Релейная защита

 

11. РАСЧЕТ УСТАВОК РЕЗЕРВНОЙ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КЗ

11.1 Расчет сопротивления  срабатывания защиты

Сопротивление замера при  наибольшей реально возможной нагрузке генератора:

.

Сопротивление срабатывания защиты с дистанционным органом, имеющим круговую характеристику:

,

здесь – коэффициент надежности;

– коэффициент возврата.

 Уставка сопротивления  срабатывания:

.

Принимаем к установке  .

11.2 Расчет сопротивления  смещения защиты

Максимальное сопротивление смещения характеристики срабатывания:

 

Уставка сопротивления смещения:

.

Принимаем к установке  .

Время срабатывания согласовывается  с резервными защитами линий, отходящих  от распределительного устройства высшего  напряжения.

12. РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

12.1 Напряжение  срабатывания

Первичное напряжение срабатывания защиты:

.

Напряжение срабатывания, приведенное к вторичным цепям: .

12.2 Ток срабатывания  блокирующих реле

Блокирование защиты производится при протекании по генератору тока нагрузки.

Первичный ток блокирования:

.

Ток блокирования, приведенный  к вторичным цепям:

.

13. РАСЧЕТ УСТАВОК ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА БЛОКА

13.1 Определение  номинальных токов плеч

Первичные токи на всех сторонах защищаемого трансформатора определяются в соответствии с его номинальной  мощностью. По этим токам находятся  токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов  трансформации ТТ и коэффициентов  схемы. Расчеты сведены в таблицу 4.

На стороне высшего  напряжения (220 кВ) приняты к установке  ТТ, встроенные в вводы выключателя  типа ТВ-220 и соединены в группу по схеме «треугольник».

В цепи статора генератора использованы ТТ, устанавливаемые в  закрытых экранированных токопроводах типа ТШВ-15Б [1] и соединены в группу по схеме «звезда».

Таблица 4 – Определение  токов плеч

Наименование величины	Обозначение и метод определения	Числовое значение для  стороны
		220 кВ	10.5 кВ (генератор)	10.5 кВ (ТСН)
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий  его номинальной мощности, А
Схема соединения ТТ	–	Δ	Y	Y
Коэффициент трансформации  ТТ	kTT	300/5	8000/5	1000/5
Вторичный ток в плече  защиты, соответствующий номинальной  мощности защищаемого трансформатора, А

 

В цепи ТСН использованы ТТ, встроенные в его вводы ВН, типа ТВТ-10 с номинальным первичным током, определяемым максимальным током нагрузки цепи собственных нужд. ТТ соединены в группу по схеме «звезда». Поскольку в этой цепи вторичный номинальный ток плеча оказался существенно больше, чем ток плеча цепи генератора, необходимо использовать амплитудную коррекцию. Для этого плеча целесообразно ввести коэффициент амплитудной коррекции, равный 0.125. При таком коэффициенте токи плеч генератора и ТСН получаются равными, что удобно при выполнении дальнейших расчетов.

При определении уставок  защиты будем все расчеты выполнять  в относительных базисных единицах.

13.2 Определение  коэффициента торможения

Сначала определим составляющие коэффициента небаланса.

• Составляющая коэффициента небаланса, обеспечивающая отстройку от небаланса, вызванного погрешностями ТТ:

,

здесь – относительное значение полной погрешности ТТ в режиме КЗ;

– коэффициент, учитывающий переходный режим.

• Составляющая коэффициента небаланса, обеспечивающая отстройку от небаланса, вызванного регулированием коэффициента трансформации защищаемого трансформатора:

,

здесь – относительное значение максимального отклонения коэффициента трансформации от расчетного ( для трансформаторов с ПБВ);

– коэффициент токораспределения.

• Составляющая коэффициента небаланса, обеспечивающая отстройку от небаланса, вызванного неточностью согласования токов плеч:

.

Указанный коэффициент соответствует  гарантированной заводом-изготовителем  точности согласования токов плеч.

Суммарный коэффициент небаланса:

.

Расчетный коэффициент торможения:

,

здесь – коэффициент надежности.

К установке принимаем  ближайшее большее значение коэффициента торможения .

13.3 Определение  минимального тока срабатывания

Для надежной отстройки от однополярных бросков тока намагничивания принимаем значение тока срабатывания защиты равным 0.3 ( ).

13.4 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:

.

13.5 Определение  тока блокировки

Ток торможения, при котором  осуществляется блокирование защиты в  режиме внешнего повреждения, для трансформаторов, работающих в блоке, определяется перегрузочной  способностью генератора и составляет:

.

К установке принимаем 

13.6 Определение  тока срабатывания отсечки

Сначала находим расчетный  ток небаланса.

На рисунке 6 представлены расчетные точки КЗ. КЗ в точке  К3 не рассматривается, так как неселективное  срабатывание дифференциальной отсечки  не вызывает излишних отключений, поскольку  для отключения КЗ в ТСН необходимо полное отключение блока.

Рисунок 6 – Внешние КЗ в дифференциальной защите ТБ

 

При КЗ на стороне высшего  напряжения (точка К2 на рисунке 6) ток, протекающий через зону защиты, определяется только параметрами блока и составляет:

.

При КЗ в генераторе (точка К1 на рисунке 6 ) ток, протекающий через зону защиты, обусловлен внешними источниками. Для его нахождения воспользуемся определенными ранее значениями (в п.2.1) и .

.

При асинхронном режиме работы генератора максимальный ток, протекающий  через зону защиты:

.

Таким образом, расчетным  является ток КЗ на выводах защищаемого  генератора .

Определим составляющие тока небаланса:

• Составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностями ТТ:

.

• Составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием коэффициента трансформации защищаемого трансформатора:

.

• Составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью согласования токов плеч:

,

здесь – максимальная относительная погрешность согласования токов плеч защиты.

Суммарный ток небаланса:

.

Ток срабатывания отсечки  по условию отстройки от максимального  тока небаланса, выраженный в относительный  номинальных единицах:

.

Ток срабатывания отсечки  по условию отстройки от броска тока намагничивания:

.

К установке принимаем  .

Чувствительность защиты обычно не проверяется, поскольку при  токе срабатывания чувствительной части защиты (0.3…0.4)I_ном она обеспечена ко всем внутренним повреждениям [4].

 

14. РАСЧЕТ УСТАВОК ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА СОБСТВЕННЫХ НУЖД

14.1 Определение  номинальных токов плеч

Первичные токи на всех сторонах защищаемого трансформатора определяются в соответствии с его номинальной  мощностью. По этим токам находятся  токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов  трансформации ТТ и коэффициентов  схемы. Расчеты сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Определение  токов плеч

Наименование величины	Обозначение и метод определения	Числовое значение для  стороны
		10.5 кВ	6.3 кВ
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий  его номинальной мощности, А
Схема соединения ТТ	–	Y	Y
Коэффициент трансформации  ТТ	kTT	1000/5	1500/5
Вторичный ток в плече  защиты, соответствующий номинальной  мощности защищаемого трансформатора, А

 

На стороне высшего  напряжения  приняты к установке  ТТ, встроенные в вводы ВН ТСН, типа ТВТ-10 .

В цепи собственных нужд использованы ТТ, устанавливаемые в  ячейках комплектного распределительного устройства 6.3 кВ.

На всех сторонах защищаемого  трансформатора используется схема  соединения ТТ в группу «звезда».

14.2 Определение коэффициента торможения

Сначала определим составляющие коэффициента небаланса.

• Составляющая коэффициента небаланса, обеспечивающая отстройку от небаланса, вызванного погрешностями ТТ:

,

здесь – относительное значение полной погрешности ТТ в режиме КЗ;

– коэффициент, учитывающий переходный режим.

• Составляющая коэффициента небаланса, обеспечивающая отстройку от небаланса, вызванного регулированием коэффициента трансформации защищаемого трансформатора:

,

здесь – относительное значение максимального отклонения коэффициента трансформации от расчетного (для данного трансформатора с РПН );

– коэффициент токораспределения.

• Составляющая коэффициента небаланса, обеспечивающая отстройку от небаланса, вызванного неточностью согласования токов плеч:

.

Указанный коэффициент соответствует  гарантированной заводом-изготовителем  точности согласования токов плеч.

Суммарный коэффициент небаланса:

.

Расчетный коэффициент торможения:

,

здесь – коэффициент надежности.

К установке принимаем  .

14.3 Определение минимального тока срабатывания

Для надежной отстройки от однополярных бросков тока намагничивания принимаем значение тока срабатывания защиты равным 0.3 ( ).

14.4 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:

.

14.5 Определение тока блокировки

Ток торможения, при котором  осуществляется блокирование защиты в  режиме внешнего повреждения, для ТСН, вычисляется с учетом его возможных перегрузок. Поскольку рабочие ТСН выбираются по максимально возможной нагрузке, с некоторым запасом принимаем:

  .

14.6 Определение тока срабатывания отсечки

Сначала находим расчетный  ток небаланса.

При КЗ на стороне низшего напряжения ТСН (точка К на рисунке 7 ) ток, протекающий через зону защиты составляет:

,

,

 

Рисунок 7 – Внешние КЗ в дифференциальной защите ТСН

 

Рисунок 8 – Схема замещения данного режима

 

,

.

Таким образом, расчетный ток .

Определим составляющие тока небаланса:

• Составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностями ТТ:

.

• Составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием коэффициента трансформации защищаемого трансформатора:

.

• Составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью согласования токов плеч:

,

здесь – максимальная относительная погрешность согласования токов плеч защиты.

Суммарный ток небаланса:

.

Ток срабатывания отсечки  по условию отстройки от максимального  тока небаланса, выраженный в относительный  номинальных единицах:

.

Ток срабатывания отсечки  по условию отстройки от броска тока намагничивания:

.

К установке принимаем  .

Чувствительность защиты обычно не проверяется, поскольку при  токе срабатывания чувствительной части  защиты (0.3…0.4)I_ном она обеспечена ко всем внутренним повреждениям [4].

 

Рисунок 9 – Пример подключения  систем защит комплекса к измерительным  трансформаторам 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе произведена разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции. Был выбран необходимый состав системы релейной защиты энергоблока и произведены расчеты уставок срабатывания.