5.5 Защита от замыканий на землю
в обмотке статора генератора
Защита выполняется на блок-реле БРЭ1301 и обладает высокой чувствительностью, что позволяет предотвратить развитие однофазных замыканий в многофазные или витковые. Блок-реле БРЭ1301.01 реагирует на основную (первую) и третью гармоники напряжения нулевой последовательности и охватывает всю обмотку статора без зоны нечувствительности.
Уставки защиты
Уставка органа первой гармоники выбираются по условию
отстройки от Uо основной частоты при однофазном КЗ на
стороне НН непосредственно за трансформатором блока:
,
где 3U0.G –утроенное напряжение нулевой последовательности основной частоты со стороны линейных выводов генератора;
КН = 1,3 – коэффициент надежности;
КV – коэффициент трансформации ТН со стороны линейных выводов;
,
Уставку реле напряжения принимают 10 –15 В. Выдержка времени 0,5 с.
5.5.2Уставка органа 3-ей гармоники БРЭ1301.01 определяется из
условия обеспечения минимального коэффициента чувствительности равного 2 при замыкании в любой точке обмотки статора, включая нейтраль. Срабатывание органа 3-ей гармоники определяется уставкой:
При максимальной уставке реле напряжения 15В напряжение на этом реле при замыкании в конце зоны его надежного действия с кч=2 составляет 30В. При этом орган 1-ей гармоники охватывает 0,7 числа витков обмотки статора со стороны линейных выводов. Следовательно, зона надежного действия орана 3-ей гармоники со стороны нейтрали должно быть α=0,3 с учетом кч=2 принимается
-
такую уставку принимают при проектировании
для всех генераторов.
5.5.3 Расчет уставок блок-реле БРЭ1301.02
Реле производной БРЭ1301.02 не имеет регулируемых уставок и расчетная проверка его действия не требуется. Так как это реле защищает примерно 40% обмотки статора, примыкающей к нейтрали, то реле напряжения (БОС) для надежного перекрытия всей обмотки статора должно защищать примерно 70% обмотки, считая от выводов. При этом на БОС следует принимать уставку 15В (вторичных).
5.6 Продольная дифференциальная защита трансформатора блока
В дифференциальной защите, выполненной с реле ДЗТ-21(23), для отстройки от бросков токов намагничивания; содержащих большую апериодическую составляющую, используется время-импульсный принцип, реализованный посредством специального реагирующего органа. Для улучшения отстройки от разнополярных бросков токов намагничивания выполняется торможение от 2-ой гармоники в токе Iном.
Использование время-импульсного принципа в сочетании с торможением от 2-ой гармоники позволяет значительно повысить чувствительность защиты. Минимальный ток срабатывания:
;
В реле ДЗТ -21 предусмотрены также цепи торможения от токов в плечах защиты (цепи «процентного торможения») при внешних КЗ. Торможение от токов плеч выполняется через промежуточные трансформаторы тока ТА -1 и ТА -2 и выпрямители таким образом, чтобы результирующее торможение было пропорционально полусумме тормозных токов (токов плеч).
Реагирующий орган защиты (РО) обеспечивает надежную отстройку от однополярных токов включения и срабатывания при синусоидальном токе КЗ в зоне действия защиты.
Важным дополнением к защите является трансреактор – это корректирующее звено, служащее для восстановления бестоковых пауз в токе насыщении. Наличие трансреактора также улучшает работу защиты при КЗ в зоне действия защиты при синусоидальном токе с апериодической составляющей. Последняя при этом полностью поглощается ветвью намагничивания трансреактора, что обеспечивает работу без замедления. При больших значениях IK в зоне трансформаторы тока могут насыщаться и во вторичном токе появляются паузы. Трансреактор сокращает их длительность и обеспечивает срабатывание РО при погрешности ТА до 40 %.
При больших кратностях токов КЗ работает токовая отсечка.
Вторичные цепи ТА, ограничивающие зону действия защиты, подключаются к рабочей цепи (Iраб) через трансреактор (ТР), имеющий ответвления для выравнивания токов в плечах защиты и дискретного регулирования IС.Р.min при отсутствии торможения в диапазоне (2,5 –5) А. При необходимости дополнительного выравнивания устанавливаются автотрансформаторы 1АТ, 2АТ, поставляемые комплектно с защитой. Ток ответвления на с.н. подается на трансреактор от ТА, используемых для защиты рабочего трансформатора с.н., через промежуточный трансформатор тока типа ТК-120.
Таблица 4: номинальные токи ответвлений трансреактора:
-
Номер ответвления
1
2
3
4
5
6
Ток, А
5
4,6
4,25
3,63
3
2,5
Таблица 5: номинальные токи ответвлений первичной обмотки ТА1 (ТА2):
-
Номер ответвления
1
2
3
4
Ток, А
5
3,75
3,0
2,5
РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ
Первичные токи на сторонах трансформатора:
(А);
(А);
5.6.2 Соединение обмоток силового трансформатора:
сторона
ВН –
Y; сторона НН –
;
5.6.3 Соединение обмоток трансформаторов тока:
с торона ВН – ; сторона НН – Y;
5.6.4 Выбираются коэффициенты трансформации трансформаторов
тока (kI) на сторонах ВН, НН, стороне трансформатора с.н.:
,=>
выбираем
,
,=>
выбираем
,
,
где KCX – коэффициент схемы, учитывающий соединение
трансформаторов тока.
5.6.5 Определяются вторичные токи в плечах защиты:
со стороны 230 кВ блочного трансформатора:
(А),
со стороны 15,75 кВ блочного трансформатора:
(А),
со стороны 15,75 кВ трансформатора собственных нужд:
(А),
Ток ответвления на собственные нужды подается в защиту через промежуточный трансформатор ТК – 120, имеющий коэффициенты трансформации 30/5, 50/5, 75/5, так, чтобы вторичный ток трансформаторов тока в цепи ТСН, соответствующий мощности трансформатора блока, понимался до (2,5-5) А. При этом:
(А),
Ток каждого плеча подается на своё ответвление трансреактора.
5.6.6 Выбор ответвлений трансреактора (ТР):
5.6.6.1 За основную сторону принимается сторона ВН. Принимается
(см.
таблицу 4).
Таким образом,
(А)
(ответвление 1 ТР);
5.6.6.2 Расчетный ток ответвления не основной стороны выбирается
по условии выравнивания МДС, создаваемых токами плеч в
трансреакторе:
(А),
принимается
(А) (ответвление 2 ТР);
(А),
принимается
(А) (ответвление 2 ТР);
Для необходимой отстройки от внешних КЗ в защите используются две цепи торможения, включенные на токи высшего и низшего напряжения блочного трансформатора.
5.6.7 Выбор ответвлений тормозных (ТА1, ТА2) цепей, подключенных
к сторонам 230 и 15,75 кВ:
5.6.7.1 Со стороны 230 кВ трансформатора блока:
где
,
(А),
принимаем
(А) (ответвление 1 ТА1);
5.6.7.2 Со стороны 15,75 кВ трансформатора блока:
(А),
принимаем (А) (ответвление 1 ТА2);
5.6.7.3 Определяется действительное значение первичного тока в тормозной цепи, соответствующее началу торможения:
5.6.8 Выбор первичного минимального тока срабатывания
чувствительного органа защиты.
5.6.8.1 По условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение
(А),
где КОТС =0,3 –гарантируется заводом-изготовителем.
5.6.8.2 По условию отстройки от расчетного первичного тока небаланса в режиме внешнего КЗ, соответствующем началу торможения:
,
где
,
kпер – коэффициент, учитывающий переходной режим, принят равным 1
kодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока,
ε=0,05 – относительная погрешность ТА.
–
составляющая
тока небаланса, обусловленная неточностью
установки на реле расчетных чисел
витков для неосновной стороны.
Принимается большее из полученных по п.4.8.1 и 4.8.2 значений:
(А),
5.6.8.3 Относительный ток срабатывания реле, соответствующий «началу торможения»:
;
5.6.9 Расчет коэффициента торможения.
Коэффициент торможения, равный тангенсу угла наклона тормозной характеристики реле, выбирается по условию обеспечения недействия защиты от тока небаланса переходного режима внешнего КЗ. Рассмотрим случай при внешнем 3-х фазном КЗ на стороне НН трансформатора:
,
где
Кпер =2; Кодн =1; ε=0,1; Котс =1,5;
5.6.10 Проверка чувствительности защиты:
Чувствительность поверяется:
-при двухфазном КЗ на стороне НН трансформатора блока в режиме
х.х.:
,
что больше 2.
-при однофазном КЗ на стороне ВН блока в режиме х.х. блока:
,
что больше 2.
5.6.11 Выбор первичного тока срабатывания дифференциальной
отсечки по условию отстройки от броска тока намагничивания
трансформатора:
(А);
Вторичный относительный ток срабатывания отсечки:
,
На
реле установлена уставка отсечки
;