Расчётное число витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора:
(8.3)
где: - минимальная МДС срабатывания реле (для реле РНТ-566 ). Определяется уточнённое значение тока срабатывания защиты исходя из фактически установленного числа витков рабочей обмотки реле по выражению:
(8.4)
2.8.3 Определение чувствительности защиты
Чувствительность защиты при повреждении в защищаемой зоне оценивается коэффициентом чувствительности , который определяется отношением минимального тока короткого замыкания к току срабатывания защиты:
(8.5)
где: - периодическая составляющая () минимального тока металлического короткого замыкания в защищаемой зоне.
2.9 Резервная дифференциальная защита энергоблока
Основные положения по расчёту резервной дифференциальной защиты блока, выполненной на реле типа ДЗТ-21.
Пример расчёта выполнен для случая защиты энергоблока мощностью 160 МВт и более, подключённого к ОРУ - 330... 750 кВ через два выключателя.
Расчёт защиты принципиально не отличается от расчёта защиты трансформатора блока (раздел 5), однако есть ряд особенностей, обусловленных схемой её включения.
Расчёт рабочей цепи защиты включает в себя определение минимального тока срабатывания защиты и выбор ответвлений трансреактора, а также ответвлений выравнивающих автотрансформаторов при их наличии.
Минимальный ток срабатывания защиты выбирается по большему из двух условий:
· отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора блока под напряжение по выражению (7.1);
· отстройки от максимального тока короткого замыкания за трансформатором собственных нужд.
(9.1)
где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,5;
- периодическая составляющая тока трёхфазного металлического короткого замыкания на выводах одной из обмоток трансформатора собственных нужд в максимальном режиме работы станции и системы.
Для резервной дифференциальной защиты допускается загрубление по сравнению с основной, поскольку она предназначена для быстрой ликвидации коротких замыканий на ошиновке высокого и низкого напряжения блока и не предназначена для защиты от межвитковых коротких замыканий.
Определяются вторичные номинальные токи в плечах защиты по выражениям (7.2), (7.3) и (7.4).
Далее для каждого плеча защиты определяется относительное значение минимального тока срабатывания защиты:
(9.2)
(9.3)
В случае значительных расхождений для отдельных плеч защиты рекомендуется уточнить выравнивание токов автотрансформаторами.
Уставка защиты принимается равной наибольшему значению, полученному по (9.2) или (9.3) и выставляется с помощью резистора R13.
Расчёт цепи торможения включает в себя определение ответвлений на выходных трансформаторах тока тормозной цепи и расчёт коэффициента торможения.
Номинальные токи ответвлений трансформаторов тока цепи торможения выбираются (в соответствии с их параметрами, указанными в приложении) ближайшими большими подведённых к защите токов или и .
для ТLА2: (ответвление 6) (9.3)
для ТLА1: (ответвление 6) (9.4)
Ток начала торможения (длина горизонтального участка тормозной характеристики) определяется так же, как для основной дифференциальной защиты трансформатора блока.
Коэффициент торможения определяется при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения блока по условию отстройки защиты от максимального значения тока небаланса. При этом расчётным является короткое замыкание за одним из выключателей высокого напряжения, через который протекает максимальный суммарный ток системы и защищаемого блока. В этом случае погрешности трансформаторов тока в цепи указанного выключателя создают максимальные токи небаланса.
Ток в рабочей цепи защиты принимается равным току небаланса согласно (7.11). Ток небаланса определяется по выражениям (7.12), (7.13) и (7.14), относительное значение тока в рабочей цепи по (7.16).
Минимальные значения тормозных токов для каждой тормозной цепи определяются в тех же расчётных точках, что и при расчёте рабочих токов реле по выражению (5.22), а их относительное значение - по формуле (5.23).
Коэффициент торможения защиты определяется по выражению (5.27) для каждого расчётного режима. Принимается большее значение .
Уставку дифференциальной отсечки во всех случаях можно принимать минимальной (), поскольку при этом обеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешних коротких замыканиях.
Чувствительность защиты при внутренних коротких замыканиях всегда высокая в связи с малым значением минимального тока срабатывания и наличием горизонтального участка тормозной характеристики.
В соответствии с требованиями ПУЭ коэффициент чувствительности резервной дифференциальной защиты должен быть не менее двух ().
Резервная дифференциальная защита, устанавливаемая на блоках с выключателем в цепи генератора, должна иметь выдержку времени .
2.10 Защита от внешних симметричных коротких замыканий
Защита выполняется с помощью одного из трёх реле сопротивления комплекта КРС-2.
Реле имеет круговую или эллиптическую характеристику срабатывания, расположенную в I квадранте комплексной плоскости.
Сопротивление срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от режима наибольшей нагрузки. Сопротивление нагрузки определяется по выражению:
(10.1)
где: - минимальное напряжение на выводах генератора, принимается равным ;
- максимальное значение рабочего тока генератора в условиях кратковременной перегрузки, принимается равным .
Сопротивление срабатывания защиты при круговой характеристике срабатывания реле:
(10.2)
где: - коэффициент отстройки, принимается равным 1,2;
- коэффициент возврата реле, равен 1,05;
- угол максимальной чувствительности реле, равный 80О для реле сопротивления КРС-2;
- угол нагрузки (определяется при дальнейшем расчёте).
Принимается, что активная мощность не изменилась:
(10.3)
При пониженном напряжении до и максимальном токе нагрузки :
(10.4)
Из равенства выражений (10.3) и (10.4) следует:
отсюда:
(10.5)
и
(10.6)
При использовании эллиптической характеристики сопротивление срабатывания может быть увеличено (сопротивление, подсчитанное по выражению (10.2), может быть принято равным малой оси эллипса), что в общем случае улучшает дальнее резервирование. Однако следует иметь в виду, что наибольшее значение ограничивается режимами перевозбуждения генератора при малых значениях , то есть максимально возможной реактивной нагрузкой генератора. Такие режимы возможны в условиях дефицита реактивной мощности, а также при использовании генератора в качестве синхронного компенсатора. Для оценки относительной величины большой оси эллипса характеристики срабатывания реле сопротивления максимальную допустимую для генератора реактивную нагрузку можно принять равной . Этому соответствует угол нагрузки и . При напряжении :
При этом в соответствии с (10.1):
Принимая в (8.2) , получаем:
(10.7)
Соотношение осей эллипса характеризуется коэффициентом эллиптичности, причём отстройка защиты от токов нагрузки обеспечивается при:
Для блок-реле сопротивления типа КРС-2 коэффициент эллиптичности может быть принят: 0,5; 0,65; 0,8.
При выбранном уточняется уставка по малой оси эллипса ():
(10.8)
Уставка по большой оси эллипса принимается равной .
Уставка срабатывания на реле сопротивления подсчитывается по выражению:
(10.9)
где: - коэффициент трансформации трансформаторов тока;
- коэффициент трансформации трансформаторов напряжения;
- коэффициент трансформации промежуточных трансформаторов тока, равный 10/5 А, а при его отсутствии .
Ток десятипроцентной погрешности реле зависит от вида характеристики: при номинальном токе 5 А и круговой характеристике без смещения со схемой подпитки, а также со смещением 12% в III квадрант он равен 1,45 А, при смещении 6% 1,6 А, при смещении 20% - 1,8 А, при эллиптической характеристике без смещения и со смещением - 2,2 А.
Защита имеет две выдержки времени для действия на деление шин и отключение блока от сети, отстроенные по времени действия от междуфазных коротких замыканий присоединений, отходящих от шин станции. Так как эти выдержки времени заведомо больше 1,5 с, отстройка от качаний не требуется.
Чувствительность защиты проверяется следующим образом:
· чувствительность реле по току точной работы определяется при трёхфазном коротком замыкании в конце зоны, охватываемой защитой, при этом минимальное значение коэффициента чувствительности должно быть не менее 1,3;
· чувствительность реле по измеряемому сопротивлению при резервировании смежных с блоком участков линии определяется в условиях эксплуатации с учётом подпитки от смежных элементов. Требуемый минимальный коэффициент чувствительности 1,2.
2.11 Защита от несимметричных коротких замыканий и перегрузок током обратной последовательности с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания
Защита выполняется с помощью фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-6М.
К основным органам устройства относятся:
· фильтр токов обратной последовательности;
· входное преобразовательное устройство;
· сигнальный орган;
· пусковой орган;
· интегральный орган;
· отсечка I;
· отсечка II.
При проектировании должны быть определены:
