Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:
(12.1)
где =1,2 и = 0,8 – коэффициенты надежности и возврата для реле РТ-40;
- коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей ( = 3-3,5 ).
А.
Согласно «Сборника директивных материалов Минэнерго СССР» от 1971 г. для обеспечения надежного действия защиты требуется:
(12.2)
= А
Принимаем ток срабатывании защиты, равный: =210 А
Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =10,5 А, соединение катушек параллельное.
Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:
(12.3)
где =1,6 с – выдержка времени МТЗ кабельной линии 35 кВ; = 0,5 с – ступень селективности для МТЗ.
=1,6 + 0,5 = 2,1 с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:
(12.4)
где = 1600 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора ( табл. 1.1).
Приводим величину тока двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора к стороне ВН, и вычисляем коэффициент чувствительности:
что удовлетворяет условию проверки.
Защита от перегрузки
Для защиты от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.332]:
(12.5)
где =1,05; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: = 0,8);
А
Ток срабатывания реле:
А
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/6 с током срабатывания =3,44 А. Соединение катушек параллельное.
Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ:
(12.6)
с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.
Защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке
В качестве защиты от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке трансформатора применяем газовую защиту.
Газовая защита выполняется с использованием реле типа РТЗ-80
Схема защиты трансформатора приведена в приложении.
13. Расчет АВР секционного выключателя
Выдержка времени автоматического включения секционного выключателя отстраивается от времени действия МТЗ отходящих линий и времени включения резерва:
, (13.1)
где = 0,5-0,7 с ступень селективности;
(13.2)
(13.3)
где - выдержка времени АПВ; = 1 с – время готовности привода;
=0,1 с – время отключения выключателя; =0,3-0,5 – отстройка по времени.
с
с
с
Принимаем с
Схема устройства АВР на секционном выключателе Q5 ГПП приведена в приложении
14. Расчет защиты генератора
Согласно ПУЭ, для генераторов мощностью более 1 МВт предусматриваются устройства релейной защиты от следующих повреждений и нарушений нормального режима работы:
- многофазные замыкания в обмотке статора и его выводах;
- однофазные замыкания на землю;
- замыкание между витками обмотки статора;
- внешних КЗ;
- симметричной перегрузки обмотки статора;
- замыкания на землю в двух точках обмотки возбуждения.
Защита от многофазных КЗ обмотки статора
Применяем трехфазную, трехсистемную продольную дифференциальную защиту с реле типа РНТ-565. При расчетах руководствуемся рекомендациями, приведенными в [6,стр.279-стр.294].
Первичный ток срабатывания принимается больший, из вычисленных по двум условиям:
(14.1)
(14.2)
где =1,3÷1,4 – коэффициент надежности; =1 – коэффициент, учитывающий переходной процесс, при применении реле типа РНТ-565; =0,5 – для однотипных трансформаторов тока; =0,1 – допускаемая наибольшая относительная погрешность трансформаторов тока; - максимальное значение начального сверхпереходного тока при внешнем трехфазном КЗ (на выводах генератора) и номинальной нагрузке генератора.
В относительных единицах:
(14.3)
Номинальный ток генератора:
(14.4)
А
Принимаем трансформатор тока типа ТВЛМ6-У3; =300 А, =5 А [2,стр.294].
Ток трехфазного КЗ:
(14.5)
А
Определим ток срабатывания:
А
А
Принимаем =163,9 А.
Ток срабатывания реле:
А,
Расчетное число витков дифференциальной обмотки:
(14.6)
где =100 А - магнитодвижущая сила срабатывания реле.
витка
Принимаем в дифференциальной обмотке ; и в уравнительной обмотке ; что в общей сложности составляет 35 витков.
Уточненный ток срабатывания защиты:
(14.7)
Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты:
(14.8)
где , согласно [6,стр.280]:
(14.9)
А
=0,111 [8,стр.8].
что удовлетворяет условию проверки.
Защита от однофазных повреждений в обмотке статора
Для защиты от замыканий на землю в обмотке статора применяют токовую защиту нулевой последовательности. Защита подключается к трансформатору тока нулевой последовательности типа ТНПШ-3-1000, установленному со стороны шинных выводов генератора. В целях обеспечения требуемой чувствительности защиты осуществляется подмагничивание трансформатора тока нулевой последовательности переменным током от цепей трансформатора напряжения.
При внешних многофазных КЗ, в реле, подключенному к ТНП, возможно появление значительных токов небаланса. Для предотвращения излишних срабатываний, защиту выводят из действия защитой генератора от внешних КЗ.
Схема защиты содержит два реле тока, предназначенных для устранения замыканий на землю в обмотке статора и двойных замыканий на землю, одно из, которых в обмотке статора. Схема защиты приведена в приложении.
Чувствительность реле 1КА действует на отключение с выдержкой времени 1-2 с, создаваемую для отстройки от переходных процессов при внешних КЗ на землю.
Промежуточное реле 2KL блокирует грубое реле 2КА при внешних КЗ.
Ток срабатывания защиты, согласно [7,стр.352]:
А, (14.10)
где =2 и =1,5 – коэффициенты надежности, учитывающие выдержку времени срабатывания защиты; =0,7 – коэффициент возврата реле тока;
- ток небаланса, приведенный к первичной стороне трансформатора тока нулевой последовательности; упрощенно для ТНПШ можно принять: 1,5 а.
- установившийся емкостной ток замыкания на землю защищаемого генератора:
(14.11)
где =314 угловая частота; - емкость одной фазы обмотки статора;
=6,3 кВ – линейное напряжение генератора.
А
А
Ток срабатывания защиты не превышает 5 А, что обеспечит надежное отключение генератора при замыканиях на землю. В качестве исполнительного органа чувствительной защиты применяем реле типа ЭТД-551/60 с последовательным соединением обмоток. В качестве исполнительного органа грубой защиты применяем реле типа ЭТ-521/2.
Защита от замыкания между витками одной фазы статора
Схема исполнения защиты приведена на рис. 14.1.
Рис. 14.2. поперечная дифференциальная защита от витковых замыканий в обмотке статора
При наличии в обмотке статора двух параллельных ветвей, для защиты от витковых замыканий в обмотке статора применяют односистемную поперечную дифференциальную защиту, действие которой, основано на сравнении геометрической суммы токов трех фаз одной ветви с геометрической суммой токов трех фаз другой ветви (генераторы мощностью 60 МВт и более).
Трансформатор ТА подключается в месте соединения нейтралей обмоток статора. К трансформатору подключается реле тока типа РТ-40/Ф, имеющие встроенный фильтр третьей гармоники. При витковом замыкании в одной из фаз, возникает уравнительный ток, который приводит к срабатыванию защиты. Защита действует на отключение генератора.
Ток срабатывания защиты отстраивается от токов небаланса, протекающих в реле в режимах холостого хода и короткого замыкания генератора.
Защита от внешних КЗ
Для защиты от внешних КЗ применяем максимальную токовую защиту с пусковым органом минимального напряжения. Трансформаторы тока включены в нейтрали, схеме соединения – полная звезда.
Пусковой орган минимального напряжения состоит из трех реле минимального напряжения, включенных на междуфазное напряжение.
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока генератора, согласно [7,стр.356]:
(14.12)
где =1,1-1,2 и =0,8 – коэффициенты надежности и возврата для реле РТ-40.
А.
Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания =5,72 А, соединение катушек параллельное.
Напряжение срабатывания защиты, согласно [7,стр.356]:
(14.13)
В
Напряжение срабатывания реле, согласно [7,стр.356]:
(14.14)
где = 1,1÷1,2 – коэффициент надежности; =1,2 – коэффициент возврата для реле минимального напряжения типа РН-54; - коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
В
Для выполнения защиты применяем реле напряжения РН-54/160 с напряжением срабатывания = 42 В.
Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:
(14.15)
где = 1,6 с – выдержка времени МТЗ кабельной линии 35 кВ; =0,5 с - ступень селективности для МТЗ.
с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.
Коэффициент чувствительности защиты по току, согласно [7,стр.356]:
(14.16)
где =1600 А – ток даухфазного КЗ на выводах генератора.
;
что удовлетворяет условию проверки.
Коэффициент чувствительности защиты по напряжению согласно [7,стр.356]:
(14.17)
где = - максимальное остаточное напряжение при КЗ в конце зоны действия защиты.
что удовлетворяет условию проверки.
Защита от симметричных перегрузок
Для защиты генератора от симметричных перегрузок используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.379]:
(14.18)
где =1,05; - коэффициент возврата ( для реле РТ-40: =0,8);
А
Ток срабатывания реле:
А
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/6 с током срабатывания =5,0 А. Соединение катушек параллельное.
Выдержка времени принимаем на ступень больше, чем выдержка времени защиты от внешних КЗ.
(14.19)
с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-123.
Защита от замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения
Защита выполняется по мостовой схеме. В диагональ моста включается токовое реле КА. Схема исполнения защиты приведена на рис. 14.2.
Рис. 14.3 Защита от замыканий на землю обмотки возбуждения
Мост образуется сопротивлениями и левой и правой части обмотки возбуждения (относительно первой точки замыкания К1) и сопротивлениями и переменного резистора, подключенного к кольцам ротора генератора. До появления второго замыкания мост балансирует, на переменном резисторе устанавливают такое сопротивление, при котором ток в диагонали отсутствуют.
Этому соответствует условие: При возникновении второй точки замыкание на землю (точка К2), баланс моста нарушается и защита срабатывает.
Даже при сбалансированном мосте через его диагональ может проходить ток, обусловленный неравномерностью воздушного зазора между статором и ротором генератора. Чтобы под действием указанного тока защита не сработала, последовательно с основной обмоткой токового реле КА, включает реактор LR, имеющий для переменного тока большое сопротивление. Кроме этого, в диагональ моста включают трансформатор тока ТА, вторичный тока которого подводят к дополнительной обмотке токового реле КА. Магнитодвижущая сила обмотки направлена встречно магнитодвижущей силе обмотки , поэтому воздействие переменного тока на реле КА уменьшается.
Защита от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения отстраивается от тока небаланса обусловлено неточный балансировкой моста и наличием переменного тока в реле.
Список литературы
1. Л. Д. Рожкова, В.С. Козулин. «Электрическое оборудование станций и подстанций» Москва: Энергоатомиздат 1987 г.
2. И. П. Крючков, Н. Н. Кувшинский, Б. Н. Неклепаев. « Электрическая часть станций и подстанций» Москва: Энергия 1978 г.
3. В. И. Идельчик «Электрические системы и сети» Москва, Энергоатомиздат 1989 г.
4. Б. Ю. Липкин. «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва, «Высшая школа» 1975 г.
5 «Справочник по релейной защите». Под общей редакцией М.А. Берковича Государственное энергетическое издательство. 1963 г.
6. А. М. Авербух. «Релейная защита в задачах с решениями и примерами» Ленинград, Энергия 1975 г.
7. М. А. Беркович, В. А. « Основы техники и эксплуатации релейной защиты» Москва: Энергия 1971 г.
8. М. А. Беркович, В. Н. Вавин, М. Л. Голубев и др. «Справочник по релейной защите» Государственное энергетическое издательство, Москва, 1963 г.
