4 РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ І АВТОМАТИКА

4.1 Вибір системи оперативного управління КЕС

Оперативне управління на блочній конденсаційній електростанції (КЕС) тепловим та електричним обладнанням блоку, включаючи вимикачі зі сторони вищої напруги передбачають централізовано з блочного щита управління (БЩУ).

Розподільчий пристрій (РП) підвищених напруг виділяють в самостійні оперативні ділянки на ЦЩУ. На ЦЩУ зосереджується також інформація про роботу блоків, сигналізація, централізована система управління.

Для оперативного двостороннього зв'язку на ЦЩУ встановлюють комбіновані комутатори гучномовного та телефонного зв'язку, додаткові промислові багатоканальні телевізійні установки (ТМ–512). На ЦЩУ виносять управління та контроль наступними елементами ТЕС: вимикачами РП (розподільчого пристрою) вищої та середньої напруги, резервними трансформаторами власних потреб, включаючи магістральні та секційні вимикачі; блочними трансформаторами; резервними збуджувачами; виробничо протипожежними насосами; телекерованими насосами (освітленої води І і ІІ підйому, насосами хімводоочистки І і IIпідйому); загально станційними трансформаторами 6/0,4 кВ головного корпусу.

На ЦЩУ передбачені сигналізація положення вимикачів в ланцюгу генератора (якщо вони встановлені) і введення резервного живлення секцій 6 кВ власних потреб блоків; вимір та збільшення активної та реактивної потужності: сигналізація виклику персоналу, сигналізація про несправності на блоці, а також загально станційні засоби центральної сигналізації, телемеханіка, проти аварійна телемеханіка, проти аварійна автоматика, система автоматичного регулювання частоти і активної потужності (САРЧП), групового управління збуджувачем (ГУЗ) автоматики пожежегасіння та інше.

З кожного БІДУ здійснюються операції пуску, зупинки та нормальна експлуатація блоків.

На БЩУ вносяться управління та контроль: системою збудження генераторів; перевід генератора з робочого збудження на резервне та навпаки, вимикачами вводів робочих трансформаторів власних потреб блоку; вимикачами і автоматами блочних робочих і резервних трансформаторів 6/0,4 кВ власних потреб (ВП) 0,4 кВ головного корпусу; електродвигунами ВП блоку дизель–генераторної станції, трансформаторами фільтрів, а також сигналізацією виклику персоналу при несправностях на місцевих щитах управління і в електропристроях, які відносяться до даного блоку. На КЕС установлена система управління устаткуванням, що містить у собі управління комутаційними апаратами, регулювання і вимір.

На станції організується 5 ділянок оперативного обслуговування: паливно–транспортна, котлотурбінна, електрична, хімічна, теплової автоматики і вимірів.

Управління генераторами, трансформаторами, ЛЕП, комутаційними апаратами, лініями ВП здійснюється з ЦЩУ, за яким знаходиться начальник зміни, що керує оперативними бригадами цехів. Керування електродвигунами, котельними агрегатами, живильно–деаераторною установкою здійснюється з центрального щита, розташованого в центрі головного корпусу.

4.2 Вибір системи дистанційного управління

Система дистанційного управління призначена для контролю і управління устаткуванням, що знаходиться на відстані. Дистанційне керування здійснюється вимикачами, контакторами, роз'єднувачами і т.д. Прийнято дві системи дистанційного управління: індивідуальна і виборча. Для вимикачів, роз'єднувачів застосовується індивідуальна система управління. Для управління БЩУ технологічним устаткуванням енергоблоків застосовується виборча система дистанційного керування. її відмінна риса полягає в тому, що для групи об'єктів використовується загальний ключ управління і клавішний номеронабирач.

4.3 Система сигналізації

На щитах управління ЕС передбачені спеціальні види технологічної сигналізації.

1. Сигналізація положення (комутаційного апарата).

– Червона лампа –"ввімкнено";

– Зелена лампа –"вимкнено".

2. Аварійна сигналізація – сигналізація аварійного вимкнення комутаційних апаратів. Здійснюється сиреною або дзвоником і миготінням зеленої лампи.

3. Попереджуюча сигналізація – сигнали про настання нормального режиму в роботі агрегатів. Здійснюється звуковими дискретними сигналами та індивідуальними світловими сигналами (тільки з написом).

4. Сигналізація дії захисту – супроводжується звуковими сигналами і миготінням ламп аварійного вимикання і випаданням прапорця вказівного реле.

5. Сигналізація дії автоматики супроводжується індивідуальними світловими сигналами у вигляді миготіння відповідної лампи (АВР, АЧР).

6. Командна сигналізація – сигнали для передачі з цеху в цех обмеженої кількості найбільше важливих і частих розпоряджень.

4.4 Автоматика і блокування

На проектованій КЕС передбачене застосування таких видів автоматики і блокування, як:

1 АВР відповідальних споживачів ВП

2 АЧР на шинних ВП (на базі ІВЧ – 3).

3 Автоматика синхронізації генератора з мережею на базі автоматичного синхронізатора УБАС.

4 Автоматичне регулювання збудження, напруги та реактивної потужності.

5 Автоматичне гасіння поля (АГП – 40).

6 Автоматичне форсування та розфорсування збудження.

7 Автоматичне компаундування та електромагнітна корекція напруги (ЕПА –325В).

8 Вторинні автоматичні регулятори частоти та потужності (загально станційні та блочні).

9 Автоматика системи паливовиготовлення та паливоподачі.

10 Автоматика системи хімічного очищення води.

11 Автоматика системи ведення заданого режиму котла та турбіни.

12 Автоматика пуску та зупинки агрегатів.

4.5 Зв'язок

Внутрішній зв'язок на КЕС містить у собі:

1. Оперативний зв'язок.

2. Технологічний зв'язок.

Об'єм оперативного зв'язку:

а) установка на ЦЩУ комутатора диспетчерського зв'язку типу ЕДШС – 5 і комутатора типу ДИСа.

б) оперативний зв'язок КЕС – двобічний зв'язок з використанням гучномовця.

в) пожежна сигналізація типу СПДУ з установкою здавачів у всіх помешканнях.

Зовнішній зв'язок КЕС включає:

1. Зв'язок із диспетчером енергосистеми по високочастотному каналу і пристроях телемеханіки.

2. Вихід на місцевий телефонний зв'язок.

3. Прямий зв'язок із електроцехом, цехом водопостачання, ВРП, паросиловим цехом, цехом перерозподілу мазуту.

4. Радіопошуковий зв'язок (із зворотною відповіддю).

5. Охоронний зв'язок і сигналізація.

6. Радіофікація від міської мережі через штаб цивільної оборони (ЦО).

4.6 Телемеханіка

На КЕС, що проектується передбачений пристрій телевимірювання і телесигналізації. Цей пристрій здійснює передачу даних КЕС у ЦДП енергосистеми в об'ємі:

1. Телесигналізація положення основних вимикачів головної схеми.

2. Безупинне телевимірювання сумарної потужності генераторів КЕС.

4.7 Вибір робочого та пускорезервного трансформатора ВП

4.7.1 Розрахунок струмів КЗ на виводах генератора та за блочним трансформатором

Таблиця 4.1– Параметри генератора ТГВ–800–2ЕУЗ

Марка	S, МВА	Р, МВт	Uн,кВ	I кА	cosφн	x"d	x2
ТГВ-800-2ЕУ3	941	800	24	21,4	0,85	0,272	0,142

Для визначення рівня струмів за анормальних режимів оперативним персоналом використовуються спрощені схеми (рисунку 4.1 а, б) та приблизні розрахунки.

а) б)

Рисунок 4.1 – розрахункова схема: а – схема блоку; б – схема заміщення

Задамося базисними величинами:

S_б=S_г.ном= 941(МВА); (4.1)

Розрахуємо опори схеми заміщення:

;(4.2)

х_г*= 0,272941 /941 = 0,272;.

; (4.3)

х_бт*= 14941 /(1001251) = 0,161;

Опір нульової послідовності для блочного трансформатора:

(4.4)

х_0т*= 10,161 = 0,161;

Рівень поперечної над перехідної ЕРС обмотки статора визначають за формулою:

, (4.5)

U_ном*= І_ном*= 1;.

(4.6)

Розрахуємо струми КЗ на затискачах генератора (точка К3);

^(4.7)

^(4.8)

де х₂ – опір зворотної послідовності генератора.

^(А).

Значення струмів у іменованих одиницях:

(4.9)

(кА);

(4.10)

(кА).

4.8 Захист від багатофазних КЗ в обмотці статора і на виводах генератора

Приймаємо повздовжній диференційний захист з циркулюючими струмами, який виконується трифазним з трьома реле типу ДЗТ-ІІ/5.

Кількість витків робочої обмотки трансформатора W_роб реле ДЗТ-ІІ/5, що насичується, приймаємо рівним 72.

Максимальне розрахункове значення первинного струму небалансу I_{нб.роб.max}в усталеному режимі протікання через ТС зовнішнього розрахункового максимального струму І_{вн розр max}:

I_{нб.розр.max} = К_однІ_{вн розр max}; (4.11)

I_{нб.розр.max} = 10,192,66 = 9266 (А);

де К_одн = 1 – коефіцієнт однотипності трансформаторів струму;

= 0,1 – повна похибка трансформатора;

І_{вн розр max} – визначається максимальним струмом зовнішнього КЗ або асинхронного режиму.

Робоча МРС F_робпри протіканні по робочій обмотці струму небалансу:

F_роб = К_відI_{нб.розр.max}W_роб /n_т = 1,6926672 /(28000 /5) = 190,6 (А).

де K_від = 1,6 – коефіцієнт відстроювання; n_т – коефіцієнт трансформації ТС.

Гальмівна МРС:

(4.12)

Вторинне значення гальмівного струму:

I_г.вт = I_{вн.розр.max} /n_т ; (4.13)

I_г.вт = 92660 /(5600 /5) = 82,73 (А);

Кількість витків гальмівної обмотки:

W_г.розр = F_г /I_г.вт ; (4.14)

W_г.розр = 220,7 /82,73 = 2,67.

Приймаємо найближче ціле більше число W_г.вст = 3 витка.

Чутливість цього захисту не перевіряється, оскільки вона забезпечується з великим запасом.

4.9 Захист від кз між витками однієї фази обмотки статора.

Використовується одноступінчатий повздовжній диференційний струмовий захист з реле струму типу РТ-40/Ф з фільтром першої гармоніки.

I_с.з.= 0,2I_г.ном; (4.15)

I_с.з.= 0,221400 = 4280 (А);

I_с.р.= I_с.з./К_т(4.16)

I_с.р.= 4280 /(2500 /5) = 8,56 (А).

4.10 Захист від замикань на землю в обмотці статора

Застосовується захист напруги першої і третьої гармонік без зони нечутливості типу ЗЗГ-I. Захист ЗЗГ-I складається з двох органів: максимальне реле

першої гармоніки (реле напруги), захищає 85...90% витків обмотки статора з боку лінійних виводів; реле напруги третьої гармоніки з гальмуванням, захищає до 35% витків обмотки статора з боку нейтралі і саму нейтраль.

До реле напруги і реле з гальмуванням підводиться напруга з боку лінійних виводів від трансформатора напруги типу ЗНОМ. До реле з гальмуванням додатково підводиться напруга з боку нульових виводів від спеціально встановленого трансформатора напруги типу ЗНОЛ або ЗОМ. Захист діє з незалежною витримкою часу близько 0,5 с.

4.11 Захист обмотки статора від зовнішніх симетричних КЗ

Використовується одноступінчатий дистанційний захист із незалежною витримкою часу. Для захисту використовується одне із трьох реле опору блока реле типу КРС-2. Реле підключається на різницю фазних струмів від ТС, встановлених на боці нульових виводів, і на міжфазну напругу від ТН, встановленого на виводах генератора. Захист виконується з двома ступінями витримки часу.

Опір спрацьовування захисту:

Z_с.з = 0,95U_г.ном /(1,5I_г.номК_відсК_повcos(_м.ч – _нав)); (4.17)

де U_г.ном, I_г.ном – номінальні напруга і струм генератора;

К_відс = 1,2 – коефіцієнт відстроювання;

К_пов = 1,05 – коефіцієнт повернення реле;

_нав – кут навантаження;

_м.ч = 80° – кут максимальної чутливості реле.

Z_с.з= 0,9524 /(1,521,41,21,05cos(80° – 25,8°)) = 0,568 (Ом);

Коефіцієнт чутливості захисту:

К_ч= Z_с.з/Z_уч1,2; (4.18)

де Z_уч = Z_г + Z_т; (4.19)

; (4.20)

(4.21)

Z_г= 0,272= 0,135 (Ом);

Z_уч = 0,135 + 0,064 = 0,199 (Ом);

К_ч = 0,568 /0,199 = 2,84 > 1,2;

Витримка часу першої ступіні узгоджується з найбільшою витримкою часу резервних захистів від міжфазних КЗ на елементах, приєднаних до шин високої напруги:

t_{с.з І}= t_ел.max+ Δt ; (4.22)

t_{с.з І}= 0,5 + 0,5 = l (c);

Витримка часу другої ступіні:

t_{с.з ІІ} = t_{с.з І} + Δt ; (4.23)

t_{с.з ІІ}= 1 + 0,5 = 1,5 (c).