Защита от асинхронного режима

ВОЗБУЖДЕНИЯ
На блоках устанавливается защита от асинхронного режима, которая реагирует на изменение величины и фазы полного сопротивления на выводах генератора при потере возбуждения.

Защита от асинхронного режима выполняется с помощью одного из трех реле сопротивления (КZ3), входящих в дистанционную защиту AKZ1 типа БРЭ 2801. Реле включается на разность фазных токов и линейное напряжение (схема включения представлена на рисунке 22).

Если асинхронный режим недопустим для генератора или для энергосистемы, то защита действует на отключение генератора, гашение поля и останов турбины.
2.17. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ НА СТОРОНЕ

НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Защита устанавливается на блоках с выключателем в цепи генератора и предназначается для действия на сигнал при замыканиях на землю со стороны низшего напряжения трансформатора и работе блока с отключенным генератором.

Рисунок 29 – Защита от замыканий на землю на стороне

низшего напряжения трансформатора
Защита выполняется с помощью реле напряжения нулевой последовательности KV2 типа РН-53/60Д, подключенного к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения TV2 на напряжение 3 . Напряжение срабатывания реле может быть принято 15 В.

Защита действует с выдержкой времени 9 с на сигнал.

3.
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

ЭНЕРГОБЛОКОВ
Принципиальные схемы релейной защиты энергоблоков охватывают все устанавливаемые на блоках устройства защиты. На этих схемах показано включение каждого устройства релейной защиты во вторичные цепи переменного тока, соединение устройств с источниками питания и оперативными цепями коммутационных аппаратов.

В связи с разнообразием первичных схем, характеристик электрооборудования энергоблоков, условий его работы и требований, предъявляемых к релейной защите, существуют варианты типовых принципиальных схем, разработанных для блоков различной мощности с учетом возможностей и технических данных релейной аппаратуры, выпускаемой промышленностью.
Принципиальная схема релейной защиты блока генератор-трансформатор с генератором ТВФ-120.
Блок присоединяется к двойной системе шин 110-220 кВ с обходной системой. Нейтраль трансформатора блока может разземляться с помощью короткозамыкателя.

При использовании вместо Q1 обходного выключателя дифференциальная защита блока переключается испытательными блоками с трансформаторов тока, установленных у выключателя Q1, на трансформаторы тока обходного выключателя.

Защита от внешних однофазных КЗ включена в нейтраль трансформатора блока. Она содержит также реле, защищающее трансформатор при разземлении нейтрали.

В цепи генератора имеется выключатель Q2, в связи с чем к выводам низшего напряжения трансформатора блока присоединен трансформатор напряжения TV1. Он используется для контроля изоляции (с помощью реле KV1) на стороне низшего напряжения блока при отключенном генераторе и питании через трансформатор блока нагрузки потребителей и собственных нужд.

Используемая при отключенном выключателе Q2 дополнительная максимальная токовая защита (МТЗ) подключается ко вторичным обмоткам встроенных в трансформатор блока трансформаторов тока, соединенных в треугольник.

В связи с наличием гальванической связи генератора с сетью потребителей по реактированной линии защита от замыканий на землю в обмотке статора выполнена на емкостном токе с применением трансформатора тока нулевой последовательности с подмагничиванием (типа ТНПШ).

Ввиду большого значения емкостного тока генератора в данной защите осуществлена компенсация этого тока подключением конденсаторов С1 и С2 к обмотке ТНПШ.

В схеме защиты предусмотрено действие устройств резервирования отказа выключателей (УРОВ) Q1 и Q2. Рабочие цепи этих устройств на рисун-ке 30 не показаны.

В схеме защиты от внешних КЗ пунктиром выделены реле контроля непереключения фаз KL3 и KL4.

В выходных цепях основных и резервных защит для большей наглядности схемы условно показано по одному общему для разных защит выходному реле. Их количество должно уточняться в зависимости от исполнения по числу контактов применяемых промежуточных реле.

Рисунок 30 – Схема релейной защиты блока генератор-трансформатор.

Цепи переменного тока

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи переменного тока

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи переменного тока

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи переменного тока

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи переменного тока

Рисунок 30 – Продолжение. Оперативные цепи

Рисунок 30 – Продолжение. Оперативные цепи

Рисунок 30 – Продолжение. Оперативные цепи

Рисунок 30 – Продолжение. Оперативные цепи

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи отключения выключателей

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи отключения выключателей и

сигнализации

Рисунок 30 – Продолжение. Цепи сигнализации

Назначение: выявление асинхронного режима генератора, характеризующегося большими колебаниями активной и реактивной мощности, которые могут привести к развитию аварии и повреждению агрегата.

Защита выполняется на основе контроля сопротивления на зажимах генератора и имеет специальные характеристики срабатывания. Кроме того, контролируется расположение годографа сопротивления в комплексной плоскости сопротивлений.

Характеристики срабатывания измерительных органов сопротивления Z_x и Z₁, а также фазочувствительного органа ]? показаны на рис. 32.

В нормальном режиме работы генератора вектор сопротивления замера, соответствующий нагрузочному режиму Z_нaгp, находится в

первом квадранте комплексной плоскости сопротивлений, и измерительные органы 2,, и УУ находятся в несработанном состоянии. Совместно измерительные органы позволяют выявлять положение вектора сопротивления замера в одной из областей: 1 и 4 в правой полуплоскости; 2 и 3 – в левой полуплоскости.

При возникновении асинхронного режима вектор сопротивления замера движется по траектории, зависящей от соотношения ЭДС генератора и напряжения на шинах системы. На рис. 32 показаны два годографа: 1 – соответствует расположению центра качаний в генераторе; 2 – расположению центра качаний в линии связи с системой.

Рис. 32. Характеристики срабатывания измерительных органов защиты от асинхронного хода

Расположение центра качаний внутри генератора (или блока) характерно для асинхронного режима, при котором защищаемый генератор проворачивается относительно остальной части системы. В этом случае желательно действие защиты на отключение защищаемого генератора (первая ступень).

Расположение центра качаний в линии связи с системой характерно для асинхронного режима, при котором группа генераторов, включая защищаемый, проворачивается относительно системы. В этом случае целесообразно действие защиты на разрыв связи с системой (вторая ступень).

В качестве уставок защиты задаются числа циклов асинхронного режима, при которых должны срабатывать первая и вторая ступени. Разработчики рекомендуют число циклов срабатывания второй ступени выбирать большим, чем число циклов срабатывания первой ступени.

Следует отметить, что отсчет цикла осуществляется по факту изменения состояния ОНМ при нахождении вектора сопротивления в зоне срабатывания соответствующего дистанционного органа. Таким образом, сигнал о срабатывании формируется фактически при взаимном угле, равном А^ц-360-180 градусов.

Сопротивления уставок измерительных органов регулируются в диапазоне от 1 до 80 Ом с шагом 0,1 Ом. Сопротивления смещения характеристик измерительных органов регулируются в диапазоне (0. 0,4) сопротивления уставки. Углы максимальной чувствительности всех измерительных органов регулируются в диапазоне от 0 до 360° с шагом 1°.

Уставки по числу циклов асинхронного хода регулируются от 1 до 5.

1) Измерительный орган сопротивления Z,

Сопротивления уставок выбираются из условий

где X’_d – синхронное реактивное сопротивление генератора; Х_Т – сопротивление повышающего трансформатора блока; Z_c – сопротивление линии связи с учетом эквивалентного сопротивления системы.

Угол максимальной чувствительности должен соответствовать выбранному сопротивлению Z_yerl. Типичные значения угла от 60° до 85°.

Выбранные таким образом уставки обеспечивают надежных охват всей линии связи с системой.

2) Измерительный орган сопротивления Z₂

Сопротивления уставок выбираются из условий

где X _а – синхронное реактивное сопротивление генератора при отсутствии скольжения.

Угол максимальной чувствительности принимается 270°.

3) Фазочувствительный орган ]У

Фазочувствительный орган имеет в комплексной плоскости сопротивлений характеристику в виде прямой линии, проходящей через начало координат. Уставкой фазочувствительного органа является угол максимальной чувствительности, который согласуется с углом максимальной чувствительности органа сопротивления Z_x и берется большим на 90°.

4) Счетчик циклов асинхронного режима

Для обеспечения селективности разделения источников при возникновении асинхронного режима рекомендуется уставку счетчика циклов второй ступени брать больше, чем уставка счетчика первой ступени. В соответствии с этим максимальное значение счетчика первой ступени может быть задано не более 3, а для счетчика второй ступени – не более 5.

Точное значение уставки определяется по согласованию с устройствами противоаварийной автоматики прилегающей части системы.

Защита выполняется с помощью одного реле в блок-реле БРЭ2801.

При потере возбуждения генератор работает в режиме потребления реактивной мощности из сети и при этом продолжает нести активную нагрузку. Вектор сопротивлении перемещается в IV квадрант комплексной плоскости. Поэтому характеристика реле принимается 1,1х_d,что целесообразно для обеспечения надежной работы реле при потере возбуждения ненагруженного генератора.

Для предотвращения срабатывания реле при нарушениях синхронизма в энергосистеме его характеристика по оси комплексной плоскости в сторону III и IVквадрантов на величину 0,4х ’ _d. Угол чувствительности реле φ_м.ч.=265º.

Сопротивление срабатывания защиты:

где х_d – синхронный реактанс генератора, Ом.

Величина смещения характеристики реле по оси абсцисс комплексной плоскости сопротивлений:

где x ’ _d – переходный реактанс генератора, Ом.

Вторичное значение сопротивления срабатывания защиты:

Время действия защиты 1-2 с, что необходимо для предотвращения срабатывания защиты при нарушении динамической устойчивости и асинхронном ходе в системе.

3.3.10. Защита от повышения напряжения на турбогенераторе и трансформаторе при работе блока генератор-трансформатор на холостом ходу

Защита предназначена для предотвращения недопустимого повышения напряжения и действует на гашение поля в режиме холостого хода.

Пусковой орган защиты включен на линейное напряжение трансформатора напряжения, установленного на выводах генератора.

При работе генератора блока на нагрузку эта защита выведена из действия с помощью трехфазных токовых реле, контролирующих наличие тока в выключателях блока. При переходе генератора в режиме холостого хода защита автоматически вводится в действие с выдержкой времени 3 с.

Напряжение срабатывания на реле максимального напряжения:

где U_номG – номинальное напряжение генератора.

Уставка по току на блокирующем реле РТ-40/Р

Выбор первичного минимального тока срабатывания чувствительного органа

а) по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение:

Б) по условию отстройки от расчетного первичного тока небаланса в режиме внешнего КЗ, соответствующем началу торможения,

Расчет коэффициента торможения

Коэффициент торможения К_торм, равный тангенсу угла наклона тормозной характеристики реле, выбирается по условию обеспечения недействия защиты от тока небаланса переходного режима внешнего КЗ:

Проверка чувствительности защиты

– при двухфазном КЗ на стороне НН трансформатора блока в режиме ХХ:

– при однофазном КЗ на стороне ВН блока в режиме ХХ блока:

Расчет дифференциальной отсечки

Ток срабатывания осечки выбирается по условиям:

1) отстройка от броска намагничивающего тока трансформатора

2) отстройка от первичного тока небаланса

3.4.2. Газовая защита трансформатора блока

Защита реагирует на газообразование внутри бака трансформатора, возникающее в результате разложения масла или разрушения изоляции под действием значительных повышений температур.

Газовое реле имеет сигнальный элемент, срабатывающий на сигнал при повреждениях, сопровождающихся слабым газообразованием, и отключающий элемент, срабатывающий на отключении при повреждениях внутри бака трансформатора. Отключающий элемент действует без выдержки времени на отключение блока с остановом котла и турбины аналогично действию дифференциальной защиты трансформатора блока.

Общая продольная дифференциальная защита блока

Защита реагирует на все виды многофазных повреждений в обмотках трансформатора блока и на его выводах и на многофазные КЗ в обмотке генератора и на его выводах.

Расчет уставок общей продольной дифференциальной защиты блока

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по наибольшему значению из трех условий:

1) отстройка от расчетного максимального тока небаланса I при переходном режиме внешних КЗ:

2) отстройка от броска тока намагничивания трансформатора:

3) отстройка от максимального тока КЗ при повреждениях за трансформатором собственных нужд.

Число витков обмотки насыщающего трансформатора реле, соответствующее току срабатывания защиты I для одной из сторон трансформатора блока

Чувствительной защиты определяется при КЗ на выводах ВН блока

Защита от внешних КЗ на землю в сети с большим током замыкания на землю

Для защиты блока, нейтрали трансформаторов которые заземлены, от внешних однофазных КЗ на землю предусматривается токовая защита нулевой последовательности, выполненная с помощью двух токовых реле, включенных на ток нейтрали трансформатора блока.

Расчет уставок защиты от внешних КЗ на землю в сети с большим током замыкания на землю.

Ток срабатывания ступени, выполненной на токовом реле с более грубой уставкой (КА1), выбирается из условия согласования по чувствительности с защитами линий, отходящих от шин станции, к которым подключен блок:

Выдержка времени t выбирается из условия согласования с временем действия защиты от КЗ на землю с более чувствительной уставкой тока срабатывания:

Ток срабатывания второго, более чувствительного реле (КА2) выбирается по меньшему из двух условий:

1) обеспечение надежного срабатывания при самопроизвольном неполнофазном отключении блока при минимальной нагрузке

2)согласование с током срабатывания более грубого реле I II _с.з. = I I _c.з./1,05, А.

Выдержка времени защиты II ступени выбирается по большему из двух условий:

– по условию согласования с наибольшей выдержкой времени чувствительных ступеней резервных защит от однофазных КЗ на землю присоединений, отходящих от шин 220 кВ станции,

– по условию согласования с временем действия защиты от однофазных КЗ на землю блока при ее действии по цепи ускорения

Расчет уставок защиты для блока, работающего с разземленной нейтралью

Для блока, работающего с разземленной нейтралью, в качестве измерительного органа используется сигнальный орган токовой защиты обратной последовательности генератора.

Ток срабатывания защиты:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; Нарушение авторского права страницы