ИЭ / 8 сем (станции+реле) / Лекции / Защита генераторов ещё
.pdf
ШЭ1111 (ШЭ1112) - ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА СЛОЖНЫХ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ
Защиты
1) генератора:
I
TБ
Q
Защиты 1) генератора:
I G, U>, U<,Pобр, Z<, Ф<, F, КИН,
статора и ротора от з.з. и перегр. 2) ТБ:
I ТБ, Io, Uo, ГЗ, I> 3) ТСН:
I ТСН, I>, ГЗ ТСН, ГЗ РПН
4)ТВ: I>, I>>
идр. защиты пожеланию
заказчика
TСН
TВ
Шкаф типа ШЭ1111 (ШЭ1112) включает в себя одну систему защит. Комплекс защит состоит из двух шкафов
На рисунке показан вариант защиты мощного блока генератор-трансформатор
* Шкаф ШЭ1112 незначительно отличается от шкафа ШЭ1111 (по составу защит, конструкции и т.д.). Как правило, шкафы двух систем выбираются одинаковыми.
11
ШЭ1111 (ШЭ1112) - ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА СЛОЖНЫХ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ
Схема подключения шкафов ШЭ1111-067UT02 (Ростовская АЭС, блочные трансформаторы 2КС01 и 2КС02)
ШЭ1111-067UT02A (основной)
|
UНН ТБ, Y |
A |
Х48 |
|
U/f |
B |
Х49 |
||
КИН НН ТБ |
|
|
|
|
(SG2) |
C |
Х50 |
||
|
|
N |
Х51 |
|
КИН НН ТБ |
UНН ТБ, |
H |
Х52 |
|
И |
Х53 |
|||
|
|
|||
|
(SG3) |
K |
Х54 |
|
|
|
|
Х55 |
|
|
Резерв |
|
Х56 |
|
|
|
Х57 |
||
|
|
|
||
|
|
|
Х58 |
|
|
|
Aн |
Х59 |
|
|
|
Bн |
Х60 |
|
|
|
Cн |
Х61 |
|
КИВ1 |
IКИВ1 |
Nн |
Х62 |
|
|
(SG4) |
Aк |
Х63 |
|
|
Bк |
Х64 |
||
|
|
|||
|
|
Cк |
Х65 |
|
|
|
Nк |
Х66 |
|
|
|
Aн |
Х67 |
|
|
|
Bн |
Х68 |
|
|
IКИВ2 |
Сн |
Х69 |
|
КИВ2 |
Nн |
Х70 |
||
|
(SG5) |
Aк |
Х71 |
|
|
|
Bк |
Х72 |
|
|
|
Ск |
Х73 |
|
|
|
Nк |
Х74 |
|
|
|
Aн |
Х75 |
|
|
|
Bн |
Х76 |
|
I ТБ |
|
Сн |
Х77 |
|
IВН Т1 |
Nн |
Х78 |
||
РТ Т1 |
(SG6) |
Aк |
Х79 |
|
|
Bк |
Х80 |
||
|
|
|||
|
|
Ск |
Х81 |
|
|
|
Nк |
Х82 |
|
|
|
Aн |
Х83 |
|
|
|
Bн |
Х84 |
|
I ТБ |
|
Сн |
Х85 |
|
IВН Т2 |
Nн |
Х86 |
||
РТ Т2 |
(SG7) |
Aк |
Х87 |
|
Bк |
Х88 |
|||
|
||||
|
|
|||
|
|
Ск |
Х89 |
|
|
|
Nк |
Х90 |
|
Iо Т1 |
IN, Т1 |
Nн |
Х91 |
|
(SG8) |
Nк |
Х92 |
||
|
||||
Iо Т2 |
IN, Т2 |
Nн |
Х93 |
|
(SG9) |
Nк |
Х94 |
||
|
||||
|
|
Aн |
Х95 |
|
|
|
Bн |
Х96 |
|
I ТБ |
|
Сн |
Х97 |
|
IГ |
Nн |
Х98 |
||
|
(SG10) |
Aк |
Х99 |
|
|
|
Bк |
Х100 |
|
|
|
Ск |
Х101 |
|
|
|
Nк |
Х102 |
В шкаф |
ошиновки |
(рез.компл.) |
В шкаф |
ошиновки |
рез.компл.) |
|
|
( |
АС82 |
к линии 500кВ |
|
|
|
|
ТС
IКИВ1
ТС
|
|
IКИВ2 |
|
IВН Т1 |
ТА1-1 |
|
|
|
2000/1 |
IВН Т2 |
|
|
|
ТА1-2 |
|
|
IВН Т1 |
|
2000/1 |
ТА2-1 |
|
|
|
2000/1 |
|
ТА2-2 |
IВН Т2 |
|
|
||
|
|
2000/1 |
|
|
ТА18-1 ТА19-1 |
|
ТА18-2 ТА19-2 |
2КС01 |
1000/1 |
2КС02 |
1000/1 |
|
|
||
ТЦ-630000/500 |
IN, Т1 |
ТЦ-630000/500 |
IN, Т2 |
630МВА |
630МВА |
||
525/24кВ |
|
525/24кВ |
|
TV1
|
|
|
|
TV2 |
|
|
|
24 |
0,1 |
0,1 |
кВ |
24 |
0,1 |
0,1 |
кВ |
3 |
3 |
3 |
|
3 |
3 |
3 |
|
к ТСН
ТА18 IГ
30000/5
IГ ТА19 30000/5
2GТ01
В шкаф |
ошиновки |
(осн.компл.) |
В шкаф |
ошиновки |
осн.компл.) |
|
|
( |
ШЭ1111-067UT02В (резервный)
Х48 |
A |
UНН ТБ, Y |
|
|
Х49 |
B |
U/f |
||
|
||||
Х50 |
C |
(SG2) |
КИН НН ТБ |
|
Х51 |
N |
|
|
|
Х52 |
H |
UНН ТБ, |
КИН НН ТБ |
|
Х53 |
И |
|||
|
||||
|
|
|||
Х54 |
K |
(SG3) |
|
|
Х55 |
|
|
|
|
Х56 |
|
Резерв |
|
|
Х57 |
|
|
||
|
|
|
||
Х58 |
|
|
|
|
Х59 |
Aн |
|
|
|
Х60 |
Bн |
|
|
|
Х61 |
Cн |
|
|
|
Х62 |
Nн |
IКИВ1 |
КИВ1 |
|
Х63 |
Aк |
(SG4) |
|
|
Х64 |
Bк |
|
||
|
|
|||
Х65 |
Cк |
|
|
|
Х66 |
Nк |
|
|
|
Х67 |
Aн |
|
|
|
Х68 |
Bн |
|
|
|
Х69 |
Сн |
IКИВ2 |
|
|
Х70 |
Nн |
КИВ2 |
||
Х71 |
Aк |
(SG5) |
|
|
Х72 |
Bк |
|
|
|
Х73 |
Ск |
|
|
|
Х74 |
Nк |
|
|
|
Х75 |
Aн |
|
|
|
Х76 |
Bн |
|
|
|
Х77 |
Сн |
IВН Т1 |
I ТБ |
|
Х78 |
Nн |
|||
Х79 |
Aк |
(SG6) |
РТ Т1 |
|
Х80 |
Bк |
|
||
|
|
|||
Х81 |
Ск |
|
|
|
Х82 |
Nк |
|
|
|
Х83 |
Aн |
|
|
|
Х84 |
Bн |
|
|
|
Х85 |
Сн |
IВН Т2 |
I ТБ |
|
Х86 |
Nн |
|||
Х87 |
Aк |
(SG7) |
РТ Т2 |
|
Х88 |
Bк |
|||
|
||||
|
|
|||
Х89 |
Ск |
|
|
|
Х90 |
Nк |
|
|
|
Х91 |
Nн |
IN, Т1 |
Iо Т1 |
|
Х92 |
Nк |
(SG8) |
||
|
||||
Х93 |
Nн |
IN, Т2 |
Iо Т2 |
|
Х94 |
Nк |
(SG9) |
||
|
||||
Х95 |
Aн |
|
|
|
Х96 |
Bн |
|
|
|
Х97 |
Сн |
|
I ТБ |
|
Х98 |
Nн |
IГ |
||
Х99 |
Aк |
(SG10) |
|
|
Х100 |
Bк |
|
|
|
Х101 |
Ск |
|
|
|
Х102 |
Nк |
|
|
12
ЗАЩИТЫ ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ГЕНЕРАТОРА (МТЗ, МТЗ С ПУСКОМ ПО НАПРЯЖЕНИЮ)
Ток срабатывания
IСР = 1,3-1,5 IНОМ
Напряжение срабатывания
- для турбогенераторов |
Uср = |
(0,5 – 0,6)Uном |
- для гидрогенераторов |
Uср = |
(0,6 – 0,7)Uном |
Выбор выдержек времени аналогичен выбору выдержек времени второй ступени токовой защиты, осуществляющей дальнее резервирование.
13
ЗАЩИТЫ ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ГЕНЕРАТОРА (ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА)
Схема подключения дистанционной защиты к аналоговым цепям
Возможные характеристики срабатывания
Использование эллиптических характеристик может быть выполнено наложением круговых
характеристик и т.д. |
14 |
|
ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА
Как правило, имеет две ступени: первая ступень осуществляет ближнее резервирование, вторая – дальнее резервирование
Для генераторов работающих на сборные шины в качестве резервной защиты от междуфазных КЗ рекомендуется использовать круговую характеристику срабатывания, расположенную в первом квадранте комплексной плоскости со смещением в третий квадрант.
Сопротивление срабатывания
Сопротивление смещения
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
НГ,MIN |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
уст |
|
|
K |
|
K |
|
cos( |
|
- |
|
) |
||||||
|
|
|
|
|
ОТС |
В |
МЧ |
НГ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Z |
|
|
|
|
U |
MIN |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
НГ,MIN |
|
|
3 |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
НГ,MAX |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
НОМ ,Г |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
НГ |
= |
ar cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3 |
U |
|
|
I |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
НГ ,MAX |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Zсм = 0,12∙Zуст
Угол максимальной чувствительности рекомендуется принимать равным
φмч = 80°
15
ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ
Первая выдержка времени принимается на ступень селективности больше максимальной из выдержек времени резервных защит присоединений шин высшего напряжения и действует на отключение ШСВ:
tср1 = tприс + t
Вторая выдержка времени принимается на ступень селективности больше первой выдержки времени и действует на отключение блока:
tср2 = tср1 + t
Третья выдержка времени принимается на ступень селективности больше первой выдержки времени и действует на отключение генератора:
tср3 = tср2 + t
16
ПРОВЕРКА ПО ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
По условию чувствительности к внутренним КЗ (генератора)
I |
КЗ,MIN |
|
> IН.Д.;
где |
IН.Д. |
– ток надежного действия защиты, А; |
|
I КЗ,MIN |
– ток в цепи генератора при КЗ (двухфазных либо трехфазных) на выводах |
|
|
генератора в режиме, обеспечивающем минимальное сопротивление |
|
|
измеряемое защитой; |
Ток надежного действия определяется из следующих соображений:
а) Надежное действие защиты с учетом требуемого коэффициента чувствительности (КЧ = 1,5) |
||||||
|
Z |
|
|
Z |
СР |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
Н.Д. |
|
K |
|
|
|
|
|
|
Ч |
||
|
|
|
|
|
|
|
где |
ZН.Д. – сопротивление надежного действия защиты (ZН.Д. < ZСР); |
|||||
ZСР – сопротивление срабатывания защиты
б) При внутренних КЗ напряжение на выводах генератора не превышает UНОМ,Г
IН.Д. = UНОМ / ZН.Д.;
По условию чувствительности при КЗ в конце зоны резервирования
I ( 2)
KЧ KТТ IТР
17
ЗАЩИТА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
По ПУЭ требуется только применение защиты от симметричных перегрузок с независимой выдержкой
времени с действием на сигнал.
У генераторов, как правило, существуют заводские инструкции, в которых оговорены допустимые перегрузки генератора током статора. Поэтому применение защиты от симметричных перегрузок с интегральным органом или без него определяется требованиями заказчика.
Ток срабатывания сигнального органа рекомендуется [РУ] определять по выражению
ICИГН KОТС I НОМ.Г , |
где |
K |
ОТС |
|
= 1,05
В случае применения интегрального органа точки зависимости задаются по допустимым перегрузкам
генератора током статора.
t, с
tmax
tИО,i = f (Ii*)
tсигн
tmin
Iсигн* |
Iпуск* |
Ii * |
I*,о.е. |
18
ЗАЩИТА РОТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗОК ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Защита применяется при наличии трансформаторов тока в системе возбуждения.
Принцип построения защиты и выбор параметров срабатывания аналогичен защите от симметричных перегрузок.
Защита должна действовать с двумя выдержками времени. При этом с меньшей выдержкой времени от защиты должна производиться разгрузка ротора, а с большой отключение генератора.
Для роторов с бесщеточной системой возбуждения используется защита ротора от перегрузок током возбуждения с преобразователем тока ротора
Защита подключается на фазные токи и линейные напряжения на выводах генератора. По току и напряжению статора защита определяет ток ротора. При этом должны быть правильно заданы параметры срабатывания преобразователя тока ротора. Для этого на этапе выбора состава защит проектировщики запрашивают характеристики короткого замыкания, холостого хода и другие параметры генератора. По этим данным выбираются параметры срабатывания преобразователя тока ротора.
19
ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ПОТЬЕ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Uст*
Iст*
jXр* Iст* |
E |
|
|
|
б* |
Eб* |
Iст* |
|
|
|
Uст* |
90° |
φ |
|
Iб*
3 - х.к.з. без учета jx |
р |
I |
|
|
|
ст* |
|
|
2 - х.к.з. |
|
|
Uст2* |
1 - х.х.х. |
||
Uст1*
Iст*
I |
= I |
+I |
б* |
р* |
а* |
|
|
|
I |
|
|
|
а* |
|
|
|
I |
|
|
б* |
|
|
φ |
|
I |
I |
р* |
а* |
1– кусочно-аппроксимированная характеристика х.х. генератора;
2– характеристика короткого замыкания (к.з.) генератора;
3– характеристика к.з. генератора без учета составляющей j xР*∙IСТ*.
20