Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Наладка защит генераторов 110-10 кВ - файл 1.doc


Наладка защит генераторов 110-10 кВ
скачать (429.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc430kb.20.11.2011 22:18скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО “Марийский Государственный Университет”

Электроэнергетический факультет
Кафедра электроснабжения


Отчет

по производственной практике

в «ТГК-5 ТЭЦ-1»

Выполнил: студент гр. ЭС-41

Иванаев Д.А.

Проверил: Биткин И.И.


Йошкар-Ола

2011

Оглавление


1. ТЭЦ-2. ТГК №5. 3

2. Общие требования по эксплуатации генератора 1ТГ 3

3. Защита генераторов. 4

3.1 Виды повреждений и ненормальных режимов работы генераторов. 4

3.2 Продольная дифференциальная защита. Схема, расчет установок. 8

3.3 Поперечная диф. защита. Схема, расчет. 11

3.4 Защита от замыканий на землю обмотки статора. Схема, расчет уставок. ТНШП - конструкция, принцип действия. 12

3.5 Защита с трансформаторами тока нулевой последовательности, имеющими подмагничивание. 13

3.6 Защита от перегрузок, защита от внешних междуфазных к.з. Схема, расчет уставок. МТЗ с комбинированной блокировкой по напряжению. 17

3.7 Максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению. 17

3.8 Максимальная тоновая защита от перегрузки. 20

3.9 Токовая защита обратной последовательности. 20

3.10 Особенности выполнения защиты на мощных генераторах. 26

3.11 Защита ротора от замыкания на корпус. 28

3.12 Защита замыканий на землю в двух точках. 33

4. Литература. 36
^

1.ТЭЦ-2. ТГК №5.


ОАО «Территориальная генерирующая компания №5» создано в ходе реформирования энергетической отрасли и объединяет генерирующие мощности Кировской области, Удмуртской и Чувашской республик, Республики Марий Эл.

Основные виды деятельности ОАО «ТГК-5» - производство тепловой и электрической энергии.

Операционную деятельность ОАО «ТГК-5» начала 1 июля 2005 г.

В состав Компании входят генерирующие мощности, ранее входившие в состав ОАО «Кировэнерго», ОАО «Удмуртэнерго», ОАО «Чувашэнерго и ОАО «Мариэнерго».

Всего в состав ОАО «ТГК-5» входят 11 теплоэлектроцентралей, расположенных на всей территории деятельности компании. Установленная электрическая мощность электростанций ОАО «ТГК-5» – более 2 400 МВт. Установленная тепловая мощность станций – более 9 тыс. Гкал/ч.

^

2.Общие требования по эксплуатации генератора 1ТГ


Трехфазный синхронный турбогенератор типа ТВФ-110-2ЕУЗ единой унифицированной серии с водородным охлаждением предназначен для выработки электроэнергии в продолжительном режиме работы при непосредственном соединении с паровой турбиной на электростанции, расположенной не выше 1000 м над уровнем моря в районе с умеренным климатом в помещении с температурой окружаю­щего воздуха в пределах от 5 град.С до 40 град.С

Обозначение типа генератора расшифровывается следующим об­разом:

Т - турбогенератор;

ВФ - водородное форсированное охлаждение обмотки ротора;

110 - мощность в мегаваттах;

2 - число полюсов ротора;

Е - принадлежность к единой унифицированной серии;

У - климатическое исполнение;

З - категория размещения.

Параметры турбогенератора ТВФ-110-2ЕУЗ, в дальнейшем именуемого 1ТГ, в номинальном и длительно допустимом режимах, приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ пп

Наименование основных параметров

Номинальный режим

Длительно-допустимый режим




Полная мощность, кВА

137500

142350




Активная мощность, кВт

110000

121000




Коэффициент мощности

0,8

0,85




Напряжение, В

10500

10500




Ток, А

7560

7830




Частота, Гц

50

50




Частота вращения, об/мин

3000

3000




Коэффициент полезного действия , %

98,4

не нормируется |




Напряжение ротора, В

293







Ток ротора, А

1750







Критическая частота вращения, об/мин

1540/3860

1540/3860




Соединение фаз обмотки статора

двойная звезда

двойная звезда




Число выводов обмотки статора

9







Газовый объем собранного турбогенератора, м.куб

50






^

3.Защита генераторов.

3.1Виды повреждений и ненормальных режимов работы генераторов.


Повреждения обмотки статора. Многофазные КЗ относятся к наиболее тяжелым видам повреждений генератора. Они сопровождаются большими токами, в несколько раз превышающими номинальный ток генератора. Для защиты от многофазных КЗ, вызывающих значительные разрушения в статоре, на всех генераторах мощностью выше 1000 кВт при наличии выводов отдельных фаз со стороны нейтрали устанавливается продольная дифференциальная защита, действующая на отключение генератора. На генераторах малой мощности для защиты от многофазных КЗ допускается применение более простых устройств максимальной токовой защиты или отсечки, установленной со стороны выводов генератора, а также автоматических выключателей или плавких предохранителей.

Однофазные замыкания на землю (на корпус генератора) в генераторах с напряжением обмотки статора выше 1000 В, работающих с изолированной нейтралью, сопровождаются прохождением в месте повреждения небольших токов по сравнению с токами многофазных КЗ. Однако длительное прохождение тока и горение дуги в месте замыкания на корпус генератора могут привести к выгоранию изоляции и значительному оплавлению активной стали статора, после чего потребуется продолжительный ремонт с заменой поврежденной стали. На основании опыта эксплуатации и специальных испытаний установлено, что при повреждениях в обмотке статора ток замыкания на землю до 5 А обычно не приводит к значительному повреждению стали. Поэтому при токах замыкания на землю в сети генераторного напряжения меньше б А защита от замыканий на землю, как правило, выполняется с действием на сигнал. Если же токи замыкания на землю превышают б А, защита должна действовать на отключение генератора.

На генераторах малой мощности напряжением до 1000 В, работающих с заземленной нейтралью, защита от однофазных КЗ, которые сопровождаются большими токами, действует на отключение.

В статоре генератора могут также возникать замыкания между витками одной фазы. Токи, проходящие при этом в месте повреждения, соизмеримы с токами многофазных КЗ. На генераторах, имеющих выведенные параллельные ветви, для защиты от витковых замыканий устанавливается поперечная дифференциальная защита, действующая на отключение генератора. На генераторах, не имеющих выведенных параллельных ветвей, защита от витковых замыканий не устанавливается, так как выполнение ее в этом случае сравнительно сложно, а также потому, что витковые замыкания в статоре генератора, не сопровождающиеся однофазным замыканием на землю или многофазным КЗ, очень редки.

^ Повреждения обмотки ротора. Замыкание на землю в одной точке цепи возбуждения не оказывает влияния на нормальную работу генератора, ток в месте повреждения не проходит, и симметрия магнитного потока не нарушается. Однако наличие одного замыкания на землю представляет потенциальную опасность для генератора, так как в случае возникновения замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения часть обмотки окажется замкнутой накоротко.

Замыкание на землю в двух точках цепи возбуждения сопровождается сильной вибрацией из-за нарушения симметрии магнитного потока. Дуга в месте замыкания может вызвать повреждение обмотки и стали ротора.

Для предупреждения повреждений генераторов защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения гидрогенераторов должна быть предусмотрена с действием на отключение, а турбогенераторов (с водяным охлаждением обмотки ротора любой мощности, а с другими системами охлаждения — мощностью 300 МВт и выше) —с действием на сигнал.

Защита от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения устанавливается только на турбогенераторах.

^ Ненормальные режимы. Перегрузка статора током больше номинального влечет за собой перегрев и разрушение изоляции обмотки, что в результате может привести к повреждению (КЗ или замыканию на землю). В эксплуатации все шире внедряются мощные турбогенераторы с непосредственным охлаждением обмоток, при этом охлаждающая среда (водород, вода) циркулирует внутри токоведущих стержней, благодаря чему обеспечиваются лучшие условия охлаждения и более высокие плотности тока. Генераторы, имеющие меньшие размеры и лучшие экономические характеристики, выпускаются отечественной промышленностью четырех типов: ТВФ, ТВВ, ТГВ, ТВМ. Конструкция этих генераторов такова, что они допускают значительно меньшую перегрузку, чем генераторы с косвенным охлаждением. Для того чтобы дежурный персонал мог своевременно принять меры к разгрузке генератора, на нем устанавливается токовая защита от перегрузки, действующая на сигнал.

При внешних КЗ, когда токи перегрузки могут достигать больших значений, даже кратковременное их прохождение представляет опасность для обмотки статора. Для предотвращения повреждения генератора током перегрузки, если внешнее КЗ не будет отключено защитами линий или трансформаторов, служит максимальная токовая защита с пуском по напряжению или без него, действующая на отключение генератора.

Наиболее тяжелые последствия для генератора могут иметь место при внешних несимметричных КЗ (двухфазных или однофазных). В этом случае неравенство (несимметрия) токов в фазах статора вызывает повышенный нагрев ротора и вибрацию генератора, что может вызвать его повреждение. Несимметрия токов статора может возникнуть также вследствие обрыва одной из фаз или отказа во включении— отключении выключателя одной из фаз. Допустимую длительность прохождения по генератору тока обратной последовательности, с, можно определить согласно следующему выражению:



где I2*2 — кратность тока обратной последовательности по отношению к номинальному току генератора; А постоянная величина для генераторов данного типа, значения которой приведены ниже: для турбогенераторов с косвенным охлаждением типа ТВ2—29, типа ТВ — 20; для турбогенераторов с непосредственным охлаждением типа ТВФ — 15, типов ТГВ, ТВМ, ТВВ (за исключением ТВВ-1000 4 и ТВВ-1200-2)—8, типов ТВВ-1000-4 и ТВВ-1200-2—6; для гидрогенераторов с косвенным охлаждением — 40 Защита генератора от внешних несимметричных КЗ и несимметричных режимов осуществляется токовой защитой обратной последовательности, действующей на сигнал и на отключение.

^ Перегрузка по току ротора. Защита ротора от перегрузки предусматривается только на турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмоток. Эта защита должна оставаться в действии при работе генератора, как на основном, так и на резервном возбуждении. Защита от перегрузки ротора устанавливается также на гидрогенераторах с косвенным охлаждением обмоток мощностью более 30 МВт. Защита обычно действует с двумя выдержками времени: с меньшей — на разгрузку генератора (через автоматический регулятор возбуждения), а с большей — на отключение генератора и гашение поля.

К ненормальным режимам относится также работа синхронного генератора без возбуждения (например, при отключении АГП), так называемый асинхронный режим. При работе в асинхронном режиме увеличивается частота вращения генератора и возникает пульсация тока статора. Большинство турбогенераторов с косвенным охлаждением, за исключением машин с наборными зубцами роторов, могут длительно (до 30 мин) работать в асинхронном режиме с нагрузкой до 60 % номинальной. Для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток мощностью до 300 МВт допускается работа в асинхронном режиме с нагрузкой не более 40 % номинальной. Асинхронный режим работы гидрогенераторов в большинстве случаев сопровождается значительным понижением напряжения и большими качаниями, при которых ток статора может в несколько раз превышать номинальное значение. Необходимо поэтому в случае потери возбуждения гидрогенератор отключить, или немедленно принять меры к восстановлению нормального режима.

Повышение напряжения на выводах обмотки статора может привести к нарушению изоляции и возникновению повреждений в обмотках генератора или трансформатора блока генератор—трансформатор. Опасное для изоляции повышение напряжения возникает вследствие исчезновения магнитного потока реакции статора и увеличения частоты вращения агрегата, что происходит при сбросе нагрузки. На блоках с турбогенераторами мощностью 160 МВт и более предусматривается защита от повышения напряжения, которая вводится в действие при отключении генератора от сети. Защита действует на гашение поля генератора и возбудителя

На блоках с гидрогенераторами защита от повышения напряжения действует на отключение генератора и АГП. Допускается действие защиты на останов агрегата.

^

3.2Продольная дифференциальная защита. Схема, расчет установок.






Рис. 3.1. Схема продольной дифференциальной защиты генератора:

а — первичная схема и токовые цепи (ТТ установлены в двух фазах); защита в двухфазном исполнении; 6 — цепи оперативного тока; защита в трехфазном исполнении; в — токовые цепи; г — цепи оперативного тока.

Основной защитой генераторов от многофазных КЗ в обмотке статора является продольная дифференциальная защита. Эта защита подключается к ТТ, установленным со стороны выводов и со стороны нулевой точки генератора; в зону ее действия входят обмотки, выводы статора и кабели или шины до распределительного устройства генераторного напряжения. На электростанциях без обслуживающего персонала, где продольная дифференциальная защита при срабатывании автоматически пускает воду в генератор, она подключается к ТТ так, чтобы в зону ее действия входили лишь обмотка и выводы статора.

На генераторах, работающих на шины генераторного напряжения, применяются главным образом две схемы продольной дифференциальной защиты (рис. 3.1). В первой из них, которая применяется на генераторах мощностью менее 30 МВт, используются два токовых реле и четыре ТТ (рис. 3.1, а). Недостатком этой схемы является то, что защита не будет срабатывать при двойном замыкании на землю (одно в сети, другое в обмотке статора), если в генераторе замкнется на землю фаза статора, на которой отсутствуют ТТ защиты. Для отключения генератора в этом случае предусматривается дополнительное токовое реле в схеме защиты от замыканий на землю, действующее без выдержки времени на отключение (см. ниже).

Если генератор не имеет защиты от замыкании на землю, действующей на отключение, продольная дифференциальная защита должна устанавливаться на трех фазах (рис. 3.1, б). На генераторах мощностью более 30 МВт с целью повышения надежности продольная дифференциальная защита всегда выполняется в трехфазном исполнении независимо от наличия защиты от замыканий на землю, действующей на отключение.

Ток срабатывания продольной дифференциальной защиты выбирается по условию отстройки от тока небаланса, проходящего в реле при внешних КЗ:



где kН—коэффициент надежности, равный 1,3; IНБ.РАСЧ—расчетный ток небаланса, определяемый согласно следующему выражению:



где ka, — коэффициент апериодичности, учитывающий дополнительную погрешность ТТ в переходном процессе и принимаемый равным 1 для защиты с реле РНТ-565 и 1,5—2 для защиты с реле РТ-40 или с реле прямого действия РТМ; kОДН — коэффициент однотипности ТТ, принимаемый равным 0,5; fi; — относительное значение погрешности ТТ, равное 0,1; Iк,mах — периодическая составляющая тока (при t == 0), который проходит по ТТ защиты при внешнем металлическом КЗ на шинах генераторного напряжения.

Чтобы уменьшить токи небаланса, проходящие в реле при внешних КЗ, для продольной дифференциальной защиты подбираются ТТ, имеющие одинаковые характеристики намагничивания. При расчете по формуле (9.3) это учитывается коэффициентом однотипности. С этой же целью рекомендуется выравнивать сопротивления плеч дифференциальной защиты подбором соответствующих сечений жил соединительных кабелей, а в схемах защит генераторов небольшой мощности включать последовательно с обмотками токовых реле добавочные сопротивления 5—10 Ом. Для уменьшения тока небаланса, повышения чувствительности и надежности дифференциальной защиты целесообразно использовать в схеме реле с насыщающимися трансформаторами.

Продольная дифференциальная токовая защита генераторов большой мощности должна иметь ток срабатывания не более 0,6Iном. Для генераторов мощностью до 30 МВт с косвенным охлаждением допускается выполнять защиту с током срабатывания (1,3—1,4) Iном. При такой уставке срабатывания дифференциальная защита, как правило, бывает надежно отстроена от тока небаланса и вместе с тем предотвращается ее ложное срабатывание в нормальном режиме в случае обрыва соединительных проводов или неисправности одного из ТТ. В последнем случае для сигнализации обрыва соединительных проводов дифференциальной защиты в нулевой провод токовых цепей включается токовое реле КА0 (рис. 3.1, в), ток срабатывания которого устанавливается равным 20—30 % Iном.

Для надежной отстройки реле РНТ от токов небаланса в переходном режиме при внешних КЗ на короткозамкнутой обмотке реле РНТ-562 устанавливаются отпайки А—А, а на реле РНТ-565 сопротивление, подключенное к короткозамкнутой обмотке, принимается равным 10 Ом.

Продольная дифференциальная защита генератора во всех случаях должна обеспечивать коэффициент чувствительности больше двух при КЗ на выводах генератора:



где Iк, min — периодическая составляющая тока для t == 0 при металлическом двухфазном КЗ на выводах генератора.

Расчетный ток КЗ определяется для двух режимов: повреждение одиночно работающего генератора, когда ток к месту повреждения подходит только от генератора, и повреждение генератора, включаемого методом самосинхронизации, когда ток к месту КЗ подходит только от сети. В формулу (9.4) подставляется меньшее значение тока КЗ, определенное для этих двух расчетных режимов.

^

3.3Поперечная диф. защита. Схема, расчет.


Для защиты генераторов, имеющих две параллельные ветви и более, применяется специальная поперечная дифференциальная защита, которая реагирует на разность токов, проходящих в параллельных ветвях обмотки статора. Принцип действия защиты такой же, как у поперечной дифференциальной (восьмерочной) защиты параллельных линий. В нормальном режиме в параллельных ветвях проходят равные токи и в реле попадает только ток небаланса. При замыкании между витками одной из параллельных ветвей равенство токов нарушается и реле срабатывает.



Рис. 3.2. Схема поперечной дифференциальной защиты: а — цепи защиты; б — фильтр гармоник, кратных трем.

На рис. 3.2 показана схема однорелейной поперечной дифференциальной защиты. В этой схеме токовое реле подключено к ТТ, установленному в цепи между двумя нулевыми точками соединенных в звезду параллельных ветвей обмотки статора. В нормальном режиме, когда токи в обеих параллельных ветвях равны, а сумма токов в каждой звезде равна нулю, ток в реле не проходит. При возникновении виткового замыкания в одной из ветвей равенство токов нарушается и в реле проходит ток, под действием которого оно срабатывает. С целью повышения чувствительности токовое реле включается через фильтр ZF для отстройки от воздействия гармоник, кратных трем, наличие которых обусловлено искажением формы кривой ЭДС генератора. В результате ток срабатывания реле при частоте 150 Гц (третья гармоника) примерно в 10 раз превышает ток срабатывания при частоте 50 Гц.

Защита выполняется без выдержки времени. Поперечная дифференциальная защита так же, как и продольная, должна действовать на отключение всех выключателей генератора, на гашение поля, а также на останов турбины. Кроме своего основного назначения — защиты от витковых замыканий, поперечная дифференциальная защита может также в некоторых случаях срабатывать и при многофазных КЗ, резервируя продольную дифференциальную защиту. Ток срабатывания поперечной дифференциальной защиты отстраивается от максимального тока небаланса, который может проходить в реле при внешних КЗ, и принимается равным:



Рекомендуется при наладке и в условиях эксплуатации производить уточненный расчет с учетом действительных токов небаланса.
^

3.4Защита от замыканий на землю обмотки статора. Схема, расчет уставок. ТНШП - конструкция, принцип действия.


Назначение защиты. Для уменьшения тока замыкания на землю в сети генераторного напряжения, что существенно повышает надежность эксплуатации генераторов и кабельных сетей, генераторы напряжением 3 кВ и выше, как правило, работают с изолированной нейтралью.

При однофазном замыкании на землю на выводах генератора ток в месте замыкания равен:



Если замыкание на землю возникнет не на выводах статора, а на расстоянии w витков от нулевой точки генератора, ток в месте замыкания будет равен.



где w ¤ w S отношение числа замкнувшихся витков к общему числу витков обмотки статора. Таким образом, при замыкании на землю фазы статора ток в месте повреждения пропорционален числу замкнувшихся витков и значению емкости присоединенной сети.
^

3.5Защита с трансформаторами тока нулевой последовательности, имеющими подмагничивание.


Поскольку токи замыкания на землю малы по сравнению с токами, проходящими при многофазных КЗ, защита генератора от замыканий на землю должна иметь высокую чувствительность. Поэтому токовые реле защиты от замыканий на землю подключаются к специальным трансформаторам тока нулевой последовательности, которые обеспечивают работу защиты при малых токах замыканий на землю.

Трансформаторы тока нулевой последовательности шинного типа ТНПШ (рис. 3.3) применяются на генераторах с шинными выводами. Трансформаторы ТНПШ выполняются в основном так же, как и ТНП кабельного типа. Для соединения с шинными выводами генератора в окне ТНПШ вмонтированы три шины, изолированные одна от другой и от сердечника несколькими слоями компаундированной микаленты и гетинаксовыми прокладками.

Схема защиты генератора с ТНП и ТНПШ от замыканий на землю в обмотке статора приведена на рис. 3.4, а. Токовое реле КА1 типа РТ-40 включено на вторичную обмотку ТНП. Чтобы предотвратить неправильное действие защиты от токов небаланса, проходящих кратковременно во время переходных процессов при замыкании на землю во внешней сети, в схему введено реле времени, создающее выдержку времени 0,5—2 с



Рис. 3.3. Трансформатор тока нулевой последовательности шинного типа ТНПШ): а — внешний вид ТНПШ; б — расположение шин в ТНПШ.

В схеме защиты предусмотрен вольтметр с кнопкой, с помощью которого можно примерно определить число замкнувшихся витков при замыкании на землю в обмотке статора. Чем дальше от нулевой точки генератора возникнет замыкание на землю, тем больше будут показания вольтметра. По вольтметру можно также обнаружить замыкание на землю обмотки статора до включения генератора в сеть, когда защита с ТНП работать не будет.



Рис. 3.4. Схемы защиты генератора от замыканий на землю:
а -- токовые цепи, б — цепи оперативного тока.

На рис, 3.4 показано также токовое реле КА2, которое предназначено для действия при двойных замыканиях на землю (одно замыкание на землю во внешней сети генераторного напряжения, а второе — в обмотке статора). Реле КА2 действует без выдержки времени на выходное промежуточное реле генератора через указательное реле КН2.

Ток срабатывания чувствительного реле защиты от замыканий на землю должен удовлетворять следующим условиям:

а) быть не выше 5 А, чтобы обеспечить отключение генератора при токах замыкания на землю 5 А и выше



б) быть больше тока небаланса, проходящего через ТНПШ при внешнем двухфазном КЗ.

Для определения первичного тока срабатывания защиты можно воспользоваться следующим приближенным выражением:



где I с,г—собственный емкостный ток генератора (табл. 3.1 и 3.2);

kВ коэффициент возврата, равный для реле РТ-40—0,8, РТЗ-50 — 0,5; I НБ — ток небаланса, приведенный к первичной стороне ТНПШ, подсчитывается по специальным формулам.

Упрощенно можно принимать: для ТНП кабельного типа I НБ » 1 А; для ТНПШ при наличии блокировки, выводящей защиту из действия при токах I к ? (1,3—1,5) I ном, когда в схеме защиты установлено реле типа РТ-40/0,2 или РТЗ-50 с параллельным соединением обмоток, I НБ » 1,5 А; когда в схеме защиты установлено реле РТЗ-50 с последовательным соединением обмоток, I НБ » 1 A.

Таблица 3.1

Тип турбогенератора

Номинальное напряжение, кВ

Емкостный ток турбогенератора, А

Тип турбогенератора

Номинальное напряжение, кВ

Емкостный ток турбогенератора, А

Т 2-12-2

10,5

0,46

ТВФ-100-2

10,5

1,48

Т 2-12 2

6,3

0,34

ТВ2 150 2

18

3,14

Т-2 25 2

10,5

0,92

ТВВ 150 2

18

1,64

Т 2 25 2

6,3

0,69

ТВФ-200-2

11

2,88

Т 2-50-2

10,5

1,43

ТВВ 200-2

15,75

0,9

ТВФ 60-2

10,5

0,99

ТГВ 200

15,75

3,43

ТВФ 60-2

6,3

0,7

ТВВ-300-2

20

3,23

ТВ 100-2

15,75

3,34

ТГВ 300

20

4,56

ТВ2-100-2

13,8

2.15










Таблица 3.2

Тип гидрогенератора

Номинальное напряжение, кВ

Емкостный ток гидрогенератора, А

Тип гидрогенератора

Номинальное напряжение, кВ

Емкостный ток гидрогенератора, А

СВ546/90-60

6,3

0,89

СВ1050/150-68

10,5

3,66

СВ750/75-40

10,5

1,77

СВ1250/170-36

13,8

7,8

СВ800/105-60

10,6

1.6

СВ1160/170-72

13,8

6,25

СВ655/10-32

10,5

2,0

СВ1500/200-88

13,8

9,4

СВ1100/145-88

15,75

4,9










Для повышения чувствительности защиты генераторов мощностью 100 МВт и более, имеющих большой собственный емкостный ток, применяется более сложная схема защиты, принцип которой пояснен на рис. 3 5. В этой схеме применяется компенсация емкостного тока генератора при внешних замыканиях на землю. Компенсация осуществляется с помощью расположенной на каждом сердечнике ТНПШ третьей (дополнительной) обмотки, к которой через конденсатор С (рис. 3 5, а) емкостью 6 мкФ подается напряжение нулевой последовательности 3U0 от ТН, установленного на выводах генератора. В качестве компенсационных обмоток используются расположенные на стержнях ТНПШ блокирующие обмотки. Эти обмотки, соединенные в заводском исполнении встречно-последовательно, включаются согласно-параллельно.



Рис 3 5 Принцип действия защиты генератора от замыкании на землю с компенсацией собственного емкостного тока.

При внешнем замыкании на землю в каждом сердечнике ТНПШ будут создаваться два компенсирующих магнитных потока (для упрощения не будем упоминать магнитный поток, создаваемый обмоткой подмагничивания): поток, создаваемый первичным током Фз и поток, создаваемый компенсационной обмоткой, Фк.

При замыкании на землю в обмотке статора генератора направление потока Фз изменится на обратное, в то время как направление Фк останется прежним. В результате эти потоки будут суммироваться, повышая чувствительность защиты к повреждениям в генераторе. Степень компенсации можно изменять, изменяя число витков компенсирующей обмотки.

Первичный ток срабатывания грубого реле защиты от замыканий на землю, действующего на отключение генератора без выдержки времени, принимается 100—200 А.
^

3.6Защита от перегрузок, защита от внешних междуфазных к.з. Схема, расчет уставок. МТЗ с комбинированной блокировкой по напряжению.




3.7Максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению.


Максимальная токовая защита устанавливается для защиты генераторов от сверхтоков, вызванных внешними КЗ. Три максимальных реле тока К.А1 включены на фазные токи генератора (рис. 3.6). При таком включении токовых реле обеспечивается срабатывание защиты при любом виде КЗ как в сети генераторного напряжения, так и на стороне высшего напряжения силовых трансформаторов, соединенных по схеме У/Д. Токовые реле максимальной токовой защиты обычно подключаются к ТТ, установленным со стороны выводов обмотки статора. При этом токовая защита обеспечивает резервирование основной продольной дифференциальной защиты генератора при многофазных КЗ в обмотках статора.



Рис. 3.6. Схема максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению:
а — токовые цепи; б — цепи напряжения; в — цепи оперативного тока.

Так как токовые реле будут срабатывать не только при КЗ, но и при перегрузках, когда нет необходимости отключать генератор, в схему защиты вводится блокировка по напряжению. Эту блокировку можно выполнить с помощью трех реле минимального напряжения. Однако для повышения чувствительности защиты к КЗ за трансформаторами и реакторами на генераторах используется обычно блокировка с двумя реле напряжения: реле напряжения обратной последовательности и минимальным реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение (см. рис. 3.6).

Реле напряжения в этой схеме включены так, чтобы обеспечить высокую чувствительность ко всем видам КЗ. При перегрузках, не сопровождающихся значительным снижением напряжения, минимальное реле напряжения KV1 будет держать контакты KV1.1 разомкнутыми, предотвращая ложное срабатывание защиты. При несимметричных КЗ сработает реле напряжения обратной последовательности KV2 и разомкнет контакт KV2.1, снимая напряжение с обмотки реле KV1. Реле минимального напряжения KV1 замыкает свой контакт и с помощью промежуточного реле KL подготавливает цепь обмотки реле времени К.Т1. При трехфазном КЗ минимальное реле напряжения KV1 замкнет свой контакт, разрешая действовать защите.

Благодаря тому, что в цепь обмотки минимального реле напряжения включен размыкающий контакт KV2.1 (рис. 3.6), чувствительность блокировки к трехфазным КЗ повышается. Действительно, поскольку в первый момент трехфазного КЗ хотя бы кратковременно существует несимметрия, реле KV2 разомкнет, а реле KV1 замкнет контакт независимо от удаленности места КЗ. После того как несимметрия исчезнет и КЗ станет симметричным, реле KV2 замкнет контакт KV2.1 и на обмотку реле KV1 будет подано напряжение. Если напряжение возврата минимального реле напряжения будет больше, чем остаточное напряжение на его обмотке, контакт реле останется замкнутым и защита может подействовать на отключение. Поскольку при этом реле KV1 в рассматриваемой схеме работает на возврат, а напряжение возврата минимального реле напряжения превышает напряжение срабатывания, то обеспечивается более высокая чувствительность к трехфазным КЗ.

Реле напряжения KV1 может замкнуть свой контакт в нормальном режиме при неисправности цепей напряжения, вследствие чего будет снята блокировка токовых реле. Для того чтобы персонал мог своевременно принять меры к восстановлению цепей напряжения, в схеме предусмотрена сигнализация, срабатывающая при их повреждении. Плюс на сигнал подается через вспомогательный контакт SQ выключателя генератора, что необходимо для предотвращения действия сигнализации, когда генератор отключен.

При выполнении защиты следует иметь в виду, что недопустимо включать реле напряжения блокировки и устройства форсировки и регулирования возбуждения генератора на общий ТН, так как в случае отключения автоматического выключателя в общих цепях напряжения может ложно подействовать защита и отключить генератор. Ток срабатывания токовых реле отстраивается от номинального тока генератора



где kн = 1,1-1,2.

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения отстраивается от минимального значения эксплуатационного напряжения



где kн = 1,1-1,2.

Для предотвращения неправильного действия защиты при самозапуске электродвигателей собственных нужд, когда напряжение на шинах генератора значительно снижается, допускается в случае необходимости уменьшать напряжение срабатывания реле напряжения до 0,5UHOM. Снижение уставки минимального реле напряжения целесообразно также на генераторах, которые могут работать в асинхронном режиме.

Напряжение срабатывания реле напряжения обратной последовательности принимается минимально возможным, отстроенным от напряжения небаланса на выходе фильтра. Обычно принимается вторичное напряжение срабатывания порядка 6 В обратной последовательности, фазное на входе фильтра.

Выдержка времени защиты устанавливается на одну-две ступени больше выдержки времени защит трансформаторов и линий, отходящих от шин генераторного напряжения. В ряде случаев защита выполняется с двумя выдержками времени: с первой через проскальзывающий контакт реле времени КТ1.1 подается сигнал па отключение секционных и шиносоединительных выключателей трансформатора, связывающих данную секцию или систему шин с соседними, а со второй выдержкой времени КТ1.2 — на отключение генератора.

На генераторах мощностью менее 1000 кВт допускается установка максимальной токовой защиты без блокировки по напряжению.
^

3.8Максимальная тоновая защита от перегрузки.


Защита от перегрузки, действующая на сигнал, выполняется с помощью одного токового реле КА2 (см. рис. 3.10), так как перегрузка имеет место одновременно во всех фазах. Для того чтобы защита не срабатывала при кратковременных перегрузках, в схему введено реле времени КТ2, термически стойкое при длительном прохождении тока по его катушке.

Ток срабатывания токового реле КА2 отстраивается от номинального тока генератора:



где kн = 1,05.

Выдержка времени устанавливается больше выдержки времени максимальной токовой защиты генератора. На гидроэлектростанциях без постоянного дежурного персонала защита от перегрузки выполняется с двумя выдержками времени: с меньшей на снижение тока возбуждения для уменьшения тока статора и с большей — на отключение генератора.

^

3.9Токовая защита обратной последовательности.


Как уже отмечалось, токи обратной последовательности представляют большую опасность для генераторов. Поэтому на генераторах мощностью более 30 МВт применяется токовая защита обратной последовательности от внешних несимметричных КЗ. Схема такой защиты для генератора с косвенным охлаждением приведена на рис. 3.7.



Рис. 3.7. Токовая защита обратной последовательности с реле РТ-2 и приставкой для действия при трехфазных КЗ:
а — тоновые цепи; б — цепи напряжения; в - цепи оперативного тока.

При возникновении несимметричного КЗ сработает токовое реле ^ КА2, через замыкающий контакт которого будет подан плюс на обмотку реле времени КТ. По истечении выдержек времени проскальзывающего КТ.1 и упорного КТ.2 контактов будут замкнуты цепи промежуточных реле, которые подействуют на отключение соответствующих выключателей.

Ток срабатывания ступени защиты с токовым реле КА2 принимается равным;



Выбранный в соответствии с (9.13) ток срабатывания реле КА2 не должен превышать значения тока обратной последовательности, прохождение которого допустимо для генератора данного типа в течение 2 мин (120 с). Для этого должно быть соблюдено условие:



где А — постоянная величина для генератора данного типа.

Так, например, для турбогенератора с косвенным охлаждением типа ТВ (А = 20) Iс,з ? 0,45I ном для гидрогенераторов (А == 40) I с,з ? 0,6I ном.

Для того чтобы токовая защита обратной последовательности генератора не срабатывала при удаленных КЗ, когда защиты соседних элементов трансформаторов и линий не действуют, она должна быть согласована с этими защитами по чувствительности. При этом не должно нарушаться условие (9.14). Выдержка времени защиты выбирается точно так же, как и для максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению.

Токовое реле КАЗ, уставка срабатывания которого принимается равным (0,08—0,1) I ном, предназначено для сигнализации в случае возникновения несимметрии в первичной сети, сопровождающейся прохождением сравнительно небольшого тока обратной последовательности.

В схеме защиты на рис. 3.7 для действия при трехфазных КЗ предусмотрено одно токовое реле ^ КА1, включенное на фазный ток, и одно реле минимального напряжения KV, подключенное на междуфазное напряжение. Уставки срабатывания этих реле выбираются так же, как и уставки реле максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению.

На турбогенераторах мощностью 60—100 МВт с непосредственным охлаждением обмоток применяется четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности, схема которой показана на рис. 3.8. Защита выполняется с двумя фильтрами-реле тока обратной последовательности типа РТФ-7/1 (РТФ-7/2). Ранее реле этого типа выпускались заводом под маркой РТФ-2.



Рис. 3.8. Токовая защита обратной последовательности с реле типа РТФ 7 для турбогенераторов мощностью 60—100 МВт

Одно из устройств РТФ-7 применяется в заводском исполнении. Чувствительное реле этого устройства ^ КА2 используется для сигнализации, а грубое KAl—для второй ступени защиты. Второе устройство РТФ-7 модифицируется. Для получения необходимых уставок срабатывания оно несколько загрубляется. С помощью чувствительного элемента второго устройства РТФ-7 выполняется третья ступень защиты КА5, а грубый элемент КА4 используется для вывода из действия токовой защиты нулевой последовательности, чтобы предотвратить ее излишнее срабатывание при внешнем КЗ. Для выполнения первой ступени защиты используется дополнительное токовое реле КАЗ (рис. 3.8) типа РТ-40/0,6, подключение которого к фильтру второго устройства РТФ-7 осуществляется через специальные выводы.

Каждая ступень токовой защиты обратной последовательности действует на свое реле времени, а для последней третьей ступени, чтобы обеспечить необходимую выдержку времени, предусмотрена установка двух последовательно действующих реле времени КТ4 и КТ5. Первая, наиболее грубая ступень защиты с одной и той же выдержкой времени действует на отключение АГП, выключателя генератора и на промежуточное реле, отключающее шиносоединительные и секционные выключатели. Вторая же и третья ступени действуют с двумя разными выдержками времени: с первой через проскальзывающие контакты КТ1.1 и КТ5.1 на отключение шиносоединительных и секционных выключателей, а со второй (контакты К.Т1.2, КТ5.2)—на отключение АГП и выключателя генератора.

Таблица 3.3

Тип генератора, напряжение

I ступень

II ступень

III ступень

I 2С,З

tС,З , с

I 2С,З

tС,З , с

I 2С,З

tС,З , с

ТВФ-60-2; 6,3 KB

1,8

2,3

0,6

8,5

0,25

40 (20)

ТВФ-60-2; 10,5 кВ

2,5

1,7

0,6

8,5

0,25

40 (20)

ТВФ-100-2; 10,5 кВ

2,0

2,2

0,6

8,5

0,25

40 (20)

Как уже отмечалось выше, в схеме используется специальное токовое реле обратной последовательности КА4 для вывода из действия токовой защиты нулевой последовательности при внешних несимметричных КЗ. Это обусловлено следующими обстоятельствами. В зависимости от значения тока, проходящего при двойном замыкании на землю, повреждение будет отключаться либо продольной дифференциальной защитой генератора, либо грубым реле токовой защиты нулевой последовательности. Для того чтобы весь возможный диапазон токов повреждения был перекрыт и двойное замыкание на землю всегда отключалось быстродействующей защитой, ток срабатывания реле, выводящих из действия токовую защиту нулевой последовательности при внешних КЗ, необходимо выбирать грубее тока срабатывания продольной дифференциальной защиты. Для того чтобы точно и с необходимым запасом выполнить это условие, предусмотрено специальное токовое реле обратной последовательности КА 4

Для реле токовой защиты обратной последовательности генераторов типа ТВФ, работающих на шины генераторного напряжения, рекомендуются уставки и, указанные в табл. 3.3.

Эти уставки выбраны на основании следующих соображений:

Ток срабатывания первой ступени принят по условию обеспечения необходимой чувствительности (kч,т == 1,2) при двухфазном КЗ на выводах защищаемого генератора, когда выключатель его отключен Выдержка времени первой ступени защиты определялась в соответствии с характеристикой, определяющей допустимую длительность прохождения тока обратной последовательности при двух фазном КЗ на выводах генератора.



Рис 3 9. Структурная схема фильтра-реле типа РТФ 6
/ — сигнал о перегрузке, // — сигнал о пуске органа с зависимой выдержкой времени, /// — отключение, IV — отключение с зависимой выдержкой времени.

Уставки срабатывания второй ступени защиты по току выбирались таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая чувствительность защиты при несимметричном КЗ за резервируемым элементом, например за повышающим трансформатором, сохранялась селективность с защитами соседних элементов и удовлетворялись требования защиты генератора от тока обратной последовательности. Этим требованиям, как правило, удовлетворяют уставки, yказанные в табл. 3.3.

Ток срабатывания третьей ступени принимается равным 0,25Iном. В соответствии с тепловой характеристикой прохождение такого тока обратной последовательности через генераторы типов ТВФ-60 и ТВФ-100 допускается в течение 3 мин. Таким образом, в случае возникновения несимметричного режима с током обратной последовательности меньше уставки срабатывания третьей ступени защиты персонал будет иметь достаточно времени (3—5 мин) для того чтобы принять меры к устранению причины, вызвавшей несимметричный режим, или разгрузить и отключить генератор.

Выдержка времени второй ступени определяется по тепловой характеристике и определяет допустимое время прохождения тока обратной последовательности, равного току срабатывания первой ступени.

Аналогично выдержка времени третьей ступени определяется допустимой продолжительностью прохождения через генератор тока обратной последовательности, равного уставке срабатывания второй ступени. Определенная таким образом выдержка времени равна 40 с. Для уменьшения количества реле в схеме защиты эту выдержку времени можно понизить до 20 с, что можно осуществить с одним реле времени типа ЭВ-140.

Ток срабатывания токового реле ^ КА2, действующего на сигнал, принимается равным (0,05—0,06) Iном. Ток срабатывания токового реле КА4, блокирующего токовую защиту нулевой последовательности при внешних КЗ, выбирается по условию согласования по чувствительности с уставкой реле продольной дифференциальной защиты генератора при двойном замыкании на землю согласно следующему выражению:





Рис. 3.10. Элементы фильтра-реле РТФ-6:
а — входное преобразующее устройство, Ш — упрощенная схема сигнального органа; в — схема цепей оперативного тока / — на сигнал о перегрузке, // — на отключение от первой отсечки; /// “. то же от второй отсечки, IV —то же от интегрального органа; г — схема цепей блока питания.

где I2С,З — ток срабатывания блокирующего токового реле обратной последовательности; Iс,з,диф — ток срабатывания продольной дифференциальной защиты, равный (0,5—0,6)Iном> I2Н,Н — ток обратной последовательности несимметричной нагрузки, принимается равным току срабатывания третьей ступени токовой защиты обратной последовательности 0,25 Iном; kн — коэффициент надежности, равный 1,2;


^

3.10Особенности выполнения защиты на мощных генераторах.


На турбогенераторах мощностью 160 МВт и более токовая защита обратной последовательности выполняется с зависимой интегральной характеристикой выдержки времени, соответствующей тепловой характеристике генератора согласно (1.1). Наряду с этим на многих генераторах мощностью 160—300 МВт эксплуатируется ступенчатая, внедрявшаяся до начала выпуска защита с интегральной характеристикой.

Структурная схема фильтра-реле типа РТФ-6М, с помощью которого осуществляется зависимая защита генераторов большой мощности, приведена на рис. 3.9. В состав комплекта РТФ-6М входят следующие элементы: фильтр тока обратной последовательности ФТОП, входное преобразующее устройство ВПУ, сигнальный орган СО, пусковой орган ПО, два органа токовой отсечки Отсечка 1 и Отсечка II, орган интегральной зависимой выдержки времени В, блок питания БП.

К ВПУ, схема которого показана на рис. 3 10, а, относятся:

согласующий разделительный трансформатор ^ TL4, выпрямительные мосты VS1 и VS2, сглаживающие фильтры второй гармоники L1—С6, конденсатор С7, балластные резисторы R17 и R18, нелинейная цепочка VD4—R19. Нелинейная цепочка необходима для коррекции характеристики органа с зависимой выдержкой времени в области больших токов обратной последовательности. Входное преобразующее устройство имеет два выхода, на каждом из которых имеется выпрямленное и сглаженное напряжение, пропорциональное току обратной последовательности защищаемого объекта. С обмотки w 3 трансформатора TL4 напряжение поступает на сигнальный и пусковой органы и органы отсечки, с обмотки w 2 — на орган с зависимой характеристикой выдержки времени.

Органы защиты, срабатывающие без выдержки времени (СО, ПО, отсечки), имеют одинаковые схемы, отличающиеся лишь значениями некоторых сопротивлений. На рис. 9.10, б приведена упрощенная схема сигнального органа, представляющая собой четырехплечий мост ACDE, к точкам А и D которого подводится напряжение от блока питания (БП), а к точкам В и F — от делителя напряжения, с выхода ВПУ (от точек а—а). В диагональ моста ЕС включено магнитоэлектрическое реле KL1 типа М237/054, обмотка которого шунтирована успокоительным резистором R24. Реле M237/054, характеризуется следующими параметрами: I с,р=6—10 мкА; Rобм = 1400—2000 Ом; ток термической стойкости обмотки — 2 мА; допустимое напряжение на контактах — 75—125 В.

Сопротивления плеч моста подобраны таким образом, чтобы при отсутствии напряжения на выходе ВПУ по обмотке реле проходил ток в тормозном направлении. Значение тормозного тока регулируется с помощью резистора R26 в пределах 50—100 мкА, что обеспечивает надежный размыкающий момент на подвижной системе магнитоэлектрического реле. Потенциалы точек В и F подобраны таким образом, что при отсутствии напряжения от ВПУ или достаточно малом его значении диод VD5 заперт, и ток, проходящий через него, пренебрежимо мал. При увеличении напряжения, подводимого от ВПУ, диод VD5 начинает отпираться, a VD6 запираться. Ток в диагонали ЕС изменит направление, обусловливая срабатывание магнитоэлектрического реле KL1.

Магнитоэлектрическое реле каждого из органов действует на свое промежуточное реле типа РМУГ, подключенное к стабилизированному напряжению постоянного оперативного тока (рис. 3.10, в). Кремниевые стабилитроны VD1—VD3 поддерживают напряжение на уровне 100 В, обеспечивающем нормальную работу контактов магнитоэлектрических реле. Параллельно каждому контакту включен искрогасительный контур из последовательно соединенных конденсатора и резистора.



Рис. 3.11. Схема защиты гидрогенератора от повышения напряжения

На рис. 3.10, г приведена схема цепей блока питания. С помощью резистора R50 обеспечивается регулирование напряжения, подаваемого на органы, срабатывающие без выдержки времени.

Сопротивление срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от максимальной нагрузки при минимальном эксплуатационном напряжении:



При использовании реле сопротивления с эллиптической характеристикой сопротивление срабатывания можно увеличить, что в ряде случаев целесообразно для улучшения дальнего резервирования.

Следует отметить, что рассматриваемая защита с реле сопротивления надежно срабатывает при внутренних КЗ в обмотках генератора.

^

3.11Защита ротора от замыкания на корпус.


Защита от замыкания на землю в одной точке. Для периодического контроля за состоянием изоляции цепей возбуждения используется вольтметр, один зажим которого связан с землей, а второй поочередно подключается к полюсам ротора. Если изоляция ротора достаточно высока, замеры вольтметра в обоих случаях будут близки к нулю. При замыкании на землю в обмотке ротора вольтметр замерит значение напряжения каждого полюса относительно земли. При снижении уровня изоляции в какой-либо точке обмотки значения замеров напряжения будут различными в зависимости от места ухудшения изоляции и ее сопротивления. Для повышения точности определения сопротивления изоляции обмотки ротора относительно земли при измерениях используют вольтметр с высоким сопротивлением обмотки.



Рис. 3.12. Схема защиты гидрогенератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения:
а — цепи переменного напряжения; б -— цепи оперативного тока

На гидрогенераторах, турбогенераторах с водяным охлаждением обмотки ротора, а также на всех турбогенераторах мощностью 300 МВт и выше должна предусматриваться защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения. На гидрогенераторах эта защита должна действовать на отключение, а на турбогенераторах — на сигнал.

Схема защиты, которая может применяться на гидрогенераторах при емкости цепи возбуждения относительно земли не больше 0,5 мкФ, приведена на рис. 3.12. К цепи возбуждения через конденсатор С подключается вторичная обмотка промежуточного трансформатора TL, в цепь которого включено токовое реле К.А, имеющее специальные обмоточные данные. Второй конец обмотки токового реле заземляется через специальную щетку, имеющую электрический контакт с валом ротора. Питание схемы защиты осуществляется от шин собственных нужд через трансформатор TL, вторичное напряжение на зажимах которого составляет 60—100 В.

В нормальном режиме ток в реле КА не проходит, и оно держит разомкнутым свой контакт. В случае замыкания на землю в цепи возбуждения генератора создается контур для прохождения переменного тока через токовое реле, которое при этом срабатывает. Через замкнувшийся контакт реле КА плюс подается на обмотку реле времени КТ, которое сработав, заставляет подействовать промежуточное реле KL. После срабатывания реле KL самоблокируется и предотвращает длительное прохождение переменного тока через место замыкания на землю. Для деблокировки защиты и ввода ее в работу установлен ключ SAC.



Рис. 3.13. Схема защиты турбогенераторов с тиристорной и высокочастотной системами возбуждения от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения с реле КЗР-3:
а — принципиальная схема защиты; б — вспомогательное устройство ВУ-2

Конденсатор ^ С емкостью 0,3 мкФ, включенный последовательно с реле КА, не допускает прохождения постоянного тока через место замыкания на землю. В случае, если при замыкании на землю в цепи возбуждения генератора конденсатор окажется пробитым, возникнет короткое замыкание. При этом защита отключится плавкими предохранителями Г1 и F2. На турбогенераторах с тиристорной и высокочастотной системами возбуждения применяется серийно выпускаемая промышленностью защита типа КЗР-3, выполняемая с наложением на цепь возбуждения переменного тока частотой 25 Гц. Основные элементы и цепи защиты показаны на принципиальной схеме (рис. 3.13). Источником наложенного тока является магнитный делитель частоты (МДЧ), питающийся переменным током 50 Гц, 220 В от сети собственных нужд. В МДЧ имеются две независимые вторичные обмотки для питания защиты переменным током 25 Гц: одна из них используется для наложения тока на цепь возбуждения генератора, а вторая — в схеме защиты.

Переменный ток 25 Гц подается на обмотку ротора через вспомогательное устройство ВУ2 (рис. 3.13, б), состоящее из частотных LC-фильтров (L1 и Cl, L2 и С2, L3 и С4, L3 и СЗ), предназначенных для предотвращения проникновения в защиту слагающих напряжения частотой 50—150—300 Гц и более из тиристорной или высокочастотной системы возбуждения. Конденсаторы С1 и С4, кроме того, отделяют цепи возбуждения от защиты, исключая намагничивание ферромагнитных сердечников в комплекте защиты постоянным током от возбудителя генератора. Резистор R1 в ВУ2 ограничивает наложенный ток при металлическом замыкании на землю в одной точке. Разрядник FV защищает измерительные цепи защиты при возникновении перенапряжений на входе ВУ2.

Наложенный ток проходит через сопротивление изоляции и емкостное сопротивление на землю цепи возбуждения и состоит из двух составляющих — активного и емкостного тока. Для того чтобы защита реагировала на изменение сопротивления изоляции, на ее измерительный орган должна подаваться только активная составляющая наложенного тока. Для выделения этой составляющей в устройстве КЗР-3 применена симметричная кольцевая фазочувст-вительная схема. На нее подается наложенный ток через трансформатор тока ТА и напряжение частотой 25 Гц от второй обмотки МДЧ.

Фазочувствительная схема состоит из диодов VD2—VD5 и балластных резисторов R6—R9 (рис. 3.13, а). Нагрузка фазочувствитель-ной схемы подключена к средним точкам делителей напряжения R2—R3 и R4—R5.

Напряжение, подаваемое на фазочувствительную схему от МДЧ, значительно больше напряжения вторичной обмотки ТА, нагруженной делителем напряжения. Поэтому напряжение от МДЧ является управляющим, т. е. оно только открывает и закрывает диоды, а ток в цепи нагрузки фазочувствительной схемы создается меньшим (управляемым) напряжением и в течение каждого полупериода проходит через оба открытых диода. При таком режиме среднее значение напряжения на выходе фазочувствительной схемы UВЫХ » I cosj , где j — угол между управляемым напряжением и создаваемым им током. В защите КЗР-3 — это угол между наложенным током и создающим его напряжением частотой 25 Гц. Таким образом в защиту подается только активная составляющая наложенного тока.



Рис. 3.14. Распределение напряжения по обмотке ротора при замыканиях на землю:
а — в одной точке; б—в двух точках.

Напряжение с выхода фазочувствительнои схемы сравнивается с эталонным стабилизированным напряжением от делителя напряжения, состоящего из резисторов R12, R14, R16, R18, используемых при четырех возможных уставках защиты, и резистора R22. Реагирующим органом является чувствительное магнитоэлектрическое реле КА, срабатывающее при возникновении замыкания на землю в обмотке ротора. Благодаря сравнению напряжений в реагирующем органе обеспечивается его четкое срабатывание и высокий коэффициент возврата. Предусмотрены две уставки срабатывания защиты: 5 кОм — подключен резистор R16, 2,5 кОм — резистор R18. Резисторы R12 и R14 предназначены для использования при работе генератора на электромашинном возбуждении. При работе генератора на электромашинном возбуждении защита может быть включена без ВУ2. Однако во избежание усложнения защиты и ее эксплуатации исключение ВУ2 при переходе на резервное электромашинное возбуждение не предусматривается.

Конденсатор ^ СЗ сглаживает ток в реле КА, а резистор R21 служит для создания режима -критического успокоения рамки магнитоэлектрического реле, при котором сближение контактов во время срабатывания реле носит апериодический характер.

Контакт реле ^ КА, зашунтированный искрогасительным контуром (С4, R23), замыкает цепь промежуточного реле KL1, запускающего реле времени КТ, действующего на сигнал через выходное реле KL2. Напряжение, подаваемое да .цепь обмотки реле KL1, стабилизировано на уровне 66 В с помощью балластного резистора RS4 и стабилитронов VD6 и VD7.

Основным недостатком защиты КЗР-3 является зависимость ее чувствительности от емкости на землю цепей возбуждения. Применение защиты рекомендуется при емкости не более 2 мкФ, при которой погрешность в токе срабатывания не превышает 30 %. При работе с основным возбудителем это условие обычно выполняется. При переходе же на резервное возбуждение значение емкости может существенно увеличиваться, достигая 5 мкФ. При этом защита КЗР-3 неприменима.
^

3.12Защита замыканий на землю в двух точках.


Защита от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения устанавливается только на турбогенераторах. На станции обычно имеется один общий комплект защиты, который и подключается к генератору, имеющему замыкание в одной точке цепи возбуждения. Схема защиты состоит из потенциометра, присоединяемого к кольцам ротора, и токового реле, которое включается в диагональ моста, образуемого обмоткой возбуждения и потенциометром.

При замыкании на землю в одной точке ротора, например в точке ^ 1, напряжение относительно земли распределится по обмотке возбуждения и потенциометру, как показано -на рис. 3.14, а. Перемещая движок потенциометра, находят точку, в которой напряжение относительно земли равно нулю. При этом через реле не будет проходить ток, так как оба зажима подключены к точкам с одинаковым потенциалом. В случае возникновения второго замыкания на землю, например в точке 2, распределение напряжения на обмотке возбуждения и потенциометре изменится и будет иметь вид, аналогичный изображенному на рис. 3.14, б. Теперь точка на потенциометре, к которой подключен зажим реле, имеет относительно .земли потенциал D U. Под действием напряжения D U через реле пройдет тек и оно сработает. Схема защиты ротора от двойных замыканий на землю типа КЗР-2 приведена на .рис. 3.15.



Рис 3.15. Схема защиты генератора от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения:
а — цепи возбуждения; б — цепи оперативного тока.

Потенциометр RR1 с последовательно включенным реостатом ^ RR2, который служит для более плавной регулировки, подключается зажимами 1 и 2 к полюсам обмотки возбуждения после возникновения в ней замыкания на землю в одной точке. Зажим 3 подключается к валу генератора через специальную щетку. Этим исключается возможность ложного срабатывания защиты от наведенных токов, проходящих в контуре заземления электростанции.

Защита подключается к обмотке ротора без предохранителей, так как сгорание одного из них повлечет за собой ее неправильную работу. По той же причине защита должна подключаться к обмотке ротора через двухполюсный рубильник. После подключения к обмотке ротора движки потенциометра RR1 и добавочного сопротивления RR2 устанавливаются в положение, при котором показания вольтметра PV будут минимальными (не более 0,5 В). Переключатель SAC e добавочными сопротивлениями позволяет переключать пределы измерения вольтметра (300, 30, 3 В), что обеспечивает более точную регулировку и вместе с тем предохраняет вольтметр от перегрузок при грубой настройке. Настройка защиты производится при отключенной накладке SX. По окончании настройки накладка SX включается и защита вводится в работу.

В качестве чувствительных реле, реагирующих на нарушение балансировки моста и тем самым на появление второго замыкания на землю, в схеме защиты используются поляризованные реле KL1 и K.L2. Установка двух поляризованных реле необходима, так как каждое из них срабатывает лишь тогда, когда ток входит в зажим, обозначенный точкой. Направление же тока в диагонали моста, а следовательно, и в реле зависит от местоположения второго замыкания на землю относительно первого. Обмотки реле включены так, что работа защиты при возникновении второго замыкания на землю обеспечивается независимо от направления тока в диагонали моста.

Из-за неравномерности воздушного зазора генератора в обмотке ротора циркулирует переменный ток, который может проходить по обмоткам реле K.L1 и K.L2. Возникающая при этом вибрация контактов снижает надежность работы реле и может привести к отказу защиты. Для снижения влияния переменного тока на работу реле в схему защиты введены дроссель L и конденсатор С. Дроссель, представляющий собой большое индуктивное сопротивление (70 кОм при 50 Гц), имеет сравнительно малое омическое сопротивление, не более 160 Ом. Емкость конденсатора и индуктивность дросселя подобраны так, чтобы при коэффициентах возврата реле K.L1 и K.L2 0,3—0,5 отсутствовала вибрация реле после срабатывания, если в их обмотках проходит постоянный ток, равный току срабатывания, а на зажимы 3 и / подано переменное напряжение 500 В, 50 Гц

Защита работает с выдержкой времени, которая устанавливается на реле времени КТ. После срабатывания выходное реле защиты K.L3 самоудерживается и подает импульс на сигнал или на отключение генератора.

На турбогенераторах с косвенным охлаждением обмотки ротора защита от второго замыкания на землю, как правило, включается с действием на сигнал. На мощных турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмотки ротора защита устанавливается с действием на отключение с выдержкой времени 1—2 с.

Недостатком рассматриваемой защиты является наличие у нее “мертвой зоны”, так как чем ближе второе замыкание на землю (точка 2 на рис. 3.14, б) будет расположено к точке 1, тем меньше будет ток в реле. Если первое замыкание произошло на кольцах ротора, защита вообще не будет действовать независимо от места второго замыкания на землю. Защиту нельзя использовать, если первое замыкание на землю возникнет в цепи возбуждения возбудителя, так как в этом случае она может неправильно подействовать при изменении положения реостата возбуждения.

4.Литература.


  1. http://spbet.narod.ru/studies/rz1.htm ссылка







Скачать файл (429.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru