ИЭ / 8 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 8 сем

2.Повреждения элементов сети из-за больших токов перегрузки, которые

васинхронном режиме могут превосходить исходный или номинальный в несколько раз.

3.Повреждения генераторов из-за возникающих больших электродинамических и механических усилий, перегрева обмоток статора и ротора. Увеличение нагрева ротора и дополнительно циркулирующих в нем вихревых токов.

4.Глубокие снижения напряжения при двухчастотном асинхронном режиме могут привести к его развитию в трехчастотный и многочастотный асинхронный ход. Глубокие снижения напряжения в асинхронных режимах могут вызывать каскадное нарушение устойчивости других электростанций и приводить к развитию аварии.

5.Глубокие колебания параметров электрического режима могут приводить к ложной работе устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Для АР характерно:

6. Возникновение дефицита активной мощности, т.к. в асинхронном режиме предельная нагрузка, которую может выдать турбогенератор, ограничивается 40—60 % от номинальной мощности, для гидрогенератора - 3050 %.

Асинхронный режим не является допустимым, когда:

•имеют место значительные снижения напряжения в узлах энергосистемы, от которых питаются крупные и ответственные потребители или с ними связаны мощные тепловые и атомные электростанции;

•при возникновении асинхронного хода между двумя частями энергосистемы следует нарушение устойчивости других электростанций;

•происходит повреждение оборудования в электрической сети, на электростанциях;

•изменение режимных параметров приводит к неселективному срабатыванию устройств РЗ и ПА, а загрубление их уставок является недопустимым.

101

! В тех случаях, когда приведенные выше условия не являются определяющими, кратковременный асинхронный режим может быть допущен. При этом предельная длительность асинхронного режима составляет 30 с. Турбогенератору при потере возбуждения разрешается работать в асинхронном режиме до 15-30 мин. Активная нагрузка при этом должна быть снижена до 4060 % от номинальной.

Защита от АХ:

Ее выполняют одним из следующих способов:

•с помощью реле, реагирующего на увеличение тока в обмотке статора;

•с помощью устройства, реагирующего на появление переменного тока в обмотке ротора;

•с помощью устройства, действующего на принципе отсчета числа электрических проворотов ротора при асинхронном ходе.

Группы защит от асинхронного хода:

1.Фиксирующие наступление асинхронного хода по выходу внутреннего угла СД за предельное значение или по его периодическому изменению.

2.Защиты, использующие косвенную информацию: увеличение тока статора, появление переменной составляющей в токе ротора, изменение знака реактивной мощности, сопротивления машины или фазового угла.

Асинхронный ход СМ:

102

Мс вызывает пульсации скорости СМ, следовательно и пульсации скольжения

Требования к защите от асинхронного режима (и режима, и хода):

1.Защита должна отличать, возбужденный или невозбужденный СД перешел в асинхронный режим (то есть, отличить АХ от АР).

2.Защита должна действовать при s > sк. Выдержка времени должна быть небольшой, однако, но не менее времени отключения КЗ, не приводящих к нарушению результирующей устойчивости СД.

3.Если асинхронный режим не связан с потерей возбуждения, защита должна действовать на гашение поля (то есть, если АХ, то сначала гасим возбуждение, потом отключаем).

4.Защита должна действовать на автоматическую разгрузку СД, если его втягивание в синхронизм при полной загрузке невозможно.

5.При неудачной ресинхронизации защита должна действовать на отключение СД от сети.

6.Пуск, самозапуск, форсировка возбуждения и другие эксплуатационные переходные режимы не должны вызывать срабатывания защиты.

Схемы защиты ЭД от асинхронного режима:

103

Схемы защит от асинхронного режима могут предусматривать:

1)ресинхронизацию;

2)ресинхронизацию с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такой нагрузки, при которой обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм;

3)отключение электродвигателя и повторный автоматический пуск;

4)отключение электродвигателя.

Расчет защиты от асинхронного режима:

Ток срабатывания реле МТЗ выбирается по выражению:

где К — коэффициент отстройки, равный 1,1 - 1,2;

Время действия ступени защиты, действующей на перевод СД в асинхронный режим без возбуждения и разгрузку механизма, принимается на ступень селективности больше времени отключения КЗ в сети, сопровождающихся протеканием в месте установки защиты тока I ≥ Iс.з., но не менее 1,5 с.

104

Время ступени действия ступени защиты, действующей на отключение, определяется по формуле:

Время возврата промежуточного реле, обеспечивающего устойчивое действие защиты при колебаниях тока статора в асинхронном режиме, принимается наибольшим возможным для данного типа реле (РП-252):

tв= 1,1 - 1,4 с.

Уставка срабатывания реле, реагирующего на снижение тока возбуждения электродвигателя, принимается равной:

где If0— ток возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении.

Дифференциальная защита двигателя

Быстродействующая защита двигателей большой мощности от междуфазных коротких замыканий. Обычно состоит из двух степеней — дифференциальной отсечки (ДТО) и дифф. защиты с торможением (ДЗТ). Последняя может быть выбрана с уставкой срабатывания ниже или выше номинального тока двигателя.

Если ДЗТ выбирается с уставкой срабатывания ниже номинала, то она оказывается более чувствительной, но при этом возможны ложные срабатывания при обрыве токовых цепей. На современных защитах используются различные комбинации пусковых органов и блокировок, чтобы повысить чувствительность ДЗТ, но при этом своевременно выявить нарушение токовых цепей.

ДТО является грубой ступенью, которая отстраивается от броска апериодической составляющей тока при включении двигателя. Основное назначение ДТО — резервирование ДЗТ, которая имеет ряд алгоритмических блокировок и может отказать при сложных повреждениях.

105

Расчет продольной дифференциальной защиты в общем случае:

Ток срабатывания защиты должен удовлетворять условию:

106

Для определения Iнб.рсч.max рассматривают два режима:

– трехфазное КЗ на шинах ЭД (при t = 0), при этом:

Кодн - коэффициент однотипности ТТ (0,5…1),

Кап – коэффициент учитывающий наличие апериодической составляющей

(1…2),

=10%,

Iкз.вн.max(3) – максимальный ток внешнего КЗ

– асинхронный ход (синхронные ЭД), при котором

Iур – максимальный уравнительный ток в обмотке статора

ε – относительная полная погрешность ТТ (в норм. режиме).

При выборе тока Iс.з принимается большее из двух условий. Для уменьшения Iнб.рсч.max ТА подбирают с мало отличающимися характеристиками намагничивания, сопротивления плеч защиты должны быть одинаковыми, при этом последовательно с реле тока включают добавочные резисторы R = 5...10 Ом или применяют реле типа РНТ–565.

•Для реле типа РТМ: Кнад = 1,3, Кодн = 0,5, ε = 10 % и реле тока с добавочным резистором Кап = 1,5...2,

•Для реле типа РНТ: Кап = 1,0...1,3. При этом Iс.з ≤ 0,75 Iн.д.

107

Дифференциальная защита двигателя:

Большой сквозной ток внешнего замыкания может стать причиной того, что один ТТ будет насыщаться сильнее другого, что вызовет разницу в величинах вторичного тока трансформаторов тока. В таких условиях важно стабилизировать защиту. Обычно для этого используют два способа. Первый называется методом торможения – уставки реле повышаются при увеличении сквозного тока. Второй – это метод высокого импеданса, при котором сопротивление реле таково, что даже при максимальном значении сквозного тока ток в дифференциальном органе недостаточен для срабатывания реле.

108

Расчет дифференциального тормозного тока:

Расчет выполняется на пофазной основе. Дифференциальный ток равен векторной сумме фазных токов, измеренных на каждом конце двигателя. Средний тормозной ток (Ibias) равен скалярному среднему значению амплитуд этих токов, т.e.,

109

Для обеспечения дальнейшей стабильности при внешних КЗ при расчете торможения принят ряд дополнительных мер

Дополнительные меры

Торможение с выдержкой времени

Максимальное торможение

Используемая величина торможения равна максимальной из величин торможения, рассчитанных за последний период.

Переходное торможение

В случае внезапного возрастания измерения среднего торможения в расчет величины торможения вносится дополнительное торможение на пофазной основе. Эта величина затем экспоненциально затухает.

Как только реле сработает, или, если величина среднего торможения снижается ниже уставки Is1, переходное торможение сбрасывается до нуля. Переходное торможение используется для стабилизации защиты при внешних КЗ и позволяет отсрочить насыщение ТТ, вызванное небольшими токами внешних КЗ и большим отношением X/R.

Максимальное торможение

Величина торможения, используемая пофазно для характеристики процентного торможения, равна максимальному значению тормозного тока, рассчитанного из всех трех фаз

110