты генераторов, трансформаторов и блоков генератор трансформатор электростанций. Техническое описание. – Чебоксары НПП «Экра», 2005. 10. Микропроцессорное устройство основной защиты трехобмоточного трансформатора Сириус – ТЗ». Техническое описание, руководство по эксплуатации, паспорт. – М Радиус Автоматика, 2004. 11. Шкаф защиты сборных шин напряжением 110-220 кВ типа ШЭ2607 061. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары НПП «Экра», 2003. 12. Добросотских И.И., Кулаков ПА, Шелушенина ОН Релейная защита блока «генератор – трансформатор Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. ун-т, 2008. – 142 с. Кулаков ПА, Шелушенина ОН Микропроцессорные защиты элементов электрических станций. Часть 1. Защиты сетей 6-10 кВ и собственных нужд электрических станций Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт. – 138 с. Шелушенина ОН, Кожевникова Е.С. Выбор и расчет устройств релейной защиты с использованием ЭВМ. Релейная защита блоков генератор – трансформатор Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт, 1993. – 95 с. Шелушенина ОН, Добросотских И.И., Синельникова С.Н., Ведерников А.С. Релейная защита электроэнергетических систем. Принципы выполнения защит. Защиты линий электропередач Учеб. пособие. – Самара Самар. гос. техн. унт, 2010. – 206 с. Реле. Газовые и струйные защиты трансформатора РГТ50, РГТ80, РСТ25. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – М ОРГРЭС, 1996. – 23 с. Алексеев В.С., Варганов Г.П., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.З. Реле защиты. М Энергия, 1976. – 464 с. Шабад М.Д. Защита трансформаторов распределительных сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1981. – 136 с. Голанцов Е.Б., Молчанов В.В. Дифференциальная защита трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). – М Энергоатомиздат, 1990. – 88 с. Руководящие указания по релейной защите. Защита шин 6-220 кВ. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. – 72 с. Кужеков С.Л., Синельников В.М. Защита шин электростанций и подстанций М Энергоатомиздат, 1983. – 184 с. Таубес И.Р. Релейная защита мощных турбогенераторов. – М Энергоиз - дат, 1981. 23. Шабад МА Защита генераторов малой и средней мощности. – М Энергия. – 95 с. Рубинчик В.А. Резервирование отключения коротких замыканий в электрических сетях. – М Энергоатомиздат, 1985. 25. Шкаф дифференциально-фазной защиты линии типа ШЭ2607 081. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары НПП «Экра», 2000. 26. Релейная защита трансформаторов связи ТЭЦ с генераторами, работающими на сборные шины Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию Сост. ОН. Шелушенина. – Самара СамГТУ, 2005. – 54 с. Релейная защита генераторов, работающих на сборные шины, и трансформаторов собственных нужд мощностью 6,3-16 МВ·А: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. ОН. Шелушенина. Самара СамГТУ, 2006. – 32 с. Релейная защита рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд мощностью 25-63 МВ·А: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию Сост. ОН. Шелушенина. – Самара СамГТУ, 2006. – 31 с. ОГЛАВЛЕНИЕ 225 ПРЕДИСЛОВИЕ. ВВЕДЕНИЕ. 5 1. ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ 1.1. Нарушения нормальных режимов работы трансформаторов и требования к защитам. 6 1.2. Особенности автотрансформаторов 1.3. Принцип действия токовой отсечки 1.4. Дифференциальная защита 1.5. Токи небаланса в дифференциальной защите трансформаторов 1.6. Наличие намагничивающего тока силового трансформатора 1.7. Дифференциальная отсечка 1.8. Дифференциальная защита с использованием быстронасыщающихся трансформаторов. 27 1.9. Дифференциальная защита с реле типа РНТ-560.........................................29 1.10. Дифференциальная защита с реле, имеющим торможение (ДЗТ)............32 1.11. Полупроводниковая защита с времяимпульсным способом отстройки от переходных токов небаланса и торможением 1.12. Газовая защита трансформаторов 1.13. Защита от сверхтоков при внешних КЗ........................................................48 1.14. Особенности резервных защит автотрансформаторов 1.15. Защита от перегрузки 1.16. Микропроцессорные защиты трансформаторов и автотрансформаторов 60 1.17. Расчет микропроцессорной дифференциальной защиты трансформатора на примере устройства «Сириус-Т».......................................................................68 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 2. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ НА СБОРНЫЕ ШИНЫ 2.1. Виды повреждений и требования к защитам 2.2. Продольная дифференциальная защита генератора 2.3. Поперечная дифференциальная защита 2.4. Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора 2.5. Защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения 226 2.6. Токовая защита обратной последовательности 2.7. Защита от внешних симметричных коротких замыканий 2.8. Защита от симметричных перегрузок обмотки статора 2.9. Защита ротора от перегрузки током возбуждения.......................................97 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 3. ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР 3.1. Схемы энергоблоков 3.2. Особенности защит энергоблоков 3.3. Продольная дифференциальная защита генераторов блоков 3.4. Поперечная дифференциальная токовая защита от коротких замыканий между витками одной фазы в обмотке статора генератора 3.5. Защита от замыканий на землю в обмотке статора блочного генератора. 110 3.6. Защита от замыканий на землю водной точке цепи возбуждения генератора. Дифференциальная защита трансформатора блока 3.8. Дифференциальная защита ошиновки 330-500 кВ 3.9. Газовая защита трансформатора блока 3.10. Контроль изоляции вводов 500 и 750 кВ трансформаторов 3.11. Резервная дифференциальная защита блока генератор – трансформатор. Токовая защита обратной последовательности 3.13. Защита от внешних симметричных коротких замыканий 3.14. Защита от внешних коротких замыканий на землю 3.15. Защита от замыканий на землю на стороне низшего напряжения трансформатора. Защита от повышения напряжения 3.17. Дополнительная максимальная токовая защита 3.18. Защита от асинхронного режима при потере возбуждения 3.19. Защита от симметричной перегрузки блока 3.20. Защита ротора генератора от перегрузки током возбуждения 227 3.21. Взаимодействие с технологическими защитами блока............................165 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 4. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР 4.1. Общие положения. 167 4.2. Дифференциальные защиты блока генератор – трансформатор 4.3. Продольная дифференциальная защита генератора I∆G...........................170 4.4. Дифференциальные токовые защиты трансформатора блока IΔT, блока генератор – трансформатор IΔG и трансформатора собственных нужд IΔTСН ................................................................................................................................ 175 4.5. Поперечная дифференциальная защита генератора IΔ<...........................177 4.6. Токовая защита обратной последовательности I2 >..................................178 4.7. Защита от симметричных перегрузок 4.8. Резервная дистанционная защита от междуфазных повреждений Z <....180 4.9. Резервная защита нулевой последовательности от КЗ на землю I0..........181 4.10. Защита генератора от асинхронного режима при потере возбуждения Ф <............................................................................................................................. 181 4.11. Защита от асинхронного режима без потери возбуждения Ф 4.12. Дополнительные защиты.............................................................................185 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 5. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН 5.1. Виды повреждений и требования к защитам 5.2. Дифференциальная токовая защита одиночной системы сборных шин 5.3. Защита шин напряжением 330-500 кВ 5.4. Дифференциальная токовая защита двойной системы шин 110-220 кВ 5.5. Защита шин генераторного напряжения 5.6. Микропроцессорные защиты сборных шин..................................................207 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 6. Устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ).............................216 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ......................................................................................221 ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................ 222 228 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ОГЛАВЛЕНИЕ. Учебное издание ШЕЛУШЕНИНА Ольга Николаевна КУЛАКОВ Павел Алексеевич МИГУНОВА Людмила Геннадьевна СКРИПАЧЕВ Михаил Олегович Релейная защита электроэнергетических систем. Защита генераторов, трансформаторов и сборных шин Редактор Г.В. Загребина Компьютерная верстка ИО. Миняева Выпускающий редактор Н.В. Беганова Подписано в печать Формат х 1/16. Бумага офсетная Усл. пл. Уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Рег. № Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8 229 |