ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР - ТРАНСФОРМАТОР И ГЕНЕРАТОР—ТРАНСФОРМАТОР—ЛИНИЯ



ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ БЛОКОВ

Блочные схемы соединений находят широкое применениена современных мощных электростанциях. Наиболее часто соеди­няются в один блок генератор — повысительный трансформатор-(или автотрансформатор) и трансформатор собственных нужд(рис. 17-1). Находят применение также блоки генератор—повысительный трансформатор (или автотрансформатор) — линия. Блоки большой мощности (150, 200, 300, 500, 800 МВт) объединяют в единый агрегат не только генератор и трансформатор, но также котел и турбину. Такие блоки не имеют поперечных связей, позво­ляющих заменять один элемент блока (например, трансформаторили котел) аналогичным элементом другого блока. В результате этого повреждение или нарушение нормальной работы одного элемента блока выводит из работы весь блок.

На генераторах, трансформаторах (или автотрансформаторах) и линиях, соединенных в один блок, устанавливаются те же защиты, что и в случае их раздельной работы. Однако объединение в один рабочий агрегат нескольких элементов большой мощ­ности вызывает некоторые, отмеченные ниже особенности в требованиях к защитам и в отдельных случаях в исполнении защиты.

1.       Соединение в один блок нескольких элементов позволяет объединить однотипные защиты этих элементов в одну общую защиту. Общими обычно выполняются дифференциальные защиты генератора и трансформатора, а также защиты от сверхтоков при внешних к. з. и перегрузках.

2. Отсутствие электрической связи между генератором и сетью, имеющее место в блочных схемах, облегчает решение вопросов селективности защиты генератора от замыканий на землю, но требует в то же время новых способов выполнения этой за­щиты.

3. Вследствие высокой стоимости мощных генераторов и трансформаторов блока к их защитам от внутренних повреждений предъявляются повышенные требования в части чувствительности, быстроты действия и надежности.

4. Малые запасы по нагреву мощных генераторов обусловливают необходимость выполнения защиты от недопустимого нагрева ротора генератора при несимметричном режиме и от перегрузки обмотки ротора.

5. На блоках без поперечных связей, все элементы которых объединены в единый агрегат, возникает необходимость действия электрических защит не только на выключатель и АГП, но и на останов блока в целом, т. е. котла и турбины.

Ниже рассмотрены особенности выполнения защит блоков.

 

17-2. ЗАЩИТА БЛОКА ГЕНЕРАТОР - ТРАНСФОРМАТОР

А) Защита от сверхтоков при внешних к.з. и перегрузках и защита от несимметричных режимов

Виды защит от сверхтоков и несимметричных режимов, при­меняемые на блоках, зависят от мощности блоков.

 На блоках малой мощности до 30 МВт включительно генера­торы выполняются заводами с косвенной системой охлаждения. Эти генераторы допускают по условиям нагрева значительные перегрузки, в том числе и в несимметричном режиме. В связи с этим на генераторах с косвенным охлаждением перегрузки (сим­метричные и несимметричные) могут ликвидироваться персоналом. Специальных защит с действием на отключение при симметричных и несимметричных перегрузках на этих генераторах руководящими указаниями по релейной защите [Л. 6] не предусматривается. Поэтому на маломощных блоках защита от перегрузки выполняется с действием на сигнал. В качестве защиты от внешних к. з. приме­няется токовая максимальная защита с комбинированным пуском по напряжению (§ 15-5, б и 16-2, е). Эта защита отличается про­стотой исполнения и малой стоимостью.

На блоках средней и большой мощности с генераторами, имею­щими непосредственное охлаждение, устанавливаются три вида защит от перегрузок и внешних       к. з.:

1. Защита от несимметричных перегрузок и внешних к. з. выполняется с помощью реле типа РТФ-6М с интегрально зави­симой характеристикой выдержки времени (см. § 15-5, г). Принципы выполнения этого реле и его блок-схемы были рассмотрены в § 15-5, г; на рис. 17-2, а приведена упрощенная принципиальная схема защиты обратной последовательности, выполненной с помощью реле РТФ-6. Реле РТФ-6, как уже было указано, состоит из четы­рех элементов: сигнального элемента Т1, элемента с интегрально зависимой характеристикой t 1 = А/ I 2 2* (реле Т2) и двух отсечек I и II с независимой характеристикой (реле ТЗ и Т4). Все элементы реагируют на ток I 2, получаемый от фильтра обратной последова­тельности Фг. Интегрально зависимый элемент работает при несим­метричных перегрузках и внешних к. з. и действует с временем t 1 на отключение выключателей блока, а затем, если несимметрия не исчезнет, с временем t 2 на отключение и останов блока в целом. Выдержка времени t 2 = t 1 +∆ t, ступень времени ∆ t обеспечива­ется с помощью реле времени В2. Отсечка I предназначается для работы при несимметричных к. з. в сети высшего напряжения и действует на отключение выключателя блока. Отсечка II служит для быстрого и селективного отключения несимметричных к. з. в генераторе и токопроводе, соединяющем его с трансформатором, в случае отказа дифференциальной защиты генератора. Отсеч­ка // используется только на блоках, имеющих выключатель в цепи генератора; она действует на отключение генератора и его АГП.

Зона действия отсечки ограничивается с помощью блокирую­щего реле напряжения Но, включенного на 3 U 0 . При двухфазных к. з. на стороне генератора работают реле Т4 и Но и защита дейст­вует на отключение. При к. з. за трансформатором блока (на стороне генераторного напряжения U 0 = 0) реле Но не действует, не позволяя, таким образом, работать отсечке.

Такое ограничение зоны действия отсечки (Т4) позволяет не согласовывать ее выдержку времени с защитами остальной сети. Выдержка времени отсечки II принимается равной 0,4—0,5 с — на ступень больше дифференциальной защиты генератора. Ток срабатывания отсечки выбирается из условий надежности дейст­вия при минимальном значении тока I2мин при двухфазном к. з. на выводах генератора:

где кч — коэффициент чувствительности, равный 2.

 

 

Напряжение срабатывания блокирующего реле Но принимается равным 35—40 В из условияотстройки от напряжения небаланса

Характеристика срабатывания интегрально-зависимого эле­мента задается заводом для мощных генераторов 150—200—300 МВт, исходя из уравнения

Характеристика регулируется изменением постоянной А. Завод выпускает реле в трех исполнениях с пределами регулирования А: от 5 до 10, от 10 до 20 и от 20 до 45. Время действия зависимого элемента t 2 должно удовлетворять двум условиям:

1) Характеристика времени действия элемента tзащиты = f (I2*) должна идти параллельно характеристике tдоп по уравнению (17-1), но немного ниже с учетом погрешности реле, так чтобы tзащиты не превысило tдоп.

2)  Время tзащиты должно обеспечивать селективность с защитами отходящих линий.

Интегрально-зависимый элемент имеет токовое пусковое реле. Его ток срабатывания выбирается из условия надежного действия интегрально-зависимого элемента при токе I2, соответствую­щем tдоп = 600 с. Этот ток согласно выражению (17-1) I2(600)* = =0,115.

Отсюда

где kн= 1,1.

Уставки отсечки I (реле ТВ) выбираются из условия ее надеж­ной работы при однофазных и двухфазных к. з. в сети высшего напряжения и согласования по чувствительности с защитами отходящих линий. Привыполнении этих условий Iс.р*≈ 0,4 ÷1; время действия отсечки t не должно быть больше tдоп = . Характеристика реле РТФ-6 приведена на рис. 17-2, б.

2. Д л я отключения симметричных в н е ш н и х к. з. предусматривается максимальная защита с пуском по напряжению в однофазном исполнении (§ 15-5 и 16-2, е). От
симметричных перегрузок устанавливается сигнальное токовое реле (см. § 15-5, в).

3.       Для повышения чувствительности к наиболее частым внешним к. з. — однофазным — устанавливается защита нулевой последовательности, реагирующая на I 0 или U 0 , рассмотренная в § 16-2, г.

На всех блоках генератор и трансформатор (рис. 17-1, а) образуют единый агрегат, поэтому защита от внешних к. з. на стороне низшего напряжения повысительного трансформатора не устанавливается, ее функции выполняет аналогичная защита генератора, которая является в этом случае резервной защитой всего блока. Необходимость защит от внешних к. з. на стороне высшего и среднего напряжения повысительного трансформатора, а также на трансформаторе собственных нужд зависит от схемы блока и расположения выключателей.

На блоках с двухобмоточным повысительным трансформатором (рис. 17-1, а, б) устанавливается только один комплект защиты от внешних к. з. Он включается на трансформаторы тока, распо­ложенные на нулевых выводах генератора. При таком размещении защиты все элементы блока попадают в ее зону, что позволяет защите от внешних к. з. блока резервировать защиты от внутрен­них повреждений генератора и трансформатора блока. Защита действует на выключатель блока В1 и АГП генератора. На рис. 17-3, а приведена схема размещения и действия защиты от внешних к. з. Последняя условно изображена в виде реле 2 и реле времени 3 и 4. Схема и тип защиты, как было указано выше, зависят от мощ­ности генератора блока. Защита имеет две выдержки времени t 1 и t 2 , согласованные по условию селективности с защитами присоедине­ний, питающихся от шин электростанции. При неотключившемся к. з. на шинах станции или в сети высшего напряжения защита от внешних к. з. отключает с меньшей выдержкой t 1 (установлен­ной на реле времени 3) выключатель блока В1, после чего защита прекращает свое действие, блок остается в работе, питая собствен­ные нужды. Если же к. з. возникло на элементах блока, то при отказе дифференциальной защиты поврежденного элемента резерв­ная защита блока отключает его от сети с выдержкой времени t 1 , а затем с большей выдержкой t 2 = t 1 + ∆ t (реле времени 4) подейст­вует на прекращение питания места к. з. от генератора и остановку блока (отключение В1, АГП, останов котла и турбины).

Реле напряжения максимальной защиты с пуском по напряже­нию обычно питается от трансформатора напряжения ТН1, под­ключенного к выводам генератора. Для повышения чувствительности к к. з. на стороне высшего напряжения реле напряжения необходимо подключить и к ТН2 на шинах блока.

От внешних к. з. на землю в сети высшего напряжения уста­навливается специальная чувствительная защита, реагирующая на ток или напряжение нулевой последовательности. Эта защита служит дополнением к защите от несимметричных к. з., которая обычно имеет недостаточную чувствительность при однофазных к. з. Защита нулевой последовательности резервирует отключение к. з. на землю на шинах блока и в подключенной к ним сети.

Если обмотка высшего напряжения трансформатора блока заземлена, как показано на рис. 17-3, а, то устанавливается токо­вая защита нулевой последовательности (реле 5, 6 и 7), действую­щая с выдержкой времени на отключение выключателя блока В1.

Если нейтраль трансформатора не заземлена или трансформа­тор может работать в режиме заземленной и разземленной нейтрали предусматривается защита, отключающая трансформатор при замыканиях на землю в сети высшего напряжения в случае отказа соответствующих защит поврежденного элемента (шин или линий) с выдержкой времени меньшей, чем на защите других блоков станции, работающих с заземленной нейтралью. Указанная защита выполняется так же, как и на повысительных трансформа­торах (§ 16-2, д).

Защита I0 от внешних к. з. (5) имеет также как и защита 2 две выдержки времени: t 1  и t 2 (рис. 17-3, а). При к. з. на шинах или неотключившемся к. з. в сети высшего напряжения защита блока отключает с меньшей выдержкой времени t 1  выключатель блока В1, сохраняя при этом питание собственных нужд блока. Короткие замыкания на элементах блока в случае отказа дифференциальной защиты ликвидируются защитой с выдержкой времени t 2 , при этом отключается весь блок, т. е. АГП, выключатель В1, трансфор­матор с. н., котел и турбина. Если защита блока 2 имеет недоста­точную чувствительность к к. з. за трансформатором с. н., то со стороны генераторного напряжения трансформатора с. н. уста­навливается максимальная защита 8, надежно действующая при указанных повреждениях.

На блоках с трехобмоточным повысительным трансформатором (рис. 17-1, г и 17-3, б) кроме защиты 1 от внешних к. з. на генера­торе устанавливаются дополнительно защиты 2 и 3 на обмотках среднего и высшего напряжения трансформатора для селектив­ного отключения к. з. на шинах и линиях, питающихся от этих обмоток. При наличии питания со всех сторон трансформатора для селективного отключения внешних к. з. защиту одной из обмоток следует выполнять направленной.

В целях упрощения на блоках с трехобмоточными трансфор­маторами можно не ставить защиту 2 на стороне высшего напряже­ния, как показано на рис. 17-3, б, используя вместо нее защиту генератора 1, которая в этом случае выполняется с двумя выдержка­ми времени (t 1 и t 2), Чтобы обеспечить селективное действие защит 1 и 3 при внешних к. з. (в сети среднего или высшего напряжения), их выдержки времени должны удовлетворять условию t 3 < t 1 < t 2 .

На мощных трехобмоточных блоках для повышения чувстви­тельности к внешним двухфазным к. з. на обмотке высшего напря­жения иногда устанавливается токовая защита обратной последо­вательности. При необходи­мости она выполняется на­правленной.

На сдвоенных блоках (рис. 17-1, д) с выключателями на каждом генераторе защита от внешних симметричных и не­симметричных к. з. и пере­грузок устанавливается на обоих генераторах. На каж­дом трансформаторе блока предусматривается защита нулевой последовательности от к. з. на землю в сети выс­шего напряжения. Эти защи­ты имеют две выдержки вре­мени и действуют с меньшей выдержкой на отключение выключателя блока, а с боль­шей — на отключение своего генератора. Кроме того, на сдвоенных блоках рекомен­дуется ставить дополнительную максимальную защиту для резервирования дифференциальной защиты трансформатора в режиме, когда генератор этого трансформатора отключен. В этом режиме резервная защита своего генератора не будет работать, а защита спаренного блока нечувствительна к к. з. на стороне низ­шего напряжения трансформатора первого блока.

Защита выполняется в виде двухфазной токовой максимальной защиты (реле 1 и 3 на рис. 17-4). Нормально эта защита отключена, так как она может неправильно работать при перегрузках и кача­ниях. Защита вводится в работу автоматически в режиме, когда один из генераторов блока отключен. Эта операция выполняется с помощью токового реле 2, реагирующего на исчезновение тока в трех фазах генератора.


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 487; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!