Разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ ее технического обслуживания

- 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

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 .

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 .

Дифференциальная защита ошиновки 330 - 750 кВ

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.

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)

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.

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)

где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,5;

- 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 .

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