- •5 Релейная защита и автоматика
- •5.1 Перечень защит основного оборудования
- •5.2 Описание защит и расчет их уставок
- •5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (I∆g)
- •5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (Un(Uo))
- •5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (i2)
- •5.2.5 Защита от симметричных перегрузок
- •5.2.6 Дистанционная защита генератора
- •5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора
- •5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор
- •5.4Таблица уставок и матрица отключений защит
5 Релейная защита и автоматика
Силовое электрооборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов устройствами релейной защиты, автоматическими выключателями или предохранителями и оснащено устройствами электроавтоматики, в том числе устройствами противоаварийной автоматики и устройствами регулирования.
Рассмотрим защиты основных элементов ГЭС: генераторов, трансформаторов и ЛЭП.
5.1 Перечень защит основного оборудования
В соответствии с ПУЭ согласно мощности генератора принимаем к установке следующие виды защит на основном оборудовании.
На главном генераторе ГГ:
Продольная дифференциальная зашита генератора от многофазных коротких замыканий в обмотках статора генератора и на его выводах;
Защита от замыканий на землю (100%) обмотки статора генератора;
Защита от замыканий на землю обмотки ротора генератора;
Защита от повышения напряжения;
Защита обратной последовательности от токов внешних несимметричных коротких замыканий и несимметричных перегрузок генератора;
Защита от симметричных перегрузок статора;
Дистанционная защита от внешних коротких замыканий;
Защита от асинхронного режима без потери возбуждения генератора;
Защита от асинхронного режима при потере возбуждения генератора;
Защита от перегрузки обмотки ротора, контроль длительности форсировки;
Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) генератора;
На силовом трансформаторе блока:
Дифференциальная защита от всех видов коротких замыканий;
Устройство выбора поврежденной фазы трансформатора, охватывающее обмотку ВН (Дифференциальная защита нулевой последовательности);
Токовая защита нулевой последовательности от коротких замыканий на землю в сети 110 кВ;
Резервная максимальная токовая защита;
Защита от замыканий на землю на стороне 10,5 кВ трансформатора блока;
Контроль тока и напряжения для пуска пожаротушения трансформатора блока;
Реле тока охлаждения трансформатора блока;
На трансформаторе СН ГЭС:
Дифференциальная защита от всех видов коротких замыканий
Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению
Защита от перегрузки
Реле тока охлаждения
На линиях электропередачи 110 кВ:
- Основные защиты:
дифференциально-фазная высокочастотная защита от всех видов КЗ.
- Резервные защиты:
3-х ступенчатая дистанционная защита от многофазных замыканий;
токовая отсечка для резервирования дистанционной защиты при близких междуфазных КЗ;
4-х ступенчатая токовая направленная защита от замыканий на землю (ТНЗНП);
для обеспечения отключения КЗ при отказах выключателей 110 кВ предусматривается УРОВ 110 кВ.
5.2 Описание защит и расчет их уставок
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (I∆g)
Продольная дифференциальная защита генератора является основной быстродействующей чувствительнойзащитой 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:
Коэффициент трансформации трансформаторов тока:
1) Начальный ток срабатывания определяет чувствительность защиты при малых тормозных токах. Величинавыбирается с учетом возможности отстройки защиты от тока небаланса номинального режима:
где- коэффициент однотипности трансформаторов тока;
- относительная погрешность трансформаторов тока.
Уставка выбирается из условия:
где - коэффициент надежности.
Принимаем уставку:
2) Коэффициент торможения определяет чувствительность защиты к повреждениям при протекании тока нагрузки. Величинавыбирается с учетом отстройки защиты от токов небаланса, вызванных погрешностями трансформаторов тока при сквозных коротких замыканиях.
Максимальный ток небаланса при внешнем трехфазном коротком замыкании равен:
где– коэффициент апериодической составляющей;
- относительная погрешность трансформаторов тока;
- коэффициент однотипности трансформаторов тока (0,5-для однотипных ТТ, 1,0 для разных ТТ);
- максимальный ток через трансформаторы тока в линейных выводах при внешнем трехфазном коротком замыкании в цепи генераторного напряжения;
Таким образом, максимальный ток небаланса равен по (5.3):
Коэффициент торможения выбирается из условия:
где – коэффициент надежности;
- ток трехфазного короткого замыкания на выводах генератора.
Принимаем уставку
3) Уставка начального торможения (увеличивает зону работы защиты без торможения):
4) Тормозной ток В определяет точку излома характеристики срабатывания. При выборе В должно выполняться условие:
Принимаем типовое значение уставки В = 1,5 (при этом условие выполняется).
На рисунке 5.1 приведена характеристика срабатывания дифференциальной защиты генератора.
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.