Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения. часть II (стр. 8 )

где – напряжение на шинах генератора при КЗ в точке К2;

в) для органа блокировки по напряжению при несимметричных повреждениях коэффициент чувствительности проверяется при двухфазном КЗ за трансформатором (точка К2, рис. 4.2)

(4.24)

где – напряжение обратной последователь­ности на шинах генератора при двухфазном КЗ в точке К2.

Если чувствительность блокировки по напряжению оказывается недостаточной, то реле напряжения следует присоединять к транс­форматорам напряжения тех шин, где чувствительность оказывается недостаточной. В этом случае , , и чувствительность всегда обеспечивается.

5. Ток срабатывания сигнального органа защиты выбирается из условия отстройки от номинального тока генератора

, (4.25)

где – коэффициент запаса по избирательности; – коэффициент возврата реле.

Следует помнить, что при определении коэффициентов чувствительности расчетные параметры должны быть приведены к одной и той же ступени напряжения.

6. Выдержка времени сигнального органа отстраивается от времени действия резервных защит сети.

4.5. Максимальная токовая защита обратной последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ

4.5.1. Особенности выполнения защиты

Эта защита предназначается в качестве резервной от между­фазных повреждений и защищает ротор генератора от перегрева то­ками обратной последовательности.

Выбор типа защиты зависит от параметров генератора и схемы его присоединения. Для генераторов, работающих на сборные шины мощностью от 30 до 50 МВт включительно используется фильтр-реле типа РТФ‑9 (взамен ранее выпускающихся фильтр-реле РТФ‑7). Фильтр-реле типа РТФ‑9 имеет два реагирующих органа: отсечку с током срабатывания и сигнальный орган с током срабатывания . Для турбогенераторов большей мощности, обычно работающих в блоке с трансформатором (автотрансформатором), применяются токовые защиты обратной по­следовательности с зависимой от тока выдержкой времени.

Допустимый перегрев ротора токами обратной последовательно­сти характеризуется тепловой постоянной А генератора, численно равной допустимому времени работы генератора с током обратной последовательности, равным номинальному току статора генера­тора. Значения постоянной А для некоторых типов генераторов при­ведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

Значения тепловой постоянной А для некоторых генераторов

гидрогенераторов

Тип	Охлаждение	Тепловая постоянная А, с
Турбогенератор ТВ-2	Косвенное	29
Турбогенератор ТВ	То же	20
Турбогенератор ТВФ	Непосредственное	15
Турбогенератор ТГВ, ТВВ, ТВМ	То же	8
ТВВ без ускорительных обмоток	.>>	5
Турбогенератор ТВВ-1000-4, ТВВ-1200-2	>>	6
Гидрогенераторы	Косвенное	40
Гидрогенераторы	Непосредственное	20

Для действия при симметричных КЗ токовая защита обратной по­следовательности дополняется приставкой, состоящей из двух реле: токового реле, включенного на ток фазы, и реле напряжения, вклю­ченного на междуфазное напряжение.

4.5.2. Расчет уставок срабатывания

1. Ток срабатывания органа зашиты, действующего на отключе­ние, определяется тепловой постоянной А генератора и допустимым временем устранения ненормального режима  с:

. (4.26)

2. Чувствительность защиты проверяется при двухфазном КЗ в конце зоны резервирования, т. е. при КЗ на шинах среднего или выс­шего напряжения станции:

(4.27)

3. Выбор параметров приставки, действующей при симметричных КЗ производится так же, как и для МТЗ с блокировкой по напряжению.

4. Ток срабатывания сигнального органа защиты выбирается из условия отстройки от тока небаланса фильтр-реле и может определяться как

. (4.28)

Глава 5. Примеры расчетов защиты генераторов

5.1. Исходные данные к расчету защит

Требуется рассчитать ре­лейную защиту турбогенера­тора, работающего на сбор­ные шины (рис. 5.1, а), типа ТВФ‑63 с номинальной мощ­ностью 63 МВт, номинальным напряжением 10,5 кВ, номи­нальным током 4,33 кА, ; ; , емкостью трех фаз 0,614 мкФ. Связь с системой осуществляется через трансформатор типа ТДЦ‑80000/220, . Расчет токов КЗ ведем в именованных единицах, при-нимая для системы  кВ. Тогда сопротивления элементов в схеме замещения (рис. 5.1, б):

Рис. 5.1. Поясняющая схема (а) и схема замещения прямой последовательности (б) к примеру расчета защиты генератора

;

.

Ток КЗ на шинах генераторного напряжения (точка К2) равен:

Ток на шинах высшего напряжения трансформатора (точка К1):

.

5.2. Расчет продольной дифференциальной защиты

1. В соответствии с п. 2.1.1 принимаются схема дифференциаль­ной защиты с реле типа РНТ и два расчетных условия для выбора тока срабатывания:

а) отстройка от тока небаланса выполняется согласно выраже­ниям (5.1) и (5.2):

б) отстройка от номинального тока генератора, согласно выраже­нию (5.3):

где

В качестве расчетного принимается

2. Ток срабатывания реле находится по (5.4)

.

3. Расчетное число витков рабочей обмотки находится по (5.5):

,

принимается витков, откуда

4. Чувствительность защиты определяется по первичным токам

.

5.3. Расчет защиты от замыканий на землю

Выбирается тип ТНПШ из условия .

Принимается ТНПШ‑3 с  кА.

1. Уставка срабатывания блокирующего реле определяется по (5.10)

Кратность блокирующего тока

.

2. Расчетный вторичный ток небаланса определяется по выра­жению (2.11) при  Ом

3. Коэффициент отсоса

4. Расчетный первичный ток небаланса находится по (5.12)

5. Емкостный ток генератора определяется по (5.13)

6. Ток срабатывания земляной защиты определяется по (5.15)

7. Ток срабатывания реле РТЗ‑51 вычисляется по выраже­нию (5.16)

(находится в пределах диапазона уставок 0,02 – 0,12 А).

8. Ток срабатывания реле КАТ, действующего при двойных замы­каниях на землю, определяется по

9. Расчетное число витков рабочей обмотки реле РНТ

.

Принимается реле РНТ‑565 с наибольшим числом витков – 69, что соответствует току срабатывания защиты

5.4. Расчет максимальной токовой защиты обратной

последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ

Для защиты генератора ТВФ‑63 от токов обратной последова­тельности принимается ступенчатая МТЗ с независимыми выдерж­ками времени. Расчеты выполняются для  кВ.

1. Ток срабатывания отсечки первой ступени выбирается по двум условиям:

а) обеспечение чувствительности при двухфазном КЗ в точке К2 (рис. 5.1), проверяется

,

где ;

б) ограничение зоны действия отсечки при КЗ в точке К1 выпол­няется

,

где .

Принимается .

2. Время срабатывания первой ступени защиты не должно пре­вышать

Принимается 0,5 с по условиям отстройки от действия диффе­ренциальной защиты генератора.

3. Ток срабатывания отсечки второй ступени выбирается

.

Принимается .

4. Время срабатывания второй ступени согласовывается с устав­кой срабатывания первой ступени

Принимается 1,5 с.

5. Ток срабатывания третьей ступени выбирается

,

где — максимальное время действия четвертой ступени.

Принимается 0,6.

6. Время срабатывания третьей ступени определяется

Принимается 6 с.

7. Уставки срабатывания четвертой ступени рекомендуется при­нимать

;

8. Уставка срабатывания сигнального органа принимается равной , что соответствует

.

9. Время срабатывания сигнального органа отстраивается от времени действия резервных защит сети ВН.

Принимается

10. Допустимое время устранения несимметричного режима оп­ределяется

11. Уставка срабатывания токового органа, действующего при симметричных КЗ, определяется

12. Напряжение срабатывания блокирующего реле напряжения определяется

13. Чувствительность проверяется при КЗ за трансформатором по (5.22), (5.23)

;

,

где

Для повышения чувствительности защиты блокирующее реле можно подключить к ТН на стороне ВН.

14. Ток срабатывания защиты от симметричной перегрузки опре­деляется по (5.29)

15. Выдержка времени отстраивается от времени действия ре­зервных защит сети tс. з = 9 с.

Список использованной и рекомендуемой литературы

1.  Дьяков, проектирования релейной защиты электоэнергетических систем: учеб. пособие / , . – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 248 с.

2.  Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110–500 кВ. Схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 96 с.

3.  Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13В. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110–500 кВ. Расчеты. – М.: Энергоиздат, 1985. – 96 с.

4.  Руководящие указания по релейной защите. Вып. 1. За­щита генераторов, работающих на сборные шины. – М.: Госэнергоиздат.1961. – 68 с.

5.  Правила устройства электроустановок. – 6-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 586 с.

6.  Правила устройства электроустановок. – 7-е изд. М.: Омега Л, 2007. – 268 с.

7.  Жуков, релейной за­щиты электрических систем: учеб. пособие. Мариуполь: ПГТУ, 2001. – 180 с.

8.  Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии. Под общ. ред. профессоров МЭИ и др. (гл. ред. ) – 9-е изд. стер.– М.: МЭИ, 2004. – 964 с.

Содержание

Список аббревиатур………………………………………………..	3
Предисловие………………..………………..………………….…..	4
Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов…….	5
Основные положения..………..………………..………………….	5
Глава 1. Проектирование релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов………………….………..…………………	8
1.1. Продольная дифференциальная токовая защита с реле типов РНТ-560 и ДЗТ-11………………..………..…………………	8
1.1.1. Основные условия выбора типа защит………………..	8
1.1.2. Предварительный расчет защиты…….……………….	9
1.1.3. Расчет уставок реле РНТ-560. ………………………..	12
1.1.4. Расчет уставок реле типа ДЗТ-11……………………..	14
1.2. Продольная дифференциальная токовая защита с реле ДЗТ-20………………..………………..…………………………….	16
1.2.1. Основные характеристики защиты и реле……………	16
1.2.2. Расчет уставок срабатывания с балансировкой токов плеч на автотрансформаторах тока………………..……………….	22
1.2.3. Методика расчета защиты с балансировкой намагничивающих сил плеч на трансреакторе реле. ………………………	26
1.3. Максимальная токовая защита от междуфазных повреждений………………..………………..………………………………	32
1.3.1. Особенности выполнения защиты……………………	32
1.3.2. Расчет уставок срабатывания максимальной токовой защиты ………………………………………………………………	34
1.3.3. Расчет уставок срабатывания максимальной токовой защиты обратной последовательности…………………………….	36
1.4. Дистанционные защиты автотрансформаторов…………..	38
1.4.1. Особенности выполнения защит………………………	38
1.4.2. Расчет уставок срабатывания. ………………………..	39
1.5. Максимальная токовая защита от замыканий на землю…	42
1.5.1. Особенности выполнения защит………………………	42
1.5.2. Расчет уставок срабатывания………………….………	43
Глава 2. Пример расчета защит понижающего трансформатора…	47
2.1. Исходные данные к расчету защит………………………..	47
2.2. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты...	48
2.3. Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению……………………………………….	51
2.4. Защита автотрансформатора понижающей подстанции…	53
2.4.1. Исходные данные к расчету защит…………………..	53
2.4.2. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты………………..………………..………………………………	55
2.4.3. Расчет минимальной токовой защиты обратной последовательности на стороне ВН………………………………….	59
2.4.4. Расчет максимальной токовой защиты на стороне НН с приставкой для действия при симметричных КЗ……………….	60
2.4.5. Расчет дистанционных защит…………………………	61
2.4.6. Расчет максимальной токовой защиты от замыканий на землю. ………………..………………..………………………….	63
Глава 3. Релейная защита генераторов…………………………….	64
3.1. Классификация защит генераторов……………………….	64
3.2. Виды защит генераторов………………..………………….	66
Глава 4. Соотношения, используемые при расчетах релейной защиты генераторов..………….…………..……………………….	67
4.1. Продольная дифференциальная токовая защита от междуфазных повреждений в обмотке статора…………………..	67
4.1.1. Основные условия выбора типов защит………………	67
4.1.2. Расчет уставок срабатывания защиты и реле…………	67
4.2. Поперечная дифференциальная токовая защита………….	69
4.3. Защита от замыканий на землю в обмотке статора……….	70
4.3.1. Особенности выполнения защиты……….……………	70
4.3.2. Расчет уставок срабатывания защиты и реле…………	71
4.4. Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению………………..……………………………	73
4.5. Максимальная токовая защита обратной последователь-ности с приставкой для действия при симметричных КЗ……….	75
4.5.1. Особенности выполнения защиты…………………….	75
4.5.2. Расчет уставок срабатывания………………………….	76
Глава 5. Примеры расчетов защиты генераторов………………...	77
5.1. Исходные данные к расчету защит…………….………….	77
5.2. Расчет продольной дифференциальной защиты………….	78
5.3. Расчет защиты от замыканий на землю……………………	78
5.4. Расчет максимальной токовой защиты обратной последо-вательности с приставкой для действия при симметричных КЗ..	79
Список использованной литературы……………………………..	82