Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита и автоматические системы управления устройствами электроснабжения. Учебное пособие для СПО
.pdf
111
буждения (при увеличении частоты на 10 %, полностью
закрывается доступ пара в турбину). На гидрогенераторах
регуляторы скорости действуют медленнее, в результате
частота вращения может возрасти на 40÷60 %, а напряжение на 50 % свыше номинальных значений. Поэтому на
гидрогенераторах дополнительно устанавливается защита
от повышения напряжения, действующая на снятие воз-
буждения или отключения генератора.
Какие именно защиты устанавливать на генераторе
от повреждений или ненормальных режимов, регламенти-
руется в зависимости от его напряжения и мощности.
В соответствии с этим, при рассмотрении защиты генера-
торов, они разделены на три группы:
• низковольтные напряжением до 1 кВ;
• высоковольтные мощностью до 1 МВт;
• высоковольтные с мощностью свыше 1 МВт.
Защита низковольтных
генераторов от междуфазных КЗ
Для генераторов мощностью 150 кВт и менее эта защита
может выполняться плавкими предохранителями (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Расчетные точки повреждения при выборе
предохранителей для защиты генератора
112
При выборе предохранителя для защиты генератора
есть следующая особенность: при работе одиночного генератора под током I
кз.max
понимается ток I
кз.G,
идущий от ге-
нератора в точку К1 (рис. 4.1), а при его работе параллельно с другими генераторами или энергосистемой ток I
кз.с
,
идущий от энергосистемы (точка К2 рис. 4.1). При выборе
номинального тока плавкой вставки, за ток I
раб.max
прини-
мается ток I
G.ном
. Коэффициент запаса К
зап
принимается
меньший для одиночно работающего генератора, в отли-
чие от того, который работает параллельно с сетью.
Защита от междуфазных КЗ может быть реализована
автоматами, при этом защита выполняется двухфазной, если нейтраль генератора не заземлена, и трехфазной при ее
заземлении. При параллельной работе генераторов с сетью
автоматы устанавливаются со стороны шинных выводов
генератора, при работе на автономную нагрузку — со сто-
роны нулевых выводов. При выборе автоматов принимается I
расч.
= I
G.ном.
.
Защита высоковольтных
генераторов от междуфазных КЗ
Эту защиту осуществляет токовая отсечка, к которой
предъявляются требования аналогичные требованиям к отсечки низковольтных генераторов. Если Кч отсечки меньше 2, то вместо нее применяется продольная дифференци-
альная защита (рис. 4.2).
Первая группа трансформаторов типа 1ТА, располагается у генераторного выключателя Q, трансформаторы
второй группы 2ТA — со стороны нейтрали. Для умень-
шения тока небаланса, при внешних КЗ трансформаторы
тока подбирают с одинаковыми характеристиками, сопротивления плеч защиты выравнивают подбором сечения соединительных проводов и последовательно с токовыми ре-
ле включают добавочные резисторы R (5÷100 Ом).
113
Рис. 4.2. Продольная дифференциальная
защита генератора с реле РТ-40
Ток срабатывания защиты должен удовлетворять
следующим условиям:
расч.max.нбзапз.с
IКI
; (4.2)
ном.Gзапз.с
IКI
; (4.3)
max.вн.кзапероднрасч.max.нб
I
100
ККI
=
, (4.4)
где К
зап.
= 1,3.
Выполнение условия (4.2) предотвращает ложное
действие защиты в случае обрыва соединительных прово-
дов или повреждениях одного из трансформаторов тока.
При определении чувствительности защиты ток I
кз.min
находят для двух возможных режимов:
• повреждение одиночно работающего генератора
(ток к месту повреждения идет только от генератора);
114
• повреждение генератора, включаемого в сеть мето-
дом самосинхронизации (ток к месту повреждения прохо-
дит из сети).
Коэффициент чувствительности должен быть ≥ 2 для
меньшего из двух найденных токов.
Защита на рис. 4.2, выполнена в двухфазном исполнении, следовательно, не может отключать двойные замыкания на землю, если одно из мест повреждения находится
в сети генераторного напряжения, а второе — в фазе гене-
ратора, не имеющий трансформаторов тока. Такие повреждения ликвидируются защитой поврежденного элемента
сети и защитой генератора.
4.2. Защита трансформаторов
К повреждениям трансформаторов относятся:
• междуфазные К3 на выводах и в обмотках;
• замыкание между витками одной фазы;
• замыкание на землю обмоток или их наружных вы-
водов;
• повреждение магнитопроводов трансформаторов,
приводящие к появлению местного нагрева и «пожару в
стали».
Опыт показывает, что К3 на выводах и витковые замыкания в обмотках трансформаторов происходят наиболее часто. Значительно реже возникают междуфазные К3 в
обмотках, а для трансформаторных групп (состоящих из
трех однофазных трансформаторов) они вообще исключены. Защита от К3 выполняется с действием на отключение
без выдержки времени.
Ненормальные режимы работы трансформаторов
обусловлены протеканием сверх токов К3 и перегрузок.
Длительное прохождение тока внешнего К3 возникает при
не отключившемся повреждении на отходящем от транс-
115
форматора присоединений, поэтому на трансформаторе
должна предусматриваться защита, отключающая трансформатор при появлении сверх токов. Ток внешнего К3
приводит к интенсивному нагреву изоляций обмоток и ее
повреждению. А также при внешнем К3 имеет место понижение напряжения в сети. Сверхтоки перегрузки отно-
сительно невелики, и их протекание допустимо в течение
некоторого времени. Так, согласно нормам, перегрузку порядка 1,6I
т.ном.
можно допускать в течение 45 минут. В свя-
зи с этим защита от перегрузки при наличии дежурного
персонала должна выполняться на сигнал. При отсутствии
дежурного персонала защита должна действовать на разгрузку или отключение. Данный режим не влияет на работу системы, т.к. обычно не сопровождается снижением
напряжения. К ненормальным режимам работы трансфор-
маторов с масляным заполнением относится также недопустимое понижение уровня масла в баке.
Защиты трансформаторов
от междуфазных КЗ
Трансформаторы малой мощности до 750 кВА при
напряжении 10 кВ и до 3200 кВА при напряжении 35 кВ,
обычно коммутируют выключателями нагрузки ВНП, которые установлены на стороне высшего напряжения. Данные выключателями снабжены предохранителями типа ПК
при напряжении 6(10) кВ и типа ПСН при напряжении
35 кВ. номинальный ток плавкой вставки I
вс.ном
, выбирают
исходя из следующего условия:
I
вс.ном
≈ (1,5 + 2.5) I
т.ном
(4.5)
где коэффициентом (1,52,5), учитывается возможность
нежелательного срабатывания предохранителей при брос-
116
ках тока намагничивания, вызванных включением транс-
форматора.
Помимо соблюдения условия (4.5) необходимо обеспечить селективное действие предохранителя, для этого
его времятоковая характеристика согласовывается с характеристиками защит отходящих присоединений со стороны
низшего напряжения. Недостатком защит, выполненных с
помощью плавких вставок, являются: нестабильность их
защитных характеристик, что в ряде случаев приводит к
недопустимому увеличению времени отключения трансформатора при некоторых видах внутренних повреждений;
трудность согласования с защитами смежных участков.
Для защиты трансформаторов небольшой и средней
мощности от междуфазных К3 используют токовую отсеч-
ку и токовую защиту со ступенчатой характеристикой.
Токовая отсечка
Защита устанавливается со стороны источника питания у выключателя, при этом в ее зону действия входят как
сам трансформатор, так и его соединения с выключателя-
ми. На рис. 4.3 приведена схема токовой отсечки с реле
прямого действия.
117
Рис. 4.3. Схема токовой отсечки трансформатора
Ток срабатывания выбирается по следующему выра-
жению:
I
с.з
= K
зап Iк.з вн. max
, (4.6)
где K
зап
— аналогичен, как и для отсечки ЛЭП (от 1,2 до 2);
I
к.з вн. max
— максимальный ток внешнего К3 при поврежде-
нии на линиях низшего напряжения (т. К1 рис. 4.3).
Выбрав I
с.з.
по выражению (4.6), отсечка получается
отстроенной от бросков тока намагничивания и в то же
время обладает достаточно высокой чувствительностью
при КЗ со стороны питания, например, в точке К2, (Кч ≥ 2).
Недостатком отсечки является неполная защита трансформатора. Защита не реагирует на КЗ на выводах и в соединениях с выключателями со стороны низшего напряжения
(КЗ в точке К3). Однако благодаря простоте выполнения и
быстроте отключения при наиболее тяжелых КЗ отсечка
широко применяется для трансформаторов небольшой и
118
средней мощности. А в случае ее дополнения газовой за-
щитой, действующей при повреждениях в обмотках, отсечка рекомендуется в качестве основной защиты для одиночно работающих трансформаторов мощностью до
5 600 кВА и для параллельно работающих с общей мощностью не более 10 000 кВА.
Дифференциальные защиты трансформаторов
Для защиты одиночно работающих мощностью более
7,5 МВА, и мощностью более 5,6 МВА для параллельно ра-
ботающих трансформаторов от повреждений в обмотках, на
выводах и в соединениях с выключателями, используют про-
дольную дифференциальную токовую защиту (рис. 4.4, а).
Данная защита может быть установлена и на транс-
форматорах мощностью 1–5,6 МВА, в том случае, если
отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности,
а МТЗ имеет выдержку времени более 0,5 с. При этом по
обмотке реле, как и по обмотке рассмотренных ранее дифференциальных защит, при отсутствии повреждения в за-
щищаемой зоне проходит ток небаланса.
Рис. 4.4. Дифференциальная токовая защита трансформатора:
а — схема защиты; б — векторная диаграмма
119
Величина этого тока определяется не только погрешностью трансформаторов тока, но и рядом дополнитель-
ных факторов: ток намагничивания трансформатора, раз-
личные схемы соединения обмоток, коэффициенты транс-
формации трансформаторов тока, регулирование коэффи-
циента трансформации защищаемого трансформатора,
разнотипность трансформаторов тока и различные условия
их работы.
Дифференциальные защиты трансформаторов выполняются в виде: дифференциальной токовой отсечки;
дифференциальной токовой защиты с промежуточными
быстронасыщающимися трансформаторами тока; дифференциальной токовой защиты с реле с торможением. На
рис. 4.4 была рассмотрена полная трехфазная схема соеди-
нения трансформаторов тока, которую можно использовать для выполнения любой из этих защит, однако использование данной схемы приводит к значительному расходу
электроаппаратуры. В связи с этим на трансформаторах
малой и средней мощностей допустимо применение упро-
щенных схем (однорелейной и двухрелейной).
Эти схемы также обеспечивают выравнивание токов
по величине и фазе в плечах циркуляции при нормальной
работе или внешних КЗ (рис. 4.4, б). Упрощение защиты
приводит к появлению недостатков, которые проявляются
при некоторых повреждениях в защищаемой зоне.
Оценка дифференциальных
защит трансформаторов
При выборе схемы защиты, необходимо прежде всего
применять дифференциальную токовую отсечку. В случае
ее недостаточной чувствительности следует использовать
реле РНТ. Защиты, использующие реле с торможением,
120
являются наиболее сложными и применяются при невозможности отстройки защиты без торможения от I
нб.max.расч.
.
Дифференциальная защита имеет тот недостаток, что
может отказать из-за недостаточной чувствительности при
внутренних КЗ, например, витковых, что вызывает необходимость устанавливать наряду с ней и газовую защиту.
Газовая защита
В ряде случаев, как было отмечено ранее, при повреждениях внутри бака трансформатора, возникает необходимость установки газовой защиты. Так, в случаи витковых замыканий величина тока повреждения будет определяться числом замкнувших витков и может оказаться недостаточной для действия токовой защиты. Нарушения
изоляции между листами стали сердечника приводят к
увеличению потерь на гистерезис и вихревые токи, в результате происходит местный нагрев стали («пожар стали»). Токовая и дифференциальная защиты при этом так
же не срабатывают. Следовательно, для защиты от перечисленных повреждений, возникает необходимость в использовании газовой защиты для маслонаполненных
трансформаторов.
Работа данной защиты основана на том, что при
электрической дуге или при перегреве обмоток масло разлагается с выделением газа, на появление которого реагирует газовое реле, установленное в трубе, соединяющей
бак трансформатора с расширителем. Реле состоит из кожуха и двух расположенных внутри него поплавков, снабженных ртутными контактами. При слабом газообразовании замыкаются контакты обоих поплавков. Контакты
верхнего поплавка носят название сигнальных, а нижне-
го — основных контактов реле, замыкающих цепь катушек
отключения выключателей. Схема такой защиты на пере-
менном оперативном токе изображена на рис. 4.5.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]