(2.6)
Номинальное значение первичного тока на стороне низкого напряжения энергоблока 24 кВ:
(2.7)
Номинальное значение первичного тока в ответвлении на трансформатор собственных нужд 24 кВ:
(2.8)
Для компенсации фазового сдвига за счёт схемы соединения трансформатора схема соединения трансформаторов тока на стороне ВН выбирается - “треугольник”, а на стороне НН и в ответвлении на ТСН - “звезда”.
В соответствии с величинами номинальных значений токов трансформатора со сторон ВН, НН и ТСН на стороне ВН используется встроенный трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI ВН = 1000/1 А, на стороне НН - трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI НН = 30000/5 А, а на стороне ответвления на ТСН - трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI ТСН = 1500/5 А.
Вторичный ток в плече защиты на стороне высшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:
(2.9)
Вторичный ток в плече защиты на стороне низшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:
(2.10)
Вторичный ток в плече защиты в ответвлении на трансформатор собственных нужд, соответствующий номинальной мощности ТСН, составляет:
(2.11)
Максимальное значение первичного тока, приведённое к стороне ВН энергоблока, проходящего через защищаемый трансформатор при коротком трехфазном металлическом замыкании на выводах одной из расщеплённых обмоток трансформатора собственных нужд, составляет:
(2.12)
Так как в цепи генераторного напряжения установлен выключатель нагрузки, то в качестве расчётного принимается короткое трехфазное металлическое замыкание на выводах ВН трансформатора блока. Максимальный первичный ток, проходящий через защищаемый трансформатор в этом режиме и приведённый к стороне ВН блока, составляет:
(2.13)
Максимальный первичный ток, проходящий через защищаемый трансформатор в этом режиме и приведённый к стороне НН блока, составляет:
(2.14)
Минимальное значение тока короткого двухфазного замыкания на выводах ВН трансформатора при работе энергоблока на холостом ходе составляет:
(2.15)
Минимальное значение тока короткого двухфазного замыкания на выводах НН трансформатора в минимальном режиме работы энергосистемы и при отключённом генераторе составляет:
(2.16)
2.3 Продольная дифференциальная токовая защита генератора
Защита выполняется на реле с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформатором типа ДЗТ-11/5. Реле имеет рабочую обмотку с ответвлением посередине и тормозную обмотку.
Тормозную обмотку наиболее целесообразно присоединить к трансформаторам тока со стороны линейных выводов. Наличие торможения позволяет повысить чувствительность защиты за счёт отстройки от коротких внешних замыканий и асинхронного режима.
Выбор уставок защиты сводится к определению числа витков тормозной обмотки при принятом числе витков рабочей обмотки.
МДС срабатывания реле при отсутствии торможения Fср=100 А. При этом минимальный ток срабатывания реле составляет:
А (3.1)
При этом для всех типов генераторов первичный ток срабатывания защиты составляет.
Число витков рабочей обмотки принимается в зависимости от соотношения токов в плечах защиты в условиях номинального режима. При соотношении токов 1:1 (обмотка статора имеет одну параллельную ветвь) используются 144 витка рабочей обмотки. При соотношении токов 1:2 (обмотка статора имеет две параллельных ветви) используется ответвление в средней части рабочей обмотки, к которому подключается плечо с большим током.
Необходимое торможение определяется по условию отстройки защиты от наибольшего тока небаланса при коротком внешнем замыкании или асинхронном ходе генератора:
А (3.2)
где - относительная погрешность трансформаторов тока, принимается равной 0,1;
- коэффициент однотипности, для однотипных трансформаторов принимается равным 0,5;
- коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимся трансформатором принимается равным 1,0;
- периодическая составляющая тока короткого замыкания или наибольшее значение тока асинхронного хода, А.
На блоках с выключателем в цепи генератора ток определяется при коротком замыкании на выводах генератора, а при его отсутствии - при коротком замыкании за трансформатором блока.
Наибольшее значение тока асинхронного хода определяется по выражению:
А (3.3)
где: - фазное напряжение сети высшего напряжения блока;
- переходный реактанс генератора;
- сопротивление трансформатора;
- сопротивление сети в максимальном режиме.
Переходный реактанс генератора:
(3.4)
Намагничивающая сила рабочей обмотки реле вычисляется по значению тока в рабочей обмотке, равного току небаланса, и числу витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора реле:
(3.5)
где: - число витков рабочей обмотки, 144 или72 витка;
- коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,6;
- коэффициент трансформации трансформатора тока;
- определяется по выражению (3.2) и принимается большим из двух условий (короткое замыкание и асинхронный ход).
Для выбора числа витков тормозной обмотки определяется МДС по тормозной характеристике реле серии ДЗТ-11 из условия минимального торможения Fт=130.
Расчётное число витков тормозной обмотки определяется по выражению:
(3.6)
где:
Принимается большее ближайшее число витков по справочным данным Wт расч = 24
Чувствительность защиты при отсутствии торможения определяется при двухфазном коротком замыкании на выводах генератора и его работе на холостом ходу:
(3.7)
где: - полный ток в месте короткого замыкания;
- определяется по формуле (3.1);
При наличии торможения коэффициент чувствительности определяется соотношением:
(3.8)
Для нахождения предварительно для случая двухфазного короткого замыкания на выводах генератора определяется рабочая и тормозная МДС:
(3.9)
где: - число витков рабочей обмотки (144 витка);
(3.10)
где: - ток короткого замыкания со стороны системы;
- принятое число витков тормозной обмотки.
Далее по тормозной характеристике при максимальном торможении определяется точка с координатами и , которая соединяется с точкой начала координат. Находится по пересечению прямой с тормозной характеристикой при максимальном торможении (верхняя характеристика) и определяется по (1.7) коэффициент чувствительности.
2.4 Поперечная дифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке статора
Защита выполняется на токовом реле типа РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник и включается на трансформатор тока, установленный в перемычке между двумя нейтралями параллельных ветвей обмотки статора. Реле имеет четыре диапазона уставок от 1,75 до 17,5 А.
При проектировании можно принять А. Как правило, и значение тока срабатывания защиты определяется при наладке по условию отстройки от токов небаланса при коротком внешнем замыкании. С этой целью измеряется ток небаланса в катушке исполнительного органа в режиме холостого хода генератора при максимальном напряжении и в режиме короткого замыкания при номинальном токе. Измерения выполняют на минимальном диапазоне уставки реле (1,75... 3,5 А).
Первичный ток срабатывания защиты:
А (4.1)
где: - коэффициент трансформации трансформатора тока поперечной дифференциальной защиты.
2.5 Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора
2.5.1 Общие положения
Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора выполняется действующей по напряжению и содержит два органа: максимальное реле напряжения первой гармоники, защищающее до 90% обмотки статора со стороны линейных выводов, и реле напряжения третьей гармоники с торможением, защищающее до 35% обмотки статора генератора со стороны нулевых выводов.
Расчёт уставок защиты сводится к определению параметров срабатывания указанных органов.
2.5.2 Определение уставки органа максимального напряжения
Уставку органа напряжения выбирают по условию отстройки от напряжения нулевой последовательности основной частоты при однофазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения за трансформатором блока:
(5.1)
где: -утроенное напряжение нулевой последовательности со стороны линейных выводов генератора;
- коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,3;
- коэффициент трансформации трансформатора напряжения обмотки, соединённой в разомкнутый треугольник:
(5.2)
Напряжение нулевой последовательности на выводах генератора:
(5.3)
где: - коэффициент, учитывающий режим нейтрали генератора (при заземлённой нейтрали ; при изолированной – );
- максимальное значение напряжения нулевой последовательности на стороне высокого напряжения трансформатора блока при однофазном коротком замыкании (определяется расчётом);
- ёмкость между обмотками высокого и низкого напряжения одной фазы трансформатора блока;
- ёмкость одной фазы обмотки статора генератора на землю;
- ёмкость одной фазы обмотки низкого напряжения трансформатора блока на землю.
В связи со сложностью определения ёмкостей и целесообразно при наладке измерять напряжения на фазных выводах генератора при подаче напряжения от постороннего источника на разземлённую нейтраль трансформатора блока относительно земли.
Напряжение на генераторе в реальных условиях будет больше измеренного в раз (коэффициент тот же, что и в выражении (5.3)).
В целях предотвращения излишних отключений энергоблоков из-за чрезмерной чувствительности рекомендуется принимать уставку реле напряжения 10 В. В любом случае уставка не должна превышать 15 В.
В защите ЗЗГ-1 с целью отстройки от внешних однофазных коротких замыканий применяется выдержка времени на срабатывание . В защитах более поздней разработки (ЗЗГ-11 и ЗЗГ-12) предусмотрена блокировка защиты по напряжению обратной последовательности и поэтому задержка на срабатывание не требуется.
2.5.3 Определение уставки третьей гармоники
