(7.21)
(7.22)
Коэффициент торможения защиты определяется исходя из выражений (7.20) - (7.22):
(7.23)
где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,5;
- относительное значение тока рабочей цепи реле при внешнем повреждении в расчётной точке;
- определяется согласно формулам (7.7, 7.8);
- относительное значение суммы тормозных токов при внешнем коротком замыкании, определяется с использованием (7.18, 7.19);
- ток начала торможения, принимается равным 1,0.
Принимаем =0,3
2.7.8 Выбор уставки дифференциальной отсечки
Дифференциальная отсечка используется для повышения быстродействия защиты при больших кратностях тока короткого замыкания в защищаемой зоне.
Уставку отсечки во всех случаях можно принимать минимальной, поскольку при этом обеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешних коротких замыканиях .
2.7.9 Определение чувствительности защиты
Чувствительность защиты на рассматриваемых энергоблоках при повреждении в защищаемой зоне следует определять при отсутствии торможения.
При коротком замыкании в зоне защиты полусумма тормозных токов всегда оказывается меньше тока в дифференциальной цепи. Поэтому расчётная точка, соответствующая минимальному короткому замыканию в зоне защиты, в плоскости координат (, ) всегда лежит выше тормозной характеристики реле, а прямая, соединяющая эту точку с началом координат, является геометрическим местом точек, соответствующих изменяющемуся переходному сопротивлению в месте короткого замыкания. Эта прямая всегда пересекает горизонтальную часть тормозной характеристики. На этом пересечении защита работает на пределе чувствительности с током .
Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению:
(7.24)
где: = - относительное значение вторичного тока в месте двухфазного короткого замыкания (для отсечки ток короткого замыкания рассчитывается в рабочем, а не в минимальном режиме);
- относительное значение минимального тока срабатывания реле.
Чувствительность защиты определяется при металлическом повреждении на выводах трансформатора блока.
Расчётными для станции и системы являются реально возможные режимы, обусловливающие минимальный ток повреждения. В соответствии с ПУЭ коэффициент чувствительности должен быть .
2.8 Дифференциальная защита ошиновки 330 - 750 кВ
2.8.1 Общие положения
Для подключения защиты используются трансформаторы тока с одинаковыми или различными коэффициентами трансформации с номинальным значением вторичного тока, как правило, 1А. Защита выполняется с использованием дифференциальных реле с быстронасыщающимися трансформаторами типа РНТ-566 в связи с тем, что общая резервная дифференциальная защита энергоблока, охватывающая и ошиновку в том числе, выполнена на реле с торможением.
2.8.2 Определение минимального тока срабатывания и расчёт числа витков рабочей обмотки
Первичный минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты выбирается из условия отстройки от максимального рабочего тока небаланса при переходном режиме внешнего короткого замыкания:
(8.1)
где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,3.
Расчётный ток небаланса:
(8.2)
где: -коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока, может быть принят равным 1,0;
- коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 1;
- полная относительная погрешность трансформаторов тока, принимается равной 0,1;
- периодическая составляющая тока внешнего трёхфазного короткого замыкания (при ), при этом за расчётную точку принимается место установки одного из выключателей, где ток короткого замыкания имеет большее значение.
Расчётное число витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора:
(8.3)
где: - минимальная МДС срабатывания реле (для реле РНТ-566 ). Определяется уточнённое значение тока срабатывания защиты исходя из фактически установленного числа витков рабочей обмотки реле по выражению:
(8.4)
2.8.3 Определение чувствительности защиты
Чувствительность защиты при повреждении в защищаемой зоне оценивается коэффициентом чувствительности , который определяется отношением минимального тока короткого замыкания к току срабатывания защиты:
(8.5)
где: - периодическая составляющая () минимального тока металлического короткого замыкания в защищаемой зоне.
2.9 Резервная дифференциальная защита энергоблока
Основные положения по расчёту резервной дифференциальной защиты блока, выполненной на реле типа ДЗТ-21.
Пример расчёта выполнен для случая защиты энергоблока мощностью 160 МВт и более, подключённого к ОРУ - 330... 750 кВ через два выключателя.
Расчёт защиты принципиально не отличается от расчёта защиты трансформатора блока (раздел 5), однако есть ряд особенностей, обусловленных схемой её включения.
Расчёт рабочей цепи защиты включает в себя определение минимального тока срабатывания защиты и выбор ответвлений трансреактора, а также ответвлений выравнивающих автотрансформаторов при их наличии.
Минимальный ток срабатывания защиты выбирается по большему из двух условий:
· отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора блока под напряжение по выражению (7.1);
· отстройки от максимального тока короткого замыкания за трансформатором собственных нужд.
(9.1)
- периодическая составляющая тока трёхфазного металлического короткого замыкания на выводах одной из обмоток трансформатора собственных нужд в максимальном режиме работы станции и системы.
Для резервной дифференциальной защиты допускается загрубление по сравнению с основной, поскольку она предназначена для быстрой ликвидации коротких замыканий на ошиновке высокого и низкого напряжения блока и не предназначена для защиты от межвитковых коротких замыканий.
Определяются вторичные номинальные токи в плечах защиты по выражениям (7.2), (7.3) и (7.4).
Далее для каждого плеча защиты определяется относительное значение минимального тока срабатывания защиты:
(9.2)
(9.3)
В случае значительных расхождений для отдельных плеч защиты рекомендуется уточнить выравнивание токов автотрансформаторами.
Уставка защиты принимается равной наибольшему значению, полученному по (9.2) или (9.3) и выставляется с помощью резистора R13.
Расчёт цепи торможения включает в себя определение ответвлений на выходных трансформаторах тока тормозной цепи и расчёт коэффициента торможения.
Номинальные токи ответвлений трансформаторов тока цепи торможения выбираются (в соответствии с их параметрами, указанными в приложении) ближайшими большими подведённых к защите токов или и .
для ТLА2: (ответвление 6) (9.3)
для ТLА1: (ответвление 6) (9.4)
Ток начала торможения (длина горизонтального участка тормозной характеристики) определяется так же, как для основной дифференциальной защиты трансформатора блока.
Коэффициент торможения определяется при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения блока по условию отстройки защиты от максимального значения тока небаланса. При этом расчётным является короткое замыкание за одним из выключателей высокого напряжения, через который протекает максимальный суммарный ток системы и защищаемого блока. В этом случае погрешности трансформаторов тока в цепи указанного выключателя создают максимальные токи небаланса.
Ток в рабочей цепи защиты принимается равным току небаланса согласно (7.11). Ток небаланса определяется по выражениям (7.12), (7.13) и (7.14), относительное значение тока в рабочей цепи по (7.16).
Минимальные значения тормозных токов для каждой тормозной цепи определяются в тех же расчётных точках, что и при расчёте рабочих токов реле по выражению (5.22), а их относительное значение - по формуле (5.23).
Коэффициент торможения защиты определяется по выражению (5.27) для каждого расчётного режима. Принимается большее значение .
Уставку дифференциальной отсечки во всех случаях можно принимать минимальной (), поскольку при этом обеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешних коротких замыканиях.
Чувствительность защиты при внутренних коротких замыканиях всегда высокая в связи с малым значением минимального тока срабатывания и наличием горизонтального участка тормозной характеристики.
В соответствии с требованиями ПУЭ коэффициент чувствительности резервной дифференциальной защиты должен быть не менее двух ().
Резервная дифференциальная защита, устанавливаемая на блоках с выключателем в цепи генератора, должна иметь выдержку времени .
2.10 Защита от внешних симметричных коротких замыканий
Защита выполняется с помощью одного из трёх реле сопротивления комплекта КРС-2.
Реле имеет круговую или эллиптическую характеристику срабатывания, расположенную в I квадранте комплексной плоскости.
Сопротивление срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от режима наибольшей нагрузки. Сопротивление нагрузки определяется по выражению:
(10.1)
где: - минимальное напряжение на выводах генератора, принимается равным ;
- максимальное значение рабочего тока генератора в условиях кратковременной перегрузки, принимается равным .
Сопротивление срабатывания защиты при круговой характеристике срабатывания реле:
(10.2)
где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,2;
- коэффициент возврата реле, равен 1,05;
- угол максимальной чувствительности реле, равный 80О для реле сопротивления КРС-2;
- угол нагрузки (определяется при дальнейшем расчёте).
Принимается, что активная мощность не изменилась:
(10.3)
При пониженном напряжении до и максимальном токе нагрузки :
(10.4)
Из равенства выражений (10.3) и (10.4) следует:
отсюда:
(10.5)
и
(10.6)
При использовании эллиптической характеристики сопротивление срабатывания может быть увеличено (сопротивление, подсчитанное по выражению (10.2), может быть принято равным малой оси эллипса), что в общем случае улучшает дальнее резервирование. Однако следует иметь в виду, что наибольшее значение ограничивается режимами перевозбуждения генератора при малых значениях , то есть максимально возможной реактивной нагрузкой генератора. Такие режимы возможны в условиях дефицита реактивной мощности, а также при использовании генератора в качестве синхронного компенсатора. Для оценки относительной величины большой оси эллипса характеристики срабатывания реле сопротивления максимальную допустимую для генератора реактивную нагрузку можно принять равной . Этому соответствует угол нагрузки и . При напряжении :
При этом в соответствии с (10.1):
Принимая в (8.2) , получаем:
(10.7)
Соотношение осей эллипса характеризуется коэффициентом эллиптичности, причём отстройка защиты от токов нагрузки обеспечивается при:
Для блок-реле сопротивления типа КРС-2 коэффициент эллиптичности может быть принят: 0,5; 0,65; 0,8.
При выбранном уточняется уставка по малой оси эллипса ():
(10.8)
Уставка по большой оси эллипса принимается равной .
Уставка срабатывания на реле сопротивления подсчитывается по выражению:
(10.9)
где: - коэффициент трансформации трансформаторов тока;
- коэффициент трансформации трансформаторов напряжения;
- коэффициент трансформации промежуточных трансформаторов тока, равный 10/5 А, а при его отсутствии .
Ток десятипроцентной погрешности реле зависит от вида характеристики: при номинальном токе 5 А и круговой характеристике без смещения со схемой подпитки, а также со смещением 12% в III квадрант он равен 1,45 А, при смещении 6% 1,6 А, при смещении 20% - 1,8 А, при эллиптической характеристике без смещения и со смещением - 2,2 А.
Защита имеет две выдержки времени для действия на деление шин и отключение блока от сети, отстроенные по времени действия от междуфазных коротких замыканий присоединений, отходящих от шин станции. Так как эти выдержки времени заведомо больше 1,5 с, отстройка от качаний не требуется.
Чувствительность защиты проверяется следующим образом:
· чувствительность реле по току точной работы определяется при трёхфазном коротком замыкании в конце зоны, охватываемой защитой, при этом минимальное значение коэффициента чувствительности должно быть не менее 1,3;
· чувствительность реле по измеряемому сопротивлению при резервировании смежных с блоком участков линии определяется в условиях эксплуатации с учётом подпитки от смежных элементов. Требуемый минимальный коэффициент чувствительности 1,2.
2.11 Защита от несимметричных коротких замыканий и перегрузок током обратной последовательности с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания
Защита выполняется с помощью фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-6М.
К основным органам устройства относятся:
· фильтр токов обратной последовательности;
· входное преобразовательное устройство;
· сигнальный орган;
· пусковой орган;
· интегральный орган;
· отсечка I;
· отсечка II.
При проектировании должны быть определены:
· уставка пускового органа;
· уставка интегрального органа;
· уставка сигнального органа;
· уставка отсечки I (отсечка II в защите не используется).
Входное преобразовательное устройство позволяет устанавливать на входе в основные органы защиты одно и то же напряжение, соответствующее номинальному току генератора при его значениях во вторичных цепях . Расчёт входного преобразовательного устройства сводится к определению указанного соотношения.
Допустимое время существования несимметричного режима для генератора определяется по выражению:
(11.1)
где: - постоянная генератора, устанавливаемая заводом-изготовителем [1];
- относительное значение тока обратной последовательности ().
Для защиты турбогенераторов применяют реле типа РТФ-6М с исполнением на 5 и 10 А с диапазоном уставок, равным 5... 10 и 10... 20 А соответственно.
Пуск интегрального органа следует производить при величине тока, превышающей минимальное значение , для обеспечения соответствия зависимой характеристики выдержки времени срабатывания выражению (11.1) во всём диапазоне токов перегрузки и короткого замыкания. Поэтому уставка пускового органа принимается:
(11.2)
где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,05;
при и при .
Пусковой орган имеет диапазон по току срабатывания и коэффициент возврата не ниже .
Для турбогенераторов мощностью 160 Мвт и более целесообразно принимать .
Поскольку интегральный орган выполняет функцию защиты от перегрузки и не предназначен для защиты от несимметричных коротких замыканий, он имеет одноступенчатое действие (отключение блока от сети высокого напряжения). При этом уставка должна соответствовать значению постоянной величины , задаваемой заводом-изготовителем генератора.
Ток срабатывания сигнального органа может устанавливаться в диапазоне . Как правило принимается . При этом допустимая длительность перегрузки может определена по тепловому действию тока, равного току срабатывания:
(11.3)
Для турбогенераторов мощностью 160 Мвт и более:
мин при ;
мин при .
Выдержка времени сигнального органа должна быть больше времени действия резервных защит энергоблока.
Ток срабатывания отсечки выбирается по условию согласования с резервными защитами от междуфазных коротких замыканий присоединений, отходящих от шин высокого напряжения блока.
При использовании отсечки для деления шин должна быть обеспечена необходимая при этом чувствительность. По условию деления ток срабатывания может быть принят . Диапазон уставок отсечки составляет .
Отсечка I имеет двухступенчатое временное действие. Выдержка времени первой ступени отсечки, действующей на деление шин, должна быть на ступень селективности больше максимальной выдержки времени резервных защит присоединений. Выдержка времени второй ступени отсечки (действие на отключение энергоблока от сети высокого напряжения) должна быть на ступень селективности больше первой ступени.
Если отсечка используется только для дальнего резервирования, то её выдержка времени принимается такой же, как и для первой ступени при наличии деления шин.
2.12 Защита от повышения напряжения
Указания по расчёту справедливы для энергоблоков во всём диапазоне рассматриваемых мощностей генераторов.
Расчёт защиты сводится к выбору уставок на пусковом органе напряжения защиты, на блокирующем токовом реле и реле времени.
Напряжение срабатывания на максимальном реле напряжения РН-58/200, имеющем коэффициент возврата ,
Уставка по току на блокирующем токовом реле РТ--40/Р:
При переходе генератора энергоблока в режим холостого хода защита автоматически вводится в действие с выдержкой времени , что исключает возможность потери питания собственных нужд блока при отключении генератора от сети, когда возможно кратковременное повышение напряжения на генераторе.
2.13 Защита от внешних однофазных коротких замыканий в сети с большим током замыкания на землю
Общие положения
Защита является резервной от сверхтоков однофазных коротких замыканий в сети с большим током замыкания на землю. На трансформаторах энергоблоков с заземлённой нейтралью защита выполняется с помощью токовых реле, подключаемых в нейтральный провод трансформаторов тока. Защита имеет два измерительных органа: чувствительный и грубый.
Страницы: 1, 2, 3, 4
