Релейная защита

Ток блокировки определяется исходя из допустимой перегрузки защищаемого  генератора. Для генератора с косвенным  охлаждением обмотки статора  максимальный ток перегрузочного режима составляет:

.

Тогда ток блокировки:

.

Определим уставку защиты в относительных единицах:

Принимаем уставку по току блокирования защиты .

3.3 Определение коэффициента торможения

Максимальный ток небаланса  в защите при протекании по плечам защиты токов, равных току блокирования:

.

Минимальный коэффициент  торможения, при котором обеспечивается селективная работа защиты:

,

здесь – коэффициент надежности.

Принимаем к установке .

3.4 Определение тока начала торможения

Значение тока начала торможения при принятых значениях коэффициента торможения и минимального тока срабатывания защиты равно:

Максимальный ток небаланса  в защите при протекании по плечам защиты токов, равных току блокирования:

.

3.4 Определение тока срабатывания дифференциальной отсечки (ДО) генератора

Для определения уставки  ДО необходимо определить максимальные токи небаланса при расчетном  внешнем КЗ и при АХ защищаемого  генератора.

Максимальный ток внешнего КЗ протекает по защищаемому генератору при трехфазном КЗ на выводах низшего  напряжения трансформатора блока (ТБ).

Ток КЗ в этом режиме составляет:

.

 

Максимальный ток при  АХ защищаемого генератора:

.

Расчетным является больший из полученных токов –

Максимальный расчетный  ток небаланса (в данном режиме ):

.

Минимальный ток срабатывания ДО:

,

здесь – коэффициент отстройки.

Определим уставку защиты в относительных единицах:

Принимаем уставку по току срабатывания ДО .

4. РАСЧЕТ УСТАВОК ПОПЕРЕЧНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА

Для рассматриваемого генератора  ТВФ-110-2ЕУ3 в [2] указано, что коэффициент трансформации ТТ для этой защиты равен 1500/5 ( ).

Первичный ток срабатывания защиты:

.

Вторичный ток срабатывания защиты:

.

Принимаем уставку по току срабатывания защиты .

5. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ СТАТОРА

5.1 Расчет уставок органа напряжения основной гармоники

Рассматривается режим однофазного  КЗ на стороне ВН ТБ.

В рассматриваемой схеме установлены генератор ТВФ-110-2ЕУ3, трансформатор ТДЦ-125 и трансформатор собственных нужд (ТСН) ТДНС-16. Емкость обмотки высшего напряжения ТСН можно не учитывать, так как она невелика по сравнению с емкостями обмотки статора генератора и обмотки низшего напряжения ТБ. Схема замещения приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема замещения  для расчета напряжения на выводах турбогенератора при однофазном КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора

 

Межобмоточная емкость ТБ на одну фазу:

,

здесь – номинальная мощность ТБ в кВА.

Емкость обмотки низшего  напряжения ТБ относительно земли на одну фазу:

.

Емкость обмотки статора  генератора относительно земли на три  фазы в соответствии с [1] равна 720 нФ ( ).

 

 

Напряжение на выводах  генератора в рассматриваемом режиме:

,

здесь – коэффициент, учитывающий режим нейтрали ( при заземленной нейтрали);

  – напряжение нулевой последовательности, возникающее на стороне ВН ТБ при КЗ на землю на этой стороне (принимается равным фазному напряжению стороны ВН), кВ.

Расчетная уставка определяется как:

,

здесь – коэффициент трансформации трансформатора напряжения (ТН);

– коэффициент отстройки.

Принимаем  , так как согласно [3] меньшее значение устанавливать не рекомендуется.

5.2 Уставки органа напряжения третьей гармоники

Орган напряжения основной гармоники обеспечивает выявление  замыкания на землю (ЗНЗ) с коэффициентом  чувствительности не менее 2 при отношении  числа витков от нейтрали до места  замыкания более:

 

Исходя из условия обеспечения  чувствительности к ЗНЗ вблизи нейтрали, уставка по коэффициенту торможения должна быть не более:

.

К установке принимаем  .

Применять блокировку по обратной последовательности нет необходимости, поскольку коэффициент торможения получился больше единицы.

6. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ СТАТОРА ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК

6.1 Расчет уставки  сигнального органа

Выдержка времени отстраивается  от выдержек времени резервных защит.

6.2 Расчет уставки  пускового органа

6.3 Расчет уставки интегрального органа

Основной уставкой интегрального органа является допустимое время протекания тока обратной последовательности, равного номинальному (параметр ). Для защищаемого генератора [2].

Остальные параметры принимаются  в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя для используемого  микропроцессорного шкафа релейной защиты:

• максимальное время срабатывания ;
• минимальное время срабатывания ;
• время охлаждения .

Принятые времена могут  уточняться при наладке защиты.

6.4 Расчет уставки токовой отсечки

Определяем величину тока обратной последовательности, протекающего через генератор при двухфазной КЗ на выводах:

  ,

здесь – сопротивление обратной последовательности для генератора (см. таблицу 1).

Определяем величину тока срабатывания отсечки по условию  обеспечения чувствительности к  двухфазным КЗ на выводах генератора:

,

здесь – коэффициент чувствительности.

За уставку принимаем  ближайшее меньшее значение тока обратной последовательности .

7. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ СТАТОРА ОТ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК

7.1 Расчет уставки  сигнального органа

,

здесь – коэффициент надежности;

– коэффициент возврата.

Принимаем к уставке  .

Выдержка времени отстраивается  от выдержек времени резервных защит.

7.2 Расчет уставки пускового органа

7.3 Расчет уставок интегрального органа

Параметрами, определяющими  работу интегрального органа, являются параметры  и . Для определения этих параметров необходимо использовать данные о перегрузочной способности защищаемого генератора. Для этого воспользуемся табличными данными, приведенными в [1].

Подбор, проведенный для  рассматриваемого генератора, показал, что наилучшее приближение к  реальной характеристике дают значения . Достигнутое согласование с характеристикой показано в таблице 2.

 

Таблица 2 – Сопоставление  перегрузочной характеристики обмотки  статора с характеристикой интегрального  органа

Кратность перегрузки обмотки  статора	о.е.	1.1	1.15	1.2	1.25	1.3	1.4	1.5	2
Допустимая продолжительность  перегрузки по [1]	с	3600	900	360	300	240	180	120	60
Время срабатывания интегрального  органа	с	2247	627	358	247	187	123	90	34

 

Остальные параметры принимаются  в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя для используемого  микропроцессорного шкафа релейной защиты:

• максимальное время срабатывания ;
• минимальное время срабатывания ;
• время охлаждения .

Токовая отсечка в данной защите не используется.

8. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ РОТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗОК

8.1 Расчет уставки сигнального органа

Низкий уровень допустимой перегрузки обмотки ротора генератора при допустимой длительности 60 мин  вынуждает иметь минимально возможный ток срабатывания сигнального органа, обеспечивающий возврат органа при номинальной нагрузке. Исходя из этого, принимаем коэффициент надежности .

.

Принимаем к уставке  .

8.2 Расчет уставки пускового органа

8.3 Расчет уставок интегрального органа

Параметрами, определяющими  работу интегрального органа, являются параметры  и . Для определения этих параметров необходимо использовать данные о перегрузочной способности защищаемого генератора. Для этого воспользуемся табличными данными, приведенными в [1].

Подбор, проведенный для  рассматриваемого генератора, показал, что наилучшее приближение к  реальной характеристике дают значения . Достигнутое согласование с характеристикой показано в таблице 3.

 

Таблица 3 – Сопоставление перегрузочной характеристики обмотки ротора с характеристикой интегрального органа

Кратность перегрузки обмотки  ротора	о.е.	1.06	1.2	1.7	2
Допустимая продолжительность  перегрузки по [1]	с	3600	240	120	30
Время срабатывания интегрального  органа	с	3554	222	41	25

 

Остальные параметры принимаются  в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя для используемого  микропроцессорного шкафа релейной защиты:

• максимальное время срабатывания ;
• минимальное время срабатывания ;
• время охлаждения .

Токовая отсечка в данной защите не используется.

 

9. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

9.1 Расчет уставок  основного канала

Максимальное сопротивление  характеристики срабатывания:

  .

Смещение характеристики срабатывания вдоль мнимой оси в  направлении угла максимальной чувствительности:

.

Определим уставки:

,

,

здесь – коэффициент трансформации ТТ, согласно [1] для данного генератора;

– коэффициент трансформации ТН, согласно [1] для данного генератора.

Принимаем к установке , .

Время срабатывания основного  канала принимаем равным 1с.

9.2 Расчет уставок  дополнительного канала

Принимаем следующие рекомендуемые  уставки времени дополнительного  канала:

• максимальное время нахождения замера вектора сопротивления вне зоны срабатывания ;
• минимальное время нахождения замера вектора сопротивления в зоне срабатывания .

В процессе наладки эти  параметры должны уточняться.

9.3 Расчет блокировки  по скорости

Для определения блокировки по скорости необходима информация о  динамических параметрах системы и  станции, которые определяют минимальный  период качания и асинхронного хода, допускаемые в энергосистеме. При  учебном проектировании эти данные неизвестны.

10. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА БЕЗ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

10.1 Расчет уставок измерительного органа Z₁

Сопротивление срабатывания определяется сопротивлением от места  установки ТН защиты до эквивалентной  ЭДС всей остальной части системы. Воспользуемся найденным ранее  в п.2.2 эквивалентным сопротивлением относительно шин 220 кВ, и определим сопротивление срабатывания:

Сопротивление смещения:

Определим уставки:

,

.

Принимаем к установке  , , угол максимальной чувствительности .

10.2 Расчет уставок измерительного органа Z₂

Сопротивление срабатывания определятся синхронным реактивным сопротивлением генератора по продольной оси.

Сопротивление срабатывания:

Сопротивление смещения:

Определим уставки:

,

.

Принимаем , .

10.3 Расчет уставок фазочувствительного органа W

Угол максимальной чувствительности фазочувствительного органа согласуется с углом максимальной чувствительности органа сопротивления Z₁:

.

Принимаем к установке .

10.4 Расчет уставок счетчика циклов асинхронного режима

Число циклов срабатывания защиты выбирается из условия согласования с устройствами системной противоаварийной автоматики. На стадии проектирования примем максимальные уставки по числу  циклов, предусмотренные в функции  защиты. Для первой ступени – 3, а  для второй ступени – 5. В процессе наладки эти параметры должны быть скорректированы.