Размещено на http://www.allbest.ru/

Ведение

Модернизация РЗА - шаг к более устойчивой и надежной работе электроустановок.

В настоящее время электроэнергетика переживает процесс замены электромеханических устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) на цифровые.

В России накоплен уникальный опыт в области РЗА. Именно в России впервые были разработаны многие выдающиеся технические решения по противоаварийной автоматике и защите, которые вот уже сто лет обеспечивают надежное функционирование электрических станций, сетей и систем. Поэтому в России до недавнего времени не было таких катастрофических аварий, как в энергосистемах США(1965, 1997, 2003 гг.), Франции (1978 г.), Канады (1982, 2003 гг.), Италии (2003 г.) и Швеции (1983, 2003 гг.). Эти решения до сего времени остаются образцом для подражания и, естественно, должны учитываться при переходе к цифровым РЗА.

В России большое внимание уделялось типизации технических решении по релейной защите и противоаварийной автоматике. Типовые решения были разработаны ведущими российскими специалистами, для массового применения, ими пользовались все проектные институты и заводы-изготовители электротехнического оборудования. Это обеспечило не только быстрое развитие электростанций и электросетей, но и высокую надежность их работы.

В России микропроцессорные устройства для потребителей 6-10 кВ (отходящие линии, вводы, секционные выключатели и т.д.) начали использоваться на энергетических объектах в середине девяностых годов. В те годы поставщиками терминалов были фирмы АББ Реле-Чебоксары (устройства серии SPAC-800), и НТЦ "Механотроника",

г. Санкт - Петербург (устройства БМРЗ).

Активный прорыв в середине 90-х годов на российский рынок цифровых устройств защиты, автоматики и управления связан с рядом их неоспоримых преимуществ перед аналоговыми устройствами. Использование современной микропроцессорной элементной базы ведет к значительному снижению массогабаритных показателей, обеспечивает высокую точность измерений, постоянство характеристик, что позволяет повысить чувствительность, быстродействие и селективность защит.

Основные характеристики цифровых устройств лучше по сравнению с электромеханическими реле:

- высокий коэффициент возврата, близкий к 0,98;

- малое потребление мощности от трансформаторов тока и напряжения (на уровне 0,1-0,5 ВА)

- небольшое потребление от сети оперативного тока - порядка 10-20 Вт.

Однако некоторые характеристики цифровых защит остались на том же уровне, что и у электромеханических и электронных прототипов, например, собственное время срабатывания измерительных органов.

Преимуществом микропроцессорной техники является и то, что наличие различных интерфейсов связи позволяет интегрировать устройства в систему АСУ, что даёт возможность иметь оперативную информацию о состоянии различных элементов схемы, управлять выключателями, настраивать РЗА, получать данные об аварийной ситуации, осцилографировать и т.д. Возможность фиксации текущих значении контролируемых токов и напряжении позволяет более четко анализировать аварийные ситуации.

В настоящее время примерно 80% ячеек КРУ 6-10 кВ изготавливаются с микропроцессорными устройствами, а выпуск ячеек КРУ с электромеханическим реле с каждым годом сокращается.

Новые технологии предлагают новые решения производственных задач. Это нельзя не учитывать при проектировании новых подстанций. За новыми технологиями будущее. Ведь имея под рукой систему АСУ, системы телемеханики и сигнализации, гораздо проще управлять режимом работы энергосистемы, своевременно узнавать об аварийных или анормальных режимах работы энергосистемы и своевременно принимать меры по предотвращению анормальных режимов, принимать своевременно решения по устранению последствий аварий в энергосистеме.

1. Выбор оборудования

Расчетная схема ГРЭС с отходящей линией.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Расчетная схема токов К.З.

Исходные данные для расчетов токов К.З.:

Sном. с = 1000 МВА

Х с*ном= 1,5

2 Вл=180кМ

Sном._т1= 400 МВА

Sном._Т2-3= 400 МВА

Uк _{в-н Т1-4}= 11%

Uк _{в-н Т5}= 10,5%

Sном. _G1-G4=376,5 МВА

Х"d _G1-G6= 0,195

Задаемся базовыми условиями для обоих точек к.з.:

Точка К1: Sб = 1000 МВА Uб = 330 кВ Iб = 15 кА

Точка К2: Sб = 1000 МВА Uб = 10 кВ Iб = 128,02 кА

Расчет токов К.З. производится на ПЭВМ.

Таблица 1.1 Технические данные турбогенератора ТГВ-300

Тип

Pном, МВт

Sном, МВА

Uном, кВ

Iном, кА

f Гц

n, об/мин

x"d, о.е.

КПД %

Система Охлаждения

Система Возбуждения

статора

ротора

ТЗВ- 320-2

320

376.5

20

10.9

50

3000

0,173

98,84

Н/В

ТС

Т - турбогенератор.

Система охлаждения Н/В - непосредственное охлаждение водой всех активных и конструктивных элементов статора и ротора.

Системам возбуждения (ТС)- тиристорная независимая

Таблица 1.2.: Технические характеристики силовых трансформаторов, автотрансформаторов связи, ТСН и трансформатора рассчитываемой тупиковой ПС.

Тип	Uном обм, кВ	Sном, МВА	потери х.х. Pх, кВт	Потери Pк, кВт	Uк вн, %	Iх, %
	Uном вн	Uном нн			Вн-сн	Вн- нн	Сн- нн	Вн-сн	Вн- нн	Сн- нн
TДЦ-400000/110	115	20	121	330	-	880	-	-	10.5	-	0,45
ТДЦ-400000/330	346.5	20	400	315	-	790	-	-	11.5	-	0,45

Система охлаждения: ДЦ - принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла

2. Расчет токов КЗ

Рисунок 2.1. - электрическая схема замещения.

Расчет сопротивлений элементов схемы

Элементы схемы	Расчетная формула	Исходные параметры	Результаты, Ом
			Прямая
Система		x1=12,7	x1=12,7
Линия 1	х2=xуд. ·L1	xуд= 0,4 Ом/км L1= 180 км	х2= 72
Линия 2	x3 = xуд · L2 x4 = 3.5· x3	xуд= 0,4 Ом/км L2= 100 км	x3= 40 x4=140
Транс. 2	X5 = xвн ·0.125 X6=xнн=1,75 · xвн	Uк. ср. % = 11.5 % Uном=346.5В Sном= 40 МВт Xвн=345.17	x5=43.14 X6= 604.4

Расчет сопротивлений для различных точек К.З.

К1	1		X7= X1+ X3=12,7+72=84,7	X7=84,7
К2	1		X8= X10+X3=84,7+40=124,7	X8=124,7
К3	1			X1=12,7

Сводная таблица сопротивлений

Схема замещения	Точка к.з.
	К1	К2	К3
X1. Прямой последовательности	84,7	124,7	12,7

Определение токов К.З. для междуфазных к.з.

Схема замещения	Берутся схемы замещения прямой последовательности, сворачиваются относительно точки к.з.
X1рез	Определяются X1рез для данной точки к.з. значение X1рез берутся в сводной таблице сопротивлений
Расчетное выражение Iкз(3), Iкз(2), кА	UБ=330 В.

Расчет I³_k и I²_k для различных точек к.з.

Точка к.з.	Расчетная формула	Результаты, кА
К1		I3k-1=2,25
		I2k-1=1,93
К2		I3k-2=1,52
		I2k-2=1,31
К3		I3k-4=15
		I2k-4=12,9

Сводная таблица токов к.з.

Точка к.з Вид к.з	К -1	К - 2	К - 3
Трехфазное	2,25	1,52	15
Двухфазное	1,93	1,31	12,9

3. Выбор типов устройств РзиА

Для защиты блока мощностью 300 МВт.

Согласно ПУЭ п. 3.2.72 для блоков генератор-трансформатор с генераторами мощностью более 10 МВт должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов:

1. Замыканий на землю на стороне генераторного напряжения.

2. Многофазных замыканий в обмотке статора генератора и на его выводах.

3. Замыкания между витками одной фазы в обмотке статора.

4. Многофазных замыканий в обмотках и на вводах трансформатора.

5. Однофазных замыканий на землю в обмотке трансформатора и на его выводах, присоединенных к сети с большими токами замыкания на землю.

6. Замыканий между витками в обмотках трансформатора.

7. Внешних КЗ.

8. Перегрузки генератора токами обратной последовательности.

9. Симметричной перегрузки обмоток статора генератора и обмоток трансформатора.

10. Перегрузки обмоток ротора генератора током возбуждения.

11. Повышения напряжения на статоре генератора и трансформатора блока.

12. Замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения.

13. Асинхронного режима с потерей возбуждения.

14. Понижения уровня масла в баке трансформатора.

15. Частичного пробоя изоляции вводов 110 кВ трансформаторов.

По пункту 3.2.77 на блоках с генератором мощностью более 160 МВт с непосредственным охлаждением проводников обмоток, должна быть предусмотрена токовая защита обратной последовательности с интегральной зависимой характеристикой. Защита должна действовать с двумя выдержками времени: первой - на отключение выключателя блока и второй - на останов блока.

Резервные защиты блока должны выполняться с учетом следующего:

1. На стороне генераторного напряжения трансформатора блока защита не устанавливается, а используется защита генератора.

2. При дальнем резервировании защита должна действовать, как правило, с двумя выдержками времени: с первой - на деление схемы на стороне высшего напряжения блока (время на отключение ШСВ и секционного выключателя), со второй - на отключений блока из сети.

3. При ближнем резервировании должны производиться отключения блока от сети гашения поля генератора и останов блока, если это требуется по пункту 3.2.89.

4. Отдельные ступени или устройства резервной защиты в зависимости от их назначения и целесообразности используются при дальнем и ближнем резервировании, могут иметь одну две или три выдержки времени.

5. Органы пуска напряжения защит по п. 3.2.78 и 3.2.79 рекомендуется предусматривать со стороны генераторного напряжения и со стороны сети.

6. Для резервных защит осуществляемых функции ближнего резервирования и основных защит блока, как правило, должны быть предусмотрены отдельные выходные реле и питание оперативным постоянным током от разных автоматических выключателей.

Для защиты линии 110 кВ.

Согласно ПУЭ, п. 3.2.106, для линии в сетях 110-500 кВ, с эффективно-заземленной нейтралью, должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных КЗ и от замыканий на землю. По п. 3.2.107, защиты должны быть оборудованы устройствами, блокирующими их действие при качаниях. По п. 3.2.110, на одиночных линиях с односторонним питанием, от многофазных замыкании следует устанавливать ступенчатые токовые защиты, или ступенчатые защиты тока и напряжения. Если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности и быстродействия отключения повреждения, должна быть предусмотрена ступенчатая дистанционная защита.

4. Выбор типов устройств РЗиА

Таблица 4.1. - Защиты блока генератор-трансформатор, мощностью 300 МВт и линии 110 кВ.



5. Расчет защиты линии 110 кВ

Описание панели ЭПЗ-1636

Защита линии 110 кВ выполняется комплектом защит ЭПЗ-1636.

Панель защит ЭПЗ-1636 включает в себя три вида защит:

1. дистанционная защита;

2. токовая направленная защита нулевой последовательности;

3. междуфазная токовая отсечка.

Описание комплектов применяемых на панели ЭПЗ-1636.

1 комплекс.

Для выполнения защит первого комплекса на панели предусмотрены блок реле ДЗ (типа ДЗ-2), реле РТ1 и РТ2 (типа РТ40/Р), устройство блокировки при качаниях КРБ (типа КРБ-126), устройство блокировки при неисправности в цепях напряжения, реле мощности РБМ (типа РБМ-178), реле тока РТ3 (типа РТ40), реле прмежуточное РП2 (типа РП-225) и другая аппаратура, позволяющая осуществлять двухступенчатую дистанционную защиту при многофазных КЗ и одноступенчатую токовую защиту направленную защиту нулевой последовательности при замыканиях на землю.

2 комплекс.

Для выполнения защит второго комплекса на панели предусмотрены комплект защит КЗ1 (типа КЗ-9 - междуфазная токовая отсечка), комплект защит КЗ-2 (типа КЗ-10), блок реле КРС (типа КРС-1) и другая аппаратура, позволяющая осуществлять одноступенчатую дистанционную защиту при многофазных замыканиях и трехступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности при замыканиях на землю и междуфазную отсечку.

Дистанционная защита.

В сетях сложной конфигурации, с несколькими источниками питания, где токовые направленные защиты не всегда могут применяться по условиям предъявляемым к релейной защите (селективность, чувствительность, надежность, быстрота действия) применяется дистанционная защита (ДЗ). Выдержка времени ДЗ зависит от расстояния между установкой защиты и местом КЗ, и наростает ступенчато с увеличением этого расстояния.

Основным элементом ДЗ является дистанционный орган, определяющий удаленность КЗ от места установки защиты. В качестве дистанционного органа используется реле сопротивления, реагирующее на полное сопротивление линии. Сопротивление фазы линии от места установки реле до места КЗ пропорционально длине этого участка.

ДЗ выполняется со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Каждая ступень соответствует своей зоне. Наиболее распростроненными являются трехступенчатые ДЗ - с тремя зонами действия.

1 зона - охватывает не всю линию, а только ее часть (0,7 - 0,85 отвсей длины линии). При КЗ в пределах 1 зоны, защита действует мгновенно.

2 зона - охватывает оставшуюся часть линии и шины пртивоположной подстанции.

3 зоно - является резервной, ее пртяженность выбирается из условия охвата следующего участка на случай отказа собственной защиты или выключателя.

Направленная токовая защита нулевой последовательности.

Она предназначена для защиты линий от замыканий на землю в сетях с большим током замыкания на землю. Эта защита реагирует на ток и мощность нулевой последовательности, появляющейся только при этих видах КЗ и при наличии заземленной нейтрали трансформатора. Направленная токовая защита нулевой последовательности по принципу действия похожа на дистанционную защиту: так же установлены реле мощности, которые реагируют на направление мощности при замыкании на землю. Защита выполняется по ступенчатому принципу - имеет 4 ступени. Она состоит из токового реле, реагирующего на появление КЗ на землю, реле мощности, определяющего направление мощности в зоне защищаемой линии, и реле времени, которое создает выдержку времени, необходимую для селективности. Токовые реле включены в нулевой провод (фильтр нулевой последовательности). Реле мощности обтекается напряжением, снимаемым с обмотки разомкнутого треугольника ТН, т.е. получает 3U_Ф.

Междуфазная токовая отсечка.

Это максимальная токовая защита, не имеющая выдержки времени, т.е. действующая мгновенно. Защита состоит из токового реле, промежуточного и указательных реле. На токовом реле выставляется уставка тока равного или большего тока при КЗ. эта защита является резервной для всех комплектов.

Защита от многофазных к.з

Таблица5.2.1. - расчет токовой отсечки.

Отсечка эффективна, защищает 70% Л-1

Уставки I_ср=36,5 (сх.параллельного соединения)

Расчитываем трехступенчатую дистанционную защиту линии.

Таблица 5.3.1. - расчет дистанционной защиты I и II ст.



Таблица 5.3.2. - расчет дистанционной защиты III ст.



Рисунок 5.3.1. - круговая диаграмма

Трехступенчатая токовая защита нулевой последовательности

Таблица 5.4.1 - расчет ТНЗП.

ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ
Условие выбора.	Отстраивается от 3I0C в конце Л-1
Схема сети в выбранном режиме.
Ток срабатывания защиты.	IСЗI=KH*3I0C K3	KH=1,3 3I0CI K3=2,31 кА	IСЗI=3,003 кА
Проверка чувствительности
Ток срабатывания реле.	IСРI=(IС3I*КСХ)/КI	КI=400/5=80 КСХ=1	IСРI=37,5А
Время срабатывания защиты.	tСЗ=0сек.
Выбираем реле РТ40/50 Система соединения последовательно Iс.р=49,4
ВТОРАЯ СТУПЕНЬ
Условие выбора.	Отстраивается от 3I0C К-2 Отстраивается от 3I0Т К-4 за спиной защиты
Схема сети в выбранном режиме.
Ток срабатывания защиты.	IСЗII=KH*3I0C K2 IСЗII=KH*3I0Т K4	КЧ=1,5 КH=1,3 3IОС К2=1,24 кА 3IОТ К4=0,25 кА	IСЗII=1,61 кА
Проверка чувствительности
Ток срабатывания реле.	IСРII=(IС3II*КСХ)/КI	КI=400/5=80 КСХ=1	IСРII=20,12 A
Время срабатывания защиты.	tСЗII= tСЗI+?t	?t=0,5 cек tСЗI=0,5cек	tСЗII=1 сек
Выбираем реле типа РТ40/100 и реле времени ЭВ-124. Схема соединения последовательная Iс.р=20,12А
ТРЕТЬЯ СТУПЕНЬ
Условие выбора.	Отстраивается от тока небаланса в нулевом проводе ТТ при внешнем коротком замыкании I(3)кз .
Схема сети в выбранном режиме.
Ток срабатывания защиты.	IСЗIII= KH*IНБ IНБ=КОДН**I(3)кз К1	KH=1,25 КОДН=0,5 =0,1 I(3)кз К1=4,33кА	IСЗIII=0,27кА=270А IНБ=0,241кА=241А
Проверка на чувствительность.	КЧ=3IОС К2/ IСЗIII	3IОС К3=1,24кА КЧ>1,2	КЧ=4,59>1,2
Ток срабатывания реле.	IСРIII=(IС3III*КСХ)/КI	КI=400/5=80 КСХ=1	IСРIII=3,37A
Время срабатывания защиты	tСЗIII= tСЗII+?t	?t=0,5 cек tСЗII=2,5cек	tСЗIII=3cек
Выбираем реле типа РТ40/6 и реле времени ЭВ-132 Схема соединения параллельна Iуст=1,24 А

6. Расчет релейной защиты блока мощностью 300МВт

Общая продольная дифференциальная токовая защита.

Дифференциальная защита на реле ДЗТ-21 является основной защитой от всех видов КЗ в зоне срабатывания. Защита обладает высокой чувствительностью, благодаря применению для отстроения тока включения, сочетания времяимпульсного принципа и торможения током второй гармоники.

Экспериментально доказано, что ток включения отличается от тока КЗ в зоне срабатывания защиты. Ток включения состоит из ряда однополярных импульсов, ширина которых меньше паузы между ними. При КЗ возникают как однополярные, так и разнополярные импульсы, но паузы между ними меньше самого импульса.

Времяимпульсный принцип реализуется в реагирующем органе реле, он состоит из импульсного формирователя (РФ), из элементов выдержки времени на возврат (ВВ) и из элемента выдержки времени (В).

Рисунок 6.1.1. - структурная схема и временные диаграммы реагирующего орган.

При броске тока намагничивания паузы между импульсами больше и превышают уставку на элементах ВВ (5 млсек.) и на выходе ВВ имеются паузы, элемент В не работает. Рис а.

При синусоидальном токе КЗ паузы на выходе РФ меньше уставки элемента ВВ, поэтому на выходе ВВ паузы отсутствуют, и элемент В срабатывает через 23,5 млсек.

Дополнительно в реле выполнено торможение током второй гармоники, который появится при несинусоидальных бросках тока намагничивания. Для отстройки от внешних токов КЗ имеется процентное торможение. Элемент ТТ% подключается к цепи защиты через промежуточные трансформаторы , имеющие ответвления для установки коэффициента торможения.

Время срабатывания реле составляет 0,08 сек. Защита представляет собой четырехмодульную кассету. Три модуля на каждую фазу и четвертая - общие элементы (усилители, выходные реле, блок питания). Подключается реле ко вторичным цепям трансформаторов тока с помощью трансформаторов.

Трансформаторы имеют ответвления для выравнивания токов в плечах защиты и регулирования токов срабатывания.

Определяем ток срабатывания защиты.

I_CЗ=0,3I_НОМ=0,3*0,7=0,21 [кА]

I_НОМ=S_БЛ/U_ГЕН=400000/(*330)=0,7 [кА]

Рисунок 6.1.2. - структурная схема защиты на ДЗТ-21

Газовая защита.

Газовая защита устанавливается на трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах с масляным охлаждением, имеющие расширительные баки.

При КЗ масло разлагается на газ, воду, шлам. Газ устремляется в расширитель, поэтому газовое реле устанавливают в трубе, соединяющей бак трансформатора с расширителем.

Газовая защита выполняется на реле системы Бухгольца. Реле имеет один сигнальный орган и два отключающих. Сигнальный орган управляется шарообразным пластмассовым поплавком. Отключающий элемент, кроме поплавка, содержит еще пластину, установленную поперек потока малогазовой смеси. Контактная система сигнального и отключающих элементов выполнена при помощи магнитоуправляемых герконов, замыкание которых происходит при воздействии на них постоянных магнитов, перемещаемых поплавками и поворотной пластины.

В отключающем элементе постоянный магнит можно устанавливать в одном из трех положении соответствующим следующим уставкам скорости срабатывания 0,65 - 1 - 1,5 м/с.

При перегрузке поток масла очень слабый и образующийся газ постепенно заполняет реле, вытесняя масло. Поплавок сигнального органа опускается вслед за уровнем масла. Постоянный магнит перемещается и переключает геркон, подается сигнал о перегрузке.

Продольная дифференциальная токовая защита.

Защита с тормозным действием и БНП устанавливается на ТГ мощностью 160МВт и выше. Она имеет трехфазное исполнение, что обеспечивает быстрое отключение двойных замыкании на землю, одно из которых находится в генераторе.

Тормозная обмотка включается во вторичную цепь трансформаторов тока со стороны линейных выводов генератора. Насыщающийся трансформатор НТТ на входе реле, обеспечивает эффект отстройки защиты от токов небаланса при переходных процессах. Сердечник НТТ насыщается апериодической составляющей тока небаланса, вследствие чего большая часть этого тока идет на намагничивание НТТ и не попадает в реле.

В этой защите используется реле типа ДЗТ-11/5 имеющее рабочую обмотку 144 витка с одним ответвлением посередине. Тормозная обмотка имеет дискретное регулирование числа витков (всего 36 витков).

Выбор уставок защиты сводится к определению числа витков тормозной обмотки. Необходимость торможения определяется по условию отстройки защиты от наибольшего тока небаланса.

I_НБ=К_ОДН*е*I_ГЕН⁽³⁾ ,

где К_ОДН=0,5 - для однотипны трансформаторов тока.

е =0,1 - полная погрешность ТТ (10%).

I_НБ=0,5*0,1*64,51=3,22 [кА].

На блоках без выключателей генераторного напряжения. Ток КЗ принимается при КЗ за трансформатором блока.

Рисунок 6.3.1. - схемы расчета тока КЗ за трансформатором блока.

Торможение должно надежно превышать действие МТЗ создаваемой током небаланса в рабочей обмотке НТТ.

При вычислении МДС рабочей обмотки вводится К_Н=1,6.

F_Р=(К_U/К_I)*I_{НБ РАСЧ}*W_Р; где W_Р =144[ витка].

К_I - коэффициент трансформации ТТ, определяется по номинальному току генератора, выбираем К_I=10000/5.

F_Р=(1,5/4000)*144*2850=173,88 [А*Вит].

Расчетное число витков тормозной обмотки.

W_т=F_{T max}/ (I_T/K_I)=420/57,14=14 [Вит].

Число витков берем ближайшее большее.

F_T по характеристике_, исходя из F_Р=420.

Чувствительность защиты очень высокая поэтому Кч не проверяется

Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита генератора.

Поперечная дифференциальная защита включается на ТТ, установленные в перемычке соединяющей две нейтрали параллельных ветвей обмотки статора. Защита реагирует на замыкания между витками одной фазы и между витками разных фаз.



Рисунок6.4.1 - схема подключения защиты.

В нормальном режиме работы по ветвям проходят одинаковые токи, они равны нулю. В нулевой точке ноль и в реле протекает только ток небаланса. При КЗ, равенство токов нарушается и чрез ТТ течет уравнительный ток.

Для защиты применяется реле типа РТ40/Ф с фильтром высших гармоник. Фильтр предусматривается в связи с наличием ЭДС генератора составляющих высших гармоник.

I_CЗ=0,225*I_{ном ген}=0,25*8,66=2,16 [кА]

I_СР= I_CЗ/К_I=2165,1/300=7,21 [A]

Выбираем четвертую характеристику РТ40/Ф, I_УСТ=8,8 - 17,6 [A]

Защита выполняется на токовом реле типа РТ40/Ф с фильтром высших гармоник. Фильтр предусмотрен в связи с наличием в Э.Д.С. генератора составляющих высших гармоник, значения которых в ветвях обмотки каждой фазы могут несколько отличаться. Разность Э.Д.С. высших гармоник создает уравнительные токи в первичной обмотке трансформатора тока поперечной диф. защиты В сумме уравнительных токов всех трех фаз преобладает ток третьей гармоники, кратных трем, во всех трех фазах совпадают по фазе.



В качестве фильтра используется конденсатор, шунтирующая катушка исполнительного органа. При повышении частоты сопротивление конденсатора уменьшается, а индуктивное сопротивление исполнительного органа увеличивается. Поэтому токи высших гармоник в основном замыкаются через конденсатор. Исполнительный орган РТ включен через промежуточный трансформатор ТТП, необходимый для создания оптимальных условий работы фильтра высших гармоник. Первичная обмотка ТТП имеет ответвление, позволяющее получить четыре диапазона уставок от 1,75 до 17,6А

Ток срабатывания защиты выбирается при наладке по условию отстройки от токов небаланса при внешних к.з. С этой целью согласно инструкции по проверки и эксплуатации данной защиты производится измерения тока небаланса в катушке исполнительного органа (после фильтра высших гармоник) в режиме холостого хода генератора при максимально возможном напряжении и в режиме к.з. при номинальном токе. Измерения выполняют на min. диапазоне уставок реле.

Зависимость I_ср реле РТ-40/Ф от частоты

Характеристика I_вх=f(I_по)



Защита напряжения первой и третьей гармоник без зоны нечувствительности.

Это защита от замыкании на землю ( корпус ) в обмотке статора генератора, выполняется на реле ЗЗГ-1 (БРЭ-1301).

Реле ЗЗГ-1 имеет два органа Р-1и Р-2: Р1 - орган напряжения, подключается на выводы генератора, к ТН1 подключенного по схеме разомкнутый треугольник; Р2 - подключается как трансформатору ТН1 так и ТН, который подключен к нулевой точке обмотки статора генератора. Орган Р1 защищает ОС на 85% со стороны выводов генератора.

Рисунок 6.5.1. - Схема включения реле ЗЗГ-1.

Орган Р2 защищает 30% ОС со стороны нулевых точек. При КЗ на выводах фазы А, напряжение в двух неповрежденных фазах увеличивается в раз, и на выходе разомкнутого треугольника появляется напряжение равное 3U_Ф. при КЗ вблизи нейтрали, напряжение на выводе поврежденной фазы изменится незначительно, и на выводе ТН1 напряжения будет недостаточно для срабатывания реле. Орган Р2 - это реле с торможением. Он работает по принципу сравнения напряжения третьей гармоники со стороны фазных выводов и нейтрали. Для защиты используется свойство третьей гармоники, которая с основной гармоникой, в контуре обмотки реле находится в противофазе. На рабочую цепь реагирующего органа подается, через выпрямитель, сигнал двух напряжении: вывода и нейтрали. На тормозную цепь подается напряжение нейтрали третьей гармоники.

Орган первой гармоники может работать с выдержкой времени (КТЧ - 0,5 сек.) или без нее. Орган Р2 работает без выдержки времени. Защита действует или на сигнал , или на отключение в зависимости от положения переключателя.

Реле работает на отношении: (U_НЗ+U_ВЗ)/U_НЗ.

Рисунок 6.5.2. - графики работы.

1). НР. 0/U_НЗ=0, реле не работает.

2). КЗ. U_ВЗ/0>?, реле срабатывает.

Двухступенчатая токовая защита нулевой последовательности.

Защита содержит два токовых реле нулевой последовательности, одно из и которых имеет более чувствительную, а второе более грубую уставку тока срабатывания. Ток срабатывания ступени выполняется на токовом реле с более грубой уставкой.

Расчет защиты.

I_{СЗ I}=К_ОТС*К_Т*I_ном

Где К_Т - коэффициент токораспределения в схеме нулевой последовательности, принимаем равным 0,3;

К_ОТС=1,1 - 1,2;

I_{СЗ I}=0,1*1,61*1,2=0,193 [кА]

t_{сз I}= t_{сз II ЛЭП}+?t= 1,5+0,5=2 [cек]

а). I_{СЗ II}=I_{НОМ Т}/К_ОТС=2,1/1,5=1,4 [кА]

б). I_{СЗ II}= I_{СЗ I}/ К_ОТС=193/1,5=128,66 [А]

1,4>193

Из двух условий, выбираем меньшее и принимаем за действительное.

I_{СЗ II}=193 [А]

t_{сз II}= t_{сз I}+?t=2+0,5=2,5 [cек]

I_СР= (I_{СЗ I}/K_I)*K_СХ=(193/40)*1=4,82 [A]

K_I=1000/5; K_СХ=1.

Для защиты выбираем реле типа РТ40/10

I_СР2= (I_{СЗ 2}/K_I)*K_СХ=(128,66/40)*1=3,21 [A]

Для защиты выбираем реле РТ - 40/10

Четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности.

Защита от внешних несимметричных КЗ, выполняется на реле РТФ-6М. Устройство РТФ-6М содержит фильтр тока обратной последовательности (ФТОП), орган с интегрально-зависимой характеристикой выдержки времени, два органа не имеющих выдержку времени (отсечки) и сигнальный орган. Кроме того имеется пусковой орган для интегрального органа и входное преобразовательное устройство на входе ФТОП. Номинальный ток защиты (цепей на выходе ФТОП) 5 или 10 А. Защита получает питание постоянного тока через общий для всех органов блок питания.

Интегральный орган предназначен для защиты генератора от перегрузки током обратной последовательности, а отсечки - для использования в качестве резервной защиты от несимметричных КЗ. Более чувствительна отсечка I для дальнего резервирования, более грубая отсечка II для ближнего резервирования.

Расчет защиты.

;

Реле РТФ-6М состоит:

ФТОП - фильтр тока обратой последовательности;

ВПУ - выходное преобразовательное устройство;

СО - сигнальный орган;

ПО - пусковой орган;

В - интегральный орган;

БП - блок питания.

Рисунок6.7.1. - структурная схема фильтр-реле типа РТФ-6М.

Рисунок6.7.2. - ступенчатая характеристика выдержек времени токовой защиты обратной последовательности.

Одноступенчатая дистанционная защита от внешних симметричных КЗ. Защита выполнена на реле КРС-2. Реле имеет круговую характеристику со смещением в третью четверть, чтобы защита охватывала выводы генератора. Она должна работать с двумя выдержками времени, для дальнего и ближнего резервирования. Расчет защиты.

Z_нагр= U_min/I_НАГ=20500/ •16350= 0.724 [Ом]

I_НАГ= 1,5 I_НОМ= 16,35 [А]

Z_СЗ= Z_нагр / K_H*K_В*= 0,724/(1,2*1,05*27,6*0,89)=0,64 [Ом]

Z_СР= Z_СЗ*(К_I/K_U)=0,64*20=0,11 [Ом]

N%=(Z_{уст мин}/ Z_СР)*100%=(0,5/0,64) )*100%=78%

N%=14,1%<95%

t_СЗ= t_{СЗ III ЛЭП}+?t=2+0,5=2,5 [сек]

Для блокировки действия защиты при нарушении исправности цепей напряжения, используется контакт автоматического выключателя, установленного во вторичных цепях ТН. Реле сопротивления включается на разность токов и междуфазное напряжение.

Рисунок 6.9.1. - круговая диаграмма КРС-2.

Максимальная защита напряжения с независимой выдержкой времени.

Защита от повышения напряжения устанавливается на энергоблоках с ТГ 160 МВт и выше. Выполнена на реле максимального напряжения РН-58/200, имеющее коэффициент возврата > 0,85.

В связи с интенсивным использованием стали в магнитных системах на крупных машинах и трансформаторах, заводы изготовители допускают значение магнитной индукции близкие к началу насыщения стали магнитопровода. На таких генераторах и трансформаторах повышение напряжения сверх номинала вызывает увеличение магнитной индукции, магнитного потока и как следствие это повышенный перегрев магнитопроводов трансформаторов и генераторов.

Опасное повышение напряжения возможно в режиме ХХ и при внезапном отключении блока от сети.

Опасным считается повышение напряжения на 20%, поэтому

Время срабатывания защиты принимаем равным 3 сек.

При таких уставках защита может ложно сработать при кратковременных повышениях напряжения во время качания и форсировки возбуждения генератора. Учитывая это, защита от повышения напряжения на блоках вводится в работу только в режиме ХХ и при внезапном отключении блока из сети, автоматически с помощью трехфазного реле РТ40/Р, замыкающее оперативную цепь реле напряжения при одновременном исчезновении тока во всех трех фазах блока.

Защита работает на отключение АГП.

Для РТ40/Р

МТЗ с независимой выдержкой времени.

Защита от перегрузки ОС выполнена с помощью токового реле включенного на ток одной фазы и действующей на сигнал о перегрузе. Для защиты применяеется реле типа РТВК с диапазоном уставок 3,68 - 14 А. отличительной особенностью этого реле является высокии коэффициент возврата - 0,99.

Для РТВК выполняется на полупроводниковых элементах с использованием транзистором, диодов, стабилитронов и интегрального усилителя.

Еще одна отличительная особенность - отсутствие блока питания (к реле подводящих ток от трансформатора тока).

Рисунок 6.11.1. - структурная схема реле ток РТВК.

Обозначение:

Т_Г;Т_И - прмежуточный ТТ;

В_Г;В_И - выпрямитель питания и измерителя;

Ф_Г;Ф_И - фильтры;

С_Г - стабилизатор напряжения;

ИОН - источник оперативного напряжения;

К - компаратор;

ИО - исполнительный орган.

То срабатывания защиты:

Токовая защита с двумя ступенями интегрально зависимой выдержкой времени и одной ступенью с независимой выдержкой времени.

На ТГ 160 МВт и выше применяется устройство защиты от перегрузок ротора током возбуждения, тип РЗР-1М с двумя ступенями действия: - первой, действующей на развозбуждение генератора и второй на гашение поля. Каждая ступень имеет свою зависимую характеристику выдержки времени. При этом выдержка времени первой ступени , при одних и тех же значениях тока, меньше выдержки времени второй ступени примерно на 10 %.

Рисунок 6.12.1. - схема реле РЗР-1М.

Обозначения:

ВПУ - выходное преобразовательное устройство;

С - сигнальный орган;

П - пусковой орган;

В - интегральный орган;

БП - блок питания.

То ротора подается в защиту от датчиков в качестве которых использцются трансформаторы постоянного тока или короткозамкнутый датчик тока, который обхватывает обмотку ротора.

Так же как и в реле РТФ-6М имеется сигнальный и пусковой орган. Пусковой орган дает разряд на работу интегрального органа, интегральный орган учитывает тепло обмотки возбуждения. Характеристика интегрального органа идет ниже тепловой характеристики. Блок питания как и в защите РТВ-6М выполнен на делителях напряжениях с использованием резисторов и стабилитронов. Отличие в том, что на органы не имеющие выдержки времени (сигнальные и пусковые) подается не 80 а 35 В.

Время срабатывания сигнального органа t_СЗ=10 [сек].

Расчет уставки пускового органа:

I_СЗ =1,1* I_{ном ген}=1,1*700=770 [А]

Защита от замыканий на землю в цепи ротора.

Дл определения возникновения замыканий на землю в одной точке ТГ в цепи возбуждения с теристорной и ВЧ системами возбуждения, применяется защита типа КЗР-3, выполняемая на ложением на цепь возбуждения переменного тока с частотой 25 Гц.

Источником положенного тока является МДЧ - магнитный делитель частоты, полуфющии питание от переменного тока 50 Гц напряжением равным 220 В от СН.

В МДЧ имеется две независимые обмотки питания защиты переменным током 25 Гц. Одна используется для наложения тока на цепь возбуждения генератора, а вторая в схеме защиты.

Переменный ток 25 Гц подается на землю (на вал генератора и на обмотку ротора - обмотки возбуждения генератора - ОВГ) через вспомогательное устройство, предназначеное для предотвращения протекания тока в защиту слогающих частот : 50;150;300 Гц и выше из теристорной системы возбуждения.

Наложенный ток проходит через сопротивление изоляции и емкостное сопротивление на землю цепи возбуждения и состоит из двух составляющих: активного и емкостного тока.

Для того чтобы защита реагировала на изменение сопротивления изоляции, на ее измерительный орган должна подаваться только активная составляющая тока. Для ее выделения в устройстве КЗР-3 применена фазочувствительная система. Напряжение на фазочувствительной системе сравнивается с эталоном стабилизированного напряжения. От делителя напряжения состоящего из четырех резисторов. На результат сравнения реагирует чувствительное магнитоэлектрическое реле РТ.

Сравнение двух напряжений в реагирующем органе, обеспечивает его четкое срабатывания и высокий коэффициент возврата. Контакт РТ замыкает цепь промежуточного реле, каждое запускает в работу реле времени, действующих на сигнал.

Выдержка времени необходима для предотвращения излишних сигналов при срабатывании защиты в условиях переходных процессов (синхронизация, гашение поля).

Защита на пожаротушение..

Защита выполняется на дифференциальной защите трансформатора и на газовой защите трансформатора.

ток замыкание релейный защита

7. Проверка ТТ на 10-% погрешность, для продольной диф. Защиты

По номинальному току и напряжению выбираю трансформатор тока типа ТШЛ 20Б-1.

Таблица 7.1. - технические данные ТТ типа ТШЛ 20Б-1.

Тип	UНОМ, кВ	IПЕРВ, кА	IВТОР, А	Класс точности	Варианты исполнения обмоток.
ТШЛ 20Б-1	20	10	5	0,2 10Р	0,2/10Р

1. Считаю допустимую вторичную нагрузку:

К₁₀= I_{1 РАСЧ}/ I_{1 НОМ};

где I_{1 РАСЧ}=5750 А - первичный ток при котором должна обеспечиваться работа ТТ с погрешностью не более 10%.

К₁₀=5750/400= 14,3

Зная К₁₀ по кривым предельной кратности данного ТТ находим Z_доп=

2. рассчитываем действительную нагрузку ТТ.

Z_Н=Z_Р+R_К+R_ПЕР; где R_ПЕР=0,1 Ом, сопротивление обмоток (рабочей и тормозной) Z_Р=0,2 Ом.

Сопротивление кабеля из меди сечением 2,5 мм² - R_К=(100)/57•2,5=0,701 Ом

Z_Н=0,2+0,7+0,1=1 Ом.

Т.к. Z_доп> Z_Н , то значит выбранный трансформатор проходит на 10-% погрешность.

Размещено на Allbest.ru

...