5.2 Перечень защит основного оборудования

В соответствии с ПУЭ согласно мощности генератора, принимаем к установке следующие виды защит на основном оборудовании.

Защиты генератора СВ 840/150–52–62,5 МВА:

• Продольная дифференциальная защита генератора (от междуфазных КЗ в обмотках статора генератора и на его выводах);

• Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора;

• Защита от повышения напряжения;

• Защита обратной последовательности от токов внешних несимметричных коротких замыканий и несимметричных перегрузок генератора;

• Защита от асинхронного хода с потерей возбуждения;

• Защита от симметричной перегрузки обмотки статора;

• Защита от перегрузки обмотки ротора, контроль длительности форсировки;

• Дистанционная защита от внешних коротких замыканий;

• Защита от длительной форсировки;

• Защита ротора от замыканий на землю в одной точке;

• Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) генератора.

Защиты силового трансформатора ТДЦ-80000/220-У1:

• Продольная дифференциальная защита (от внутренних междуфазных повреждений и повреждений на выводах обмоток трансформатора));

• Газовая защита (от внутренних повреждений);

• Защита от повышения температуры масла в баке трансформатора;

• Защита от потери охлаждения (потеря питания или поломка маслонасоса и вентилятора системы охлаждения трансформатора);

• Токовая защита обратной последовательности (от внешних несимметричных КЗ и перегрузок);

• МТЗ с пуском минимального напряжения (для защиты от внешних симметричных КЗ);

• Контроль состояния и защиты высоковольтных выводов (КИВ – 220);

• Защита от однофазных коротких замыканий на землю в сети 220кВ;

• Контроль изоляции сети 10,5 кВ;

• Защита от перегрузки (резервная защита).

Защиты воздушных линий 220 кВ:

Основные защиты:

• Дифференциально–фазная высокочастотная защита (от всех видов КЗ);

Резервные защиты:

• Трехступенчатая дистанционная защита (от междуфазных замыканий);

• Ступенчатая токовая направленная защита нулевой последовательности (от замыканий на землю);

• Токовая отсечка (от близких междуфазных замыканий);

• УРОВ 220кВ (для обеспечения отключения КЗ при отказах выключателей 220кВ).

Защиты трансформаторов собственных нужд ГЭС:

• Дифференциальная защита;

• Газовая защита;

• МТЗ на стороне 10,5 кВ;

• Защита от перегрузки;

• Защита устройств РПН.

5.3 Расчет номинальных токов

Номинальных ток генератора:

(5.1)

где – номинальная полная мощность генератора;

– номинальная напряжение генератора;

Номинальный ток генератора, приведённый к низшей стороне трансформатора тока:

(5.2)

где – коэффициент схемы, равный единице для схемы соединения «звезда»;

– коэффициент трансформации трансформатора тока на стороне генераторного напряжения.

Для схемы возбуждения с вспомогательным генератором, мощность генератора возбуждения:

(5.3)

Принимаем генератора возбуждения 300 кВА.

Выполним пересчет тока генератора возбуждения:

(5.4)

(5.5)

5.4 Описание защит и выбор уставок

5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора

Продольная дифференциальная защита генератора является основной быстродействую­щей чувствительной защитой от междуфазных коротких замыканий в обмотке ге­нератора и на его выводах

Защита выполняется трехфазной и подключается к трансформаторам тока в линейных вы­водах статора генератора и к трансформаторам тока в нейтральных выводах.

Номинальный ток генератора: I_ном = 3437 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока: η_тт=4000/5А.

Начальный ток срабатывания определяет чувствительность защиты при малых тор­мозных токах. Величина I_СР,0 выбирается с учетом возможности отстройки защиты от тока не­баланса номинального режима:

(5.6)

где коэффициент однотипности трансформаторов тока;

– относительная погрешность трансформатора тока.

Уставка выбирается из следующего условия:

(5.7)

где = 2 – коэффициент надежности.

Исходя из вышеуказанного условия принимается уставка начального тока срабатывания:

(5.8)

Коэффициент торможения определяет чувствительность защиты к повреждениям при протекании тока нагрузки. Величина выбирается с учетом отстройки защиты от токов небаланса, вызванных погрешностями трансформаторов тока при сквозных коротких замыкания.

Максимальный ток через трансформаторы тока на линейных выводах при внешнем трехфазном КЗ в цепи генератора:

(5.9)

где – сверхпереходное ЭДС генератора, 1,13;

– сверхпереходное сопротивление генератора, 0,2.

Максимальный ток небаланса при внешнем трехфазном КЗ равен:

, (5.10)

где – коэффициент апериодической составляющей равный 2.

Коэффициент торможения определяется из следующего условия:

(5.11)

где – коэффициент надежности, 2;

– ток трехфазного КЗ на выводах генератора равный 19419,05 А.

Таким образом, коэффициент торможения принимается равным 0,35.

Уставка начального торможения выбирается исходя из условия (5.12) и равна:

(5.12)

Далее рассчитывается тормозной ток В, определяющий точку излома характеристики срабатывания. При выборе уставки В должно выполняться следующее условие:

(5.13)

Принимаем типовое значение уставки равным 1,5I_н.

Для обеспечения надежной работы при больших токах короткого замыкания в зоне действия, предусматривается токовая отсечка с током срабатывания:

(5.14)

На рисунке 5.1 приведена характеристика срабатывания дифференциальной защиты.

Рисунок 5.1 Характеристика срабатывания дифференциальной защиты генератора

Защита действует на отключение генератора, гашение полей, останов турбины со сбросом аварийно-ремонтных затворов и на пуск пожаротушения генератора.