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.
|
|
3.10. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ ВВОДОВ 500 И 750 КВ ТРАНСФОРМАТОРОВ Защита реагирует на повреждения вводов с бумажно-масляной изоляцией и выполняется с помощью устройства контроля изоляции вводов KSZ типа КИВ-500 Р, схема которого приведена на рис. 3.17. Бумажно-масляная изоляция ввода изготовляется из слоев пропитанной маслом бумаги, между которыми для равномерного распределения напряженности электрического поля размещаются листы алюминиевой фольги, в результате чего изоляция образует многослойный конденсатор. Устройство КИВ подключается к специальным выводам от наружных слоев фольги через согласующий трансформатор TL1 с ответвлениями в первичной обмотке для выравнивания м.д.с. от токов трех фаз. По первичной обмотке трансформатора TL1 протекает сумма емкостных токов вводов трех фаз, которая в нормальном режиме образует ток небаланса. При частичном пробое изоляции одного ввода баланс токов в первичной обмотке трансформатора Т нарушается и КИВ срабатывает. Блок-реле КИВ состоит из сигнального, отключающего и измерительного элементов. Сигнальный и отключающий элементы состоят из фильтров высших гармоники реагирующих органов, срабатывающих от первой гармоники суммы емкостных токов вводов трех фаз. Сигнальный элемент KAZ1 является в устройстве основным, обладает высокой чувствительностью и действует вначале повреждения изоляции притоке в первичной обмотке согласующего трансформатора Травном номинального емкостного тока ввода Отключающий элемент действует после сигнального при дальнейшем развитии повреждения и увеличении тока в первичной обмотке трансформатора Т до 20-25% номинального емкостного тока ввода. Рис. 3.17. Защита от повреждения вводов 500 и 750 кВ трансформаторов типа КИВ-500Р Измерительный элемент состоит из миллиамперметра рmА и кнопки, с помощью которой он может подключаться к сигнальному или отключающему элементам. Ток срабатывания отключающего элемента принимается равным I с.з.откл. = (0,2 – 0,25) I ном.емк. , (где I ном.емк. – номинальный емкостной ток высоковольтного ввода, составляет приблизительно 1 А. Выдержка времени отключающего элемента принимается равной 1,2-1,3 с. Ток срабатывания сигнального элемента принимается равным I с.з.сигн. =(0,05 – 0,07) I ном.емк. (3.43) Выдержка времени сигнального элемента принимается равной 9 с. РЕЗЕРВНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА БЛОКА ГЕНЕРАТОР – ТРАНСФОРМАТОР» На блоках для ближнего резервирования, те. на случай отказа дифференциальных защит генератора и трансформатора при внутренних повреждениях, устанавливается резервная дифференциальная защита, охватывающая генератор и трансформатор блока вместе с ошиновкой на стороне высшего напряжения, как это показано на рис. 3.18. Рис. 3.18. Резервная дифференциальная защита блока Защита выполняется с помощью реле типа РНТ-565 или РНТ-566. Дифференциальная защита выполнена неполной, к ней не подключаются трансформаторы тока на ответвлении к ТСН. В этом случае при КЗ за трансформатором собственных нужд (точка Кв реле защиты будет протекать ток I к.отв. , равный сумме токов КЗ от генератора I к,г и от системы I к.с . Чтобы избежать неселективного действия защиты, ее ток срабатывания отстраивается от максимального значения тока КЗ при повреждении за ТСН (точка К2): I с.з. =k отс I К2max (При КЗ в ТСН дифференциальная защита может сработать, если ток КЗ будет больше, чем ток срабатывания защиты I с.з. . Таким образом, ТСН частично входит в зону дифференциальной защиты. Условие (3.44) является дополнительным. Кроме него дифференциальная защита блока должна отстраиваться оттока небаланса при внешних КЗ (точка К со стороны ВН трансформатора блока) I с.з. =k отс I нб.max , (где ток небаланса, вызванный погрешностями трансформаторов тока, равен max I ε k k I 1 К апер одн max нб = ; – от броска тока намагничивания трансформатора блока I с.з. =kI ном.т , где k = 1,3 для реле РНТ, I ном.т – номинальный ток трансформатора блока. Чувствительность защиты определяется при КЗ в зоне действия защиты точка 1 ′ K , когда выключатель ВН блока Q1 отключен точка K3, когда выключатель генератора Q3 отключен. Коэффициент чувствительности должен быть не менее 2. 139 На крупных блоках для повышения чувствительности применяются дифференциальные реле типа ДЗТ-21 или ДЗТ-23. При наличии выключателя вцепи генератора резервная дифференциальная защита должна выполняться с выдержкой времени с. На блоках без выключателя вцепи генератора защита выполняется без выдержки времени. Защита при срабатывании действует на полный останов блока (отключает выключатели со стороны ВН блока, выключатель вцепи генератора, выключатели со стороны 6 кВ ТСН, действует на отключение АГП и останов турбины. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Защита с зависимой характеристикой времени действия, для блоков с генераторами 160 МВт и выше. Несимметрия токов в статоре генератора является опасным режимом для генератора, так как при этом в бочке ротора наводятся токи двойной частоты, вызывающие нагрев зубцов и пазовых клиньев в торцевых зонах ротора. Допустимая длительность протекания тока обратной последовательности определяется из тепловой характеристики генератора доп 2 * t I A ⋅ = , где А – постоянная, задаваемая заводом-изготовителем, зависит от типа генератора. Для генераторов ТВВ и ТГВ 160-800 МВт равна для генераторов ТВВ 1000 МВт А, для генераторов ТВФ А = ном 2 = – относительное значение тока обратной последователь- ности. При переходных процессах несимметричных КЗ величина тока может изменяться во времени, при этом допустимая длительность его теплового воздействия определяется из выражения ∫ = доп 0 Когда интеграл в выражении (3.48) приблизится к значению Аза- щита должна отключить генератор, чтобы не допустить перегрева и разрушения. Характеристика выдержек времени t с.з. =f(I 2 ), учитывающая процесс нагрева ротора по выражению (3.48), называется интегральной. Для блоков с генераторами 160 МВт и выше от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок устанавливается разработанная во ВНИИР защита с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени типа РТФ-6М Схема защиты приведена на рис. 3.19. Защита состоит из фильтра токов обратной последовательности, к которому подключаются сигнальный орган орган с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени два органа, не имеющие выдержки времени (отсечка I и Кроме того, имеется пусковой орган для пуска интегрального органа. Интегральный орган предназначен для защиты генератора от перегрузки токами обратной последовательности, отсечки – для резервной защиты от несимметричных КЗ: более чувствительная осечка I для дальнего резервирования, а более грубая отсечка II – для ближнего резервирования. Интегральный орган имеет характеристику выдержек времени, соответствующую выражению (3.48). Для получения такой характеристики в реле используется заряд конденсатора током, среднее значение которого пропорционально квадрату относительного тока обратной последовательности. Напряжение на конденсаторе ∫ = t 0 C C (t)dt I C 1 U Отсюда ∫ = t C C dt t I C U 0 ) ( Ток заряда конденсатора С получают от преобразователя, преобразующего ток I 2 на входе в ток, пропорциональный 2 2 I , тогда будет равно ) t ( 2 Если подобрать U C C=A, то получим электрическую модель нагрева ротора ∫ = t 0 2 2 (t)dt I A (3.49) 142 Рис. 3.19. Защита от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок РТФ-6М 143 Интегральный орган сработает, когда напряжение на конденсаторе достигнет определенной величины, то есть когда С станет равным А. Чем больше будет ток I 2 , тем быстрее зарядится конденсатор, тем будет меньше время действия защиты. На интегральном органе устанавливается уставка А уст , соответствующая значению этой постоянной для защищаемого генератора. Характеристика защиты приведена на рис. Интегральный орган пускается пусковым органом, ток срабатывания которого выбирается равным (в относительных единицах) 1 , 0 ) пуск .( р с 2 * = I В типовых схемах защиты блоков интегральный орган действует обычно с двумя выдержками времени, для чего на его выходе устанавливается дополнительное реле времени (контакт KL5, реле времени KT2, рис. 3.19). С меньшей выдержкой времени (проскальзывающий контакт) интегральный орган действует на отключение выключателя высшего напряжения блока, ас большей (упорный контактна останов блока. Орган отсечка II предназначен для резервирования основных защит при двухфазных КЗ на выводах генератора ив его статорной обмотке. Он используется на блоках с выключателем вцепи генератора и действует на отключение этого выключателя, гашение поля и останов турбины (контакт KL4, реле времени Ток срабатывания отсечка II выбирается исходя из обеспечения требуемого коэффициента чувствительности k ч.треб при двухфазных КЗ на выводах генератора (точка К, рис. треб ч КЗ 2 * ) .( р с 2 k I I отсII * = , (где ток обратной последовательности КЗ 2 * I при двухфазных КЗ на выводах определяется потоку трехфазного КЗ ) 3 ( КЗ I как г ном (3) КЗ КЗ 2 * 2I I I = , для генераторов 160-300 МВт k ч.треб =1,2, для генераторов МВт k ч.треб =2. 144 Время срабатывания реле времени KT4 (рис. 3.19) выбирается по условию согласования с основными защитами трансформатора блока и принимается равным t с.з.(отсII) =0,3 Рис. 3.20. Характеристика токовой защиты обратной последовательности с реле РТФ-6М При наличии на блоке резервной дифференциальной защиты или при отсутствии выключателя вцепи генератор отсечка II не используется. Орган отсечка I является резервной защитой от внешних несимметричных КЗ. Ток срабатывания может быть принят 4 , 0 ) отсI .( p c 2 * − = I 145 Орган отсечка I обычно действует с двумя выдержками времени: с меньшей выдержкой – наделение шин высшего напряжения, ас большей – на отключение выключателя ВН блока (контакт KL3, реле времени Выдержка времени первой ступени отсечки I, действующей наделение шин, должна быть на Δt больше максимального времени резервных защит линий стороны ВН, выдержка времени второй ступени должна быть на ступень селективности больше: . t t t ; t t t ) ( ) .( ) ( . ∆ ∆ + = + = I отсI с.з. II отсI c.з с.з.рез. I отсI з. c Ток срабатывания сигнального органа принимается равным 05 , 0 ) сигн .( p Получив сигнал, дежурный персонал должен принять меры по устранению несимметрии. При этом допустимая длительность перегрузки (время устранения) может быть определена по тепловой характеристике притоке, равном току срабатывания пускового органа: пуск р с 2 * устр доп А I t = (3.52) Подставляя значения А, получим для генераторов мощностью МВт при Амин доп для генераторов 1000 МВт при Амин 6 2 доп ≈ = = t Время действия сигнального органа принимается равным 9 с. На рис. 3.20 приведена тепловая характеристика генератора типа ТВВ (Аи рассчитанная характеристика защиты. Токовая защита обратной последовательности со ступенчатой характеристикой времени действия. На блоках с генераторами ТВФ 63-120 МВт от несимметричных КЗ и перегрузок устанавливается более простая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Для защиты используются статические фильтровые реле тока обратной последовательности два реле типа РТФ-9 и одно реле типа РТФ-8. 146 Реле РТФ-9 содержит два измерительных органа, имеющих разные диапазоны уставок: грубый и чувствительный. Реле РТФ-8 имеет только один измерительный орган, соответствующий грубому органу реле РТФ-9. В результате защита имеет пять ступеней, четыре из которых действует на отключение, а пятая – на сигнал. Схема защиты приведена на рис. 3.21, характеристика защиты на рис. Первая ступень защиты выполняется с помощью реле РТФ-8 AKZ3. Она действует при двухфазных КЗ на выводах генератора ив его обмотке на отключение выключателя генератора, гашение поля и останов турбины. При отсутствии выключателя генератора первая ступень действует на полное отключение и останов блока. Ток срабатывания первой ступени выбирается как у отсечки по (Время действия первой ступени не должно превышать допустимого времени при двухфазных КЗ на выводах генератора ] 2 ) 2 ( 2 2 * I t t K I доп I з с А = = , (где А для генераторов ТВФ; ) 2 ( 2 K 2 * I – относительное значение тока обратной последовательности при двухфазном КЗ на выводах генератора, определяется по (3.51). 147 Рис. 3.21. Токовая защита обратной последовательности для генераторов типа ТВФ Вторая ступень защиты должна действовать при несимметричных КЗ на стороне ВН блока. Ток срабатывания второй ступени определяется исходя из обеспечения коэффициента чувствительности ч при двухфазных КЗ за трансформатором блока (точка К на рис. 3.21): ч ) 2 ( ) 1 (К 2 * з с, где К ток обратной последовательности при двухфазных КЗ в точке К, рассчитывается по (3.51) в зависимости от трехфазного КЗ в точке К1. Время действия второй ступени определяется по тепловой характеристике. Ступенчатая характеристика 2 защиты (рис. 3.22) не должна заходить за кривую 1 доп, поэтому допустимое время определяется при протекании тока срабатывания первой ступени [ з с * II з с А I t = (Рис. 3.22. Характеристика ступенчатой токовой защиты обратной последовательности для блоков с генераторами типа ТВФ Ток срабатывания третьей ступени рекомендуется принять равным з с * = I Максимальное время третьей ступени выбирается равным з с = t с. Ток срабатывания четвертой ступени принимается равным 25 , 0 IV з с * = I Время действия четвертой ступени з с = t с. Для сигнального элемента ток срабатывания I *с.з.(сигн) =0,07, выдержка времени t с.з.сигн. =9 с Вторая, третья и четвертая ступени защиты действуют с двумя выдержками времени с первой – на отключение выключателя высшего напряжения блока, со второй – на отключение и полный останов блока. Кроме того, третья или четвертая ступень защиты могут действовать также наделение шин высшего напряжения с выдержкой времени, меньшей, чем первая выдержка ступеней. Рис. 3.23. Последовательность действия резервных защит блока На рис 3.23 показана последовательность действия резервных защит блока G1T1. При неотключившемся КЗ в сети ВН (отказал выключатель линии при КЗ в К) пускаются резервные защиты блоков и G2T2 и с первой выдержкой времени t 1 действуют на отключение шиносоединительного или секционного выключателя Q3. После этого на блоке G2T2 защиты вернутся, а на блоке G1T1 будут продолжать работать. Таким образом, деление шин позволяет часть блоков сохранить в работе Со второй выдержкой времени t 2 =t 1 +Δt защита блока G1T1 действует на отключение выключателя Q1, осуществляя дальнее резерви- рование. Если КЗ было на оборудовании блока G1T1 и отказали его основные защиты, то резервная защита будет действовать с третьей выдержкой времени t 3 =t 2 +Δt на полный останов блока. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ СИММЕТРИЧНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ На блоках с генераторами мощностью 60 МВт и более от внешних симметричных КЗ рекомендуется применять дистанционную защиту. Дистанционная защита выполняется с использованием блока реле сопротивлений типа БРЭ2801. Блок реле сопротивления содержит три реле сопротивления типа С, что позволяет выполнить защиту двухступенчатой (третье реле сопротивления используется в защите от потери возбуждения). Схема подключения защиты приведена на рис. 3.24. На типовых схемах защиты блока она обозначается AKZ1. Защита подключается, как правило, к трансформаторам тока, установленным со стороны линейных выводов генератора. Каждое реле сопротивления (KZ) включается на междуфазное напряжение от трансформатора напряжения генератора TV1 и разность токов соответствующих фаз трансформаторов тока. Реле сопротивления блока БРЭ2801 выполняются на основе схемы сравнения по фазе двух электрических величин. Для защиты блока рекомендуется выбирать характеристики в виде окружности или эллипса. Характеристики должны располагаться в I квадранте комплексной плоскости (направленное реле) и проходить через начало координат или смещаться в III квадрант (см. рис. Соотношение осей эллипса может быть равным 1; 0,75; Угол максимальной чувствительности (φ м.ч. ) равен 65 ° или 80 ° 151 гном гном нагр нагр 5 , 1 3 95 , 0 3 I U I U Z max min min ⋅ = = , (н ч м в отс нагр з с ϕ ϕ − = k k Z Z min , (где k отс =1,2; в φ м.ч. рекомендуется выбирать Рис. 3.24. Схема подключения дистанционной защиты блока Угол нагрузки в условиях перегрузки равен min * max U I нагр * ном н cos ϕ ϕ = , где ном соответствует паспортным данным генератора (из справоч- ника). При использовании характеристики в виде эллипса сопротивление срабатывания, подсчитанное по (3.57), принимается равным малой оси эллипса с.з м.о Z Z = (Тогда максимальное сопротивление срабатывания (большая ось эллипса) э м.о с.з. k Z Z max = , где э – коэффициент эллиптичности, рекомендуется принимать равным или Одноступенчатая дистанционная защита действует с двумя выдержками времени с меньшей – наделение шин ВН, с большей – на отключение выключателей высшего напряжения блока. Выбор выдержек времени производится также, как у токовых защит обратной последовательности (см. п. При отсутствии резервной дифференциальной защиты блока дистанционная защита выполняется двухступенчатой. Первая ступень этой защиты осуществляет ближнее резервирование, должна выполняться с блокировкой при качаниях и действовать с двумя выдержками времени с меньшей – на отключение выключателей ВН блока с большей – на полное отключение и останов блока. Сопротивление срабатывания первой ступени согласуется спер- вой ступенью защит отходящих линий (рис. 3.25): + = ток I ЛЭП з ст отс I з с (где т – сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению генератора (место установки защиты) т ном 2 г ном к т 100 % S U U Z ⋅ = , ток – коэффициент токораспределения (см. рис. 3.25); k отс =1,15. Сопротивление первой ступени линии, приведенное к напряжению генератора, 2 номВН 2 г ном ЛЭП I ЛЭП з с Если от шин отходят несколько ЛЭП, то защиту следует отстроить от повреждений на той ЛЭП, которая дает наименьшее Z I з с Минимальное время срабатывания первой ступени принимается равным 0,5 или 1 с при наличии УРОВ. Вторая ступень, осуществляющая дальнее резервирование, выполняется, как было рассмотрено ранее. Рис. 3.25. Расчетная схема. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ |