Xreferat.com » Рефераты по физике » Релейная защита блока

Релейная защита блока

Размещено на /

Релейная защита блока


1. Общие сведения


Блочные схемы соединений: находят широкое применение на современных мощных электростанциях. Наиболее часто соединяются в один блок генератор — повышающий трансформатор (или автотрансформатор) и трансформатор собственных нужд (рис.1). Находят применение также блоки генератор — повышающий трансформатор (или автотрансформатор) — линия. Блоки большой мощности (100, 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, трансформатор или 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.


Релейная защита блока

Рис. 1. Основные схемы блоков:


а, б, в — генератор — трансформатор с ответвлением на с. н.; г — блок с двумя генераторами; д — спаренные блоки.

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.

Соответственно Правилам устройств электроустановок (ПУЭ) для защиты блоков генератор – трансформатор при мощности генератора больше 10МВт должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений:

от замыканий на землю в цепи генераторного напряжения;

от многофазных коротких замыканий в обмотке статора генератора и его выводах;

от междувитковых коротких замыканий в обмотке статора при наличии двух параллельных ветвей;

от многофазных коротких замыканий в обмотках блочного трансформатора и на его выводах;

от междувитковых коротких замыканий в обмотках блочного трансформатора;

от внешних коротких замыканий;

от перегрузки генератора токами обратной последовательности (при мощности генератора больше 30 МВт);

от симметрической перегрузки генератора и трансформатора;

от перегрузки ротора генератора током возбуждения;

от повышения напряжения (для генераторов мощностью 100 МВт и выше);

от замыкания на землю в одной точке обмотки возбуждения;

от замыкания на землю во второй точке обмотки возбуждения (при мощности генератора меньше 160 МВт);

от перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;

от снижения уровня масла в баке трансформатора;

от повреждения изоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора (при напряжении 500 кВ и выше).

Ниже рассмотрим и рассчитаем основные защиты для блока мощностью 300 МВт:

продольная дифференциальная защита генератора от многофазных коротких замыканий в обмотке статора и его выводах;

поперечная дифференциальная защита генератора от междувитковых коротких замыканий в обмотке статора при наличии двух параллельных ветвей;

от перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;

дифференциальная защита блочного трансформатора от всех видов коротких замыканий.


2. Продольная дифференциальная защита генератора


2.1 Теоретические сведения


В качестве защиты от междуфазных коротких замыканий в генераторе применяется быстродействующая продольная дифференциальная защита, её схема для одной фазы генератора показана на рис. 1, а.


Релейная защита блока

Рис.2 Схема и принцип действия продольной дифференциальной защиты генератора


Принцип действия защиты основан сравнении величин и фаз токов (Релейная защита блокаи Релейная защита блока) в начале и конце обмотки фазы статора. С этой целью с обеих сторон обмотки статора устанавливаются трансформаторы тока Релейная защита блока и Релейная защита блока с одинаковыми коэффициентами трансформации Релейная защита блока. Их вторичные обмотки соединяются последовательно, как показано на рисунке, разноимёнными полярностями. Дифференциальное реле Релейная защита блока включается параллельно вторичным обмоткам обоих трансформаторов тока.

При к.з. вне зоны (точка Релейная защита блока на рис.1. а) первичные токи Релейная защита блока Релейная защита блока равны по величине и направлены в одну сторону (к месту к.з.). Распределение вторичных токов в показано на рис. 1, а, ток в релеРелейная защита блока, при идеальной работе трансформаторов тока Релейная защита блока и поэтому Релейная защита блока – защита не работает. В действительности из-за погрешности трансформаторов тока Релейная защита блока и в реле появляется ток небаланса Релейная защита блока. Для исключения ложной работы необходимо обеспечить условие


Релейная защита блока


При нагрузке распределение первичных и вторичных токов соответствует условиям внешнего короткого замыкания, ток Релейная защита блока и защита не действует.

При коротком замыкании в зоне (точка Релейная защита блока на рис. 1, б) первичные токи к.з. на обеих сторонах обмотки направлены встречно (к месту к.з.). В результате этого вторичные токи в реле суммируются Релейная защита блока и реле приходит в действие, если Релейная защита блока. Для прекращения к.з. защита должна отключить генераторный выключатель и АГП.

Поскольку дифференциальная защита генераторов предназначена для действия при междуфазных к.з., она может выполняться по двухфазной схеме. Однако двухфазная защита не может обеспечить отключение генератора при двойных замыканиях на землю. Для быстрого отключения такого повреждения дифференциальная защита генератора должна выполнятся трёхфазной. В целях экономии трансформаторов тока дифференциальные защиты генераторов можно выполнять двухфазными, предусматривая при этом соответствующее исполнение защиты от замыканий на землю, позволяющее ей отключить двойное замыкание на землю.

Зона действия защиты ограничена участком между трансформаторами тока Релейная защита блокаи Релейная защита блока. При выполнении защиты стремятся расширить её зону; с этой целью трансформаторы тока Релейная защита блока обычно устанавливают возле непосредственно у выключателя, так чтобы повреждения на всех токоведущих частях от выводов генератора до выключателя выключалась мгновенно дифференциальной защитой.

Обрыв соединительного провода в схеме дифференциальной защиты нарушает баланс токов в реле и вызывает неправильную работу защиты при сквозных к.з. или даже в нормальном режиме. Поэтому токовые цепи защиты должны выполнятся с особой надёжностью. Число контактных соединений в токовых цепях должно быть минимальным, а качество соединений – надёжным.

Вторичные обмотки трансформаторов тока дифференциальной защиты заземляется только у одной группы трансформаторов Релейная защита блока или Релейная защита блока; вторая группа трансформаторов связана с первой и поэтому своего заземления не имеет. При заземлении обеих групп трансформаторов образуется цепь, по которой могут проходить токи, появляющиеся в контуре заземления подстанции, в результате чего возможно неправильное действие защиты.

При внешних к.з. в дифференциальном реле Релейная защита блока (рис. 1)


Релейная защита блока


Ток небаланса может вызывать неправильную работу дифференциальной защиты, поэтому принимаются меры к ограничению его величины.

Для этой цели необходимо соблюдать следующие требования :

трансформаторы тока не должны насыщаться при токах сквозного к.з., что позволяет уменьшить токи намагничивания, а следовательно, а ток небаланса при внешних к.з. Релейная защита блока. Это обеспечивается применением трансформаторов тока, насыщающихся при возможно больших значениях вторичной э.д.с., и уменьшением сопротивления плеч защиты, составляющих нагрузку трансформаторов тока при внешних к.з., от которой зависит величина Релейная защита блока.

для уменьшения разности намагничивающих потоков характеристики намагничивания трансформаторов тока Релейная защита блока и Релейная защита блока должны быть идентичными (совпадающими), а сопротивление плеч – по возможности равными. При этих условиях разность Релейная защита блока будет минимальной.

Выполнение указанных требований весьма существенно ограничивает установившееся значение тока небаланса, обусловленный апериодической составляющей тока при внешнем к.з. или самосинхронизации генератора, может достигать значительной величины.

Для исключения работы дифференциальной защиты от тока небаланса в неустановившемся и установившемся режимах кроме отмеченных выше мер по уменьшению намагничивающих токов могут использоваться три способа:

уменьшение величины и продолжительности броска Релейная защита блока в неустановившемся режиме;

применение реле, отстроенных от бросков Релейная защита блока, возникающих в этом режиме;

применение реле с торможением от тока сквозного к.з.

Уменьшение броска тока небаланса достигается с помощью активного сопротивления порядка 5 Ом, включаемого последовательно с обмотками дифференциальных реле. Активное сопротивление ограничивает величину Релейная защита блока и, кроме того, уменьшает постоянную времени Релейная защита блока вторичного контура трансформатора тока (Релейная защита блока). Однако включение значительного активного сопротивления (5 Ом) создаёт повышенную нагрузку на трансформаторы тока при к.з. в генераторе. В результате этого их погрешность увеличивается, что понижает чувствительность защиты и является недостатком, ограничивающим применение этого способа.

В качестве второго, более совершенного способа применяется отстройка от неустановившихся токов небаланса включением дифференциального реле через быстронасыщающийся трансформатор.

Третий способ предусматривает использование в качестве дифференциального реле – реле с торможением, автоматически заглубляющихся при внешнем к.з. одновременно с ростом тока небаланса.

Защита выполняется на реле с торможением и быстронасыщающемся трансформатором типа ДЗТ-11/5. Реле имеет рабочую обмотку с ответвлением посредине и тормозящую обмотку.

Тормозящую обмотку целесообразно присоединять к трансформаторам тока со стороны линейных выводов. Торможение позволяет увеличить чувствительность защиты за счёт отстройки от внешних и к.з. и асинхронного режима.


2.2 Выбор уставок


Номинальный ток генератора:


Релейная защита блокакА


Выбираем ТТ с коэффициентами трансформации:

12000/5 – для линейных выводов генератора;

6000/5 - для нулевых выводов генератора.

Номинальный вторичный ток:

– для линейных выводов генератора


Релейная защита блока


- для нулевых выводов генератора


Релейная защита блока.


Принимаем число витков рабочей обмотки реле:

Релейная защита блока.- для линейных выводов генератора;

Релейная защита блока.- для нулевых выводов генератора.

Вторичный минимальный ток срабатывания реле:


Релейная защита блока – для линейных выводов генератора;

Релейная защита блока - для нулевых выводов генератора.


Расчётный ток небаланса:


Релейная защита блока


где: Релейная защита блока- относительная погрешность ТТ, принимается 0,1;

Релейная защита блока- коэффициент однотипности принимаем 1;

Релейная защита блока- коэффициент, что учитывает апериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимся трансформатором принимается равным 1,0;

Релейная защита блока-периодическая составляющая тока короткого замыкания, Релейная защита блокакА.


Релейная защита блока (А).


Намагничивающая сила рабочей обмотки реле:


Релейная защита блока (Релейная защита блока).


По тормозной характеристике реле ДЗТ 11/5 определяем намагничивающую силу тормозной обмотки Релейная защита блока(А).

Расчётное число витков тормозной обмотки:


Релейная защита блока. Принимаем Релейная защита блока


Коэффициент чувствительности:


Релейная защита блока

блок генератор релейный дифференциальный защита


3. Поперечная дифференциальная защита


3.1 Теоретические сведения


Защита от витковых замыканий имеет ограниченное применение вследствие отсутствия простых способов её осуществления.

Только для мощных генераторов, каждая из фаз которых выполнена в виде двух или более параллельных ветвей, выведенных наружу, разработаны относительно простые и надёжные схемы защиты.

В нормальных условиях и при внешних к.з. в параллельных ветвях Релейная защита блока и Релейная защита блока каждой фазы генератора наводятся одинаковые по величине и фазе э.д.с. Релейная защита блока и Релейная защита блока. Сопротивления параллельных ветвей равны, поэтому токи ветвей Релейная защита блока и Релейная защита блока в нормальном режиме при внешних к.з. также равны по величине и совпадают по фазе.


Релейная защита блока

Рис.3 Схема и принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора


В случае замыкания части витков Релейная защита блока ветви одной фазы в закороченных витках под действием их э.д.с. Релейная защита блока возникает большой ток к.з. Релейная защита блока, циркулирующий по закороченным виткам.

Электродвижущая сила и сопротивление повреждённой ветви (на рис.2 ветвь 2) уменьшается за счёт повредившихся витков Релейная защита блока замкнутых накоротко. В результате этого нарушается баланс э.д.с. Релейная защита блока и Релейная защита блока, а также токов Релейная защита блока и Релейная защита блока в параллельных ветвях повреждённой фазы. Появляется э.д.с. Релейная защита блока, под действием которой в контуре повреждённой фазы возникает уравнительный ток


Релейная защита блока,


где Релейная защита блокаРелейная защита блока и Релейная защита блока – индуктивные сопротивления ветвей Релейная защита блока и Релейная защита блока (активные сопротивления не учитываются, так как они очень малы); Релейная защита блока и Релейная защита блока – э.д.с. неповреждённой и повреждённой ветвей.

Чем меньше число замкнувшихся витков Релейная защита блока тем меньше будет различие между Релейная защита блока и Релейная защита блока. Следовательно с уменьшением Релейная защита блока будет уменьшатся и ток повреждения Релейная защита блока из-за уменьшения Релейная защита блока.

Нарушение равенства токов в параллельных ветвях статора генератора, происходящее при витковых замыканиях, и появление уравнительного тока Релейная защита блока используется для выполнения защиты от этого вида повреждения.

Для защиты от витковых замыканий применяется поперечная дифференциальная защита, основанная на сравнении токов двух параллельных ветвей фаз генератора. Такое сравнение можно осуществить с помощью трёхсистемной или односистемной схемы защиты.

Трёхсистемная схема предусматривает сравнение токов ветвей отдельно для каждой фазы. Каждое реле включается на разность токов параллельных ветвей фазы Релейная защита блока, Релейная защита блока и Релейная защита блока соответственно.

Односистемная выполняется с помощью одного дифференциального реле, сравнивающего сумму токов параллельных ветвей Релейная защита блока трёх фаз Релейная защита блока с такой же сумой токов Релейная защита блока другой группы параллельных ветвей Релейная защита блока.

Односистемная схема получила преимущественное распространение в Украине.

При такой схеме три параллельных ветви Релейная защита блока фаз статора Релейная защита блока, Релейная защита блока и Релейная защита блока и три параллельных ветви Релейная защита блока тех же фаз (рис.2) соединяются раздельно в две звезды с двумя выведенными наружу нейтралями Релейная защита блока и Релейная защита блока. Эти нейтрали соединяются друг с другом нулевым проводом Релейная защита блока. В цепи нулевого провода устанавливается трансформатор тока Релейная защита блока. К его вторичной обмотке через фильтр Релейная защита блока подключается токовое реле Релейная защита блока. Фильтр Релейная защита блока пропускает ток основной частоты 50 Гц и запирает ток высших гармоник, в том числе третей гармоники.

Из схемы видно, что ток Релейная защита блока в нулевом проводе Релейная защита блока, питающий реле Релейная защита блока

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: