Релейная защита трансформатора и генератора

РЗА.docx

Защита турбогенератора ТВВ-160
Защита выполняется на терминале «Сириус – ГС».
Защита от междуфазных КЗ (продольная дифференциальная защита)
Продольная дифференциальная защита (ДЗ) является основной защитой генератора и относится к защитам с абсолютной селективностью. В зону действия этой защиты входит вся статорная обмотка и выводы защищаемого синхронного генератора.
Продольная ДЗ работает без выдержки времени. Это уменьшает разрушения в генераторе при междуфазных КЗ обеспечивает устойчивость параллельно работающих синхронных машин и минимизирует длительность переходного процесса в сети.
Номинальный ток генератора ТВВ-160 (паспортные данные):
Ток срабатывания синхронного генератора должен составлять:
I с.з = (02 ÷ 03) Iном.ген =02·5670=1134 А (1)
Чувствительность продольной ДЗ проверяют при двухфазном КЗ на верхних выводах защищаемого генератора.Коэффициент чувствительности защиты от междуфазных КЗ должен быть kч> 2[соловьев с.29].
Коэффициент чувствительности
где - ток двухфазного кз на выводах генератора в минимальном режиме питающей сети.
Защита чувствительна.
Защита от витковых КЗ в статорной обмотке генератора (поперечная дифференциальная защита)
Поперечная дифференциальная защита (ДЗ) предназначена для защиты генератора от витковых КЗ в обмотке статора и работает без выдержки времени. Защита устанавливается при соединении статорных обмоток генератора по схеме "двойная звезда".
Перед первым включением генератора (чтобы обеспечить грубую защиту от витковых КЗ) на терминале выставляется уставка срабатывания поперечной ДЗ:
I с.з = (015 ÷ 02) Iном.ген=015 5670=8505 А (3)
В дальнейшем это значение уставки корректируется. Коррекция выполняется по току небаланса.
К недостатку вышеприведенной поперечной ДЗ следует отнести наличие небольшой «мертвой» зоны при малом количестве замкнутых витков.
Коэффициент чувствительности:
Защита от симметричной перегрузки обмотки статора
Защита от симметричных перегрузок генератора имеет две ступени срабатывания по времени:
- 1 ступень с действием на сигнал (на станциях без персонала выводится из работы)
- 2 ступень действует на отключение генератора УРОВ и гашение поля.
Защита от симметричных перегрузок на станциях с персоналом работает с двумя выдержками времени. Первая ступень защиты работает на сигнал вторая – на отключение генератора УРОВ и гашение поля.
Ток срабатывания защиты от симметричных перегрузок определяется из формулы:
где kотс = 105 – коэффициент отстройки [6];
kв=095 – коэффициент возврата [6].
Время срабатывания первой ступени защиты с действием на сигнал задаетсяперсоналом из диапазона tс.з = 05 – 1 мин.
Время срабатывания второй ступени защиты с действием на отключение генератора с учетом термической стойкости обмотки генератора определяется из выражения
где = – кратность тока[6];
А=8 – тепловая постоянная охлаждения статорной обмотки генератора
для турбогенераторов серий ТВВ и ТГВ до 300 МВт.
Принимаю время срабатывания второй ступени защиты с действием на отключение генератора 30 с.
Защита генератора от асинхронного режима (защита от потери возбуждения)
В комплект защит генератора «Сириус-ГС» входят основная и дополнительная защиты от асинхронного режима.
Действия основной и дополнительной защит от асинхронного режима блокируются действием защит от внешних двухфазных КЗ.
Защита от асинхронного режима вводится в работу после включения генератора в сеть.
Первая ступень основной защиты от асинхронного режима работает на сигнал и разгрузку генератора по мощности до (04 – 07)Pном.ген (по паспортным параметрам турбогенератора) или на отключение генератора пуск УРОВ и остановка турбины (для гидрогенераторов). Время срабатывания первой ступени основной защиты на сигнал и разгрузку генератора:
Уставку срабатывания первой ступени защиты минимального напряжения (защита действует поочередно на первые три очереди отключения фидеров и разгрузку генератора) принимают:
Uс.з = 095 Uном.ген = (6)
Уставку срабатывания второй ступени защиты минимального напряжения (защита действует на отключение генератора УРОВ и останов турбины) принимают:
Uс.з ≥ 086-087 Uном.ген = (7)
Вторая ступень защиты минимального напряжения работает с выдержкой
Дополнительная защита является дополнением к основной. Пускается сигналом «пуск» основной защиты от асинхронного режима и срабатывает если суммарное время нахождения вектора комплексного сопротивления генератора в зоне срабатывания основной защиты (за временной интервал возврата дополнительной защиты) превышает время срабатывания основной защиты. Возврат защиты выполняется после окончания временного интервала «возврат защиты». Защита имеет две ступени срабатывания по времени которые задаются временными ступенями срабатывания основной защиты. Первая ступень действует на сигнал и разгрузку генератора при снижении напряжения на выводах генератора ниже значения 095Uном.г . Вторая ступень дополнительной защиты действует на отключение генератора пуск УРОВ останов турбины. Режим работы дополнительной защиты от асинхронного режима – «выведенавведена». Защита выполнена с регулируемым временем возврата:
tв = 0530 с – время возврата дополнительной защиты от асинхронного
МТЗ от несимметричных перегрузок и КЗ (от несимметричных режимов работы генератора)
МТЗ от несимметричных перегрузок и несимметричных внешних КЗ имеет четыре ступени.
Четвертая ступень защиты действует на сигнал. Уставка срабатывания этой ступени выбирается из условия:
I2*с.з = (005006) Iном.г =
При выполнении третьей ступени защиты с независимой характеристикой защита действует с выдержкой времени tс.з. = 40 с. Уставка срабатывания этой ступенивыбирается из условия:
I2*с.з = 025 Iном.г= (8)
Третья ступень защиты от несимметричных перегрузок действует на отключение генератора гашение поля пуск УРОВ останов турбины.
Вторая ступень защиты от несимметричных режимов работы генератора должна срабатывать при двухфазном КЗ на выводах обмотки высшего напряжения повышающего трансформатора.
где =7327 А – расчетное значение тока двухфазного к.з. на выводах обмотки ВН повышающего трансформатора.
Вторая ступень защиты от несимметричных режимов работы генератора резервирует действие первой ступени (отсечки).
Первая ступень защиты от несимметричных режимов работы генератора (отсечка) должна срабатывать при двухфазном КЗ на выводах защищаемого генератора. Уставка срабатывания первой ступени защиты от несимметричных режимов выбирается из выражения:
где =9962 А – расчетное значение тока двухфазного к.з. на выводах защищаемого генератора.
Время действия первой ступени защиты от несимметричных режимов работы генератора tс.з. ≤ 01 с.
Защита генератора от повышения напряжения
Защита от повышения напряжения вводится в работу при защите турбогенераторо вмощностью 160МВт и более [4].
При защите турбогенераторов мощностью более 160 МВт значение уставки срабатывания защиты от повышения напряжения :
Uс.з = (12125) Uном.г .= (11)
Защита от повышения напряжения на блоках с турбогенераторами работает с выдержкой времени tс.з = 3 с если генератор работает на нагрузку.
При работе генератора на холостом ходу и повышении напряжения на выводах машины выше значений (11) защита действует на АГП без выдержки времени.
Защита трансформатора ТДНС-100001863
Защита трансформатора выполнена на микропроцессорном устройстве Сириус-Т.
Дифференциальная отсечка (ДЗТ-1)
Трансформаторы тока на обеих сторонах собраны в звезду.
Расчет по полному диапазону регулирования сведен в таблицу 1.
Первичный номинальный ток на сторонах защищаемого трансформатора соответствующий номинальной мощности трансформатора А.
Коэффициент трансформации
Вторичный ток в плечах защиты соответствующий номинальной мощности трансформатора А
Iдиф Iном-относительное значение уставки срабатывания отсечки.
Относительное значение IдифIном (уставка) определяется по двум условиям:
) Отстройка от броска тока намагничивания защищаемого трансформатора. Уставка по мгновенному значению равна 25 . IдифIном. Минимально возможная уставка по первой гармонике IдифIном равна 4 что соответствует 25 . 4 = 10 по отношению амплитуды к действующему значению или 10 = 7 по отношению амплитуд. Так как действующее значение первой гармоники броска тока намагничивания ≤ 035 от амплитуды броска то (при амплитуде равной 7 действующим значениям номинального тока) действующее значение первой гармоники равно 7 . 035 = 246. То есть даже при минимально возможной уставке 4Iном отсечка обеспечивает надежную отстройку от бросков тока намагничивания (246 4).
) отстройка от тока небаланса при внешнем кз
Уставку выбирают по условию:
Ток к.з приведенный к стороне высшего напряжения:
где Кнб(1)=07 – отношение амплитуды первой гармоники тока небаланса к приведенной амплитуде периодической составляющей тока внешнего кз;
Котс=12 – коэффициент отстройки;
Iкзмаксм* - отношение тока внешнего расчетного кз к номинальному току трансформатора.
Дифференциальная защита с торможением (ДЗТ-2)
Iд1Iном – базовая уставка ступени;
Кторм – коэффициент торможения (наклон тормозной характеристики на втором ее участке);
Im2Iном – вторая точка излома тормозной характеристики;
Iдг2Iдг1 –уставка блокировки от второй гармоники.
Базовая уставка Iд1Iном определяет чувствительность рассматриваемой ступени защиты. Следует стремиться иметь уставку в пределах (03 - 05) для обеспечения чувствительности к полным витковым замыканиям в переплетенных обмотках и к межкатушечным замыканиям в любых обмотках.
Дифференциальный ток:
где Котс =13 – коэффициент отстройки;
e = 10% – предельно допустимая (расчетная) погрешность ТТ;
Кодн = 1 – коэффициент однотипности для разнотипных ТТ;
Кпер = 25 – коэффициент учитывающий переходный режим;
Δfдобав. = 004 – погрешность выравнивания токов плеч в защите;
Iскв. – сквозной ток.
Коэффициент снижения тормозного тока:
= 1 – 05 . (01 . 1 . 25+016 + 004) = 0775
Тогда коэффициент торможения:
Первая точка излома тормозной характеристики вычисляется у «Сириус-Т» автоматически и равна:
Вторая точка излома тормозной характеристики рекомендуется 15 – 2.
Условие > выполняется (2 > 04).
Уставка блокировки от второй гармоники рекомендуется в диапазоне 012 – 015.
В результате проведенных расчетов тормозная характеристика дифференциальной защиты имеет вид представленный в графической части проекта.
Сигнализация перегрузки трансформатора
Уставка сигнала перегрузки:
где Котс = 105 – коэффициент запаса;
Кв = 095 – коэффициент возврата для «Сириус-Т».
Iном – вторичный номинальный ток рассматриваемой стороны трансформатора определяемый с учетом возможности увеличения его на 5% при регулировании напряжения.
Максимальная токовая защита ВН и НН
Максимальный рабочий ток:
Ток срабатывания защиты:
где Кзап=105 – коэффициент запаса;
Кв=095 – коэффициент возврата.
Ксам=15.–коэффициент самозапуска для промышленных потребителей.
Ток срабатывания реле:
Газовая защита является очень чувствительной и позволяет обнаружить повреждение в трансформаторе на ранней стадии. У терминала «Сириус-Т» имеется возможность подключения внешних защит. Используем газовое реле BF (газовое реле Бухгольца).

РЗА3.dwg

ВМТ - 110Б-251250 УХЛ1
ТФЗМ - 110Б-III-15005
ВМТ - 220Б-201000 УХЛ1
АТДЦТН - 12500022011010
ТФЗМ - 220Б-III-15005
ГОУ ОГУ 140204.1409.05
X3 (цепи напряжения)
X3 (ток попер дифф защ.)
Продольная и поперечная
дифференциальная защита генератора
Защита от замыкания на землю
от потери возбуждения
Защита генератора от симметричных
и несимметричных перегрузок
Дифференциальные токовые защиты трансформатора
Тормозная характеристика
дифференциальной защиты трансформатора
Оперативная цепь защиты
трансформатор напряжения
микропроцессорный терминал
Конденсационная электрическая станция 3х160 и 2х500 МВт
Защита генератора ТВВ-160-2
Защита от междуфазных КЗ
(продольная дифференциальная защита)
Защита от витковых КЗ в статорной
обмотке генератора (поперечная диф-
ференциальная защита)
Защита от симметричной перегрузки
Защита от асинхронного режима
(защита от потери возбуждения)
МТЗ от несимметричных перегрузок и КЗ
(от несимметричных режимов работы)
Защита от повышения напряжения
Защита трансформатора ТДНС-10000186
Дифференциальная отсечка (ДЗТ-1)
Дифференциальная защита с
Защита от перегрузки
Максимальная токовая защита
Таблица токов короткого замыкания