/
Author: Вавин В.Н.
Tags: электротехника электроэнергетика электрооборудование релейная защита турбогенераторы трансформаторы
Year: 1982
Text
В.Н Вавйн ]
Г 1>
Г- 1
; релейная
защита
г <\ блоков \
FV \ ___.
гурбогенератор-
трансформатор
ббк 31.27-03
B12
УДК 621.31&925
Рецензент А. И. Савостьянов
Вавин В. Н.
В12 'Релейная защита блоков турбогенератор—
трансформатор. — М.: Энергоиздат, 1982.-— 256 с.,
ил. д
80 к.
Рассматриваются особенности электрооборудования и первичных ..
схем мощных блоков генератор—трансформатор (автотрансформатор),
блоков генератор—трансформатор—линия, виды повреждений и анор-
мальных режимов работы. Описаны применяемые на блоках устрой-
ства релейной защиты, их принцип действия и расчет. ,
Для инженеров и техников, работающих в области релейной за-
щнты. Может быть полезна студентам, специализирующимся ПО ре- .4
лейной защите. * -3
,,2302040000-618 со
051(01)-82
й
ББК 31.27-0S |
6П2.13 ’1
Виктор Николаевич ВАВИН
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА БЛОКОВ
ТУРБОГЕНЕРАТОР — ТРАНСФОРМАТОР
Редактор В. А- Семенбв-
Редактор издательства Л-. В.-Копейкина
Обложка художника В. Батищева
Технический редактор Собакина
Корректор Г. А. Полонекая
ЦБ № 1630. . л
Сдано в набор 61.04.82 Подписано в печать 18.11.82
Формат 84Х108'1/з2 Бумага типографская № 2 Гарнитура литературная
Т-21229
.Печать высокая Уел. печ. л. 13Д4 Усл. кр.-отт. 13,7. Уч.-изд. л. 15,88 •£;
Тираж 13 000 экз. З&каз 2212 Цена 80 к. i
Энергоиздат, 113114, Москва, М-Ц4, Шлюзовая наб., 10 Т ’
/Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ, «
г. '^юберЦы, Октябрьский пр., 403 1 | ‘
• \ 4 к i
« “И
\ © Энергоиздат, 1982 *
ПРЕДИСЛОВИЕ
В процессе развития энергетики и постоянного ро-
ста единичных мощностей энергоблоков их релейная
защита претерпела большие изменения, недостаточно
освещенные в литературе. Эти изменения в значитель-
ной мере связаны с освоением промышленного произ-
водства новых устройств релейной защиты/ предназна-
ченных для генераторов и трансформаторов.
К таким устройствам относятся защита от замыка-
ний на землю обмотки статора генератора, выполняе-
мая с использованием напряжения третьей гармоники
и не имеющая зоны нечувствительности, токовая за-
щита обратной последовательности генераторов и
защита ротора от перегрузки с интегральными зависи-
мыми характеристиками выдержки времени, высоко-
чувствительная защита трансформаторов (с током сра-
батывания примерно 0,3 /ном трансформатора). Наря-
ду с этим проводили совершенствование дальнего и
ближнего резервирования, такое как переход , с токовой
защиты с пуском напряжения»на дистанционную защи-
ту, разделение питания оперативным током выходных
реле основных и резервных защит на разные автомати-
ческие выключатели.
Появились новые первичные схемы энергоблоков:
сдвоенные блоки (два блока генератор—трансформатор
с общими выключателями на стороне ВЫ), < широко
внедряются блоки генератор—^трансформатор—линия с
выключателями стороны ВН, удаленными от трансфор-
матора блока на расстояние до 40 км, начали приме-
няться блоки с шестифазными генераторами.
Предлагаемая книга написана на основе опыта про-
ектирований .релейной защиты тепловых и атомных
электростанций в институте «Теплоэлектропроект»,
В ней учитываются все указанные выше усовершенство-
вания ^релейной защиты блоков и особенности защиты
энергоблоков с новыми первичными схемами* ''
"1*
3
В книге приведены наиболее перспективные вариан-
ты выполнения отдельных устройств защиты, в том чис-1
ле такие, которые могут применяться лишь ограниченно
из-за 'отсутствия промышленного выпуска необходимой
аппаратуры. Однако в схемах защиты блоков показана
только аппаратура, выпускаемая промышленностью. ,
Наряду с обоснованием схем релейной защиты тре-
бованиями к'ликвидации повреждений и анормальных]
режимов электрооборудования энергоблоков в книге:]
приведены некоторые сведения р технологических оср
бенностях оборудования ТЭС и АЭС, учитывающиеся,
при выполнении схем защиты с целью обеспечения
сохранности технологического оборудования и повыше-
ния маневренности энергоблоков, в аварийных условиях
Все замечания и пожелания по книге просьба на-
правлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая
наб., 1Q, Энергоиздат.
> А&рор
Глава первая
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И
7 СХЕМ БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР—ТРАНСФОРМАТОР
•‘Ч - I
1.1. ТУРБОГЕНЕРАТОРЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ
ОХЛАЖДЕНИЕМ ПРОВОДНИКОВ ОБМОТОК
Характерные особенности. Начиная с мощности
63 МВт турбогенераторы в Советском Союзе выпускает
с непосредственным охлаждением проводников обмоток,
а при меньшей мощности с- косвенным охлаждением.
Охлаждающий газ или жидкость при непосредственном
охлаждении соприкасается с поверхностью проводников
обмотки,'' а при косвенном ’ охлаждении отвод тепла от
обмотки производится через слой изоляции.
В СССР получили распространение^ четыре способа -
выполнения непосредственного' охлаждения обмоток
турбогенераторов:
.охлаждение водородом — непосредственное обмотки
ротора и косвенное обмоток статора (турбогенераторы
серий ТВФ); ; ,
непосредственное охлаждение водородом обмоток
статора и ротора (турбогенераторы типов ТГВ-200 и
ТГВ-300); . , 7
непосредственное охлаждение водой обмоток статора
и водородом обмотки ротора" ’/(турбогенераторы серии
ТВВ и генератор типа ТГВ-200М);
непосредственное жидкостное охлаждение обмоток
статора и ротора (генератор ТТВ-500 — охлаждение во-
дой и генераторы серии ТВМ — охлаждение Обмоток
статора маслом, а обмоток ротора водой).
Турбогенераторы с Системой непосредственного ох-
лаждения, выполненной по любому из указанных спо*.'.
собов, вследствие болёе высокого удельного использо-
вания активных материалов отличаются от турбогене-
раторов с косвенным охлаждением обмоток болыпей
' S
мощностью при тех же габаритах и в то же время
меньшей перегрузочной способностью, меньшей постоян-
ной времени механической инерции и более высоким
переходным реактивным сопротивлением [1]. Эти отлй-.
чия тем значительнее, чем интенсивнее охлаждение,.
Повышение переходного сопротивления и уменьще-
ние механической постоянной приводят в свою очерМь
к сокращению запасов по статической и динамической
устойчивости параллельной работы генераторов При
Прочих (равных условиях.
Следует, однако, отметить, что несмотря на повьЫ
гпенную конструктивную сложность и некоторое ухуд-|
шение параметров по сравнению с имеющимися при
косвенном охлаждений' турбогенераторы с. непосред-'
стВенным охлаждением обеспечивают достаточно высо-
кую надежность работы энергосистемы:'. . , :
Поскольку при применении непосредственного охлаж-
дения может быть достигнуто значительное увеличение •
единичной мощности генераторов, необходимое при, СО’*
временных темпах развития энергетики, косвенное -
охлаждение применяется только для генераторов отно-с
сительно малой мощности. ' ' ,
Соединение обмоток статора. Обмотки статора турбогенератор
ров, как правило, соединяют в звезду. Соединение в треугольник J
применяется в редких случаях для машин небольшой мощности и ‘
состоит йз
обеих ста-
поэтому далее не рассматривается.
В большинстве случаев обмотка каждой фазы
двух параллельных ветвей с отдельными выводами с
рон. При этом соединение в звезду выполняют отдельно для
каждой ветви (рис. 1.1,б,в) и обе нулевые точки соединяют между,
собой через трансформатор тока, используемый в схеме защиты.
АВС
1TTZ
а)
б)
соединений обмоток статора
турбогенератора.
рее, 1.1. С хема
а—типа ТВВ-160-2; б —типа TBB.-320-2; в —типа ТГВ-300; 777. TTTV 3?Т, 1
777трансформаторы тока в фазах; 77 г—трансформатор-трка Для поперев- I
иой. Дифференциальной защиты. - - - *• :•
1TTi 5 £
с с
^т['_ с с
с г
«
У некоторых турбогенераторов обмотка статора одинарная— "
без параллельных ветвей (рис. 1.1,а). -
Турбогенератор 1200 МВт i f ша ТВ В-1200 шестифазный с дву-
мя отдельными трехфазнымн обмотками (2]. Угол между вектора-
ми э. д. с. одноименных фаз этих обмоток составляет ЗО'\ Соот-
ветственно повышающий трансформатор, к которому присоединя-
ется этот генератор, должен иметь две обмотки низшего- напря-
жения (НН), между векторами напряжения' которых также дол-
жен быть угол 30° (дЛя этого одна из обмоток НН соединяется в
звезду, а другая в треугольник). Каждая отдельная обмотка ста-'
тора включается, как показано на рис. 1,1,6,
Шестифазная обмотка статора улучшает электромагнитные
характеристики, машины благодаря снижению добавочных потерь
и уменьшению значения тока в пазу по сравнению с обычными
трехфазными обмотками. Кроме того, облегчается^ создание выво-
дов обмоток и токопроводов .за счет уменьшения номинальных
токов, что весьма существенно для генератора большой Мощности.
Основные параметры. Основные технические данные н пара-
метры турбогенераторов с непосредственным охлаждением в
объеме, необходимом для выбора и расчетов релейной защиты,4
приведены в табл? 1.1 и Г2. , 1 .
Приведенные в табл. 1.1 значения Д представляют собой до-
пустимую длительность тока обратной последовательности в об-
мотке статора, равного .номинальному току, и характеризуют
перегрузочную способность генераторов в несимметричных ре-
жимах. • ,
При других значениях тока обратной последовательности до-
пустимая длительность несимметричного режима 'может быть оп-
ределена по выражению
' - A f .
/доп — jj* ’ , (’**)
где /г — относительное значение, тока обратно!'Последовательности
(отношение 12]1 ном).
Значение длительно допустимого тока обратней последователь-
ности устанавливается для всех типов., турбогенераторов заводами-
изготовителями и составляет (0,05—0,08) /дом- В условиях эксплуа-
тапин для всех турбогенераторов согласно Правилам технической
эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ). допускается
длительная работа при неравенстве токов в фазах, не превышаю-
щем 10%. Этому соответствует при. номинальной нагрузке наличие ,
тока обратной последовательности 0,07 /ном-
В табл. 1.2 приведены следующие основные параметры?
хл — продольйое синхронное реактивное сопротивление;
х',1 — продольное переходное реактивное сопротивление;
х"л— продольное сверхпереходное реактивное сопротивление;
хг — реактивнее сопротивление обратной последовательности;
Тл# — постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутой-,
обмотке статора; '
T'd,2 — постоянная времени обмотки возбуждения при двухфазном
коротко^ замыкании (к. з.) обмотки статора; . г
Г'а.з-— постоянная времени обмотки - возбуждения при трехфазиом.
к. з.’ Обмбтки статора; >.
ОКЗ — отиойеиие короткого вамыкания.
7.
Таблица 1.1. Основные технические данные турбогенераторов .
Тип .г © ж а.’ —1 - -COS’Ср Статор Ротор Емкость на три фа- зы, мкФ . ,2 , с Схема обмоток статора
^нэм ^ном нам rf> X
ТВФ-63-2 ТВФ-63-2 . ТВФ-120-2 63 63 100 0,8 0,8 0,8 6,3 10,5 10,5 7210 4380 6875 , 1465 1240 1715 538 450 . 634 0,52 0,61 0,72 15 *
ТВВ-160-2 ТГВ-200 М .Mi] 7,0-,85 0,85 18 15,75 6040 , 8625 2300 1890 755 720 0,4 1,2 8 ^Y^
ТВВ-200-2а ТВВ-220-2а ТГВ-300 ТВВ-320-2 Т Г В-500 ТВВ-500-2 200 220 300 300 500 500 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 15,75 15,75 20 20 20 207 8625 9540 10200 ' 10200 17000 17000, . 2540 2750 3050 2900 5120 - 3510 920 920 1057 . 1200 1605 1080 0,68 0,68 1,29 0,91 1,32 0,75 8 i
TBM-500 500 0,85 36,75 9420 5600 1715 1, П 8 ^Y*
ТВВ-800-2' ц 800 0,9 24 21400 3850 1292 0,63 8
ТВВ-1000-4 1000 0,9 24 26730 7020 2250 0,94 6
ГВВ-1200-2 1201. 0,9 24 - . -16050 7640 2460- -1г2- 6
Таблица 1.2. Расчетные параметры турбогенераторов
Тип окз Реактивные сопротивления, отн* ед. Постоянные времени, с
xd Xd xd % Xs Td^ Td,2 ^.3
ТВФ-63-2; 6,3 кВ 0,544 1,91 0,275 0,2 0,22 6,1 1,4 0,9
ТВФ-63-2; 10,6 кВ 0,537 2,18 0,224 0,139 0,17 8,7 1,4 0,9
ТВФ-120-2 0,553 1,907 0,278 0,192 0,234 6,45 1,54\ 0,94
ТВВ-Г60-2 0,475 .2,3 0,329 0,221 0,2699 5,9 1,37 0,84
ТГВ-200М 0,572 1,862 0,31 0,204 0,249 6,87 1,82. 1,Г4
ТВВ-200-2а 0,512 2,106 0,272 0,18. 0,22 7 1,5 0,9
ТВВ-220-2а 0,615 2,322 0,3 0,196 0,24 7 1,5 0,9
Т Г В-300 0,505 2,195 0,3 0,195 0,238 7 1,55. 0,96
ТВВ-320-2 0,624 1,698 0,258 0,173 0,211 5,9 1,4 0,9
Т Г В-500 0,428 2,413 0,373 0,243 0,296 6,3 1,56 0,975
ТВВ-500-2 0,44 2,56 0,355 0,248 0,295 9,4 2,2 1,4
ТВМ-500 0,443 2,43 0,38 0,273 0,33 6,62 1,8 1,27
ТВВ-800-2 0,477 2,333 0,313 0,223 0,272 9,5 9,1 2,1 2,8 1,3
TBB-I000-4 0,45 2,41 2,24- 0,458! 6,324 0,395 1,7.
ТВВ-1200-2 0,443 0,358 0,248 0,302 8,5 2,1 1,4
XL3
г
Рис. 1.2. Схема замещения
для реактивных сопротивле-
ний турбогенератора ТВВ-
1200-2,
Для турбогенератора ТВВ-1200-2
в ряде случаев целесообразно поль-
зоваться трехлучевой схемой заме-
щения (рис. 1.2). В этой схеме Хщ,
отн. ед„ для реактивных сопротив-
лений генератора составит: Ха=2,137;
х</=0,255; х</'=0,145; х2=0,199.
В схеме замещения для всех ре-
активных сопротивлений сопротивле-
ние Xb2=Xi.3=0,206 отн, ед.
Перегрузочная способность Тур-
богенераторов по току статора (в
симметричном режиме) и по' Току
ротора задается заводами — изготовителями генераторов и приво-
дится в ПТЭ. На рис. 1:3 показаны кривые зависимости допусти-
мой длительности перегрузки от кратности тока в обмотке статора
///нем), а на рис. 1-4—в обмотке ротора.
Трансформаторы тока. В турбогенераторы серии ТВВ мощно,
стыо 300 МВт и более со стороны нулевых выводов в каждой из .
параллельных- ветвей всех трех фаз обмотки статора встраивают
трансформаторы тока на номинальный ток, соответствующий дли-
тельно допустимому току генератора. На генераторах мощностью
300 МВт встраивай^ в каждую, параллельную ветиь гю два
трансформатора тока (рис, 1.1,б)( а на более мощных генерато'-
рах — по,три.
9
В кожухах нулевых выводов, турбогенераторов серий ТГВ
мощностью 500 МВт устанавливают по трн .трансформатора тока,
охватывающие обе параллельные ветвн каждой фазы (рнс. 1.1,в).
На турбогенераторах серий ТВВ с непосредственным охлаждением
обмоток, мощностью менее 300 МВт н ТГВ мощностью 300 МВт
и менее трансформаторы тока со стороны нулевых выводов, охва-
тывающие обе параллельные ветви обмотки статора, устанавлива-
ются- в токопроводах, используемых для соединения обмоток ста-
тора в звезду. При этом в токопровод обычно встраивается по
четыре трансформатора тока.
Рис. 1.3. Допустимая длительность перегрузки турбогенераторов по
току статора. Г
а тт- турбогенераторы ТГВ-200, Т^В-ЗОО (кривая /), ТВВ Мощностью до 500 МВт
включительно и ТГВ-200М. (кривая 2), ТВФ (кривая 3); б—турбогенераторы
ТВМ-500 (кривая /), ТВВ-1200-2 (кривая 2), ТВВ-800-2 ТВВ-1000-4 (кривая 3).
г Рис. 1.4. Допустимая длительность перегрузки турбогенераторов по
1 току? ротона. ''
а — турбогенераторы ТВФ, ТВВ и ТГВ мощностью до 500 МВт Включительно ,
и —генератор ТВф-63-2; 2 —генераторы ТВФ-ЮОА ТВВ и ТГВ); б
. нератор твм’ьоо (кривая 1). ТВВ-1200-2 (кривая 2), ТВВ-800-2 и ТВВ-1000-4 ,
' (кривая 3). , - . . -/ , Л,
Трансформатор тока, предназначенный для поперечной диф-
ференциальной защиты генератора, размещают на турбогенерато-
рах ТВВ мощностью 300 МВт н выше в коробке нулевых выво-
дов, на генераторах ТГВ мощностью 500 МВт — в. кожухе нулевых
выводов, на остальных турбогенераторах ТВВ и ТГВ — в шинопро-
водах со стороны нейтрали.
Со. стороны линейных выводов трансформаторы тока
встраивают в пофазно-экранированные токопроводы, применяемые
на всех турбогенераторах мощностью 63 МВт н выше.
Коэффициенты трансформации трансформаторов тока, приме-
няемых на турбогенераторах, приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3 Трансформаторы тока турбогенераторов
Коэффициенты трансформации
.Tim генератора Линейные выводы Выводы со сто- роны иеДтрали Поперечная дйффереици- альваЯ"защита
ТВФ-63; 6,3 кВ ТВФ-63; 10,5 кВ ТВФ-120 10000/5 6 000/5 „10000/5 10000/5 6000/5 10000/5 1500/5
ТВВ-160-2 8000/5 8 0б0/5 —
ТГВ-200 М ТВВ-200-2 ТВВ-220-2 ТГВ-300 ТВВ-320-2 ТГВ-500 ТВВ-500-2 - 10.000/5 10000/5 10000/5 12000/5 12 000/5 '20000/5 20000/5 10000/5 10000/5 10000/5 12000/5 6000/5 20000/5 10000/5 1500/5
ТВМ-500 ~ 12000/5 12000/5
ТВВ-800-2, ТВВ-1000-4 28000/5 30000/5 14000/5 15000/5 25QQ/5
ТВВ-1200-2 20000/5 10000/5 150Ь/5
Системы йозбуждения. Все ^применяемые в эксплуатации сис-
темы возбуждения согласно, ГОСТ на системы возбуждения тур- _
богенераторо'в н синхронных компенсаторов должны обеспечивать
возбуждение турбогенераторов автоматически регулируемым по-
стоянным, током нормальном и аварийном режимах.. Предельный
ток возбуждения .(кратность форсировкй) в аварийных режимах
должен быть не менее 2.
Основные системы возбуждения должны работать с автомати-
ческим регулятором возбуждения (АРВ). При работе турбогене-
ратора с резервным возбуждением’ использование АРВ, как прави-
ло, не предусматривают (применяют только устройства форсировки
возбуждения^ - ,
. На турбогенераторах с непосредственным охлаждением прим?-,
няют электромашииное, Высокочастотное, тиристорное и бесщеточ-
ЭД
ное возбуждение. На рис. 1.5 показано питание обмотки возбуж-
дения генератора при различных системах возбуждения.
Электромашинный возбудитель (генератор постоянного тока
с параллельный возбуждением н дополнительными полюсами) ис-
пользуют для турбогенераторов с непосредственным охлаждением
в качестве резервного. При этом он вращается электродвигателем
6 кВ,' питающимся от собственных нужд электростанции.
Как основной электромашинный возбудитель применяется
только на турбогенераторе ТВФ-63 мощностью 63 МВт (уста-
навливается на валу генератора).
На турбогенераторе ТВФ-120 мощностью 100 МВт применя-
ется высокочастотная система возбуждения, состоящая из возбу-
дителя — трехфазного генератора переменного тока 500 Гц, уста-
новленного на валу генератора, с подвозбудителем индукторного
типа на 400 Гц также с использованием в качестве- привода вала
генератора. Ток от возбудителя подается в ротор турбогенератора
через нерегулируемые твердые выпрямители.
На турбогенераторах мощностью 160—80 МВт применяют
тиристорное возбуждение, основанное на использовании управляе-
мых твердых выпрямителей (тиристоров), включаемых по трех-
фазной схеме: .
На турбогенераторах ТВВ мощностью .160—800 МВт и ТГВ
мощностью 500 МВт тиристорное- возбуждение независимое, с пи-
танием от вспомогательного трехфазного генератора 50 Гц, уста-
новленного на валу генератора. <
Рис. 1,5. Принципиальные схемы систем возбуждения турбогенера-
торов. ‘।
а — электромашинное; б — высокочастотное; в — тиристорное независимое;
' г — тиристорное самовозбуждение;. д бесщеточное; О В — обмотка возбужде-
ния генератора; ЭМВ — электромашинный возбудитель; ВГ — вспомогательный
трехфазный генератор 500 Гц при высокочастотном возбуждении и 50 Гц при
тиристорном и бесщеточном возбуждений;'- ВУ — выпрямительное нерегулируе-
мое .устройство: РВУ — регулируемое выпрямительное устройство; ВГ —вы1
прямитеяьный трансформатор; ПТ — последовательный трансформатор.
13
На турбогенераторах серии ТГВ мощностью 200 и 300 МВт
тиристорный возбудитель в большинстве случаев включается по
схеме самовозбуждения, суть которой' заключается в том, что
переменный ток на тиристоры подается от выводов статора турбо-
генератора через трехфазный трансформатор (так называемый вы-
прямительный трансформатор).
Во избежание исчезновения тока возбуждения прн трехфазных
К. з. на выводах генератора, а также значительного снижения
тока возбуждения прн трехфазных к, з. -непосредственно за транс-
форматором блока к напряжению вторичной обмоткн выпрями-
тельного трансформатора добавляется напряжение вторичной об-,
моткн последовательного трансформатора, первичная последова-'
тельная обмотка которого включена на ток статора со стороны
нейтрали.
Сердечник последовательного трансформатора выполнен с воз-
душными зазорами, благодаря чему напряжение его вторичной
обмоткн пропорционально току первичной обмоткн, а вектор этого
напряжения опережает вектор тока первичной обмоткн на угол,
близкий к 90° (прн Ж. з. практически совпадает с вектором напря-
жения вторичной обмотки выпрямительного трансформатора на
той же фазе)-
На многих турбогенераторах схема, самовозбуждения выпол-
нена без' последовательного трансформатора. В этих, случаях тре-
буется принятие специальных мер для обеспечения работы резерв-
ной защиты турбогенератора. ' ' '
На турбогенераторах мощностью 1000 и 1200 МВт возбужде-
ние бесщеточное. Тод возбуждения подается от Вращающихся
трехфазных обмоток вспомогательного генератора, установленного
на валу турбогенератора, через твердые-нерегулируемые выпрями-
тели, размещенные также на валу турбогенератора. ,
Измерение тока ротора .турбогенератора производится с По-
мощью специального индукционного датчика тока, а измерение
напряжения ротора — через измерительные, кольца, установленные
на валу турбогенератора.
АРВ включен в цепь неподвижной обмотки возбуждения вспо-
могательного генератора. Возбуждение вспомогательного генерато-
ра подается от трехфазного нодвозбудителя, размещенного на
валу турбогенератора, через тиристоры.
Бесщеточное возбуждение применяют также, на отдельных
турбогенераторах мощностью менее' 1000 МВт.
Резервное возбуждение при-, основной бесщеточной системе
возбуждения из-за отсутствия рабочих колец в цепи обмотки ро-
тора нецелесообразно.
В систему возбуждения входят также устройства гашения по-
ля. Гашение поля турбогенератора прн электромашинном н высо-
кочастотном возбуждении производят с помощью АГП, при тири-
сторном возбуждении — переводом тнрнсторов в инверторный ре-
жим, при бесщеточном возбуждении — переводом в инверторный
режим тиристоров в цели возбуждения возбудителя.
ч
1.2. ТРАНСФОРМАТОРЫ И АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ,
РАБОТАЮЩИЕ В БЛОКАХ С ТУРБОГЕНЕРАТОРАМИ
Трансформаторы. Наиболее широко применяют трехфазные
двухобмоточные повышающие трансформаторы мощностью 80—
1250 МВ-А с высшнм напряжением 110—500 нВ.
Трансформаторы мощностью 80—200 МВ-А-с высшим напря-
жением (ВН) ПО—220 кВ имеют на стороне ВН - регулирование
напряжении (ПБВ) в пределах ±5%. Все' остальные двухобмо-
точные Трансформатор^ для энергоблоков выпускают без ответв-
лений для регулирования напряжения.
У трансформаторов на напряжение белее 220 кВ нейтрали об-
моток ВН должны быть заземлены. У трансформаторов на ПО—
220 кВ допускается разземленне нейтрали (с целью снижения
уровня токов к. з.)<, если испытательное напряжение ее изоляции
не ниже 100 кВ. ,
Для блока с турбогенератором 1200 МВт устанавливают груп-
пу нз трех однофазных трансформаторов с двумя расщепленными
обмотками НН на каждой фазе. Такая группа Ирименяется также
для работающих на сеть 750 кВ блоков два турбогенератора —
трансформатор прн мощности генераторов по 500 МВт н блоков
генератор — трансформатор с турбогенератором мощностью
1000 МВт. В последнем случае обмотки НН соединяют парал-
лельно.
В трансформаторы энергоблЬков со стороны ВН встраивают
по два трансформатора тока на вводах каждой фазы н нейтрали.
Исполнения встраиваемых . в трансформаторы н автотрансформа-
торы трансформаторов тока по номинальным токам показаны в
табл. 1.4,
Таблица 1.4. Трансформаторы тока, встраиваемые в
трансформаторы и автотрансформаторы энергоблоков
Обозначение исполнения Номинальные токи, А
А В С D Е F - G Н I К L М N ", о Р Q R 600—400—300—200/5 или 1 600—400-300—200/1 1000—750—600-400/5 или 1 1000—750—600—400/1 1000—750—600—400/5 2000—1500—1000/5, или 1 2000—1500—1000—750/5 и ли 1 2000—1500—1000—750/Г 2000—1500—1000—500/1 3000—2000—1500—1000/5 или 1 3000—2000-1500—1000/1 3000—2000—1000/1, 3000—2000—1500/1 4000—3000—2000/5 или 1 4000-3000-2000—1000/1 12000/5 6000/5
14
Таблица 1.5. Трехфазные трансформаторы энергоблоков
Тип S, МВ А ином’ к6 “к- % Схема' Встроенные трансформаторы тока (согласно табл. 1.3) Мощность, генерато- ра в блоке- МВт
ВН НН со стороны ВН | в нейтрали
80 121 242 6,3; 10,5 10,5 И С А А 63
-125 ' 121 165; 242; 347 10,5 10,5 И F С; А А 100
тдц 200 121' 242; 347 18 10,5 11 F О; С А 160
250 12Г 165; 242; 347 , 525 15,75 10,5 11 - 13 О Е; G; С 1 С А D 200
1 . 400 121 - 165; 242; 347 525 20 10,5 11 . 13 У/А О К; О; Н I С С; С; В D -' 300.
630 ... . - 242 347 <525 • } 20 >24- ' 12,5 И . 1.4 .14, . К L ч I у С D D D / 500 ' ”' 1000*
1000 у; Ыл-Klcvi. ‘ 1 х: 0 • | 800
1 ПК» Л Л '< J ' .л \ ' - . *, - > 1 гх 1
Основные технические данные повышающих Трансформаторов,
Применяемых для блоков турбогенератор — трансформатор, приве-
дены в табл. 1.5 и 1.6.
Энергоблоки турбогенератор — трех'обмоточный трансформатор
за последние годы устанавливают на электростанциях Советского
Союза в очень редких случаях (генератор 63 МВт с трансформа-
тором 115/38,5/6,3 или 10,5 кВ). В связи с этим релейная за-
щита таких, блоков не рассматривается.
Автотрансформаторы.. В блоках генератор — автотрансформа-
тор турбогенератор присоединяют к обмотке НН с номинальным
напряжением, равным номинальному напряжению генератора.
Существенными особенностями автотрансформаторов яв-
ляются:
1) меньшее, чем у трансформаторов, относительное значение
тока включения, поскольку оно определяется не номинальной
(проходной) мощностью автотрансформатора, а значительно
меньшей, типовой мощностью.
Типовая, мощность автотрансформатора
$тип= cisShom, -г— (1-2)
где а — коэффициент выгодности:
^ВН~~^СН
tt = Г г
и вн
(1.3)
Следует иметь в Чиду, что типовая мощность у многих авто-
трансформаторов больше номинальной мощности обмотки НН,
установленной заводом-нзготбвителем;
2) возможность перегрузки общей части обмотки автотранс-
форматора при> передаче мощности со сторон НН и ВН на сторо-
ну СН и отсутствии перегрузки/ обмоток ВН и НН [3]. В связи
с этим необходим контроль тока в общей части обмотки;
3) размещение регулировочной обмотки однофазных автотранс-
форматоров с РПН на стороне СН на крайнем стержне магнито*’,
провода (рис. 1.6).
Аналогично расположенная ком-
пенсационная обмотка- предназначена
для компенсации нарушения равно-
весия магнитных 1 потоков, возникаю-
щего вследствие вынесения части Об-
мотки автотрансформатора на боко-
вой стержень. . -.
Дели переключатель РПН нахо-
дится в среднем положении,! соответ-
ствующем номинальному напряже-
Рйс. 1.6. Размещение обмоток на сер-
дечнике однофазного автотрансфор-
матора с РПН на стороне СН.
ВН ~ обмотка высшего напряжения; ОО —
общая часть обмотки; нН— обмотка низ-
шего напряжения; РО --регулировочная
обмотка; КО — компенсационная обмотка;
1ТТ—5ТТ — встроенные трансформаторы то-
ка.
W ч
Таблица 1.6. Однофазные трансформаторы энергоблоков
Тип .9, МВ 'А уном’ кВ «к> К Схема группы в блоке Встроенные трансформаторы тока (см. табл. 1.3) Мощность генерато- ра в блоке, МВт
ВН НН ВН-НН НН,—НН5 со стороны ВН в нейтрали
1 ОРЦ-533000/500 ьэ , 533 525/У 3 24-24/уз 13,5 Не менее 22 Y-/A-Y L I 1200
ОРЦ-417000/750 * Отнесено к п 417 оловине 787/У 3 мощности тран 20—20 24—24 сформатора 14 Не менее 22,5 Y-/A-A М м 2x500 1000
Таблица 1.7 Трехфазные и однофазные автотрансформаторы энергоблоков
/ Тип Наибольший длительно допустимый ток общей t части ормот- ки, А . ^НОМ’ К0 Встроенные трансформаторы тока (см. табл. 1.3) Мощность генератора, МВт
автотранс- форматора обмот- ки НН ВН сн нн ВН сн НН Общая часть обмотки Цепь- КО
АТДЦТН 250 125 735 230 121 10,5 С F Q Е — 100
АОДТЦН, АОЦТН 167 83 750 500/У 3 230/УЗ 15,75 I Н Р D р 200
267 83 120 1195 500/ УЗ 230/УЗ 15,75 20 I Р О L р 200 300
Таблица 1.8. Напряжение короткого замыкания
автотрансформаторов энергоблоков
«ном- РПН Кк, %
со сто- роны диапазон, %(—РО, +РО) ВН-СН вн-нн СН-НН
—РО ° +РО —РО | 0 +РО -РО о +РО
250 СН + 12 20,9 11 7,1 32 32 32 23 20 21,8
167 + 12,36 12 П 12 35 35 35 25 21,5 20
267 Т11.2 9 8,5 9,5 23 23 23 13 12,5 12,5
нию стороны СН, встречные магнитные потоки, создаваемые м. д.
с. верхней и нижней частей регулировочной обмоткн РО, равны
между собой и тоц в компенсационной обмотке КО равен нулю..
При изменении положения переключателя РПН равновесие
магнитных потоков регулировочной обмотки нарушается н в боко-
вом стержне магцнтопровода' появляется магнитный поток (раз-
ность неравных встречных магнитных потоков). Этот магнитный
поток н компенсируется' размагничивающим действием тока в об-
мотке КО. Наибольшее значение этого тока будет прн крайний'
положениях переключателя РПН.
Из сказанного следует, что ток в обмотке КО пропорционален
изменениям напряжения под воздействием РПН, т. е. регулирую-
щему действию РПН;
4) недопустимость работы автотрансформатора с разземленной
нейтралью из-за возможности повреждения изоляции на стороне
СН вследствие появления на ней напряжения со стороны ВН (на-»-
пример, прн отказе в отключении одной из фаз выключателя сто-
роны ВН при- снятии напряжения с автотрансформатора).
Технические данные автотрансформаторов, используемых в
блоках с генераторами, приведены в табл. 4.7, 1.8.
В автотрансформаторы' энергоблоков встраивается на вводах
ВН, СН, и НН по два трансформатора тока. В общей части об-
мотки на вводах со стороны нейтрали однофазных автотрансфор-
маторов также встраивается по два трансформатора тока. В трех-
фазные автотрансформаторы встраивают один трансформатор то-
ка в одну из фаз общей части, обмоткн со стороны нейтрали.
В однофазные автотрансформаторы с РПН на стороне СН
мощностью 167 н 267 МВ-А дополнительно встраивается но одно-
му трансформатору тока в Цепь компенсационной обмотки.
1.3. РАСПРОСТРАНЕННЫЕ СХЕМЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ
Электрические схемы. Наиболее распространены блоки генера-
тор—трансформатор (одни генератор — одни двухобмоточный .
трансформатор) без выключателя И с выключателем в цепи' гене-
ратора (рис. 1.7).
18
Эти энергоблоки присоединяют либо через оДйн вЫключа'гёЛЬ
к двойной системе шин с обходной системой шйи (при напряже-
нии стороны ВН 110—220 кВ) либо через два выключателя к рас-
пределительному устройству (РУ) напряжением 330 кВ и выше,,
выполняемому «о полуторной схеме, или схеме 4/3, илн по схеме
110-220 кв
Рис. 1,7. Схемы блоков генератор—трансформатор
а, б — с турбогенераторами мощностью 63—SOO МВт; в, г — с ге-
нераторами мощностью 160—1000 МВт.
многоугольника. При этом либо один из выключателей (при по-
луторной схеме) либо оба (При схеме многоугольника илн 4/3)
являются общими Для блока й смежного присоединения (линии
или автотрансформатора связи).
Энергоблоки повышенной мощности, имеющие более, сложные
электрические схемы (рис. 1.8), присоединяют к РУ напряжением
330 кВ н выше через два выключателя. ,
Все большее распространение получают блоки турбогенера-
тор—трансформатор—линия с выключателями на стороне ВЦ,
расположенными в РУ подстанции, находящейся на расстоянии
2—40 км от электростанции. Электрические схемы таких блоков
ничем не отличаются от рассмотренных выше (рнс. 1,7,6/; 1.8, а Д).
Рис. 1.8. Схемы энергоблоков повышенной мощности.
а — блок с турбогенератором 1000 МВт; б — сдвоенные блоки с трубогенера-
торамн мощностью по 200—800 МВт; в — блок с двумя турбогенераторами
мощностью пр 500 МВт; г — блок с турбогенератором 1200 МВт.
Ёлокй гёиерато^— айтот(>ансформатор (рис. 1,9) поДКЛкЖЙЙ ?
к РУ 500 кВ через два выключателя, а к РУ 220 кВ — через' один >
выключатель, который может заменяться обходным, или через два *
выключателя. j
На всех энергоблоках на стороне генераторного напряжения; ;
как правило, имеются ответвления для нитания собственных нужд !
блока через реактор (при напряжении генератора 6,3 кВ) или че-
рез рабочий трансформатор собственных нужд, подключаемые к
блоку без выключателя.
Рис. 1.9. Схемы блоков генератор— авторансформатор с турбогене-
раторами мощностью 100—300 МВт.
а — с одним выключателем На1 стороне СН; б — с двумя выключателями на
стороне СН.
Прн наличии выключателя в цепи генератора ответвление под-
ключается между этим выключателем и трансформатором блока..
Ответвление выполняется, так же как и вся ошиновка на
генераторном напряжении, пофазно-экранированнымн токопрово-
дами. Отсутствие выключателя в ответвлении, как показал опыт'
эксплуатации, вполне допустимо из-за малой повреждаемости ре-
акторов и трансформаторов собственных нужд. Кроме того, уста-1
иовка выключателя в ответвлении привела бы к значительному,
конструктивному усложнению и удорожанию энергоблока, так как;
этот выключатель должен обеспечивать отключение суммарного!-
тока к. з. от генератора и энергосистемы, значительно превышакь|
щего ток, на который рассчитывается выключатель в цепи гецей
ратора. Т
На блоках с генераторами мощностью 63—100 МВт, показан^
ных на рис. 1.7,6, в ряде случаев имеется два ответвления — 6д-т
но для питания нагрузки собственных нужд и второе (через реак-1
тор на 6,3 или иа 10,5 кВ) для питания нагрузки потребителей,
’ Блоки без ответвления на-' собственные нужды выполняют И,
редких случаях, например прн наличии нескольких блоков с газо-^
выми турбинами (с генераторами мощностью 63 или 100 МВт);
ответвления выполняют не на всех блоках из-за малой общей на-
грузки собственных нужд.
Выключатели в цепи генератора необходимы: 5
на блоках с двумя генераторами (рнс. 1,8, б, в) для синхро-;
низации или для отключения любого из них; ' .Л
на энергоблоках АЭС (рис. 1.7, б, г; 1.8, с) по условию обе^,
печения надежного питания собственных нужд прн аварийней
остановах блока; ____________ .
на блоках генератор—трансформатор—линия для обеспечения
питания собственных нужд от своего рабочего трансформатора
прн пуске блока;
на блоках с двумя ответвлениями (на' собственные нужды и
на реактированную линию, питающую потребителей) для сохране-
ния питания потребителей прн отключенном генераторе;
на блоках с турбинами, работающими с противодавлением
(блоки с генераторами мощностью 63—100 МВт, включаемые по
схеме, показанной на рнс. 1.7,6), с.целью повышения надежности
питания собственных нужд;
на блоках генератор—автотрансформатор (рнс. 1.9) для со-
хранения перетока'мощности со стороны ВН на СН или со сторо-
ны СН на ВН прн отключении генератора.
На энергоблоках без выключателя в цепи генератора -питание
собственных нужд прн пуске и останове блока произвбдится от
резервного трансформатора собственных нужд с последующим пе-
реключением нагрузки собственных иужд на рабочий трансформа-
тор прн пуске блока. Вследствие этого мощность резервного транс-
форматора 'должна быть больше мощности 'Любого из рабочих
трансформаторов собственных нужд, с тем чтобы он мог одно-
временно заменить рабочий трансформатор одного из блоков и
обеспечить питание собственных нужд другого блока прн его пус-
ке нли аварийном останове. Прн этом резервный трансформатор
по существу становится пуско-резервным.
Прн наличии выключателя в цепи генератора обеспечивается
возможность пуска и останова блока при питании его собственных
нужд от своего рабочего трансформатора. Это повышает надеж-
ность питания, собственных нужд и создает возможность приме-
нить резервный трансформатор такой ж® мощности, как рабочий.
Кроме того, при непродолжительных остановах блока, подключен-
ного к РУ напряжением 330 кВ н выше, наличие выключателя в
цепи генератора позволяет избежать излишних операций с выклю-
чателями и разъединителями на стороне ВН.
По указанным причинам выключатель в цепи генератора в . ря-
де случаев устанавливается и на энергоблоках ТЭС с двухобмо-
точнымн трансформаторами (схемы рис. 1.7, б^).
Следует отметить, что на блоках с турбогенераторами мощ-
ностью 800—1000 МВт вместо выключателей в цепи генератора ,
могут использоваться - выключатели нагрузки с отключающей спо-
собностью, соответствующей номинальному току гёнератбра.
Некоторые особенности технологического оборудования, При
неисправностях технологического оборудования в ряде случаев
требуется останавливать турбину и отключать генератор от сети.
Значительная часть устройств технологических защит действу-
ет на закрытие стопорных клапанов турбины, z вспомогательные
контакты которых воздействуют на отключение и гашение поля
генератора. Прн этом во избежание разгона и разрушения турби-
ны в случае неплотного закрытия стопорного клапана или обрат-
ного клапана отбора пара (на. теплофикационных турбинах) дей-
ствие на отключение генератора (или блока) и на гашение поля
контролируется с помощью реле обратной мощности нли специаль-
ной блокировки.
При применении реле обратной мощности в цепь отключения
И гашения поля’ от технологических защит включается контакт этого
реле, замыкающийся прн изменении направления активной мощно-^
21
Сти генератора, когда она начинает поступать из сети в генератор!
(после прекращения подачи пара в турбину). %
Специальная блокировка выполняется с помощью реле време-J
ни, срабатывающего при закрытии стопорных. клапанов и обрат-1
ных клапанов отбора пара. На этом реле времени устанавливается^
выдержка времени, соответствующая допустимой длительности',
беспарового режима турбины (2—4 мин). После срабатывания peU
ле времени его контакты действуют иа отключение и гашение поля '
генератора, а пока оно работает, происходит автоматическое за-
крытие главной паровой задвижки турбины, снижающее вероят-
ность разгона турбины.
- Некоторые устройства защиты турбины (в частности, дейст-
вующие при осевом сдвиге ротора, при понижений давления мае-'
ла, при понижении вакуума) должны отключать генератор без*
контроля прекращения впуска пара в турбину. Эти устройства1
действуют одновременно на закрытие стопорных цлананов и на
отключение и гашение поля генератора. При этом воздействие на
отключение и гашение поли генератора, как правило, производится
через выходные реле устройств релейной защиты генератора.
Следует отметить, что при одновременном воздействии на от-
ключение н гашение поля генератора при закрытии стопорных
клапанов в' случае неполнофазного отключения (или отказа в от-
ключении) выключателя блока иевоЗбужденный генератор окажет-
ся подключенным к сети. При этом ток в обмотках статора может
иметь большие значения, определяющиеся переходным реактивным
сопротивлением генератора и сопротивлениями трансформатора
энергоблока и системы. При оперативном плановом останове блока
отключение генератора также производится с контролем прекра-'.
щения подачи пара в турбину.
На электростанциях с поперечными связями р тепловой части
сначала генератор разгружается до нуля; при этом закрытие
впуска пара в турбину контролируется по измерительным прибор
рам (ваттметру, амперметру). Затем генератор отключается от
сети и гасится его поле, после чего закрывается стопорный кла-
пан. Неполнофазиые отключения выключателя блока при такбм
порядке его останова ие приводят к появлению больших токов в
генераторе.
На блочных электростанциях разгрузка генератора до нуля
невозможна, и нагрузка снижается примерно до 30%, после чего
производится закрытие стопорного клапана и, так же как нри
действии технологических защит, автоматически отключается вы-,
ключатель и одновременно гасится поле генератора.
' Кроме энергоблоков с парбвымв турбинами иа тепловых Элек-
тростанциях получили распространение энергоблоки с газотурбин-',
ными установками, вращающими турбогенераторы мощностью
100—200 МВт, предназначенные для покрытия пиковых нагрузок.
Газотурбинные установки с генераторами меиыпей мощности Ис-
пользуются в парогазовых установках для повышения экономич-
ности сжигания топлива в топках паровых котлов.
Для газотурбинных установок недопустим переход генератора
в двигательный режим, в связи с чем генератор должен немед-
ленно отключаться с помощью защиты обратной мощности.
В качестве такой защиты -может быть использован измери-
тельный/ преобразователь активной трехфазиой мощности типа-
ИПТАМ с дополнительным релейным выходом, разработанный
кафедре электрических станций Харьковского политехнического
института.
Уставки по обратной мощности преобразователя ИПТАМ мо-
гут регулироваться ступенями через 1 % от 0 до 5%.
На атомных электростанциях применяют так называемую ава-
рийную защиту (АЗ), которая гаснтреактор, если иеобеспечивает-
ся его охлаждение. Аварийная защита реагирует на снижение
производительности главных циркуляционных насосов (ГЦН) по
любым причинам и в том числе вследствие понижения напряже-
ния на собственных нуждах. Оиа действует с выдержкой времени,
зависящей от инерционности ГЦН и напряженности активной зоны
реактора (lycr=2s-3 с).
В связи с этим в ряде случаев необходимо ограничение дли-
тельности ликвидации резервными защитами иа АЭС и в приле-
жащих сетях к. з., сопровождающихся глубокими понижениями
напряжения (ниже 0,6 Йвом) на собственных нуждах АЭС.
При автоматическом отключении энергоблока от сети важно
сохранить его работу в режиме холостого хода, чтобы обеспечи-
валось питание собственных иужд от генератора блока. Однако
регулирование мощных турбин часто не справляется с поддержа-
нием номинальной частоты вращения, что приводит к срабатыва-
нию автомата безопасности и останову блока.' '
Предотвращение останова блока в этих условиях может быть
достигнуто путем использования быстродействующего регулирова-
ния турбины с помощью так называемого блока релейной форси-
ровки электрогндроприставки, осуществляющего кратковременное
закрытие регулирующих клапанов’ турбины и тем самым создаю-
щего быстрое ее торможение.
Наиболее эффективное действие блока релейной форсировки
обеспечивается при опережающем отключение выключателя воз-
действии на этот блок устройств, отключающих генератор от сети.
Использование блока релейной форсировки целесообразно так-
же для предотвращения излишнего повышения частоты вращения
при действии устройств защиты от внутренних повреждений энер-
гоблока.
Глава вторая
ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ
2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Основной 'задачей построения релейной защиты
энергоблоков является обеспечение ее эффективного
функционирования по возможности при любых видах
повреждений, предотвращение развития повреждений и
значительных разрушений защищаемого оборудования,
а также предотвращение нарушений устойчивости в
энергосистеме.
, " ' 23
' J
i
Для этого устройства релейной защиты должны об- •
ладать необходимыми для них . свойствами, соответ- <
ствующими известным основным требованиям: быстро-;
। действию, чувствительности, селективности и надежно-г
сти. ' • *
Для достижения требуемой эффективности функцио-
нирования защиты энергоблоков необходимо выполнение
следующих условий:
основные защиты от внутренних к. з. должны обес-
печивать быстрое отключение повреждений любого эле-
мента блока. При этом не должно оставаться ни одного
незащищенного (не входящего в зону действия защит)
участка первичной схемы. Однако в ряде случаев при-
ходится вынужденно допускать применение, -^ащит, не-
полностью охватывающих защищаемое оборудование
(например, при витковых замыканиях);
резервные защиты энергоблока также должны охва-
тывать все его элементы и должны обеспечивать ближ-
нее и дальнее резервирование соответственно основных
защит блока и защит прилежащей сети. На АЭС
ближнее резервирование должно быть быстрцдейст-
• вующим; - ’ _
. повреждения, не сопровождающиеся к. з. и не отра-
жающиеся на работе энергоблока, также должны по
возможности быстро отключаться, если их развитие мо-
жет привести и значительным разрушениям оборудо-
вания;
а нормальные режимы (например; перегрузки, потеря
возбуждения и др.) должны автоматически ликвидиро-
ваться защитой, если они недопустимы для оборудова-
ния или для энергосистемы. В случаях, когда не тре^у-'
,ется немедленная ликвидация анормального режима, до-
пускается только сигнализация о его возникновении; ,
действие устройств релейной защиты должно быть1:
увязано с технологическими защитами и автоматикой ;
энергоблока.
Основные требования к выполнению релейной защи-
ты, в СССР, обязательные при проектировании и в
эксплуатации, устанавливают Правила устройства элек-
троустановок. Правила технической эксплуатации и дру-
гие директивные материалы Минэнерго СССР на основе
многолетнего опыта научно-исследовательских разра-
боток, производства, проектирования и эксплуатаций
устройств релейной защиты- - .
24
Теоретическая база устройств релейной защиты,
включая методику их расчета и оценку функциональных
возможностей, создавалась и развивалась как в СССР,
так и за рубежом в процессе разработки и применения'
отдельных устройств. Учитывающие современный уро-
вень техники релейной защиты обобщение и системати-
зация теоретических основ устройств релейной защиты,
в том числе и используемых для энергоблоков, наибо-
лее полно отражены проф. А. М. Федосеевым в [4].
2.2. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИИ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ
Значение токов при внутренних к. з. По мере увеличения мощ-
ности генераторов, связанного с более интенсивным использовани-
ем активных материалов, усложняется нх конструкция и возра-
стает объем разрушений при внутренних к, з. Как показали ис-
следования внутренних к. з. (5], токи повреждения генераторов с
непосредственным охлаждением могут быть в несколько раз боль-
ше, чем при к. з.. на выводах. Поэтому важно обеспечить быстрое
отключение внутренних повреждений и не допустить их развития.
Расчет токов к. з. при внутренних повреждениях являетеи
сложной задачей в связи с необходимостью Определения индук-
тивных сопротивлений взаимоиндукции контуров, создающихся в
поврежденной обмотке статора, между которыми имеются магнит-
ные и электрические связи.
Указанные сопротивления зависят от вида и места к, з. и
включают в себя составляющие, обусловленные магнитным полем
в воздушном зазоре, пазовым и дифференциальным рассеянием,
рассеянием лобовых частей обмотки статора, и активное сопротив-
ление обмотки.
Вычисление этих составляющих производится на основе слож-
ных аналитических зависимостей и требует приведения обширных
трудоемких расчетов, которые целесообразно’ выполнять с исполь-
зованием ЭВМ. Приближенная качественная оценка изменения
значений тока внутреннего к. з. в зависимости От места поврежде-
ния обмотки статора приведена в [4].
В связи с указанными трудностями расчета и с учетом того,
что при внутренних к. з. токи, как правило, -больше, чем при
внешних, при проектировании и эксплуатации релейной ' защиты
ограничиваются расчетами токов к. з. на выводах генератора,
являющихся для генератора внешними к. з.
Витковые замыкания. Одним из наиболее вероятных и опас-
ных видов повреждения генераторов, приводящих к большим раз-
рушениям, являются витковые замыкания в обмотке статора, ха-
рактеризующиеся большими токами в месте повреждения при не-
значительном изменении тока в неповрежденной части. обмотки.
Замыкания между витками обычно сопровождаются замыкдии-
ем на землю и в большинстве случаев возникают в результате
развития повреждения, вызванного однофазным замыканием яа
землю. В этих случаях витковые замыкаиня могут быть ликвиди-
рованы или дйже предотвращены защитой от, замыканий иа землю.
Замыкания на землю. К, наиболее часто возникающим повреж-~\
дениям обмотки статора относятся замыкания иа землю, В месте |
I замыкания на землю обычно возникает дуга, которая' может Вы-
J звать значительные разрушения стали статора при большом токе
! повреждения. В Советском Союзе на основе исследований, прове-
J денных ВНИИЭ в 50-х годах, принято считать опасным для гене-
s. ратора ток IW^S.AJ
'—' При токе замыкания на землю менее 5 А отключение генера-
торов мощностью менее 150 МВт не обязательно и они могут
оставаться в работе.^ТГ связи с возможностью перехода однофаз-
.| него замйкайия ’ в многофазное к. з. вследствие повышения на-
I пряжения на изоляции неповрежденных фаз или в витковое за-
1 мыкаиие в результате повреждения изоляции соседних витков тур-
богенераторы мощностью 160 МВт и выше при замыканиях иа
землю в цепи статора должны автоматически отключаться.
Согласно [6] для мощных генераторов опасен ток замыкания
на землю 2А и более, так как он может приводить к поврежде-
ниям стали статора даже при быстром отключении генератора,
что вызывает- необходимость компенсации емкостного тока при
'замыканиях на землю в цепи статора. Однако в СССР это не
подтверждается опытом эксплуатации турбогенераторов, и приме-
нение компенсации емкостного тока генераторов, автоматически
отключаемых при замыканиях иа землю, признано излишним.
г' Замыкания на землю наиболее вероятны на участках обмотки
; статора вблизи линейных выводов. Однако, как показал опыт
эксплуатации, возможны замыкания иа землю и вблизи нейтрали
(в частности при снижении уровня изоляции под воздействием
охлаждающей воды).
Многофазные К. з. Многофазные к. з. в обмотке статора наи-
более вероятны при развитии повреждения, вызванного однофаз-
ным замыканием иа землю. Однако возможны и междуфазиые
к. з. без земли, возникающие в лобовых частях обмотки. Так как
большие токи повреждения при многофазных к. з. вызывают зна-
чительные разрушении генератора,, эти к. з. должны отключаться
быстродействующей защитой.
Повреждения обмотки ротора. Распространенными видами по-
вреждения обмотки ротора и цепи возбуждения являются, замы-
кания на землю в одной и в двух точках. '
Замыкание ца землю в одной точке не сопровождается боль«
шими токами и не1 влияет на работу генератора. Одиако при этом
возникает опасность повреждения изоляции цепи возбуждения рр
второй точке. При его появлении часть обмотки ротора шуитиру-- \
ется, вследствие чего искажается магнитное поле машины. Это ;.
может привести к. значительной вибрации и разрушению подшин-- •
циков и уплотнений вала генератора. Возникновение дуги при за? .’;
•мыкании на землю во второй точке может вызывать местные";
обгорания ’изоляции и оплавления меди обмотки.
2.3. АНОМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ
ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ
Несимметричные режимы. Большую опасность для генераторов ~i
представляют несимметричные режимы. В несимметричном режиме :
возникает перегрузка генератора токами обратной последователь- Л
пости, создающими вращающееся магнитное поле, направленное; |
навстречу движению ротора. При этом в бочке ротора возникают;,!
- 26 , ' "
токи двойной частоты, вызывающие нагрев зубцов и пазовых
клиньев в торцовых'зонах ротора [5].
Неоимметрия токов возникает при неполнофазных режимах в
энергосистеме (иапрнмер, при работе ОАПВ на линиях), а также
при больших несимметричных нагрузках близких потребителей
(нагрузка тяговых подстанций, дуговых электропечей н др.). Кро-
ме несимметричных режимов причиной опасных нагревов ротора
турбогенератора токами обратной последовательности могут по-
служить несимметричные внешние к. з. '
Допустимая длительность несимметричного режима при неиз-
менном значении тока обратной последовательности характеризу-
ется выражением (1.1). В условиях переходного процесса при не-
симметричных к. з. ток обратной последовательности может воз-
растать или снижаться. При этом допустимая длительность его
теплового действия определяется эквивалентным среднеквадратич-
ным значением за время (доп:
Поскольку перегрузка генератора в несимметричных режимах и
при несимметричных к. з. зависит только от токораспределения
обратной последовательности в системе, во избежание поврежде-
ния генератор должен бцть автоматически отключен с выдержкой
времени, не превышающей (дои.
Перегрузки обмоток статора и ротора, К анормальным режи-
мам относятся также перегрузки генератора по Току статора и по
току ротора.
Симметричные иерегрузки возможны при обусловленных не-
достатком реактивной мощности на данном участке энергосистемы
понижениях напряжения в сети, на которую работают энергобло-
ки. Однако чаще перегрузка генератора по току статора возника-
ет как следствие перегрузки по току ротора, например из-за
неисправности в системе возбуждения, вызывающей значительное
увеличение тока в обмотке ротора.
Допустимая длительность перегрузок показана на рис. 1.3 и 1.4.
Перегрузка генератора по току статора всегда сопровождает-
ся перегрузкой по току ротора. Для ликвидации перегрузки про-
изводится автоматическое снижение' тока возбуждения с помо-
щью блока разгрузки в автоматическом регуляторе возбуждения
(АРВ) и защиты ротора от нерегрузки. Последняя кроме действия
на разгрузку, в случае если При этом перегрузка не устраняется,
отключает генератор.
Поскольку автоматическая ликвидация перегрузки ротора
устраняет и перегрузку статора, при возникновении последней до-
статочио обеспечить действие сигнализации.
Повышение напряжения. Опасными для турбогенераторов анор-
мальным режимом является значительное повышение напряжения
обмотки статора, возможное в условиях холостого хода генератора
[7] при неисправностях в системе возбуждения или при обрыве
Цепей напряжения АрВ. Для предотвращения таких повышений
напряжения на турбогенераторах мощностью 160 МВт и выше
27
должно производиться гашение поля с помощью специальной за-
щиты.
На турбогенераторах меньшей мощности такая защита не
устанавливается.
Потеря возбуждения. При потере возбуждения турбогенератор
переходит в асинхронный режим и, продолжая выдавать активную
мощность, получает возбуждение от сети. При этом снижается до
нуля тормозной синхронный момент, частота вращения генерато-
ра увеличивается и возникает скольжение 0,3—0,7%.
Процесс перехода к установившемуся асинхронному режиму
может сопровождаться колебаниями скольжения, зависящими от
характеристик регулирования турбины. Вследствие этого при воз-
никновении асинхронного режима мощного турбогенератора, ра-
ботающего с номинальной нагрузкой, возможно значительное
скольжение и срабатывание автомата безопасности турбины; оста-
нов турбины в этом случае может быть предотвращен ее тормо-
жением с помощью блока релейной форсировки.
Скольжение ротора относительно вращающегося магнитного
поля создает вихревые токи в бочке ротора, вызывающие мест-
ные нагревы бандажных колец, пазовых клиньев и' зубцов рото-
ра [5]. Кроме того, как доказали исследования ВНИИЭ, вследст-
вие перераспределения магнитных потоков в лобовых частях ста-
тора при работе генератора без возбуждения возникает повышен-
ный нагрев крайних пакетов статора. '
В условиях асинхронного режима вследствие потребления из
сети большой реактивной мощности значительно увеличивается
ток ’ статора и понижается напряжение на выводах генератора.
Поэтому активная мощность, выдаваемая генератором в асинхрон-
ном режиме, должна ограничиваться.
Асинхронный режим сопровождается колебаниями тока и на-
пряжения статора, колеблется также н скольжение. Эти колеба-
ния обусловлены некоторым отличием сопротивлений генератора
по осям d и q.
Указанные колебания минимальны при разомкнутой цепи воз-
буждения. Однако при этом скольжение значительно больше, чем
при закороченной или замкнутой на возбудитель - обмотке ротора.
Кроме того, при разомкнутой цепи возбуждения могут возникать
опасные повышения напряжения на обмотке ротора. . ’
При замкнутой на возбудитель обмотке ротора значительно
возрастают колебания тока и напряжения статора и пульсация
скольжения. При возможном замыкании обмотки ротора на выпря-
мительное устройство из-за изменений с частотой скольжения со-
стояния ротора с закороченного, на разомкнутое колебания частоты
вращения могут превысить уровень, опасный Для генератора
и турбины, и периодически возникает повышенное напряжение
на обмотке ротора.
Наилучшие условия работы генератора в асинхронном режи-.
ме достигаются при замыкании обмотки ротора на гасительное
сопротивление. При этом существенно снижаются перенапряжения ,
на обмотке ротора и не столь значительны колебания тока и на- j
пряжения статора, а скольжение намного меньше, чем при разом-
крутой обмотке ротора, что создает более благоприятные условия |
для ресинхронизации генератора. ' .... й
Отключение обмотки ротора от возбудителя (с помощью. .я
АГП или инвертирования тиристорных преобразователей) и ее J
28 "I
Шунтйрйвйнйё гйсйтельным сопротивлением должно производить-
ся автоматически.
Учитывая, что снижение напряжения статора может вызвать -
нарушение работы электродвигателей и механизмов собственных
нужд, целесообразно при напряжении, меньшем 70% номинально-
го, переводить питание собственных нужд на резервный источник
питания.
Для всех турбогенераторов мощностью 63—500 МВт допу-
скается кратковременный асинхронный режим (длительностью до
15 мнн). Использование асинхронного режима с последующей ре-
синхронизацией генератора (после восстановления его возбуж-
дения) позволяет сохранить его в работе. Однако в ряде случаев
асинхронный режим может оказаться недопустимым из-за дефици-
та реактивной мощности в данном районе энергосистемы. В этих
случаях генератор должен отключаться.
Для турбогенераторов мощностью 800 МВт и более асинхрон-
ный режим недопустим, и при' потере возбуждения они должны
отключаться от сети.
Асинхронный режим возможен и без потери возбуждения,
когда несинхронная работа генератора возникает в результате
нарушения устойчивости. Такие нарушения синхронизма наиболее
вероятны между отдельными частями системы; при этом в асин-
хронном режиме участвуют одновременно генераторы нескольких
электростанций. Асинхронный режим без потери возбуждения
(асинхронный ход) сопровождается не менее опасными нагревами
ротора, чем при потере возбуждения, тем более что при этом
возможно большее скольжение. Кроме того, перегреваются и
обмотки статора, поскольку максимальный ток в генераторе мо-
жет намного превышать номинальный.
Ликвидация асинхронного хода осуществляется средствами
противоаварийной автоматики и в функции релейной защиты не
входит.
2.4. СПОСОБЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ
ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ
Защита от витковых замыканий. Для защиты от вит-
ковых замыканий в обмотке статора с двумя парал-
лельными ветвями (рис. 1.1, б, в) применяют односис-
темную поперечную дифференциальную защиту, реаги-
рующую на разность суммарных токов трех фаз в ука-
занных параллельных ветвях.
Поперечная дифференциальная защита может сра-
батывать при витковых замыканиях в обмотке ротора
вследствие неравенства токов в параллельных . ветвях
обмотки статора, обусловленного искажением магнитно-
го поля в воздушном зазоре. Поэтому ранее предусматри-
валось введение в защиту выдержки времени 0,5—1 с
при появлении замыкания на землю в одной точке цепи
возбуждения для предотвращения излишних отключений
генератора , (блока) при преходящих кратковременных
29
замыкаиийх на землю во второй точке этой цепи [3].
Однако в связи с повышенной опасностью развития
повреждений для турбогенераторов с непосредственным
охлаждением, при витковых замыканиях в обмотках ста-
тора замедление поперечной дифференциальной защи-
ты для этих генераторов недопустимо, и она выпол-
няется без выдержки времени.
Ликвидация витковых замыканий в обмотке статора,
не имеющей параллельных ветвей (рис. 1. 1, а), возла-
гается на защиту от замыканий на землю.
Защита от замыканий на землю в обмотке статора.
/ Защита от замыканий на землю турбогенераторов мощ-
/_нос1ью 160 МВт и более, а также турбогенераторов
мощностью 63 и 100 МВт, не имеющих гальванической
связи (через реакторы) с системой собственных нужд
или с сетью потребителей, в СССР в основном выполня-
f ется с использованием напряжения нулевой последова-
{ тельности первой гармоники и напряжения третьей >
\ гармоники.
Оргац напряжения нулевой последовательности пер-
вой гармоники может обеспечить защиту 85—95% вит-1
>, ков обмотки статора со стороны фазных выводов, а ос-
тальная часть обмотки защищается с помощью органа
напряжения третьей гармоники, охватывающего пример-
но 30% витков обмотки со стороны нейтрали.
Электродвижущая сила генератора всегда содержит
'составляющую третьей гармоники, и ее уровень достато-
чен для* работы устройств защиты. Э. д. с-, третьей гар-
моники во всех трех фазах; одинаковы и совпадают по
фазе. >
Из приведенной на рис. 2. 1, а схемы замещения (для
i одной фазы) и эпюры напряжения третьей гармоники
между фазой и землей в обмотке генератора (рис. ,2.1, б.) ,
видно, что в нормальном режиме напряжение третьей
гармоники со стороны нейтрали (£7Н) и выводов (1/в) со-
ставляет около 0,5 £з и £7с^0.
При замыкании на землю нейтрали генератора Uh~
, , =0, a Us—Es. Это изменение напряжений 17н и 17в ис-
; пользуют в органе третьей гармоники. Такая защита
реагирует на замыкания на землю в любой точке обмот-
’ ки статора, включая нейтраль.
В ряде случаев для защиты указанных генераторов
применяют наложенные на цепь статора напряжения
постоянного или переменного тока. При замыкании1 на ’
30
землю в обмотке статора в цепи источника наложенного
напряжения появится ток, на который реагирует испол-
нительный орган защиты. Такие защиты также охваты-
вают всю обмотку статора.
При наличии на блоках реактированных ответвлений
для питания собственных нужд или питания нагрузки
Рис. 2.1. Напряжения третьей гар-
моники в обмотке статора генератора.
а — схема замещения; б — распределение
напряжений третьей гармоники вдоль об-
моткн статора в нормальном режиме; в —
то же при замыкании на землю на ней-
трали генератора; С —емкость генератора;
Ст— емкость на землю -обмотки НН транс-
форматора блок? и ошиновки, соединяющей
генератор и трансформатор; Ап —переход-
ное сопротивление в месте повреждения
вблизи нейтрали; £3 —-э. Д; с. третьей
гармоники; 17в , U н — напряжение третьей
гармоники на выводах и на нейтрали гене-
ратора; V с — напряжение третьей гармо-
ники на емкости обмоткн генератора.
потребителей защита от замыканий на землю обмотки
статора турбогенератора при токе замыкания на землю
более 5. А выполняется на емкостном токе.
Емкостной ток замыкания на землю подается на за-
щиту от трансформатора тока нулевой последовательно-
сти (ТНП), включаемого в цепь статора защищаемого
генератора. ТНП имеет подмагничивание Сердечника пе-
ременным током, необходимое для обеспечения первич-
ного тока срабатывания защиты не более 5 А при боль-
ших значениях тока в фазах (До 7500 А) • Такая защи-
та имеет зону нечувствительности вблизи нейтрали об-
мотки статора. При отключении ответвлений, являю-
щихся для защиты источником емкостного тока, она
неработоспособна. В последнем случае замыкание на
землю может быть обнаружено лишь с помощью уст-
ройств контроля изоляции.
При токе замыкания на землю менее 5 А применя-
ется защита, реагирующая на напряжение нулевой пос-
ледовательности первой гармоники и напряжение треть-
тьей гармоники. В этом случае защита должна действо-
вать на сигнал, так как она приходит в действие и при
31-
1
i
замыканиях иа землю ё сети собственных нужд или в;
сети потребителей.
На многих энергоблоках с генераторами мощностью ;
60—300 МВт находится в эксплуатации ранее уставов
ленная защита, выполненная на реле напряжения нуле-
вой последовательности. Такая защита имеет зону не
чувствительности при отсутствии фильтра высших гар-
моник 15%. а при его наличии (на блоках с генератора ,
ми мощностью 160—300 МВт) 6—8%(.
За рубежом распространено выполнение защиты на
активном токе. В СССР от такого выполнения отказа-
лись еще в 50-х годах в связи с нежелательностью ис-
кусственного увеличения тока в месте повреждения.
Защита от многофазных к. з. Для защиты от много-
фазных к. з. применяют продольную дифференциальную ;
защиту генератора, осуществляющую сравнение токов со ;
стороны фазных и нулевых выводов обмотки статора на
каждой фазе. Эта защита устанавливается на всех тур-.
богенераторах с непосредственным охлаждением обмоток е
независимо от наличия дифференциальной защиты бло-^
ка, охватывающей генератор и трансформатор.
Защита от замыканий на землю в цепи возбуждения.;
Защита от замыканий на землю в одной точке цепи воз-,;
буждения выполняется с наложением на цепь возбужде-‘;
ния напряжения переменного тока 25 Гц. Она примени-.
ется на турбогенераторах мощностью 100 МВт и боДее. *
На генераторах мощностью 63 МВт замыкание на землю
в одной точке выявляется при периодических измерени-
ях сопротивления изоляции цепи возбуждения.
Защита от замыканий на землю во второй точке вы-
полняется на принципе четырехплечего моста. Это —
переносное устройство, подключаемое к генератору пос-,
ле выявления замыкания на. землю в одной точке. Ойо
применяется на генераторах мощностью 60—100 МВт..
На генераторах большей мощности эта защита не ис-
пользуется из-за недопустимости их работы с замыка-
нием на землю в одной точке обмотки возбуждения. В .
связи с этим при появлении земли в одной точке цепи
возбуждения генератора мощностью 160 МВт или более
питание его возбуждения переключается на резервный
возбудитель, и если земля не исчезнет, генератор должен
быть разгружен и отключен. ' ’;
Защита от несимметричной перегрузки. Для защиты ;
от несимметричной перегрузки применяют токовую защи-J
32' > ..-1
ту обратной последовательности. На турбогенераторах
мощностью 63—100 МВт она выполняется ступенчатой,
а на генераторах мощностью 160 МВт и более — с зави-
симой интегральной характеристикой выдержки времени,
соответствующей тепловой характеристике генератора,
согласно (1.1) и (2.1).
На многих блоках с генераторами мощностью 160—
300 МВт установлена ступенчатая защита, внедрявшаяся
на всех блоках до начала выпуска защиты с интеграль-
ной зависимой характеристикой.
Следует отметить, что за рубежом также получила
распространение токбвая защита со ступенчатой харак-
теристикой выдержки времени. При применении такой
характеристики в случаях изменения тока в процессе
перегрузки (например, в условиях переходного режима
внешнего к. з.) из-за отсутствия интегральноети выдерж-
ка времени нё соответствует накопленному теплу. По-
этому возможно либо преждевременное отключение гене-
ратора, т. е. недоиспользование его перегрузочной спо-
собности, либо недопустимое увеличение длительности
перегрузки. Поэтому в СССР защита с неинтегральной
выдержкой времени (ступенчатая) устанавливается
только на турбогенераторах мощностью 60—100 МВт.
Токовая защита обратной последовательности имеет
сигнальный орган, подающий сигнал о превышении дли-
тельно допустимого для генератора значения тока обрат-
ной последовательности.
Защита от симметричной перегрузки. Для сигнализа-
ции о симметричной перегрузке применяется максималь-
ная токовая защита с независимой ,выдержкой времени,
отстроенной от наибольшей выдержки времени резерв-
ных защит.
Защита от перегрузки обмотки ротора. Для защиты
обмотки ротора от перегрузки. током возбуждения на
турбогенераторах мощностью 160 МВт и выше применя-
ют токовую защиту с интегральной зависимой выдерж-
кой времени, соответствующей тепловой характеристике
генератора (рис. 1.4). Ток ротора подается в защиту от
трансформатора постоянного тока (ТПТ), включенного
в цепь возбуждения, а при бесщеточном возбуждении —
от индукционного датчика тока.
На генераторах мощностью 63—100 МВт применяет-
ся упрощенная защита, реагирующая на повышение на-
пряжения обмотки ротора. . .
3—2212 33
Защита от повышения напряжения. Защита реагируй
на повышение напряжения обмртхи статора более чем на t
1,2 UB0M. Выполняется на максимальном реле напряже- j
ния с высоким коэффициентом возврата. При работе J
генератора на нагрузку защита автоматически выводит- ’
ся из действия.
Защита от потери возбуждения. Наиболее широко -г
известны следующие способы выявления асинхронного >
режима: по обратной реактивной мощности; по измене-
нию сопротивления на выводах генератора (с по- s
мощью направленного реле сопротивления); по углу
выбега ротора; по исчезновению тока в'обмотке ротора.
При применении любого из этих способов обеспечива-
ется надежное выявление потери возбуждения [8] и дол- .
жно предусматриваться действие устройства защиты на '
автоматический перевод генератора ,в условия, допу- '
стимые для работы в асинхронном режиме, или на
отключение.
2.5. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ i
И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ |
Витковые замыкания. При витковых замыканиях в любой |
обмотке трансформатора (автотрансформатора) ток в замкнувших-
ся витках может в несколько раз превышать номинальный ток }
при незначительном, изменении тока в остальной части обмотки, и |
в других обмотках. В связи с этим для ликвидации витковых за- 3
мыканий требуется' высокая чувствительность защиты. При не- 3
достаточной чувствительности выгорают замкнувшиеся витки и J
к. з. переходит в однофазное на землю или в многофазное. х»
К витковым замыканиям относятся также замыкания между а
- ответвлениям^ регулировочной обмотки однофазных автотраисфор- J
маторов (рис.- 1.6). В связи с относительно большой вероятностью я
таких повреждений должна обеспечиваться необходимая чувстви- !
тельнбсть защиты для их отключения. ,,,
Многофазные и однофазные к.з. Многофазные к.з. могут воз-Д
’ нйкать в любой из обмоток трехфазного трансформатора (авто- ।
трансформатора). В группах однофазных трансформаторов или ;
автотрансформаторов междуфазиые к. з. невозможны. Ток по- >!
вреждения зависит от места к. з. При соединении обмоток в звез- 1
ду чем ближе к. з. к нейтрали, тем больше ток в закороченной
части обмоток и меньше со стороны питания, а при соединений
в треугольник наименьший ток будет нри к. з. в середине
обмоток.
Однофазные к. з. возможны в обмотках, присоединенных к
сети с заземленной нейтралью (с большим током замыкания на '
землю). К внутренним однофазным к. з. относят также поврежде-
ния маслонаполненных вводов на напряжение НО кВ и выше.
Наиболее вероятны к. з. вблизи выводов (в начале обмотки)?
При этом наибольший ток в месте к.з. будет в случае цорреЖде*,,'
34 • ' './''О
йия обмотки, соединенной с источником пйтаййя. Йри больших зйа-
чениях тока к. з. повреждения приводят к большим разруШе-
ниям трансформатора. В связи с этим важно обеспечить высокое
быстродействие защиты.
2.6. АНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ
ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
Перегрузки. Перегрузки трансформаторов энергоблоков могут
возникнуть только при перегрузках генераторов, и их появление
выявляется защитой генераторов.
Перегрузка обмотки ВН автотрансформатора возникает вслед-
ствие увеличения перетока мощности со стороны ВН на сторону
СН нли обратно. Кроме того, возможны перегрузки общей часта
обмотки автотрансформатора прн передаче номинальной мощности
со стороны ВН и НН на сторону СН (см. § 1.2).
Допустимая длительность перегрузок трансформаторов (авто-
трансформаторов) согласно ПТЭ составляет:
Перегрузка по току, «/в 30 45 60 75 100 '
Длительность перегруз-
ки, мин.............. 180 80 45 20 10
В связи с тем, что даже при значительных перегрузках не
требуется быстрого отключения трансформаторов, достаточно
обеспечить действие сигнализации.
Повышение напряжения. Опасные повышения напряжения на
трансформаторах, автотрансформаторах энергоблоков могут
возникать в тех же условиях работы энергоблока в режиме хо-
лостого хода и по тем же причинам, что и на генераторе [7). На
энергоблоках с генераторами мощностью 160 МВт н более, такие
повышения напряжения предотвращаютсй защитой генератора 6т
повышения напряжения.
При повышении напряжения возникает перевозбуждение
трансформатора, заключающееся в увеличении магнитной индук-
ции до насыщения стали сердечника. Вследствие этого значитель-
ная часть магнитного потока рассеивается и охватывает металли-
ческие части- ,трансформатора и в. том числе бак. Создающиеся
при этом вихревые токи быстро перегревают эти металлические
части, чтр -вызывает ухудшение примыкающей к ним изоляции.
Поэтому длительное перевозбуждение недопустимо.
Перевозбуждение трансформаторов энергоблоков возможно
также при пониженной частоте в условиях пуска илй останова
энергоблока, например при ошибочном преждевременном возбуж-
дении генератора во время разворота турбины, прн частотном
пуске генератора в случае его использования в качестве синхрон-
ного компенсатора, при отказе устройств гашения поля после за-
крытия стопорного клапана турбины и др.
Для предотвращения перевозбуждения трансформаторов при
пониженной частоте за рубежом находит применение специаль-
ная защита, реагирующая на отношение напряжения к частоте
^Вопрос о возникновении повышенной индукции в сердечниках
трансформаторов рассматривался СИГРЭ. .При этом рекомендо-
-а* . 35
Ылось нй повышающих трансформаторах устанавливать заЩйту,
реагирующую иа U/f, поскольку ее применение оправдывается
относительно низкой стоимостью такой защиты по сравнению с
возможным ущербом прн ее отсутствии.
Однако опыт эксплуатации энергоблоков в СССР не подтверж-
дает необходимость в такой защите, и поэтому она ие приме-
няется.
Замыкание иа землю в цепи обмоток НН. Замыкания на зем-
лю на стороне НН энергоблоков выявляются защитой от замыка-
ний на землю в обмотке статора генераторов за исключением слу-
чаев, когда эта защита выполняется на емкостном токе с при-
менением ТНП.
В последнем случае защита генератора не реагирует на за-
мыкания на землю в обмотках НН трансформатора и на участке
от ее выводов НН до ТНП, поэтому необходимо на стороне НН
применять устройства контроля изоляции.
При наличии выключателя в цепи генератора (рис. 1.7, б, г,
1.8, а, б, в и 1.9), когда этот выключатель отключен, также не-
обходим контроль изоляции на стороне НН трансформатора
(автотрансформатора).
Пожар трансформаторов (автотрансформаторов). Трансфор-
маторы н автотрансформаторы мощностью -200 МВ-А и более и
все трансформаторы (автотрансформаторы) напряжением 500 кВ и
выше оснащают устройствами пожаротушения. Если трансформа-
тор собственных нужд энергоблока размещается под токопроводами
генератора, то ои также оборудуется устройством пожаротушения;
При отсутствии специальных датчиков, реагирующих иа воз-
никновение пожара, устройства пожаротушения автоматически за-
пускаются при действии защиты от внутренних повреждений.
2.7. СПОСОБЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ
ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
Дифференциальная защита. Для защиты от многофаз-
ных и однофазных к. з. в трансформаторе (автотранс-
форматоре) и на его ошиновке применяют дифферен-
циальную защиту с зоной действия, ограниченной
трансформаторами тока, установленными со сторон ВН
и НН трансформатора или со сторон ВН, СН и НН ав-
тотрансформатора.
Со стороны 110—220 кВ энергоблоков, присоедини- *
емых к двойной системе шии, дифференциальная защи-
та включается на выносные трансформаторы тока, уста-
навливаемые возле выключателя НО—220 кВ. При
замене этого выключателя обходным защита переклю-
чается на трансформаторы тока обходного выключате-
ля. При этом она охватывает всю ошиновку от обход-
ного выключателя до защищаемого трансформатора,
включая обходную систему шин.
36
На энергоблоках с высшим напряжением 330 кВ и
более, присоединяемых на стороне ВН через два вы-
ключателя, дифференциальная защита включается на
трансформаторы тока, встроенные в трансформатор бло-
ка. При этом она не защищает вводы ВН трансформа-
тора и его ошиновку на стороне ВН.
В ряде случаев защита на стороне НН присоеди-
няется к трансформаторам тока, установленным со сто-
роны нулевых выводов обмотки статора (рис. 1.1), и
охватывает генератор.
При недостаточной чувствительности дифференци-
альной защиты однофазных автотрансформаторов к
к. з. в регулировочной обмотке, вынесенной на боковой
стержень (рис. 1.6), устанавливается специальная за-
щита регулировочной обмотки, представляющая собой
дифференциальную токовую защиту с торможением.
В этой защите рабочая обмотка включается на ток ком-
пенсационной обмотки, а тормозная — на разность токов
сторон ВН и СН.
Применяют также защиты с торможением токами
сторон СН й НН или только НН.
Дифференциальная защита ошиновки напряжением
330 кВ и выше. Для защиты вводов трансформатора и
его ошиновки иа стороне ВН энергоблоков с двумя вы-
ключателями при полуторной схеме, схеме 4/3 или схе-
ме многоугольника применяют дифференциальную за-
щиту, включаемую на трансформаторы тока, установ-
ленные в цепи каждого выключателя, и на
трансформаторы тока, встроенные в трансформатор
(автотрансформатор) энергоблока.
Защита ошиновки используется как при работе бло-
ка, так и при его ремонте, когда выключатели ВН ос-
таются в работе..
Газовая защита. Для защиты от внутренних повреж-
дений (в том числе от витковых замыканий), сопровож-
дающихся горением дуги и выделением газа, на транс-
форматорах и автотрансформаторах применяют газовую
защиту, содержащую два элемента: сигнальный, дей-
ствующий при слабом газообразовании, и отключающий,
срабатывающий при быстром выделении большого объ-
ема газа.
Газовая защита срабатывает также при понижении
уровня масла из-ва течи из бака или вследствие зна-
чительного охлаждения трансформатора,
37
Газовая защита устанавливается также в отсеках
РПН автотрансформаторов. При этом сигнальный эле-
мент отсутствует или не используется.
Контроль изоляции, вводов 500—750 кВ. Для конт-
роля изоляции маслонаполненных вводов ВН на транс-
форматорах и автотрансформаторах с высшим напря-
жением 500—750 кВ применяется специальное устрой-
ство, измеряющее сумму токов , yrvivxi в изоляции
вводов всех трех фаз. При частичном пробое изоляции
или увеличении активных утечек в процессе развития
пробоя ранее сбалансированная сумма токов нарушает-
ся, и в реагирующем органе появляется ток, вызываю-
щий срабатывание устройства.
Устройство сигнализирует начало пробоя, а перед
полным пробоем или повреждением изоляции отключа-
ет трансформатор.
Защита от перегрузки. Для сигнализации о пере-
грузке на стороне ВН и в цепи общей части обмотки
автотрансформатора предусматривается однорелейная
максимальная токовая защита с независимой выдерж-
кой времени, включаемая на ток одной фазы.
Контроль изоляции на стороне НН. Устройство, при-
меняемое для сигнализации о появлении замыкания на
землю на стороне НН, представляет собой максималь-
ную защиту напряжения нулевой последовательности с
независимой выдержкой времени, включенную в цепь
разомкнутого треугольника трансформатора напряже-
ния, присоединенного к выводам обмотки НН транс-
форматора (автотрансформатора) энергоблока.
Пуск устройства пожаротушения от релейной защи-
ты. Устройство пожаротушения пускается от дифферен-
циальной и газовой защит трансформатора (автотранс-
форматора). Для предотвращения пуска устройства по-
жаротушения при к. з. на ошиновке трансформатора в
схеме пуска применяется контроль тока в проводе, за-
земляющем бак трансформатора. При отсутствии .этого
тока пуск пожаротушения От дифференциальной защи-
ты не производится.
2.8. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗЕРВНЫМ ЗАЩИТАМ
ЭНЕРГОБЛОКОВ
Резервные защиты должны осуществлять дальнее и
ближнее резервирование при многофазных и однофаз-
ных к. з. • •
Для повышения эффективности дальнего резервиро-
вания должно предусматриваться опережающее разде-
ление при внешних к. з. систем шин, связанных и не свя-
занных с поврежденным элементом.
В связи с тем, что на энергоблоках, присоединенных
к шинам напряжением ПО—220 кВ, может потребо-
ваться разземление нейтралей трансформаторов для
снижения уровня токов однофазных к. з., при к. з. на
землю эти блоки должны отключаться резервной защи-
той раньше, чем блоки с заземленной нейтралью транс-
форматоров. Это необходимо для предотвращения
повреждений изоляции в случае, если после отключения
всех блоков с заземленной нейтралью трансформаторов
при внешнем однофазном к. з. останутся не отключен-
ными один или более блоков с разземленной нейтралью
трансформаторов. При этом возможны повреждения
изоляции в связи с 'повышением напряжения в УЗ раз на
неповрежденных фазах и до фазного напряжения на
разземленных нейтралях, имеющих, как правило, ослаб-
ленную изоляцию. Такое повышение напряжения на
нейтралях трансформаторов недопустимо даже кратко-
временно, а в то же время вследствие исчезновения тока
к. з. однофазное замыкание на землю осталось бы не-
отключенным.
Во избежание возникновения указанного опасного ре-
жима в результате автоматического разделения шин
последнее согласно ПТЭ должно выполняться так, что-
бы не происходило выделение систем шин с трансфор -
маторами без заземленных нейтралей.
Для повышения надежности ближнего .резервирова-
ния следует подавать питание оперативным током на
взаимно резервируемые защиты бт разных автоматиче-
ских выключателей и соответственно предусматривать
их действие на разные выходные реле.
Во избежание нарушений устойчивости в энергосис-
теме необходимо предусматривать оперативное ускоре-
ние резервных защит При многофазных к. з. в случае
вывода из действия защиты ошиновки напряжением
330 кВ и выше для ее проверки^
На атомных, электростанциях для обеспечения быст-
роты отключения многофазных к. з. при ближнем резер-
вировании должны применяться дополнительные резерв-
ные быстродействующие защиты как на энергоблоках,
так и на других элементах (на автотрансформаторах, на
шинах и т. д.) и в прилегающей сети.
39
За рубежом 'имеются тенденции к более широком)
совершенствованию ближнего резервирования. Вс^
большее распространение получает ближнее резервира:
ванне, осуществляемое путем создания двух систем при-
мерно равноценных взаимно резервируемых защит с от-
дельными выходными реле и катушками отключения
выключателей й АГП. Эти системы защит получают пи,
такие оперативным током от разных аккумуляторный
батарей.
Поскольку такой способ ближнего резервирования
приводит к значительному увеличению количества аппа-
ратуры и устройств релейной защиты (особенно при
невозможности отказаться от применения дальнего
резервирования), не оправданному прямой необходим
мостью, в СССР он пока не применяется. j
Резервные защиты энергоблоков,- как правило, вклю-
чают на фазные токи, подаваемые от трансформаторов
тока со стороны нулевых выводов генератора. При на-
личии выключателя в цепи, генератора в случае его от-
ключения вместе с генератором будут отключены и ре^
зервные защиты.
Чтобы трансформатор блока не оставался в работе
' без резервных защит, со стороны ВН должна предусмат-
риваться дополнительная резервная защита, используем
мая в указанном режиме. Это необходимо в связи с
возможностью длительной работы трансформатора, бло-
ка при отключенном генераторе, например при иеобхо-’
димости питания ответвления на нагрузку потребителей
или питания общестанционных нагрузок или при’ от-
ключении одного из генераторов сдвоенного блока.
На всех ТЭС и АЭС с генераторами, имеющими не-’
посредственное охлаждение обмоток, должны преду-
сматриваться устройства резервирования отказа выклю-
чателей (УРОВ) напряжением 110 кВ и выше.
Эти устройства должны при отказе выключателя
поврежденного блока обеспечивать его отключение от
сети другими выключателями. Это необходимо для уско-
рения отключения поврежденного оборудования, а так-
эце в связи с тем, что при некоторых видах повреждений
защита блока не резервируется защитами, установ-
ленными в энергосистеме (например, при витковых за-
-.мыканиях и замыканиях на землю). Кроме того, в ряде
случаев дальнее резервирование не обеспечивается из-за
недостаточной чувствительности защит в энергосистеме.1
40 ' ’
При повреждении других смежных с блоком элемен-
тов (автотрансформаторов связи, линий, шин) и отказе
выключателя блока УРОВ должно производить гаше-
ние поля «генератора для ускорения отключения места
повреждения и сокращения объема разрушений.
При наличии выключателя в цепи генератора должно
предусматриваться устройство резервирования отказа
этого выключателя. Это нужно для ускорения отключе-
ния поврежденного генератора защитами, действующи-
ми только на отключение отказавшего выключателя.
Кроме, дальнего и ближнего резервирования защиты
и УРОВ должны обеспечивать ускоренную ликвидацию
анормального режима, вызванного «неполнофазным от-
ключением блока от сети при его останове или другими
условиями (например, неисправностью выключателя или
его цепей управления).
Возникающий при этом неполнофазный режим ха-
рактеризуется наличием токов нулевой и обратной по-
следовательности. Следует иметь в виду, что эти токи
могут иметь большие значения, когда к системе при-
соединены одна или две фазы «блока с невозбужденным
генератором. Такие „условия создаются в случае' отказа
в отключении одной или двух фаз выключателя ВНпри
останове блока вследствие одновременной подачи коман-
ды на отключение выключателя и АГП (см. некоторые
особенности технологического оборудования в § 1.3).
Так как токи нулевой и обратной последовательности
при неполнофазном режиме одного из энергоблоков рас-
пределяются между другими блоками, необходимо для
предотвращения одновременного отключения нескольких
блоков, защиты которых реагируют на эти составляю-
щие тока в фазах, ускорять действие резервной защиты
на блоке с неполнофазно отключившимся выключа-
телем.
2.9. СПОСОБЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЗЕРВНЫХ ЗАЩИТ
БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР—ТРАНСФОРМАТОР
Защита от несимметричных к. з. Для отключения не-
симметричных клз. при дальнем «и ближнем резервиро-
вании используют токовую защиту обратной последо-
вательности генератора.
При применении ступенчатой защиты (на турбогене-
раторах мощностью 60—100 МВт) наиболее грубая
ступень,' имеющая наименьшую выдержку времени,
предназначена для 'ближнего резервирования. Болеет
' чувствительные ступени с более высокими выдержкам»!
✓ времени осуществляют деление шин и дальнее резервна
рование. з
При применении защиты с интегральной зависимой
характеристикой выдержки времени (на турбогенератор
рах мощностью 160 МВт и выше) для ближнего резерв
верования при отсутствий выключателя в цепи генера-д
тора используется интегральный орган, а при наличии?
этого выключателя — грубая встроенная отсечка. Дляз
дальнего резервирования и деления шин используется.;
встроенная в защиту более чувствительная отсечка.
Защита от к. з. на землю. Для дальнего и ближнего^
резервирования защит при однофазных /к. з. на землю над
стороне ВН устанавливается токовая защита нулевой|
Последовательности, включаемая' на ток в нейтрали®
трансформатора блока. Эта защита может работать и^
при к. з. двух фаз на землю.
На блоке устанавливается два комплекта защиты,^
поскольку целесообразно иметь разную чувствитель^
ность и разные выдержки времени для деления шин и(
для дальнего резервирования. ' j
На блоках с высщим напряжением 110—220 кВ ycraj
навливается также защита от однофазных к. з. для ис4
пользования при работе трансформатора блока с раз-;
земленной нейтралью. Эта защита выполняется на осно-;
ее рекомендаций [3] с ' использованием сигнального'
органа токовой защиты обратной последовательности-
генератора или иа реле напряжения нулевой последо- <’
вательноСти.
Она имеет меньшую выдержку времени, чем защита
блоков с заземленной нейтралью, и получает питание
оперативным током только при срабатывании токовых
реле, включенных на ток заземленных нейтралей других
блоков (реле комплекта защиты, предназначенного для ’
дальнего резервирования). При работе защищаемого
блока с заземленной нейтралью трансформатора эта
защита блокируется его резервной токовой защитой,
включенной на ток в нейтрали.
Ранее получила распространение суммарная токо-
: вая защита нулевой последовательности, реагирующая
на сумму токов в заземленных нейтралях других бло-
ков. Она получала питание оперативным током и блрщь,
ровалась при работе защищаемого блока с заземдейной
нейтралью так же, как указанные выше защитй, вьнзд-/'
няемые на. реле тока обратной последовательности или
на реле напряжения нулевой последовательности.
Однако суммарная защита может после автомати-
ческого разделения шин отключить все блоки На систе-
мах шин, не связанных с поврежденным элементом,
независимо от того, заземлены или разземлены нейтра-
ли их трансформаторов.
Возможность такого отключения объясняется тем,
что в токовые реле суммарной защиты на всех блоках,
отделенных от места к. з., будет подаваться ток из ней-
тралей трансформаторов блоков, присоединенных к вы-
делившейся вместе с поврежденным элементом системе
шин, а резервная защита, включенная на ток в нейтра-
ли каждого блока, отделенного от места к. з„ не будет
блокировать суммарную защиту из-за отсутствия тока
в этих нейтралях.
Поэтому при осуществлении автоматического разде- >
ления шин действием резервных защит применение сум-
марной токовой защиты нулевой последовательности не-
целесообразно. При внедрении автоматического разде-
ления шин действие ранее установленной суммарной
защиты следует разрешать только при срабатывании
сигнального органа токовой защиты обратной последо-
вательности.
Защита от симметричных к. з. Для дальнего и ближ-
него резервирования защит при трехфазных к. з. при-
меняют одноступенчатую дистанционную Защиту с кру-
говой или эллиптической характеристикой, фак как за-
щита имеет выдержку времени более 1,5 с, она
выполняется без блокировки при качаниях.^
В дальнейшем предполагается применение дистан-
ционной защиты с двумя зонами действия, обеспечи-
вающей более эффективное ближнее резервирование.
Эта защита должна быть трехсистемной и предназначе-
на для ликвидации многофазных к. з.
На многих энергоблоках для резервирования защит
при симметричных к. з. используют ранее установлен-
ную токовую защиту с пуском минимального напряже- .
ния. Эта защита имеет малую зону дальнего резервиро-
вания и поэтому недостаточно эффективна.
Дополнительная резервная защита. На энергобло-
ках с выключателем в цепи генератора со стороны ВН
устанавливают максимальную токовую защиту с неза-
висимой выдержкой времени для резервирования защи-
' . ’ Ч ! ' 43
ты трансформатора блока при отключенном генератор.»,
Эта защита автоматически вводится в действие пру
исчезновении тока в цепи генератора.
Оперативное ускорение резервныхзащит. На блока;
ТЭС с высшим напряжением 330 кВ и более предусмат
ривают оперативное ускорение с помощью специальной
ключа или накладок чувствительной токовой отсечю
обратной последовательности и резервной защиты о:
симметричных к. з. на случай вывода из действия за
щиты ошиновки.
На энергоблоках АЭС оперативное ускорение резерв
ных защит не. требуется в связи с наличием резервно]
дифференциальной защиты блока. i
Резервная дифференциальная защита эиергоблоко|
АЭС. Для обеспечения быстродействующего резервирб!
вания основных защит генератора и трансформатор!
при многофазных к. з. на энергоблоках АЭС устанавлй
вают в качестве резервной дополнительную дифферец
циальную защиту блока, охватывающую генератор 1
трансформатор вместе с ошиновкой на стороне ВН. ’
При наличии выключателя в цепи генератора допол!
нительная дифференциальная защита выполняется в
выдержкой времени примерно 0,5 с, обеспечивающей сб|
хранение питания собственных нужд блока при отклк(|
чении поврежденного генератора своими защитами. При
установке в цепи генератора выключателя нагрузки дд|
полнительная дифференциальная защита выполняется
без выдержки времени. ~ |
Устройство резервирования отказа выключателей
(УРОВ) напряжением 110 кВ и выше предназначенс|
для резервирования отказа любого выключателя дан|
ного напряжения, пускается защитами всех элементов
с двойным контролем тока в отказавшем выключателе;
Двойной контроль тока применяют для повышения на:?
дежности УРОВ. Я
При отказе выключателя поврежденного энергоблока?
УРОВ пускается защитами блока, действующими на;
этот выключатель, и с выдержкой времени 0,3—0,4 с,
перекрывающей время отключения выключателя, дей-
ствует на отключение всех выключателей, смежных с
отказавшим; при двойной системе шин — на выключа-,
тели всех присоединений системы шин, к которой под-
ключен данный блок; при полуторной схеме, схеме 4/3
или схеме многоугольника — на все выключатели сис^
44 * ' .
темы Шин, с которой Соедййен отказавший выключатель
или, при отказе выключателя, общего с другим присо-
единением, на отключение этого присоединения со всех
сторон. При этом отключение смежной линии с проти-
воположного конца должно производиться!с помощью
ВЧТО [9], как показано на
p£ic. 2.2. АПВ выключате- 2В i
лей, отключающихся с по- fH—H
мощью УРОВ при отказе J
выключателя блока, должно С
быть запрещено. £
Устройство резервирова-
ния отказа выключателя, х
установленного в цепи гене- _
ратора, также выполняется Q
с контролем тока в его це-
пи и пускается защитами
генератора и технологиче-
скими защитами блока. Рис. 2.
При установке в цепи гене- отказе выключателя блока.
r J 2В — отказавший выключатель,
рЭТ0р<1 выключателя на- ________выключатель, отключаемый
грузки УРОВ пускается
ТОЛЬКО технологическими Действием УРОВ с помощью ВЧТО.
защитами блока.
Ускорение резервной защиты при неполнофазных
отключениях блока. При неполнофазных отключениях
выключателя на стороне ВН, имеющего пофазные при-
воды, автоматически вводится ускорение чувствительно-
го комплекта токовой защиты нулевой последователь-
ности.
Ускорение осуществляется с помощью реле контроля
непереключения фаз и реле времени с уставкой, перекры-
вающей разновременность отключения фаз выключате-
ля. Действие токовой защиты нулевой последовательно-
сти по цепи ускорения обеспечивает ускоренный пуск
УРОВ на стороне ВН при неполнофазном отключении
блока.
На блоках с двумя выключателями напряжением
330 кВ и вЬпле для ускорения используются реле конт-
роля непереключения фаз обоих выключателей. При
наличии ОАПВ на выключателе, общем с линией, дейст-
вие устройства контроля непереключения фаз во время'
работы'ОАПВ замедляется. Без такого замедления воз-
можно излишнее отключение блока в цикле ОАПВ.
45
2.10. резервные защиты БЛОКОЙ генератор— Д
АВТОТРАНСФОРМАТОР 1
Защита от несимметричных к, з. Кроме токовой за?Ц
щиты обратной последовательности генератора для ре-Я
зервирования защит автотрансформатора при отключения
ном генераторе со стороны ВН автотрансформатора:!
устанавливается токовая защита обратной последовав
тельности, обеспечивающая надежное действие при к. з.'
на стороне НН. j
В соответствии с [3] на автотрансформаторах бло-^
ков генератор—автотрансформатор со, стороны ВН ра-<
нее устанавливалась и на действующих электростанций
ях используется в настоящее время направленная токо-д
вая защита обратной последовательности, имеющая!
' разные выдержки времени при к. з. на сторонах ВН|
и СН. . |
Защита от многофазных к, з. Для резервирования!
защит при рнешних многофазных к. з. в сетях высшего!
и среднего напряжений и основных защит.автотрансфор- ?
матора кроме защит генератора устанавливается со сто-J
роны СН двухступенчатая направленная дистанционная.!1
защита, осуществляющая также автоматическое деление ?
шин ВН и СН.
Одна ступень этой защиты направлена в сторону се-;
ти высшего напряжения и охватывает автотрансформа^
тор, а вторая' направлена в сторону сети среднего на®
пряжения. При применении этой защиты существенна
улучшается Дальнее резервирование и согласование за-|
щит сетей высшего и среднего напряжений. , |
В связи с применением дистанционной защиты на!
блоках генератор—автотрансформатор упомянутая вьь|
ше направленная токовая защита обратной, последовав
тельности и ранее включавшаяся на сторонах ВН и|
СН токовая защита с пуском напряжения (от симмет-.’
ричных к. з.) не устанавливаются. j
Защита от к. з. на землю. На сторонах ВН и СН ав-
тотрансформатора' устанавливают двухступенчатые на-
правленные токовые защиты нулевой последовательно-
сти, включаемые в нулевые провода трансформаторов
тока и в цепь 3 Uo трансформаторов напряжения соот-
ветствующих сторон автотрансформатора. В те же нуле-
вые провода включены токовые реле, используемые для
деления шин ВН и СН, .*
46 ,-л 4
S
На ток нейтрали автотрансформатора Фоковые реле
защиты нулевой последовательности включать нельзя,
так как значение этого тока зависит от распределения
токов нулевой последовательности в сети и при д. з. на
землю на стороне ВН может быть очень малым и даже
равным нулю.
На рис. 2.3 показано распределение токов нулевой
последовательности при к. з. на стороне ВН. Если токи
нулевой последовательности на сторонах ВН и СН (/ов
и /ос «а рис. 2.3,а) будут равны между собой, то ток в
нейтрали, равный току в общей обмотке (/о,об), будет
равен нулю.
Рис. 2.3. Распределение токов нулевой последовательности при к. 'в.
на стороне ВН автотрансформатора.
а -< токи /о-в автотрансформаторе; б —схема замещения нулевой последова-
тельности.
Согласно схеме замещения /он'+/ос/=,/ов и
т' г 2хос
/ он — < ОВ Т , v „ »
хон т ixpc
где Ex0C=jc<x,4-x0CH.
Задаваясь условием /ов=/ос и учитывая, что /ос==
—/gcXt^BH/i/cH» нетрудно показать, что прн этом
\vch J
При таком соотношении сопротивлений нулевой по-
следовательности 2хос и хон ток в нейтрали автотранс-
форматора равен нулю.
Для автотрансформатора АОЦТН 3x267 М.В-А (см.
табл. 1.7) ток в нейтрали равен нулю при среднем по-
ложении РПН, если
£Хос=Д>п
(500/УЗ Л
A230/V3. 7
1,17x0h-
Для эТого автотрансформатора значение сопротйв- ;
лёния Хос, 'подсчитанное по данным табл. 1.8, близко к
нулю и Хосн'» Е-*сс« Следовательно, *осн'~ 1,17 Хон-
Согласно той же таблице сопротивление Хон в трех-',
лучевой схеме замещения, приведенное к напряжению 1
t/си, составит:
хон=О,5(0,234-0,125 - 0,085)§™-=8,95 Ом. -
Сопротивление нулевой последовательности сети ’
220 кВ со стороны СН автотрансформатора, при кото-
ром /о, об = 0,
хосн« 1,17-8,95= 10,5 Ом.
Оперативное ускорение резервных защит. Так же, j
как на блоках генератор—трансформатор, предусматри-
вается оперативное ускорение резервных защит на сто- ;
роне ВН для использования при выводе из действия за-
щиты ошиновки. Ускоряются ступень дистанционной за- i
щиты, направленная в сторону ВН, и первая (более -
грубая) ступень направленной токовой защиты нулевой i
последовательности. - , j
УРОВ. Устройства резервирования отказа выключа- ?
телей напряжением 110 кВ и выше в части блока гене-
ратор—автотрансформатор и выключателя в цепи гене- *
ратора выполняются так же, как на блоках генератор—;
трансформатор.
Ускорение резервной защиты при неполнофазных от-,з
ключениях блока. Ускоряется действие защит от к.з. йа;|
землю, предназначенных для деления шин ВН и СНл
Ускорение выполняется так же, как на блоках генера-J
тор—трансформатор. Д
2.11. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ БЛОКА |
С ШЕСТИФАЗНЫМ ТУРБОГЕНЕРАТОРОМ
Защита генератора. В связи с наличием у генерато-
ра мощностью 1200 МВт двух обмоток статора, не свя-
занных гальванически (рис, 1.8,г), для каждой из них,
устанавливают отдельные (поперечную и продольную)
дифференциальные защиты и отдельные комплекты за-
щиты от замыканий на землю, не имеющей зоны нечув-
ствительности.
< Защита от несимметричной перегрузки с интеграль-
ной зависимой характеристикой выдержки времени?
также устанавливается в цепи каждой обмотки статора^
г -
Это предусмотрено ® связи с возможностью возникнове-
ния несимметрии вследствие нарушения контакта в оши-
новке НН в цепи ©дней из обмоток статора. При этом
несимметрии в цепи другой обмотки будет незначитель-
на, а дифференциальная защита не подействует.
Защиты от симметричной перегрузки, от повышения
напряжения и от потери возбуждения выполнены так же,
как на других блоках, и включены в цепь одной из об-
моток статора.
Защита от перегрузки обмотки ротора с интеграль-
ной зависимой характеристикой выдержки времени и за-
щита от замыканий йа землю в одной точке цепи воз-
буждения включаются так же, как на других генерато-
рах с бесщеточным возбуждением.
Защита трансформатора блока. Дифференциальная
защита трансформатора с током срабатывания примерно
0,3 /ном охватывает генератор й трансформатор блока
вместе с его ошиновкой на стороне ВН. Так же, как на
других блоках, имеются дифференциальная защита
ошиновки ВН, газовая защита и контроль изоляции
вводов ВН. Предусмотрен также автоматический пуск
устройств пожаротушения трансформатора от дифферен-
циальной й газовой защит. Дополнительно установлена
более грубая дифференциальная защита, охватывающая
только трансформатор.
Резервные защиты. Для защиты от несимметричных
внешних к. з. используют оба комплекта токовой защи-
ты обратной последовательности с чувствительной от-'
сечкой.
В связи с наличием двух дифференциальных защит
защита от внещних симметричных к. з. установлена в
цепи одной из обмоток статора и включена на трансфор-
маторы тока со стороны ее линейных выводов. Так же;
как на других блоках, выполнены защита от к. з. на
землю на стороне ВН и ускорение при неполнофазных
отключениях блока.
Предусмотрено деление шин ВН при действии защит
от к. з. на землю и от несимметричных к. з.
Так как дифференциальная защита ошиновки резер-
вируется дифференциальной защитой блока, оперативное
ускорение резервных защит не требуется и не преду-
смотрено.
Цепи УРОВ на стороне ВН в части блока выполне-
ны аналогично цепям УРОВ других блоков.
4—2212 49
2.12. ЗАЩИТА БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР—ТРАНСФОРМАТОР —
ЛИНИЯ
Защита линии, На линиях блоков длиной 2—10 км
устанавливают продольную дифференциальную защиту
с соединительными проводами. На линиях большей про-
тяженности в качестве основной применяют дифферен-
циально-фазную высокочастотную защиту^ которая дей-
ствует на отключение выключателя ВН и выключателя
в цепи генератора.
Со стороны энергосистемы устанавливают резервные
защиты: от многофазных к. з.— дистанционную одно-
ступенчатую, отстроенную от ю з. за трансформатором
блока и от к. з. на землю — направленную токовую за-
щиту нулевой последовательности ,без выдержки вре-
мени.
Со стороны электростанции основные защиты линии
резервируют такими же резервными защитами, как на
других блоках.
Защита генератора и трансформатора блока. Эти за-
щиты выполняют так же, как на других блоках с выклю-
чателем в цепи генератора.
При применений на блоках с турбогенераторами
800 МВт выключатёлей нагрузки защита выполняется
так же, как при отсутствии выключателя, поскольку
выключатель нагрузки не может отключить токи, превы-
шающие номинальный. Аналогично выполняют защиту и
в случаях, когда выключатель в цепи генератора не
устанавливается вообще. Однако такие схемы энерго-
блоков нетипичны и далее не рассматриваются.
Передача отключающих сигналов. При действии ос-
новных защит трансформатора блока и резервных защит,
установленных на генераторе, передается отключающий
сигнал на выключатель блока. Передача осуществляет-
ся по двум взаимно-резервируемым каналам.
При действии резервных защит со стороны энергоси-
стемы передается отключающий сигнал на отключение
выключателя генератора и выключателей рабочего источ- *
ника питания собственных нужд (для автоматического
перевода нагрузки собственных нужд блока на резерв-
> ный источник питания с помощью АВР). Благодаря это-
му обеспечивается быстрое отключение поврежденной
линии с обеих сторон.
Передача отключающих сигналов производится с ио-"
50
мощью ВЧТО. Иа линиях длиной до 10’ км для этой цё-
ли может также использоваться устройство передачи от-
ключающих сигналов по жилам кабелей. В последнем
случае должны предусматриваться резервные жилы в
другом кабеле, проложенном по другой трассе, как для
передачи отключающих сигналов, так и для продоль-
ной дифференциальной защиты линии.
2.13. ВЫХОДНЫЕ ЦЕПИ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Отключение повреждённого оборудования блоков.
При внутренних повреждениях генератора должно про-
изводиться его отключение от сети, гашение поля гене-
ратора и возбудителя и пуск УРОВ, торможение турби-
ны (с помощью блока релейной форсировки турбины,
если он имеется) и останов блока (на ТЭС) дли турби-
ны (на АЭС). При этом гашение поля возбудителя
предусматривается для повышения надежности прекра-
щения работы генератора на к. з.
Для отключения генератора ; от сети необходимо, от-
ключить выключатель в цепи генератора, а при его от-
сутствии— выключатели на стороне ВН блока. В по-
следнем случае Должны также отключаться выключатели
в цепи ответвления от блока на рабочий источник пита-
ния собственных нужд (выключатели 6 кВ за рабочим
трансформатором или за реактированной линией).
Это необходимо'для автоматического перевода нагруз-
ки собственных нужд на источник резервного питания с
помощью АВР.
При повреждении трансформатора (автотрансформа-
тора) блока для ликвидаций к. з. необходимо отключить
трансформатор со стороны ВН (а автотрансформатор и
со стероны СН) и Со стороны НН.и обеспечить пуск по-
жаротушения. При наличии выключателя в цепи генера-
тора со стороны НН достаточно отключить этот выклю-
чатель, а при его отсутствии необходимо гашение, поля
генератора. Однако ввиду невозможности'использования
генератора при выходе из строя трансформатора (авто-
трансформатора) блока во всех случаях производится
гашение поля генератора и возбудителя (даже при от-
ключении генератора своим выключателем) и останов
технологического оборудорания блока так же, как при
повреждении генератора. Кроме того, при повреждении
4* . . • 51
трансформатора необходимо отключение выключателей
6 кВ рабочего источника питания собственных нужд
соображениям, приведенным выше.
Действие защиты от внутренних повреждений. В со-\
ответствии с изложенным выше защиты от внутренних'
повреждений генератора и трансформатора при отсут-
ствии выключателя в цепи генератора действуют одина-j:
ково (на одни и те же коммутационные аппараты), а .
при его наличии — по-разному.
На блоках генератор—автотрансформатор действие ’
защит от внутренних повреждений генератора и авто- •
трансформатора также разное. i
- На сдвоенных блокад (рис. 1.8,6) при повреждении ।
генератора одного из блоков защита действует на отклю-J
чение от сети генератора и на останов технологического i
оборудования только этого блока. При повреждении од-
ного из трансформаторов защита действует на отключе- ;
ние сдвоенного блока от сети, гашение поля и отключе- ,
ние выключателей обоих генераторов, на торможение
обеих турбин и на останов техно логического ^оборудова-
ния только одного,блока с поврежденным трансформа- |
тором, с тем чтобы обеспечить возможность быстрого |
восстановления работы второго блока.
На блоках с трехобмоточным трансформатором и ’
двумя генераторами (рис. 1.8,в) при повреждении од- >
ного из генераторов защита действует на останов толь-
ко технологического оборудования, работающего в бло-
ке с этим генератором. При повреждении трансформато-
ра защита действует на останов технологического
оборудования, работающего в блоках с обоими генера-
торами. J
Действие резервных защит. Резервные защиты дей-
ствуют на деление шин на стороне ВН и на отключение i
блока. На блоках генератор—трансформатор на деление '
шин ВН действуют резервные защиты от несимметрич- ;
ных к. з. и от замыканий на землю, а на блоках генера- i
тор—автотрансформатор резервные защиты от много-
фазных к. з. (дистанционная защита) и от к. з. иа
землю.
. Действие резервных защит на отключение бло-
ка—двухступенчатое. С выдержкой времени первой сту-
пени; предназначенной для дальнего резервирования ’
(большей, чем при делении шин), резервные защиты дей- ,
ствуют на отключение блока от сети и на торможение
52 * / '•
турбины (когда оно имеется). С выдержкой времени
второй ступени, предусматриваемой для ближнего резер-
вирования (на ступень селективности превышающей
выдержку времени первой ступени), резервные защиты
действуют на отключение выключателей, гашение поля
генератора и возбудителя и на останов технологиче-
ского оборудования блока так же, как защиты от
внутренних повреждений. При этом на сдвоенных бло-
ках резервные защиты каждого блока действуют на
останов технологического оборудования обоих блоков.
Действие защит от анормальных режимов. Действие
защиты от несимметричной перегрузки генераторов, ис-
пользуемой также для дальнего и ближнего резервиро-
вания, двухступенчатое, такое же, как у других резерв-
ных защит. При действии первой ступени блок отклю-
чается от сети и тем самым прекращается несимметрич-
ная перегрузка. Вторая ступень, действующая на гаше-
ние поля генератора и возбудителя и останов техноло-
гического оборудования, предназначена для ближнего
резервирования при несимметричных к. з. в генераторе
или трансформаторе, блока.
Защита от перегрузки ротора также действует с
двумя выдержками времени — с первой на разгрузку
(развозбуждение) генератора, а со второй на отключе-
ние генератора от сети, торможение турбины и гашение
поля генератора и возбудителя. При этом останов техно-
логического оборудования блока не производится, что да-
ет возможность быстро устранить причину перегрузки
(например, при возникновении перегрузки из-за неис-
правности основной системы возбуждения перейти на
работу'с резервным возбудителем).
Действие защиты с первой выдержкой времени двух-
ступенчатое— сначала на развозбуждение через цепи
АРВ, а затем на отключение АРВ.
Защита от повышения напряжения действует на га-
шение поля генератора и возбудителя без останова тех-
нологического оборудования блока, который не требует-
ся, поскольку защита может работать . только в ре-
жиме холостого хода блока, и при его пуске был бы
излишним. -
Защита от потери возбуждения на генераторах, для
которых допускается асинхронный режим и предусмот-
рено переключение с основного возбуждения на резерв-
ное^ действует на автоматическую разгрузку блока, на
торможение турбины, на отключение ротора генераторй
от возбудителя и Иа шунтирование ротора гасительнЫмЯ
сопротивлением; кроме того, при необходимости пройзЯ
водится также отключение выключателей 6 кВ рабочего!
источника питания собственных нужд. . ,
На этих генераторах предусматривается перевод!
действий защиты на отключение генератора от сети ад
на торможение турбины без останова технологическорЛ
оборудования блока. Последнее дает возможность бйД
строго восстановления работы генератора (например,
использованием резервного возбудителя). Перевод дейЯ
ствия защиты на отключение может потребоваться ад
случае возникновения в данном узле энергосистем!»
дефицита реактивной мощности, при котором асинхрощ
ный режим генератора недопустим. . '5
На остальных турбогенераторах предусматриваете^
действие защиты от потери, возбуждения только на от*,
ключение генератора от сети и торможение турбиньй
Действие резервной защиты от замыканий на землщ
по цепи ускорения при неполнофазиых отключениях
блока такое же, как действие второй ступени резервных!
защит. .
Группы выходных реле. С целью сокращения колиг!
чества выходных реле для устройств защиты, воздейЯ
ствующих на одни и те же коммутационные аппараты:|
в первичных цепях блока, устанавливают общие выходу
ные реле.
Для повышения эффективности ближнего резервиро^
вания выходные реле разбиваются на группы, получаю^
щие питание оперативным током от отдельных автоматиЯ
ческих выключателей:
на энергоблоках генератор трансформатор бе^и
выключателя в цепи генератора создаются две группы —-я
для основных и резервных защит; J |
на блоках генератор—трансформатор с выключателем:!
в цепи генератора и на блоках генератор—автотранс*|
форматор предусматривают три группы — для основ-!
ных защит генератора, для основных защит трансфер-!
матора (автотрансформатора) и для резервных защити
на сдвоенных блоках и на блоках с двумя генерато-1
рамн и одним трансформатором с расщепленными об* |
< мотками устанавливают четыре и три группы соответ-
огненно — по одной для каждого генератора, для основJ
ных защит трансформаторов (трансформатора) и &/ЦЙ
резервных защит. . . ‘ ‘ Я
Для повышения надежности отключения поврежден-
ного оборудования выходные реЛе основных защит дуб-
лируют— устанавливают по два реле, контакты кото-
рых соединяют параллельно. С той же целью действие
на гашение поля генератора и возбудителя осуществля-
ют от разных выходных реле.
Рис. 2.4. Пример включения вы-
ходных реле с разделительными
диодами. ,
1 — выходные реле, действующие иа
отключение выключателей блока на
стороне ВН; 2 —выходные реле, дей-
ствующие на отключение выключателей
6 кВ собственных нужд и иа гашение
поля генератора: 3 — выходное реле,
действующее на останов технологиче-
ского оборудования блока; . VDI—
VD4 — разделительные диоды; VD5,
R1 — защита разделительных диодов
от коммутационных перенапряжений;
1 — от резервных защит с выдержкой
времени первой ступени; П — от за-
щит. отключающих блок без егЪ оста-
нова; HI — от резервных защит с вы-
держкой времени второй ступени.
Для более полного использования выходных реле в
группах, резервных защит, в которые входят и выходные
реле защит от анормальных режимов, их катушки соеди-
няют параллельно через разделительные диоды, раз-
решающие каждой защите действовать только паевой
выходные реле и запрещающие действие на другие вы-
ходные реле (рис. 2.4).
При определении количества выходных реле в груп-
пах учитывается, Что реле одной и той же группы с це-
лью их приближения к коммутационным аппаратам мо-
гут устанавливаться в разных помещениях.
Глава третья
УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ
3.1. ПОЦЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Применяемая в СССР односистемная поперечная
дифференциальная защита была предложена' инж.
А. А. ФильштинскйМ еще в 30-х годах. Она включается
на трансформатор тока, установленный в перемычке,
соединяющей две нейтрали ретаей обмотки ртатора
(рис. 1.1,б,в). В [4] показано, что эта защита реагируй
ет на замыкания между витками одной ветви, между;
ветвями одной фазы и между ветвями разных фаз. ;
Защита выполняется на токовом реле типа РТ-40/Ф1
с фильтром высших гармоник. Фильтр предусмотрен в;
связи с наличием в э. д. с. генератора составляющих;
высших гармоник, значения которых в ветвях обмотки
каждой фазы могут несколько отличаться. Разность)
э. д. с. высших гармоник создает уравнительные токи в;
первичной обмотке трансформатора тока поперечной ?
дифференциальной защиты. В сумме уравнительных ’
токов всех трех фаз преобладает ток третьей гармони-;
ки, так как э. д. с. гармоник, кратных трем, во всех
трех фазах совпадают пб фазе. i
РЗ
-• Г ТТЛ
' j ) г Т~~
0m ТТг 5 £ =т=/
РТ
\рт\ К Выходным Рис. 3.1. Поперечная дифферент
_| Pejle циальная защита. !
' ₽|/Озашшт? га-реле типа РТ-40/Ф; ТТП
'РУ защит ^оом^куточный трансформатор;,
" Промежуточный трансформатор;;
. РТ — исполнительный орган (реле
PT-40); С — конденсатор; РУ—-ука-"’
зательное реле. z
+
В качестве фильтра используется конденсатор, шун-
тирующий катушку исполнительного органа (рис. 3.1).
При повышении частоты сопротивление конденсатора/
уменьшается, а индуктивное сопротивление исполни-,!
тельного органа увеличивается. Поэтому токи высших.;!
гармоник в основном замыкаются через конденсатор, Я
Исполнительный орган РТ включен через промежу- Я
точный трансформатор ТТП, необходимый для созда-1
ния оптимальных условий работы фильтра высших гарт З
моник. Первичная обмотка ТТП имеет ответвления, поз- а
воляющие получить четыре диапазона уставок от 1,75/
до 17,6 А. 1
При частоте 150 Гц защита загрубляется не менее !
чем в 8 раз. Зависимость тока срабатывания от часто- 1
ты показана на рис. 3.2. 1
Ток срабатывания защиты выбирается при наладке
по условию отстройки от токов небаланса при внешних 1
КЗ. ,
С этой целью согласно инструкции по проверке $ J
эксплуатации данной защиты производятся измерения J
тока, небаланса в катушке исполнительного органа (пос^т
ле фильтра высших гармони^) в режима хрлострго хрдф;
66 . J|
генератора при максимально возможном напряжении и
в режиме к. з. при номинальном токе. Измерения выпол-
няют на минимальном. диапазоне уставок реле
(1,75—3,5 А).
Рис. 3.2
Рис. ЗЛ
Рис. 3.2. Зависимость тока срабатывания реле РТ-40/Ф от частоты.
Рис. 3.3. Характеристика /вх — км.
f-IVCT=1.7S+3,SA; 2-/тст=2,9-=-5,8А; «-/„„=4,4^8,8А; ,4-7 =8.8-;-17,6А.
jV* i j'-i
Ток срабатывания исполнительного органа
/ср,и.,О “Йи(/иб,Х~|_Й1{р-/нб,к)» (3.1)
где kn — коэффициент надежности^ равный 1,5; /вб,>,
/ибж — токи небаланса соответственно при холостом хо-
де и к. a.; Акр — коэффициент кратности максимального
значения периодической составляющей тока к. з.:
/НОМ,Г
где х" — сверхпереходное реактивное сопротивление ге-
нератора, отн. ед.; хт— напряжение к. а. трансформато-
ра, отн. ед.
Если /«р,и,о окажется более 40 мА (соответствует
верхнему пределу тока срабатывания «исполнительного
органа), то измерение токов небаланса и определение
/ср,и.о должны быть повторены на большем диапазоне
уставок.
По полученному значению /ср,и,о определяют ток
срабатывания иа входе реде (/ср) с помощью характер
ристик /B?~f (/и,о)» показанных на рис. 3.3.
57
Первичный ток срабатывания защиты |
/с.З ===/ср/^у >
где Ki — коэффициент трансформации трансформатор1 ;
тока поперечной дифференциальной защиты. j
Ток срабатывания защиты, как' правило, /с.3<;
<0,2 /Ном,г. При проектировании принимается /с.3=?!
= 0,2 /ном,г*
3.2. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ
СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА, ОСУЩЕСТВЛЯЕМАЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ J
ТРЕТЬЕЙ ГАРМОНИКИ
Способы выполнения устройств защиты. Известий
различные способы выполнения устройств защиты, при?
меняемые в СССР и за, рубежом. Каждое из этих уст*
ройств состоит из максимального реле напряжения ну$
левой последовательности основной частоты, защищаю®
щего -большую часть витков обмотки статора генератор!
со стороны линейных выводов, и органа напряжений
третьей гармоники, защищающего часть обмотки стато!
ра, примыкающую к нейтрали, и саму нейтраль. ;
Для обеспечения надежного функционирования ор-
гана третьей гармоники недостаточно использовать
только напряжение t/B (см. рис. 2.1) установившегося
режима при замыкании на Землю вблизи нейтради в
связи со значительными колебаниями уровня э. д. сз
третьей гармоники ‘ (в 2—3 раза) в зависимости от ре?-
жима работы генератора.
Если включить максимальное реле напряжения
третьей гармоники йа" напряжение (7В, то его придется
отстроить от максимального значения этого напряже-
ния в нормальном режиме и тогда при замыкании на|
землю на нейтрали при минимальном значении (7В (наг|
пример, в режиме холостого хода) оно окажется нера-|
ботоспособным, так как увеличившееся в 2 раза мищН
мальное значение t/B будет меньше напряжения сраба-1
тывания реле. f
Поэтому для осуществления органа третьей гармо-j
ники, реагирующего на установившиеся значения co-J
ставляющих э. д. с. Е$, используется действие напряже-
ний Uв и UB в различных комбинациях. f
Орган третьей гармоники в защите, разработанной^
.в Чехословакии [6], имеет рабочую цепь, включенную-’
на напряжение U9, и тормозную, включенную
реагирует на отношение ПВ/{7И, которое при отсутствии
замыкания близко к 1.
Чувствительности этого органа при замыкании на
нейтрали высокая, так как с/раб=Е3, а 1/ТОрМ—О и не
зависит от нагрузочного режима генератора. При замы-
кании на линейных выводах генератора орган не рабо-
тает, так как напряжение на рабочей цепи t/pa6==JJB=O.
В применяемой в Венгрии защите орган третьей гар-
моники реагирует на сумму напряжений (7В+С7Н [16].
Эта' сумма при отсутствии замыкания на землю близка
к нулю, так как напряжения (7В и йя находятся в про-
тивофазе.
При отстройке органа третьей гармоники от макси-
мального значения этой суммы в условиях нормального
режима он имеет высокую чувствительность, так как
при замыкании на землю на нейтрали иь+О^—Еъ: Этот
бргай третьей гармоники реагирует и на замыкания,
со стороны линейных выводов генератора, Поскольку
при этом также
Однако осуществить защиту только на одном орга-
не третьей гармоники нельзя, так как она имела бы
мертвую зону в середине обмотки статора, при замыка-.
ниях в которой напряжения U* и Ua оставались бы та-
кими же, как при отсутствии - замыкания (см.
рис. 2.1,6).
""" В применяемой в СССР защите, разработанной
ВНИИЭ [11], в качестве органа третьей гармоники
используется реле напряжения с торможением. * .
Рабочая цепь этого, реле включена на сумму напря-1
женин а тормозная —на напряжение £7»
показано, что отношение модулей | (7H|/| t7H4-tiB|, при
снижении которого до заданного значения этот орган
срабатывает, представляет собой результирующее со-
противление обмотки статора со стороны Нейтрали по
отношению к земле, отнесенное к удвоенному емкостно-
му сопротивлению генератора:
=—L^slL_ '
* |й,+#в1 2гс’
Это означает, что защита реагирует непосредствен-
но на переходное сопротивление в месте замыкания на
землю на рис. 2.1 ,<?).
Срабатывание органа третьей гармоники определяет-
ся уставкой коэффициента торможения, равного отноше-
1
(3.3)
7 нию напряжения рабочей цепи к напряжению тормозу
I ной цепи;
1 k _ Сраб
?' Т ^н^торм 2ср
! *
I При замыкании на землю на нейтрали генератора
; напряжение t/H снижается до нуля, вследствие чего ис- i
: чезает торможение, а напряжение t/B повышается до;
: значения Ub~Es. При этом орган третьей гармоники на-.,
^.дежно срабатывает.
При некотором удалении места повреждения от ней-i
j трали напряжение L/H снижается не до нуля и торможе-.
ние не исчезает, но уменьшается, а напряжение на рабо-
\ чей цепи возрастает меньше, чем при замыкании на зем-J
лю на нейтрали. Однако орган третьей гармоники!
может подействовать, если отношение рабочего напряжен
' ния к тормозному будет больше установленного коэфу
фициёнта торможения t/Pa6/^TopM>ftT.
1‘ При замыканиях со стороны линейных выводов opt’
ган третьей гармоники может работать при /гт<1, по-
имеет мертвую зону в середине обмотки (см. выше)
Если £т>1, то этот орган нечувствителен, так как при
таком замыкании f7pa6=^Tor)M=£3.
При применении этой защиты,'а также •• вентере
защиты^!®)- коэффициенты трансформации трансфер-j
' маторов напряжения на линейных Выводах и в нейтрали,
) генератора должны подбираться так, чтобы напряжения
} третьей гармоники, подающиеся на защиту от разомкну-
того треугольника вторичных обмоток TH (утроенное’
, напряжение t73 одной фазы) на выводах генератора и |
от вторичной обмотки TH в нейтрали, были равными |
при одинаковых значениях и f/H. Это достигается при
следующих соотношениях коэффициентов трансформа-
ции TH:
-------- «г.-кЬ (8Л,!
С/ W »н
В СССР применяется также защита с органом ’
третьей гармоники, реагирующим на производную по
времени напряжения третьей гармоники ^ (разработа-
на ВНИИЭ).
Такое выполнение защиты основано на том, что ско-
рость изменения напряжения £7В при возникновении за-
мыкания на землю намного больше, чем при любых из-
менениях режима работа генератора. ‘ Это обпясняетса
0Q
тем,' что гари замыканиях на землю напряжение на за-
щите повышается скачкообразно, только за счет увели-
чения составляющей э. д. с. третьей гармоники со сто-
роны линейных выводов при неизменности самой э. д. с.,
а при изменениях режима работы генератора меняется
магнитное поле машины с большой постоянной времени
(не менее 0,8 с) и напряжение 1/в нарастает медленно.
Такой орган третьей гармоники, как показано в [12],
имеет достаточно высокую чувствительность при надеж-
ной отстройке от нагрузочных режимов.
В то же время орган, реагирующий на производную
напряжения третьей гармоники, может оказаться неэф-
фективным при отсутствии переходного процесса, на-
пример при постепенном снижении уровня изоляции об-
мотки статора в результате воздействия на нее охлаж-
дающей воды пли при пуске блока и подъеме с нуля
возбуждения на поврежденном генераторе. Однако ве-
роятность указанных случаев чрезвычайно мала и с ней
можно не считаться.
Из рассмотренных • способов выполнения органа
третьей гармоники с использованием установившихся
значений L/B и Ua принципиально наиболее совершен-
ным является применяемый в СССР [11], как обеспечи-
вающий непосредственное измерение переходного сопро-
тивления в месте замыкания на землю независимо от
уровня э. д. с. Е3. Однако это преимущество не имеет
практического значения для защиты турбогенераторов,
так как при применении других способов .также дости-
гается высокая чувствительность, поскольку для надеж-
ной отстройки от нагрузочных режимов уставка органа
должна перекрывать лишь результат сравнения мало
отличающихся значений напряжений t/s и £7Я.
Подробный, сравнительный анализ всех описанных
выше способов осуществления органа третьей гармоники
приведен в [12].
Защита типа ЗЗГ-L Для 'генераторов мощностью
160 МВт и более применяется защита типа ЗЗГ-1, раз-
работанная ВНИИ^ [11]. Она состоит из органа на-
пряжения нулевой последовательности первой гармони-
ка и органа третьей гармоники..
Орган первой гармоники представляет собой мак-
симальное реле напряжения с фильтром высших гармо-
ник, пропускающим только напряжение первой гармони-
ки. Наличие фильтра позволяет существенно улучшить
отстройку'защиты от напряжения нулевой последова-
61
’ дельности, появляющегося на выводах генератора прн
к. з. на землю на стороне ВН блока за «спет имеющейся
емкостной связи между обмотками ВН и НН трансфор-
матора блока.
Органом третьей гармоники является реле напряже-
ния с торможением. На рабочую цепь реле подается
через выпрямитель сумма напряжений третьей гармони-
Ки |l7H+l7B|. На тормозную цепь подается через выпря-
митель напряжение |17й|.
При отсутствии замыкания на землю Он+б'в^О, ес-
ли коэффициенты трансформации TH подобраны в соот-
лдтствии с условием (3.4).
Со стороны линейных1 выводов обычно номинальное
первичное напряжение TH соответствует фазному номи-
нальному напряжению генератора, а номинальное вто-
ричное напряжение дополнительных обмоток TH, соеди-
ненных в разомкнутый 'треугольник, равно 100/3 В. При
этом в нейтрали должен 'быть установлен трансформа-
тор напряжения с таким ,же номинальным первичным
напряжением, как и TH на линейных выводах, и со вто-
ричным номинальным напряжением 100 В.
Со стороны нейтрали, как правило, предусматри-
вается установка сухого TH типа ЗНОЛ.06. Допускает-
ся также использование масляного трансформатора ти-
, па ЗОМ, не имеющего кдасса точности.
. • Схема внутренних «соединений устройства защиты
i ЗЗГ-1 приведена на рис; 3.4. ;
; Блок первой гармоники включается на напряжение/
' иъ, подающееся через выводы 8, 11 на полосовой
‘ фильтр, состоящий из трансформатора Т1 с воздушным
; зазором’ в сердечнике, резистора R1 и конденсаторов
! ci, С2. ;
;; За выпрямителем VD1 и сглаживающим конденсато-
ром СЗ нключены переключатель и резисторы R2—R8
; Для дискретного регулирования уставок в пределах от
‘ 1.5 др 15 В, реагирующий орган, собранный на т^анзистр-
.; pax VT1—VT2, резисторах R9—R14, диодах VI—V4, и
J исполнительный орган — реле К/ (РП-220).
Рабочая цепь органа третьей гармоники включена на
/ сумму напряжений через выводы 11, 13, а тор-
I мозная — на напряжение Ци через выводы 8, 13. На
I входе рабочей и тормозной цепей установлены полосо-
вне фильтры на частоту 150 Гц (соответственно Т2, С13.
иТЗ,С14). ,
: 62 . /''
Напряжения рабочей и тормозной цепей после вы-
прямления и сглаживания (VD2, С15 и VD3, С16) по-
даются на резисторы R26, R27 плавного регулирования
коэффициента торможения k? в пределах 0,33-г-3.
Рис. 3.4. Схема внутренних соединений устройства защиты типа
ззг-i. • . :
Напряжение с выхода схемы сравнения (выводы 18,
20 резисторов R26, R27) подается на усилитель, нуль-
индикатор (VT3—VT6, диоды V8— V13, резисторы R28—
R39) ц на исполнительный орган — реле К2 (РП-220).
Конденсаторы С4 и С17 в блоках первой и третьей
гармоник предназначены для повышения помехоустой-
чивости
Для питания защиты стабилизированным напряже-
нием постоянного тока в защите имеется блок питания 1
(рис. 3.5,а), состоящий из стабилитрона V5, диодов V.6,
V7, резисторов R23—R25 и " конденсаторов С9—С12.
Раздельная сигнализация срабатывания органо®
первой и третьей гармоник осуществляется с помощью
блока сигнализации (рис. 3.5,6) .В этом блоке выполне-
на световая сигнализация срабатывания реле К.1 и К2 ,
на тиратронах с холодным катодом VL1, VL2, резисто-
рах R15--R22 и конденсаторах С5—С8. Гашение тира*
тронов производится вручную кнопкой Кн. -•
..-Схема включения защиты во вторичные цепи TH ге- Г
нератора показана иа рис, 3.6.
63
При (выполнении защиты трансформаторов напряже-
ния 1ТН « 2ТН прй. к. з. во вторичных цепях отдельны-
ми автоматическими выключателями возможны излиш-
ние отключения , энергоблока при отключении по любой
'причине автоматического выключателя TH в нейтрали
Генератора вследствие снятия торможения с органа
третьей гармоники.
Рнс. 3.5. Схема блоков питания и сигнализации защиты
ЗЗГ-1.
а — блок питания; -б — блок сигнализации.
Гис., З.б. Схема включения устройства защиты ХЗЗГ-1.
Г — генератор; 1ТН, 2ТН — трансформаторы напряжения; //в — автоматиче-
ский .выключатель; 1 — орган первой: гармоники; 2 — орган третьей гармоники;
Т цепь ТОрможения; Раб — рабочая цепь; IP, 2Р_ — рубильники.
64
Для .предотвращения таких излишних отключений
трансформаторы напряжения - 1ТН и 2ТН защищают
одним общим для обоих TH автоматическим (выключа-
телем.
Уставка органа первой гармоники (реле напряже-
ния) должна быть отстроена от напряжения нулевой
последовательности на выводах генератора при одно-
Рис. 3.7. Схема для расчета t/0 иа выводах генератора при к. з. На
стороне ВН блока,
а — исходная схема; б — схема замещения.
фазном к. з. за Трансформатором блока. Эта отстройка
выполняется на основе рекомендаций, приведенных в
[3], но без учета составляющей тройной частоты, кото-
рую не пропускает фильтр на входе реле.
При этом для определения напряжения нулевой по-
следовательности на выводах генератора может
быть 'использована схема замещения, показанная на
рис. 3.7..
В схеме для одной фазы (70—-.напряжение нулевой
последовательности на стороне ВН блока при однофаз-
ном замыкании на землю, как правило, не превышает
тт 1 ^иомВН /о
Коэффициент k (рис. 3.7) учитывает распределение
напряжения Со по обмотке ВН трансформатора блока:
при изолированной нейтрали k—\, а при заземленной
k=0,5. Напряжение kU0 подается через емкость между
обмотками ВН и НН одной фазы трансформатора бло-
ка/ (Смо) на параллельно соединенные емкости обмотки
НН однойjфазы трансформатора на землю (Ст) и од-
ной фазы генератора (Сг).
5-2212 65
Ёмкости См0 и Ст могут' быть измерены при нйла- j
дочных испытаниях блока. Емкость Ст определя-
ют по данным заводов—изготовителей генераторов
(см. табл. 1.1).
В схеме замещения не показаны емкости ошиновки
(токопроводов)' и сопротивления TH, так как проходя-
щие через них токи очень малы по сравнению с токами-’
в емкостях Ст и Сг и практически не влияют на значе-
ние напряжения нулевой последовательности на выво- :
дах генератора (ПОг).
Соответственно схеме замещения
<3-6> J
Напряжение t/Or на реле защиты )
С^Ог.вт^^/ог/^П.в-
Уставка на реле напряжения J
^yn—ka3Uor,Bti (3-8) 4
где ks — коэффициент надежности, принимается равным 1
1,3. |
Следует иметь в ©иду, что при, малых уставках на
реле напряжения чувствительность органа первой rap- ;
моники может оказаться чрезмерно высокой. Это мо-
жет приводить к излишним срабатываниям защиты,
. например при увлажнении изоляторов в токопроводах,
Не представляющим непосредственной опасности для ге-
нератора [13]. Поэтому устанавливать уставку менее
10 В не рекомендуется.
В ряде случаев (особенно при разземлении нейтра-
ли трансформаторов блоков) UyCT может получиться бо-
лее Й В. Тогда следует принимать Пуст=15 В и уста-
навливать на выходе органа первой гармоники реле ’
времени с уставкой, • отстроенной от максимально воз-
можной длительности близких однофазных к. з. на сто-
роне ВН.
Схема выходных цепей защиты ЗЗГ-1 приведена на
рис, 3.8. На блоках, работающих только с заземленной
нейтралью (при Пвн более 220 кВ), предусматривается
возможность включения органа первой гармоники как
с выдержкой времени, так и без нее (рис. 3,8,с). На
блоках, нейтраль которых Может разземляться (^вн= 7
>—1104-220 кВ), выдержка времени органа первой тар-. |
моники может исключаться автоматически вспомога- ]
66 .. 1
тельным контактом короТкбзамЫкателя, установленного
в цепи нейтрали (рис. 3.8,6). Если выдержка времени
нужна и при заземленной нейтрали, должна быть
разомкнута накладка Н. ,
Рис. 3.8. Схема выходных цепей защиты ЗЗГ-1.
а — для блоков с постоянно заземленной нейтралью; б — для блоков, ней-
трали которых могут разземляться; KI, К2— реле органов первой н третьей
гармоник; РВ — реле времени РВ-133; Н — накладка; КЗ — вспомогательный
контакт короткозамыкателя, заземляющего нейтраль.
Уставка Ат органа третьей гармоники должна быть
отстроена от максимального значения отношения на-
пряжения рабочей цепи к напряжению тормозной цепи
при отсутствии замыкания на землю:
^т-^н-—(3.9)
vjifi ka — коэффициент Надежности, принимаемый рав-
ным 2.
Согласно схеМе замещения на рис. 2.1,а
(7H+t7B=2t7c; (3.10)
И Хс
-,С 2 хс~^хс,т
или
Подставляя Uc и U„ в (3.9), с учетом (ЗЛО) полу-
чаем:
^т~2^и С+2Ст ‘ v (З.И)
При использовании (3.11) расчетная уставка коэф-
фициента торможения для всех генераторов будет
меньше минимальной, предусмотренной в защите (Лт<
<0,33). Если всегда устанавливать /гт=0,33, то чувстви-
тельность органа третьей гармоники может оказаться
. 5* 1 67
излишне высокой. Это нежелательно по тем же coodpjjj
жениям, что и для блока первой гармоники. Поэтам
следует принимать более высокую уставку kr. Я
Однако устанавливать йт>1 не следует во избежЯ
ние понижения эффективности функционирования зЦ
щиты из-за исключения из зоны действия орган]
третьей гармоники участка обмотки статора, примыкД
ющего к линейным выводам. Это особенно важн</.,
случаях выполнения органа первой гармоники с вн
держкой времени, так как при Лт<1 увеличивается з<
на быстрого отключения замыканий на землю и повь
шается эффективность ликвидации повреждений. j
Целесообразно уставку выбирать по условию Hi
дежного действия органа третьей гармоники в кони
зоны, охватываемой органом первой гармоники. *
Ориентируясь на максимальную уставку реле Hg
пряжения 15 В, определим напряжение на этом рел
при замыкании в конце зоны , его надежного действия
коэффициентом чувствительности k4=2\
£71 = 2-15=30 В. J
При этом в случае металлического замыкания рел®
напряжения охватывает 0,7 числа витков обмотки ся
стороны линейных выводов. Следовательно, зона надеж!
ното Действия органа третьей гармоники со стороны!
нейтрали должна быть равна а=0,3. |
В случае металлического замыкания в конце. этой!
зоны £7н=О,3 Д и £7в=—0,7 £3. - |
При этом j
Ц>абНйн+й8|Н(0,3-- 0,7)Е3)=0,4Е3. I
Принимая коэффициент чувствительности ^=2Л
определим коэффициент торможения:
Такую уставку kT можно принимать для всех турбо-
генераторов независимо от уставки органа первой гар-'
МОНИКИ.
Зона действия органа третьей гармоники при метал-
лических замыканиях может определяться с использо-
ванием выражения (3.12) с йч=1.
Если принять £/н=аЁ3, то tfB=—(1—а)Е3, т. ё. 14= ]
= (а—1)Ез и Цраб= |Е3 (2а—-1) |.
68
При а = 0,5 (соответствует замыканию в середине
обмотки статора) &т=0, так как 17раб=0, и защита не
работает.
При а <0,5 (замыкание со стороны нейтрали), так
как модуль всегда положителен,
|C7B4-t/'H|=£'3(l—2а) и =
откуда
«=2^7* <ЗЛЗ>
При а>0,5 (замыкание со стороны линейных выво-
дов) модуль
]ГХв+£7н|=£з(2а-1) и
При этом зона со стороны линейных выводов будет:
<3W)
Если Лт = 0,67, то зона действия органа третьей гар-
моники:
со стороны нейтрали
со стороны линейных выводов
1-й==1 -^0,25.
Защита типа ЗЗГ-2, разработанная ВНИИЭ, уста-
навливается на турбогенераторах ТВФ-63 и ТВФ-120.
В ней имеется точно такой же орган первой гармоники,
как в защите ЗЗГ-1, и блок третьей гармоники} реаги-
рующий на производную напряжения UB (см. рис. 2.1,я).
Блок третьей гармоники состоит из пускового, из-
мерительного и исполнительного органов. Защита вклю-
чается на напряжение цепи 3U0 TH на линейных вы-
водах генератора. Схема внутренних соединений блока
третьей гармоники ЗЗГ-2 приведена на рис. 3.9.
Пусковой орган блока третьей гармоники состоит
из индуктивно-емкостного фильтра третьей гармоники
(С14, ТЗ), выпрямительного моста, транзистора VT8,
усиливающего входной сигнал, н триггера на транзисто-
рах' VT9, VT10.
. ". 69
В измерительный орган входят L—С-фильтр третье^
гармоники (С13, Т2), выпрямительное устройство, из«
мерительное устройство (транзисторы VT3—VT5, рези?
сторы R26—R4J, R64, конденсаторы С15—С17, дио?
ды V15, V17, V18).
Исполнительный орган представляет собой триггер
на транзисторах VT6, VT7 с выходным реле К2. В за*
щите имеются блок питания и блок сигнализации, ана-
логичные установленным в защите ЗЗГ-1.
Пусковой орган реагирует на производную по време-
ни при возрастании напряжения UB (происходит при
замыканиях вблизи нейтрали генератора).
При быстром увеличении напряжения пусковой
орган срабатывает (закрывается транзистор VT1O).
При медленном нарастании напряжения с постоян-;
V1S
Т2- s ю
тз
Wi
II
II
II!
Г—
I ИО
11
о-
зи0
К органу
первой,
гармоними.
R26 R29
49
R57
V28
VT8
R52
V54
,R48\
C2D
R58
V32
V29
-КР-
R51 VZ7 022
I С73ц
R50
О-
16
021
V17
R64
R34
R35
\R31
\R32,
R28
\R33
20
С16=£
R27
V33
R5S
023
R53 R54
Рис. 3.9. Схема органа третьей гармони!
ДО — пусковой орган; ИО — измерительный орг^
014
R47 !
70
ной времени 7’>0,3 с пусковой орган не срабатывает
ввиду малого значения производной (меньше, чем
при замыкании на нейтрали турбогенератора не ме-
нее чем в 40 раз).
При снижении напряжения (соответствует замыка-
нию со стороны линейных выводов обмотки статора)
производная UB' отрицательна, и пусковой орган не
работает.
Измерительный орган осуществляет контроль увели-
чения UB в установившемся режиме по сравнению со
значением UB до замыкания на землю. Этот контроль
обеспечивается за счет отличия емкостей конденсаторов
С15 и С16 (С16>С15). При быстром 'возрастании на-
пряжения конденсатор С15 заряжается быстрее, чем
С16 и измерительный орган срабатывает (закрывается
устройства защиты типа ЗЗГ-2.
71
транзистор VT3). При медленном возрастании напрдЯ
женин конденсаторы С15, С16 заряжаются одновременна
ио, и измерительный орган не действует. . я
Пусковой и измерительный органы включены ncJ
схеме «И», (вследствие чего исполнительный орган рабр$
тает только при одновременном срабатывании пуски
вого и измерительного органов (когда закрыты транзи
сторы VT10 и VT3) с замедлением примера
40 мс, создающимся благодаря наличию конденсат
тора С18.
Через транзистор VT4 создается цепь удерживаниг
исполнительного органа блока третьей гармоники д^
исчезновения замыкания на землю. <
Индуктивно-емкостные фильтры на входах пускового
и измерительного органов надежно подавляют первую
гармонику при напряжении на входе защиты GB3t<
<25 В. При £7ВХ>25 В напряжение первой гармоники
пропускаемое фильтрами, будет вызывать срабатывали»
блока третьей гармоники.
Во избежание такого срабатывания орган третье!
гармоники блокируется при напряжении С7вх^£7уСТ op,
гана первой гармоники. Блокировка осуществляется при
срабатывании органа первой гармоники подачей поло*
жительного потенциала от катушки реле К/ через диоД
V19 на вход исполнительного органа блока третьей гар-
моники. '
Выходные цепи ЗЗГ-2 выполнены так же, как у за-
щиты ЗЗГ-1 (рис. 3.8).
Расчет уставок органа первой гармоники произво-i
дится так же, как для защиты ЗЗГ-1, и уставку тоже’
следует принимать не менее 10 В.
Бели расчетное напряжение UOr 'будет более 15 В, то-
орган первой гармоники «будет работать с выдержкой
времени (для отстройки от к. з. на землю за трансфор-:
матором блока). Отсутствие быстродействия защиты
при работе органа первой гармоники для генераторов’,
серии ТВФ допустимо, поскольку у любого из них ем- •
костный ток замыкания на землю меньше 1,5 А и не j
опасен для статора. „ i
Блок третьей гармоники не имеет регулируемых уста-
вок, и расчетная проверка надежности его действия не/
требуется. 1
3.3. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА,
ВЫПОЛНЯЕМАЯ С НАЛОЖЕНИЕМ
НА ЦЕПЬ СТАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
В некоторых энергосистемах СССР получила рас-
пространение защита РЗГ-100 'на наложенном на цепь
статора постоянном токе, 1разработанная Томским по-
литехническим институтом [14]. Основным недостатком
этой защиты является наличие гальванической связи
цепей защиты с первичными цепями генератора, вслед-
ствие чего не обеспечивается безопасность обслужива-
ния устройства защиты из-за возможного появления
на нем высокого напряжения (при обрыве цепи нало-
женного тока со стороны ее заземления).
Для исключения этого недостатка в новой защите
«Земля-100», разработанной в энергосистеме Кузбасс-
энерго, предусмотрен разделительный трансформатор,
отделяющий аппаратуру устройства, размещаемую на
панели защиты, от цепей обмотки статора генератора.
Схема защиты «Земля-100» приведена на рис. 3.10.
В защите имеется блок реле и блок присоединения. Пи-
тание на блок реле (на понижающий трансформатор
Тр1) подается от собственных нужд через стабилизатор
типа СООб (на схеме не показан).
Наложенный ток от вторичной обмотки Тр1 поступа-
ет в обмотку НН разделительного трансформатора Тр4
в блоке присоединения. В качестве1 разделительного
трансформатора используется TH типа НОМ-10 или
НОМ-6. С обмотки ВН Тр4 наложенный ток после вы-
прямления и сглаживания (емкость С4) подается на об-
мотки статора генератора (через объединенные шинкой
нейтрали обмоток ВН трансформаторов напряжения) и
на землю.
Выходная цепь блока присоединения зашунтирована
разделительными конденсаторами С7, С8 (по 10 мкФ) и
защитным разрядником Р2. Вторичная обмотка Тр1 в
цепи наложенного тока заземлена в блоке присоедине-
ния через резистор R6, зашунтированщлй разрядни-
ком Р1,
Защита имеет сигнальный и отключающий элементы
(реле PC и РО), включенные в цепь наложенного тока
через трансформатор Тр2 и выпрямитель.
В нормальном режиме работы генератора наложен-
ный ток представляет собой ток утечки через изоляцию.
73
I
При замыкании на землю в обмотке статора или сни-.j
жении уровня ее изоляции наложенный ток увеличи-
вается, что 'приводит «„срабатыванию сигнального реле а
или сигнального и отключающего реле одновременно.
Рис. ЗЛО. Схема защиты «Земля-100».
Сигнальное реле реагирует на переходное сопротив-
ление Рй=1004-200 кОм. Отключающее реле срабаты-
вает при Ю кОм.
Во избежание излишних срабатываний защиты в
процессе заряда конденсаторов С7, С8 при включении
напряжения питания или при его восстановлении после
к. з._ на собственных нуждах в схеме предусмотрена бло-
кировка отключающего1 и сигнального реле.
В качестве блокировки используется транзистор V7,
шунтирующий обмотки реле. При появлении напряже- ;
ийя питания этот транзистор открывается на время за-
74 " .
ряда конденсатора С2, превышающее время заряда кон-
денсаторов С7, С8. При снятии напряжения конденсатор
’С2 быстро разряжается через диоды V5, V6 и рези-
стор R3.
Для уменьшения воздействия на цепи защиты пере-
менного напряжения со стороны генератора при к. з. на
землю на стороне ВН блока установлен 'индуктивно-ем-
костный фильтр (Li, С6), запирающий частоту 50 Гц.
В защите имеется измерительный прибор ИП, вклю-
ченный через диод V9. и трансформатор ТрЗ. Он пред-
назначен для контроля изоляции в процессе эксплуата-
ции.
Наличие емкостного сопротивления в нейтралях TH
создает условия для возникновения феррорезоианса в
этих TH. Однако при наладке и эксплуатации защит
РЗГ-100 и «Земля-100» феррорезонансных явлений не
наблюдалось.
Защита успешно применяется на нескольких энерго-
блоках.
3.4. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА, ВЫПОЛНЯЕМАЯ
С НАЛОЖЕНИЕМ НА ЦЕПЬ СТАТОРА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Защита, выполняемая с использованием второй гар-
моники наложенного тока. В СССР предложена защита
с наложением на цепь статора генератора переменного
тока, подаваемого через вентиль [15]. Защита содер-
жит два органа — реле напряжения нулевой последова-
тельности, защищающее 85—90% витков обмотки ста-
тора со стороны линейных выводов, и реле, работающее
на наложенном токе, предназначенное для защиты
остальной части обмотки статора, включая нейтраль.
При срабатывании реле напряжения нулевой последова-
тельности орган, защищающий часть обмотки статора
со стороны нейтрали, блокируется.
Схема защиты показана на рис. 3.11. Наложенный
ток подается на цепь статора генератора через трех-
фазный трансформатор напряжения 1ТН. Источником
питания цепи наложения является вторичная обмотка
того же 1ТН, соединенная в звезду. От нее ток подается
через автотрансформатор АТ, вентиль 1В и резистор /7?
на обмотки 1TII, соединенные в разомкнутый треуголь-
ник. Наложенный ток поступает через первичную обмот-
ку 1ТН во все три фазы цепи статора генератора.
75
Переменный ток после однополупериодного выпрям- i
ления содержит кроме первой гармоники составляющие
четных гармоник. J
В условиях нормального режима наложенный ток во 4
всех трех фазах цепи генератора проходит через емкост- J
ные сопротивления и активные сопротивления изоляции *
АВ О
Рис. 3.11. Схема защиты от замыканий на землю в обмотке стато-
ра генератора zc использованием второй гармоники наложенного
тока.
а — цепи переменного тока; б — цепи постоянного тока.
на землю. В защиту наложенный ток подается от транс-
форматора тока ТТ и поступает через выпрямитель ЗВ -
и потенциометр 2R в рабочую обмотку поляризованного
реле РТТ.
Для обеспечения высокой чувствительности защиты '!
. предусмотрено торможение рёле РТТ током второй гар- ч
моники, подающимся из цепи статора генератора через
трансформатор напряжения 2ТН, промежуточный транс- s
форматор ПТ, фильтр второй гармоники Ф я выпрями-
тель 2В в тормозную обмотку РТТ.
’ Реле РТТ срабатывает при некотором заданном по
условию отстройки от 'нормального режима работы бло-
ка. минимальном отношении тормозного тока к рабоче- .
му (наложенному) току.
75
Мри замыкании иа землю на нейтрали й в нргШыкй-
ющей к ней части обмотки статора отношение тормозно-
го тока к рабочему, как показано в [15], значительно
меньше, чем при отсутствии замыкания, что обеспечива-
ет надежное срабатывание реле РТТ.
В цепь тормозной обмотки РТТ включено реле РТ,
сигнализирующее исчезновение тормозного тока (напри*
мер, при обрыве тормозной цепи) и блокирующее реле
РТТ.
При срабатывании реле напряжения нулевой после-
довательности PH размыкается его контакт в цепи тор-
можения, и реле РТ выводит из действия реле РТТ.
Защита действует на отключение чере'з промежуточ-
ное реле РП и реле времени В.
Для осуществления рассматриваемой защиты на
энергоблоках, где защита от замыканий на землю (В об-
мотке статора выполнена на реле напряжения нулевой
последовательности, требуется дополнительно устано-
вить трехфазный трансформатор напряжения 1ТН с
трансформатором тока в нейтрали обмоток ВН, резисто-
ром 1R и вентилем' 1В, реле РТ и РТТ с элементами
цепи торможения.
Защита с наложением переменного тока 20 Гц. За
рубежом применяется защита от замыканий на землю с
наложением на цепь стато-
ра генератора переменного
тока пониженной частоты
Источником наложенно-
го напряжения является
статический генератор пере-
менного тока 20 Гц (СГЧ
на рис. 3.12). Напряжение
от СГЧ подается на нагру-
зочный резистор 1R и через
трансформатор тока ТТ и
трансформатор напряжения
TH накладывается на все
три фазы цепи статора ге-
нератора. Наложенное на-
пряжение составляет 1—3%
фазного напряжения генера-
тора.
К Выводам
генератора.
Рис. 3.12. Схема защиты от
замыканий на землю в обмот- <
ке статора генератора с нал»*
жением напряжения перемен-[
ного тока 20 Гц.
77
иэкерйтёльнБгй орган защиты (реле Р) наЛожёй-
ный ток подается от трансформатора тока ТТ через
фильтр 2Ф, настроенный на частоту 20 Гц, и выпрями-
тель 1В. Кроме того, в реле Р подается от СГЧ через
резистор 2R и выпрямитель 2В встречный ток, противо-
действующий срабатыванию реле даже при отсутствии
тока от выпрямителя 1В. Это реле срабатывает только,
когда ток от выпрямителя 1В превышает ток от выпря-
мителя 2В.
Таким образом, в реле Р происходит сравнение на-
ложенного тока с противодействующим током от СГЧ,
имеющим постоянное значение. Поскольку сравнивае-
мые токн создаются одним и тем же источником (гене-
ратором переменного тока 20 Гц), колебания напряже-
ния этого источника не влияют на чувствительность
защиты.
При отсутствии 'замыкания на землю ..наложенное на-
пряжение создает лишь небольшие токи в емкостном
сопротивлении изоляции цепи ртатора. При этом на-
ложенный ток в реле Р намного меньше встречного про-
тиводействующего тока, подающегося в реле непосред-
ственно от СГЧ,
При замыкании на землю в любой точке цепи ста-
тора наложенный ток значительно увеличивается во
всех трех фазах, поскольку они объединены в нейтрали
генератора, и вызывает срабатывания реле Р.
Фильтр 1Ф защищает СГЧ от воздействия напряже-
ния промышленной частоты. Защита имеет высокую чув-
ствительность <и надежно отстроена от помех.
3.5. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ
В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА,
РЕАГИРУЮЩАЯ НА ЕМКОСТНЫЙ ТОК
Защита, реагирующая на емкостный ток, применяет-
ся на генераторах серий ТВФ при наличии гальваниче-
ской связи генератора с сетью собственных нужд или с
сетью потребителей, если емкостный ток замыкания на
землю этой сети больше 5А.
Датчиком емкостного тока для этой защиты являет-
ся, трансформатор тока нулевой последовательности,
с Подмагничиванием типа ТНП-Ш [17], разрабо-
танный в 50-х годах Институтом электродинамики
АН УССР.
78
Рис. 3.13. Характеристи-
ка намагничивания
ТНП-Ш.
Е' — координаты рабочей
точни при отсутствии под-
магничивания; 1", Е" — ко-
ординаты рабочей точки прн
наличии подмагничивании/
Подмагничивание улучшает трансформаций) емкбст-
ных токов нулевой последовательности за счет повыше-
ния магнитной индукции в стали сердечника/ ТНП-Ш.
В связи с малыми значениями тока нулевой после-
довательности при отсутствии подмагничивания ТНП-Ш
работал бы в начальной части характеристики намаг-
ничивания (рис. 3.13), и э. д. с. вторичной обмотки бы-
ла 'бы слишком мала для создания тока, достаточного
для работы реле.
При повышении индукции
ТНП-Ш работает на крутой,
практически прямолинейной ча-
сти характеристики намагничива-
ния, и э. д. с. вторичной обмотки
увеличивается в несколько раз.
Благодаря этому оказывается
возможным применение для за-
щиты токовых реле типов
ЭТД-551 и РТЗ-50.
Для исключения трансформа-
ции тока из обмотки подмагни-
чивания в обмотку, присоединя-
емую к реле, ТНП-Ш выполняет-,
ся из двух сердечников с двумя
обмотками на каждом. Обмотки,
используемые для реле, соеди-
няются последовательно-согласно
(практически это одна обмот-
ка, охватывающая оба сердечника), а обмотки подмаг-
ничивания соединяются последовательно-встречно. При
этом в первой обмотке наводятся от обмоток подмагни-
чивания одинаковые встречные э. д. с.
Схема включения защиты для генераторов ТВФ-63
приведена на рис. 3.14,а. Цепь подмагничивания полу-
чает питание от основных обмоток трансформатора 1ТН
(трансформатор типа ЗОМ для питания АРВ). '
В цепи рабочей вторичной обмотки ТНП-Ш включе-
ны реле 1РТ типа РТЗ-50 для защиты генератора от
однофазных замыканий на землю и реле 2РТ типа
РНТ-565 для защиты от двойных замыканий на землю
(при применении реле РНТ-565 обеспечивается его ра-
бота без вибрации контактов при больших вторичных
несинусоидальных токах). Резистор R (5 Ом) пред-
назначен для ограничения тока в реле РТЗ-50 при двой-
79
пых замыканиях иа землю, когда сопротивление реле
РТЗ-50 резко падает из-за насыщения.
Для предотвращения излишних срабатываний за-
щиты от однофазных замыканий на землю от токов
небаланса она блокируется защитами от внешних сим-
метричных и несимметричных к. з. (рис. 3.14,в).
Защита от однофазных замыканий на землю имеет
выдержку времени (реле РВ) 1,5—2 с, предусмотрен-
ную для отстройки от переходных процессов при внеш-
них замыканиях на землю,, сопровождающихся броска-
ми емкостного тока.
Ток срабатывания защиты от однофазных замыка-
ний на землю выбирается по условию отстройки от
токов небаланса на основе рекомендаций [17],
Вторичный ток небаланса состоит из двух составля-
ющих: одна из них обусловлена несимметричным рас-,
положением первичных обмоток ТНП-Ш относительно
вторичных и создается током внешнего к. з., а вторая —
неидентичностью двух сердечников ТНП-Ш и возникает
из-за наличия подмагничивания
* р Люм.ген
Т 1К Нб'НеС Zhom,ТНП-Шj_ £нб,поди
^з,нам,в ‘ *Р *Р
(ЗЛ5)
где Днб, нес — э. д. с, небаланса во вторичной обмотке
ТНП-Ш в ^номинальном режиме, В; принимается по за-
водским данным (для ТНП-ШЗУ 0,1 В); к — кратность
тока срабатывания реле блокировки относительно но-
минального тока генератора; — коэффициент, учи-
тывающий размещение ТНП-Ш в закрытом шиноблоке,
принимается равным 2; г8,нам, в— эквивалентное сопро-
тивление намагничивания, приведенное ко вторичным
цепям, Ом, принимается по заводским данным . (для
ТЙП-ШЗУ 10 Ом); zp — сопротивление реле /РТ, Ом,
для РТЗ-50 принимается равным 50 Ом; £^6, поди—
э. д. с. небаланса, наведенная током подмагничивания,
В, принимается по заводским данным (для ТНП-ШЗУ
0,1 В).
Первичный ток небаланса определяется по выраже-
нию
Тнб.ТГ—Тиб, в®8 ( 1
\ *э,нам,в
(3..16)
80
Где wB — числойитков вторичной обмотки ТНП-Ш, при-
нимается по заводским данным (у ТНП-ШЗУ 39 вит-
ков).
Первичный ток срабатывания защиты
7c.3,n=~(£//cW'/H6,n), (3.17)
где 1с — емкостный ток замыкания на землю генерато-
ра; kB — коэффициент возврата реле 1РТ, для РТЗ-50
Рис. 3.14. Защита на емкостном токе.
а — цепи переменного тока защита генератора ТВФ-63; б — цепи переменного
тока защиты генератора ТВФ-120; в — цепи постоянного тока; 1ТН— транс-
форматор типа ЗОМ; 2ТН — трансформатор напряжения типа ЗНОМ; 1РТ —
реле РТЗ-50; 2РТ — реле РНТ-565; В — резистор 5 Ом; /С — конденсатор
4 мкФ; 2С — конденсатор J! мкФ; РВ— реле времени; Рсим— реле’.в За-
щите от симметричных внешних к. з.; Рнес—реле в защите от несиммет-
ричных внешних к. з.; /РУ, 2РУ — указательные реле.
6—2212
81
&в=0,9; k„'—коэффициент надежности для отстройк^
от перемежающего внешнего замыкания на землю (при*
нимается равным 2); kB" — коэффициент надежности^
равный 1,5. , |
Емкостный ток генератора можно определить ш
выражению
Т UНОМ^С
с уз-106 ’
(3.18
где ивОм — номинальное напряжение генератора, Ё
<в — круговая промышленная частота, равная 314; С -м
емкость обмотки статора на три фазы,. мкФ (см;
табл. 1.1).
Коэффициент возврата в (3.17) обеспечивает во:,
можность возврата реле 1РТ при перемежающему
внешнем однофазном замыкании на землю в случаях
когда оно сохраняется после отключения одной из т<
чек внешнего двойного замыкания на землю, при кото.;
ром 1РТ успело сработать qt тока небаланса.
Ток срабатывания п должен быть меньше 5 А.
Ток срабатывания реле 1РТ s
/ср,в=—(3.19
(, 1 гр \ *
®в 1+—----1 !
\ *э,иам,в / 1
‘ , ж
При использований трансформатора тока нулевой
последовательности типа ТНП-ШЗУ расчетные значеЗ
ния токов срабатывания по (3.15)—(3.19) получаются:!
I I ia
с, з, п ср; в ".
для генератора ТВФ-63 на '
6>3 кВ ......... . 4,1 А 0,175 А
для генератора ТВФ-63 на
10,5 кВ............... . 4,6 А 0,195 А
Реле РТЗ-50 имеет три диапазона уставок: 0,01—$
0,02 А; 0,015—0,03 А й 0,03—0,06 А. Для защиты ге-1
нераторов, как правило, используется второй диапазон.]
Ток срабатывания защиты от двойных замыканий]
на землю принимается 200—300 А (соответствует ми-|
нималыюй уставке РНТ-565). При этом она надежно!
отстроена от токов небаланса и имеет высокую чувств!
витальность. «
1
Для генератора ТВФ-120, имеющего больший ем-
костный ток, чем генераторы ТВФ-63, при применении
схемы, приведенной на рис. 3.14, а, ток срабатывания
защиты получается больше 5 А. В связи с этим для
этого генератора применяется ранее предложенная в
Киевэнерго схема с компенсацией в защите устано-
вившегося, емкостного тока, показанная на рис. 3.14,6.
Для указанной компенсации на обмотку ТНП-Ш,
предназначенную для включения блокирующего реле,
подается напряжение 3 Uo от трансформатора напря-
жения 2ТН через конденсаторы 1С, 2С. В остальной
части схема защиты не отличается от приведенной на
рис. ЗЛ4, о.
Суммарная, емкость конденсаторов 1С, 2С опреде-
ляется пО условию полной компенсации емкостного то-
ка генератора при однофазном замыкании на землю на
его выводах:
Ск,расч= ’ <S-20)
где Ск, расч — емкость компенсирующих конденсаторов,
мкФ; Л- — емкостный ток генератора, определяется по
(3.18); 3(7О — напряжение на выводах вторичных об-
моток 2ТН, соединенных'в разомкнутый треугольник, при
однофазном замыкании на землю на выводах генерато-
ра, В (принимается 100 В); ю—круговая промыш-
ленная частота, равная 314; и>к — число витков ком-
пенсирующей обмотки ТНП-Ш (в ТНП-ШЗУ семь
витков).
Длй ТВФ-120 при применении ТНП-ШЗУ получает-
ся Ск,.расч“6,23 мкФ. (
При переходных процессах пропорциональность
между компенсирующим током и емкостным током ге-
нератора может не' сохраняться вследствие неточной
трансформации фазных напряжений, суммирующихся в
схеме разомкнутого треугольника, из-за насыщения
трансформатора напряжения 2ТН при повышении на-
пряжения в системе и появлении постоянной состав-
ляющей на нейтрали.
Однако свободные апериодические и периодические
токи, нарушающие компенсацию, быстро затухают. По-
этому при выдержке времени защиты 1,5—2 с можно
ограничиться компенсацией установившегося емкост-
. В. . ' 83
ного Юка. Тем не менее для учета неполной компенса-
ции емкостного тока при переходных процессах в рас-
чете первичного тока срабатывания защиты по (3.17)
ток /с принимается равным 0,5 /с. При этом для гене-
ратора ТВФ-120 получается /с,3,пз=4,18 А и /Ср,в=
= 0,018 А.
3.6. ПРОДОЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Защита иа реле с тормозным действием. Защита с
тормозным действием и быстронасыщающимся транс-
форматором устанавливается на турбогенераторах
мощностью 160 МВт и более. Она имеет трехфазное
исполнение, что обеспечивает быстрое отключение
двойных замыканий на землю, одно из которых нахо-
дится в генераторе.
Тормозная обмотка включается во вторичную цепь
трансформаторов тока со стороны линейных выводов
генератора.
Насыщающийся трансформатор (НТТ) на входе ре-
ле обеспечивает эффективную отстройку защиты от
токов небаланса при переходных процессах. Его сер-
дечник насыщается апериодической составляющей то-
ка небаланса, вследствие чего большая часть этого то-
ка идет на намагничивание НТТ и не попадает в реле
(более подробно см. в (4]).
Схемы защиты показаны на рис. 3.15. В них ис-
пользуется реле типа ДЗТ-11/5, имеющее рабочую об-
мотку (144 витка) с одним ответвлением по Середине.
Тормозная обмотка имеет дискретное регулирование,
числа витков, общее число витков 36.
Схема, приведенная на рис. 3.15,а, применяется для
генераторов с соединением обмоток статора, показан-
ным на рис. 1.1,а,в. Для генераторов с соединением
обмоток согласно рис. 1.1,6 защита выполняется по
схеме, приведенной на рис. 3.15,6. При применении
этой схемы в условиях нормального режима или внеш-
него к. з. токи в двух половинах рабочей обмотки оди-
наковые и встречные. В нормальном режиме эти токи
не превышают 5 А, а допустимый ток рабочей обмот-
ки 5,5 А.
При к. з. в зоне защиты токи в половинах рабочей ‘
обмотки направлены согласно и м. д. с., создающиеся
этими токами, складываются под углом, близким к 0°.
84 .
Магнитодвижущая сила срабатывания реле Fcp=
= 100 А, и минимальный ток срабатывания при отсут-
ствий торможения
Icp,mln~ , (3.21)
При этом для всех генераторов первичный ток сра-
батывания составляет. (0,1—0,2) /Ном-
Выбор уставок защиты сводится к определению чис-
ла витков тормозной обмотки.
Необходимое торможение определяется по условию
отстройки защиты от наибольшего значения тока не-
'1 В 1РТТ 2РТТ ЗРТТ
Рис. 3.15. Схема продольной дифференциальной защиты генератора
мощностью 160 МВт и более.
а — прн одинаковых коэффициентах трансформации трансформаторов тока;
б —прн разных коэффициентах трансформации трансформаторов тока; в —
цепи постоянного тока; 1РТТ, 2РТТ. ЗРТТ — реле ДЗТ-11/5; wT—тормозная
Обмотка; Wp—рабочая обмотка; РУ — указательное реле."
85
баланса при внешнем к. з. или в условиях асинхронного ч
'хода при угле расхождения э. д. с. системы и защищай- ?
мого генератора 180°: г
7 « s/<S) (3.22) >
где ^ода — коэффициент однотипности, принимается для 5
однотипных трансформаторов тока на_выводах и в ней-
трали генератора равным 0,5, а для разнотипных—1; ;
е — полная погрешность трансформаторов тока, при- «
нимается равной 0,1; 7<3>— периодическая составляющая
тока трехфазного к. з. или наибольшее значение тока
асинхронного хода, А.
Методику расчета токов к. з. см. в [18].
На блоках с выключателем в цепи генератбра ток
/е) определяется при к. з. на выводах генератора, а иа
блоках без этого выключателя — при к. з. за транс- ,
форматором блока (действие защиты при к. з. на вы-
водах генератора или при повреждениях трансформа-
тора блока считается допустимым; поскольку при .этом
блок должен быть отключен от сети и остановлен).
Торможение должно надежно превышать действие
м. д. с., создаваемой током небаланса в рабочей об-1
мотке НТТ. Поэтому при вычислении м. д. с. рабочей
обмотки вводится коэффициент надежности kR— 1,6.
Для любой из схем, показанных на рис. 3.15,
Гр=-^-7нб>расч®р, . (3.23)
где Ki — коэффициент трансформации трансформаторов
тока со стороны линейных выводов генератора; ®р—•
число витков рабочей обмотки, равное 144.
Для выбора числа витков тормозной обмотки опре-
деляется ее м. д. с. FT по тормозной характеристике в
условиях минимального торможения (рис. 3.16).
Расчетное число витков тормозной обмотки равно: •
®т,расч= 77^; (3.24)
, 'т/ Ау •
где 7Т — то же, что /<3) в (3.22).
Принимается ближайшее большее число витков.
\ Чувствительность защиты всегда высокая и при
выборе уставок обычно не проверяется. Однако при не-
обходимости коэффициент чувствительности можно
определить следующим образом:
При отсутствии торможения (например, при работе
генератора на холостом ходу) и двухфазном к. з. на
выводах генератора
ЙЧ=-^Д—, (3.25)
ср,min
При наличии торможения Для случая двухфазного
к. з. на вывода?: генератора определяются рабочая и
тормозная м. д. с.:
Юр’ (3-26)
здесь /®>—полный ток в месте к. з.; wp — число вит-
ков рабочей обмотки (144 витка); К, — коэффициент
трансформации трансформаторов тока со стороны ди- .
нейных выводов генератора.
Выражения (3.25) и (3.26) применимы для любой
схемы, показанной на рис. 3.15:
. ’ /(Д'’
= (3.27)
где /т® — ток к. з. ,со стороны системы; wT — принятое
число витков тормозной обмотки.
Далее согласно рекомендациям (3] по тормозной
характеристике при максимальном торможении
(рис. 3.16) определяется м. д. с. срабатывания Fp, ср,
соответствующая точке пересечения этой характеристи-
ки прямой линией 3, проведенной из начала координат
через точку с 'координатами FT и Fp. Эта прямая яв-
ляется геометрическим местом точек, соответствующих
к. з, в данном расчетном случае через изменяющееся
переходное сопротивление. Если точки и Fp нахо-
87
дятся вне пределов характеристики, то указанная пряЯ
мая линия проводится из начала координат под углоЛ
к оси абсцисс, равным arctgFp/FT. ‘ /
Защита на токовых реле с быстронасыщающимсЛ
трансформатором. Защита на реле с НТТ без торможе<
ния предусматривается для генераторов серии ТВФ
Она применяется так же, как и защита с торможение^
в трехфазном трехсистемном исполнении (рис. 3.17)
АВС
Рис. 3.17. Схема продольной
дифференциальной защиты ге-
нератора мощностью 63—
100 МВт.
а — цепи переменного тока; б — вы-
ходные цепи; IPtff, 2РТН, ЗРТН —
реле РНТ-565; РУ — указательное
реле.
Рис. 3.18. Схема продольной
дифференциальной защиты ге-
нератора на реле RADHA фир-
мы ASEA.
/РТ. 2РТ, ЗРТ — реле RADHA; В —
резистор; В — выпрямительный
мост; С — конденсатор; Вг — вари-
стор; ИР — исполнительное реле.
Для этой защиты используются реле типа РНТ-565 с
HIT усиленного действия.
Усиление обеспечивается наличием короткозамкнутой
обмотки, размещаемой на двух стержнях сердечника
НТТ. Часть периодической составляющей тока к. з.
попадает в реле путем двойной трансформации — через
обмотку на входе НТТ и короткозамкнутую обмотку,
что в условиях переходного процесса усиливает дейст-
вие насыщения [4]. Благодаря этому может быть сни-
жен коэффициент надежности при отстройке защиты от
токов небаланса.
Ток срабатывания защиты
' 7'с,8==Лн7нб,расш (3.28)
где /цб.расч — наибольшее значение тока небаланса при
внешнем к. з. или при асинхронном ходе, определяется
88
согласно (3.22); kn — коэффициент надежности, прини-
мается равным 1,2.
Для дискретного регулирования тока срабатывания
реле первичная обмотка НТТ выполнена с ответвления-
ми. Максимальное число витков 69.
Требуемое число витков определяется по выражению
F К
™Pac4 = -F^, (3.29)
2с,3
где Т'рр — м. д. с. срабатывания реле, равная 100 А.
Принимается ближайшее меньшее число витков.
Соответствующий принятому числу витков ток сраба-
тывания защиты, равный /c,3=KiAcp/wyCT, составляет
(0,5—0,6)/ном генератора.
Коэффициент чувствительности защиты при к. з. на
выводах генератора в минимальном режиме (при рабо-
те генератора на холостом ходу)
йч=4^-. (3.30)
с,з
Защита с большим сопротивлением дифференциаль-
ной цепи. За рубежом получила распространение высо-
кочувствительная защита с большим сопротивлением
дифференциальной цели, обеспечивающим надежную
отстройку от токов небаланса при переходных режимах.
На рис. 3.18 показана схема защиты на реле типа
RADHA фирмы ASEA. При внешних к. з. напряжение
на реле каждой фазы невелико, ток небаланса в реле
ничтожно мал и исполнительный орган ИР от него на-
дежно отстроен благодаря большому сопротивлению ре-
зистора /?•
Кроме того, в схеме предусмотрен конденсатор С,
не пропускающий в ИР апериодическую составляющую
тока дифференциальной цепи.
При внутреннем к. з. напряжение на реле повышает-
ся, и оно надежно срабатывает. Нелинейное сопротив-
ление Rz при этом уменьшается, снижая напряжение на
реле и на. изоляции токовых цепей соответствующих
фаз до допустимого уровня.
Ток срабатывания защиты — не более 0,05 /вом ге-
нератора. Время действия реле — около 15 мс при токе,
равном 2 /ср.
89
3.7. ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В ЦЕПИ ОБМОТКИ РОТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА
Защита от замыканий на землю в одной точке цепи “
возбуждения. Для сигнализации возникновения замыка-'
ния на землю в одной точке цепи возбуждения турбо-
генераторов с тиристорной и высокочастотной системами .
возбуждения в СССР применяется защита типа К.ЗР-3,
выполняемая с наложением на цепь возбуждения пере-
менного тока частотой 25 Гц.
Основные элементы и цепи защиты показаны на
принципиальной схеме (рис. 3.19). Источником нало- '
Рис. 3.19'. Принципиальная схема защиты КЗР-З.
90
иного тока является магнитный делитель частоты
получающий питание переменным током 50. Гц,
прением 220 В от сети собственных иужд.
иапР имеются две независимые обмотки для пи-
ия защиты переменным током 25 Гц. Одна из них
TaHfi ьзуется для наложения тока на цепь возбуждения
ИСП паТ°Ра> а вт0Рая в схеме защиты.
Ге ЛеРеменный ток 25 Гц подается на землю (на вал
патора) и на обмотку ротора ОВД через вспомо-
геи„. ное устройство ВУ2, состоящее из частотных
гЛес5ильтров( 1Др и 1С- 2Др и 2С; ЗДр и 4С; ЗДр и
чс\ предназначенных для предотвращения проникно-
>’ р защиту слагающих напряжения частоты 50—
гкп^зОО Гц и выше из тиристорной или высокочастот-
ной систем возбуждения.
Корденсаторы 1С и 4 С, кроме того, отделяют цепи
й^дения от защиты, исключая намагничивание фер-
В03агНИТНЫХ сердечников в комплекте защиты посто-
₽ом м током от возбудителя генератора. Резистор R в
д vT ограничивает наложенный ток при металлическом
b ьщинии на землю в одной точке. Разрядник Р за-
ЗЙМ гаеТ измерительные цепи комплекта защиты при по-
ЩИ енИй перенапряжений на входе ВУ2.
ЯВЛЦо^ электромашинном возбуждении в использовании
RV2 н^т необходимости, и защита может быть включена
б этого вспомогательного устройства. Однако во избе-
063 не ‘ усложнения защиты и ее эксплуатации исключе-
жаН£ЗУ2 при переходе на резервное электромашинное
Нией^дение не предусматривается. Поэтому на
возоу jg не показань1 элементы защиты, используемые
ппи Рйб°Те KPGr3 бё3 ВУ2-
ПР’итоженный ток проходит через сопротивление изо-
пи и емкостное сопротивление на землю цепи воз-
йЯЦ\тлиия и 'состоит из двух составляющих — активно-
гГи е^0™1"0
ПдР того чт0®ьт заЩита реагировала на изменение
отделения изоляции, на ее измерительный орган
С0"Р_ подаваться только активная составляющая на-
Д0 eHfjoro тока. Для ее выделения в устройстве КЗР-З
ЛОЙыейена симметричная кольцевая фазочувствительная
ПРИ „ На нее подается наложенный ток через транс-?
д тока ** и напРяжение частотой 25 Гц от вто-
ПОЙ обмотки МДД.
F фдзочуветвительнзя схема состоит из диодов 2Д—5Д
и бДЛ^етных резисторов 6P—9R. Йагрузка фазочувст-
91
вительной схемы1 подключена к средним точкам делите \
лей напряжения 2R—3R и 4R-—5R.
Напряжение, подаваемое на фазочувствительную схе-
му от МДЧ, значительно больше напряжения вторичной
обмотки ТТ, нагруженной делителем напряжения. По-
этому напряжение от МДЧ является управляющим, т. е,
оно только открывает и закрывает диоды, а ток в цепи
нагрузки фазочувствительной схемы создается меньшим
(управляемым) напряжением и в течение каждого по-:
лупериода проходит через оба открытых диода. '
В [19] показано, что при таком режиме среднее зна®-.
чение напряжения на выходе фазочувствительной схемы-
Utmfvlcos<p, где <р — угол между управляемым напрян
жением и создаваемым им током. В защите КЗР-З;
это—угол между наложенным током и создающим его
напряжением частотой 25 Гц.
Таким образом в защиту подается только активная;
составляющая наложенного тока. Следует отметить, что!
эта активная составляющая несколько отличается от Л
активного тока, проходящего через сопротивление изо-J
ляции, вследствие наличия в ВУ2 емкостей (конденса-л
торы 1С, 4С), не вполне точно скомпенсированных ин-
дуктивностями дросселей, и активного сопротивления
этих дросселей и резистора R. Это обусловливает не-.
полное устранение влияния емкости цепей возбуждения ’
на работу измерительного органа защиты. В частности,
зависимость чувствительности защиты от емкости цепей |
возбуждения в значительной мере определяется настрой-, |
кой колебательного контура 1Др, 1С.
Напряжение на выходе фазочувствительной схемы I
- сравнивается с эталонным стабилизированным напряже- ’
нием от делителя напряжения, состоящего из резисторов i
{12R, 14R, 16R, 18R), используемых при четырех воз- ,
можных уставках защиты и резистора 22R. На резуль- ;
тат сравнения реагирует чувствительное магнитоэлек-
трическое реле РТ.
Сравнение двух напряжений в реагирующем органе
обеспечивает его четкое срабатывание и высокий коэф-
фициент возврата.
Конденсатор ЗС сглаживает ток в реле РТ, а рези-
стор 21R служит для создания режима критического
• успокоения рамки магнитоэлектрического реле, прд ко-
тором сближение контактов во время срабатывания ре-
лё носит апериодический характер.
92
Резистор 16R используется при уставке 5 кОм, ре-
зистор 18R — при уставке 2,5 кОм, резисторы 12R и
14R предназначены для использования при электрома-
шинном возбуждении.
Контакт реле РТ, зашунтированный искрогаситель-
ным контуром (4С, 23R), замыкает цепь промежуточно-
го реле 1РП, запускающего реле времени РВ, действу-
ющего на сигнал через выходное реле 2РП.
Выдержка времени необходима для предотвращения
излишних сигналов при срабатывании защиты в услови-
ях переходных процессов (при синхронизации, гашении
поля и др.).
Так как напряжение на контактах магнитоэлектриче-
ского реле должно быть в пределах 70—125 В, напряже-
ние, подающееся на цепь обмотки реле 1РП, стабилизи-
ровано на уровне 66 В с помощью балластного .резисто-
ра 24R и стабилитронов /СТ, 2СТ.
Так как делитель частоты получает питание от неза-
висимого источника, защита может функционировать и
на остановленном генераторе. Следует учитывать, что
при снижении напряжения питания МДЧ более чем на
15% работа делителя частоты нарушается.
Основным недостатком защиты КЗР-3 является за-
висимость ее чувствительности от емкости на землю це-
пей возбуждения. При емкости 2 мкФ погрешность в то-
ке срабатывания может достигать 30%. Поэтому при-
менение защиты рекомендуется при емкости не более
2 мкФ. Обычно емкость цепей возбуждения при работе
с основным возбудителем не превышает этого значения.
Однако при переходе на резервное возбуждение емкость
может существенно увеличиваться з'а счет протяжен-
ных кабелей в цепи резервного возбудителя. В отдель-
ных случаях она достигает 5 мкФ. При этом защита
КЗР-3 неприменима.
Кроме того, следовало бы иметь двухступенчатую
сигнализацию понижения уровня изоляции цепей йоз-
буждения — первый сигнал, указывающий на необходи-
мость перевода генератора на резервное возбуждение
для уточнения местонахождения участка со сниженным
сопротивлением изоляции, и второй (при более низком
уровне изоляции), указывающий на необходимость не-
медленного отключения генератора, если сопротивление
изоляции после перехода на резервное возбуждение ни-
же допустимого. При этом нужны другие диапазоны
уставок.
93
По указанным Причинам в дальнейшем предполагает!;
ся вместо защиты КЗР-3 выпускать другое устройство^
свободное от указанных недостатков.
Защита от замыканий на землю в двух точках цепи, ;=
возбуждения. Для отключения генератора при замыкав
нии на землю во второй точке цепи возбуждения при?;
Меняется переносное устройство типа КЗР-2. Одно тако^
устройство может использоваться на нескольких турбо-;
генераторах с одинаковыми параметрами цепей возбуж^
дения. Оно подключается к генератору и вводится в’
работу после появления замыкания на землю в одной
точке цепи возбуждения, о возникновении которое®
можно судить по сигналу, поступающему от защитой
КЗР-З, или по результатам периодического измерения;;
сопротивления изоляции це-?
пей возбуждения с помощью,
вольтметра. у
Защита КЗР-2 работает'
по принципу четырехплече-;!
го моста. Ее схема'1 приве-
дена на рис. 3.20. Плечами;!
моста являются сопротивле-.;
ния обмотки возбуждения^
генератора (ОВГ) от места;'
первого замыкания на зем--|
лю до ее полюсов и conpo-i-
тивления потенциометров
1П, 2П от движка потен-
циометра 1Г1 до полюсов )
ОВГ, к которым подключа-
ют эти потенйиометры.
В диагональ моста »
(между движком потенций- !;
метра 1П и землей) вклю: ;
чены реле /РЯ и 2РН. i
Перед вводом защиты в
работу мост уравновешива-
ется путем установки движ- ;
ка потенциометра 1П в по- <
ложение, при котором пока- |
зания вольтметра U равны |
нулю или близки к нему 1
при этом накладка ГН Я
должна быть разомкнута). я
От возбу-
дителя АВС
.4- ЗН На сигнал
; ..........—
Рис. 3.20. Схема устройства
КЗР-2.
Вольтметр ймеёт три диапазона измерений, уста-
навливаемые переключателем ПГ (300—30—3 В). Они
нужны для грубой регулировки потенциометра в первый
момент и исследующего перехода к 'более плавной под-
гонке положения "ёго движка.
При возникновении замыкания на землю во второй
точке равновесие моста нарушается, и в его диагонали
появляется ток. Если этот ток достаточен для срабаты-
вания реле, то в зависимости от его направления в диа-
гонали моста (т. е. от того, к какому из полюсов второе
замыкание окажется ближе первого) подействует поля-
ризованное реле 1РН или 2РН.
. Заземляемый вывод от цепи реле и вольтметра при-
соединяется к валу генератора через специальную щет-
ку, а не к заземляющему контуру, с тем чтобы ток от
места повреждения проходил к реле, минуя подшип-
ники. \
В обмотках реле 1РН, 2РН после присоединения за-
щиты к генератору циркулирует Переменный ток, созда-
ваемый э. д. с., наводящимися в частях обмотки воз-
буждения, разделенных точкой первого замыкания на
землю, вследствие пульсации магнитного потока,
обусловленной неравномерностью воздушного зазора
между ротором и статором машины. Для снижения
влияния переменного тока на работу реле в схеме за-
щиты .предусмотрены дроссель Др, ограничивающий ток
в реле, и шунтирующий обмотку реле конденсатор 2С.
На реле времени РВ устанавливается выдержка вре-
мени 0,5—1 с для предотвращения излишних срабатыва-
ний защиты при преходящих замыканиях во второй
точке и в условиях переходных процессов.
Для предотвращения повреждения защиты, когда
первое замыкание находится вблизи одного полюса Об-
мотки ротора, а второе возникает иа другом полюсе,
выходное реле РП (типа РП-23) при срабатывании за-
щиты разрывает цепь поляризованных реле и самоудер-
живается через кнопку Кн. Для устранения подгорания
размыкающего цепь защиты контакта РП он зашунтиро-
ван конденсатором 1С.
Для действия на отключение и сигнализацию выве-
дены через накладки 2Н и ЗН цепи двух контактов рёлО
РП. В цепи отключения установлено указательное реле
РУ.. Кроме того, в устройстве имеется сигнальная лам-
па ЛС.
95
3.8. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ СИММЕТРИЧНЫХ
КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
Дистанционная защита. Устанавливаемая на генера-
торак одноступенчатая дистанционная защита выпол-
няется с использованием одного из трех реле сопротив-
ления в блоц-реле типа КРС-2.
Схема реле сопротивления приведена на рис. 3.21.
Реле включается в токовые цепи через трансреактор
1ТР и в цепи напряжения через трансформатор напря*
жения TH,
Рис. 3.21. Схема внутренних соединений реле сопротивления в комп*
лекте КРС-2.
Во вторичные цепи трансформатора напряжения
включены рабочий и тормозной контуры. В рабочий кон-
тур включен выпрямительный мост IBM, а в тормоз-
ной— 2ВМ, сопротивления контуров выравниваются с
помощью резистора 5R. К IBM подводится напряжение
£p=kii, а к 2ВМ — напряжение —&il. Модули
этих напряжений сравниваются на выходе выпрямитель-
ных мостов. Результат сравнения ' может быть 'записан
в виде
х „ 'k f
ku kg
(3.31)
96
Этому выражению соответствует окружность диамет-
ром проходящая на комплексной плоскости со-
противлений через начало координат.
Характеристика срабатывания реле может смещать-
ся в третий (квадрант комплексной плоскости на 6, 12 и
20%. Тогда она 'будет охватывать начало координат.
Смещение достигается введением в рабочий контур до-
полнительной э. д. с., пропорциональной току (наклад-
ка 1Н), и включением в тормозной контур дополнитель-
ного сопротивления при наибольшем смещении (наклад-
ка 2Н).
При наличии смещения трансформатор подпитки
2Тр не используется (его первичная обмотка остается
разомкнутой). Когда смещение не требуется, на пер-'
вичную обмотку 2Тр подается напряжение третьей фазы.
Это обеспечивает исключение мертвой зоны при двух-
фазных к. з. При трехфазных к. з. ® этом случае обес-
печивается работа реле по «памяти» за счет энергии,
запасенной в контуре, состоящем из* индуктивности 2Тр
и емкости 4С (этот контур настроен на частоту 50 Гц).
При использовании 2Тр в напряжения рабочего и тор-
мозного контуров добавляется э.д. с. £п, обеспечиваю-
щая необходимую точность карактеристики на участке,
проходящем, через начало координат, и улучшающая
работу реле при к. з. в начале защищаемой зоны. В то
же время она не вносит заметных искажений в окруж-
ность характеристики, поскольку E^^kuU, в связи с
чем нет необходимости в уточнении выражения (3.31).
Схема сравнения напряжений на выходе мостов
IBM и 2ВМ состоит из 'балластных сопротивлений 7Я,
8R и реагирующего органа — магнитоэлектрического ре-
ле Р. Во избежание перегрузок магнитоэлектрическое
реле зашунтировано диодами ДД и 2Д. Резистор 6R
' обеспечивает успокоенис рамки реле Р,
Последовательно с реагирующим органом включен
фильтр, настроенный на частоту 100 Гц, являющуюся
основной гармоникой переменной составляющей в вы-
прямленном токе. Этот фильтр состоит из дросселя 1Др
с регулируемым зазором в сердечнике и конденсатора
1С. Он не пропускает эту переменную составляющую в
реле Р, что необходимо во избежание искажения окруж-
ности характеристики реле сопротивления.
Уровень переменной составляющей на выходе схемы
сравнения зависит от угла между сравниваемыми ве-
личинами (минимальное значение переменная состав-
7—2212 97
ляющая имеет при углах 6 и 180й, а максимальное —
при углах, 90 ц 270°). Это используется для получения
эллиптической характеристики срабатывания реле.
С этой целью переменная составляющая 100 Гц от до-
полнительной обмотки дросселя 1Др 'подается после
двухполупериодного выпрямления (дйоды ЗД, 4Д) в ре-
ле Р встречно к постоянной составляющей, поступающей
из схемы сравнения. За счет этого торможение от пере-
менной <составляю£цей при угле максимальной чувстви-
тельности близко к нулю, а при углах 90 и 270° — мак-
симальное. Эллиптичность характеристик может регули-
роваться (устанавливаться отношение осей эллипса
0,5—0,65—0,8) с помощью резисторов 15R—17R пере-
ключением накладки 9Н. При 'этом в цепь выхода схемы
сравнения одновременно вводится резистор J8R, сни-
жающий ток и таким образом увеличивающий эллип-
тичность.
Эллиптическая характеристика может смещаться в
III квадрант на 5,5—11—18% по линии максимальной ’'
чувствительности (большая ось эллипса).
Для уменьшения вибрации реле Р, возможной 'При
использовании эллиптической характеристики, оно за-
шунтировано фильтром, настроенным иа частоту 100 Гц
(дроссель 2Др и конденсатор 2С).
Во избежание появления на диодах ЗД, 4Д напряже- f-
ния, превышающего допустимое, при работе реле с кру- ;
говой характеристикой должна размыкаться наклад-
ка ЗН.
Угол максимальной чувствительности реле сопротив- .
ления определяется фазным сдвигом между током на
входе в трансреактор 1Тр и напряжением на его вторич- 1
ной обмотке. В реле предусмотрена возможность уста-
навливать угол максимальной чувствительности равным
65° или 80° с помощью накладе^ 5Н и 6Н. Кроме того, ]
должна устанавливаться в соответствующее положение
накладка 7Н в цепи первичной обмотки трансформатора
TH. Это необходимо для сохранения минимального зна- ,
чения сопротивления срабатывания реле при любом yr- 'j
ле максимальной чувствительности.
На реле может быть получена характеристика в ви-
де окружности с центром в начале координат. Для это- '
гр ндкладка ЮН устанавливается в положение б—в.
При этом исключается составляющая й/ из тормозного ?
контура с выпрямительным мостом 2ВМ, и реле сраба-
тывает при равенстве в схеме сравнения модулей kvU и
98
6
kJ. Этому соответствует выражение
ki
(3.32)
являющееся уравнением окружности с центром в нача-
ле координат, радиус которой равен kjkv.
При использовании этой характеристики подпитка
от третьей фазы исключается из схемы (первичная об-
мотка 2Тр не включается в цепи напряжения).
Накладки 4Н и 8Н используют при проверках за-
щиты.
Уставки реле сопротивления могут регулироваться
изменением числа витков трансреактора 1Тр и транс-
форматора напряжения 77/. Минимальная уставка реле
при угле максимальной чувствительности в зависимости
от используемых ответвлений обмотки 1Тр может быть
0,25—0,5—1 Ом. Регулирование на ответвлениях обмот-
ки TH позволяет увеличить сопротивление срабатывания
до двадцатикратного по отношению к минимальной
уставке с возможностью плавного изменения во всем
диапазоне с помощью резистора 13R. При этом необхо-
димое ответвление обмотки TH можно определить по
выражению
густ
По полученному значению N подбирают гнезда пере-
ключателей ответвлений TH, сумма цифр у которых рав-
на N или близка к нему.
Вид характеристик в комплексной плоскости, кото-
рые могут быть получены для данного реле сопротивле-
ния, показан на рис. 3.22.
Рис. 3.22. Характеристики реле сопротивления КРС-2.
а — круговая и эллиптическая характеристики без смещения; б — круговая и
эллиптическая характеристики со смещением в третий квадрант; в — круговая
Характеристика с центром в начале координат.
7* 99
Ток десятипроцентной точности реле йавйсйт 6Т ЙЙ-
да характеристики: при номинальном токе реле 5А и
круговой характеристике без смещения со схемой под-
питки, а также со смещением 12% в III квадрант он
равен 1,45 А, при смещении 6% — 1,6 А, при смещении
20% — 1,8 А, при эллиптической характеристике без
смещения и со смещением — 2,2 А.
Защита выполняется с двумя выдержками времени
(дальнее и ближнее резервирование).
Для блокировки защиты при нарушении исправности
цепей напряжения используют вспомогательный контакт
автоматического выключателя, устанавливаемого во
вторичных цепях трансформатора напряжения. Такая
блокировка ле предотвращает излишние действия за-
щиты при обрыве цепи напряжения. Однако обрыв этой
цепи маловероятен в связи с отсутствием в ней комму-
тационной аппаратуры (например, контактов реле-по-
вторителей положения разъединителей) и небольшой
длиной кабеля от трансформатора -напряжения до па-
нели защиты. Кроме того, применение для контроля це-
лости двух проводов более совершенной блокировки, к
которой должны подводиться шесть проводов от транс-
форматора напряжения, привело бы не к повышению, а
к понижению надежности защиты в связи с возмож-
ностью повреждений самого устройства блокировки и
цепей его питания.
В схеме защиты (рис. 3.23) используется одно из
трех промежуточных реле 1РП, встроенных в комплект
КРС-2. Катушка этого реле получает питание от дели-
теля напряжения, состоящего из резистора 20R и стаби-
литронов ICT, 2СТ, ЗСТ. Это необходимо в связи с тем,
что напряжение на контактах магнитоэлектрического ре-
ле Р не должно превышать 125 В. В начальный момент
срабатывания резистор 21R шунтируется конденсатором .
5С, чем достигается форсировка реле 1РП. Контакт ре-
ле Р зашунтирован искрогасительным контуром (14R и
ЗС).
Питание постоянным током на блок-реле КРС-2 по-
дается через вспомогательный контакт автоматического
выключателя Ав во вторичных цепях трансформатора-
напряжения 1ТЛ (рис. 3.23,а,б). При отключении Ав
или нарушении цепи его вспомогательного контакта за-
щита выводится из действия, и подается сигнал кон-
тактом реле РЛ. - J
100
$рв_______nfpy~
&РВ
'РВ L-*
На. отключение от сети.
На гашение поля и останов
блрка
В цепь оперативного'ускорения
На сигнал а)
Рис. 3.23. Схема включения дистанционной защиты от внешних
симметричных к. з.
а — цепи постоянного тока; б — цепи тока и напряжении при вторичном
номинальном токе 5А; в — цепи тока И напряжения при вторичном номиналь-
ном токе WA.
101
Кроме того, в цепи питания КРС-2 имется контакт
промежуточного реле РП,, размыкающийся при исчез-
новении тока в цепи статора генератора. Реле РП,
•управляется контактом трехфазного токового реле,
включенного на ток генератора (на схеме не показано).
Эта блокировка предусмотрена в связи с тем, что в
случае срабатывания магнитоэлектрического реле при.
малой кратности тока к току срабатывания и одновре-
менного исчезновения ib реле КРС-2 тока и напряжения
его контакт может остаться замкнутым из-за отсут-
ствия тормозного момента. Это привело бы к длитель-
ному воздействию защиты на выходные реле резервных
защит. Замедление на отпадание реле РП, необходимо
для защиты от потери возбуждения, для которой ис-
пользуется второе реле сопротивления в комплекте
КРС-2 (реле 2РС).
Защита включается на разность токов 1й—1Ь транс-
форматоров тока, установленных в нейтрали генерато-
ра, и на напряжение Uab во вторичных цепях трансфор-
матора напряжения 1ТН, установленного на выводах
генератора (рис. 3.23,6). При параллельном соединении
вторичных обмоток трансформаторов дока в двух Вет-
вях обмотки статора каждой фазы ток на защиту по-
дается через промежуточные трансформаторы тока
10/5А (рис. 3.23,в).
Наиболее целесообразно на реле сопротивления при-
менить круговую или эллиптическую характеристику со
смещением в III квадрант. Последнее нужно для того,
чтобы защита надежно охватывала выводы генератора.
Сопротивление срабатывания защиты выбирается по
условию отстройки от режима наибольшей реально
возможной нагрузки. Сопротивление нагрузки
- (ЗМ\
где Umin — минимальное напряжение на выводах гене-
ратора, принимается 0,95 UHms; /нагр— максимальное
, значение рабочего тока генератора в условиях перегруз-
ки, принимается 1,5 /Вом-
Значение /1гаГр= 1,5 Лгом соответствует кратковременно
допустимой перегрузке генератора по току статора [5].
Сопротивление срабатывания защиты с реле
сопротивления, имеющим круговую характеристику,-,
определяется по выражению
с’3 *HfeBcos(«pMi4-<pHarp) ’ v 1
где /гн— коэффициент надежности, равный 1,2; /гв —
коэффициент возврата реле сопротивления, для КРС-2
равный 1,05; <рм,ч — угол максимальной чувствительно-
сти, рекомендуется принимать 80°; <рнагр — угол на-
грузки.
Для выбранного режима угол нагрузки может быть
определен исходя из того, что активная нагрузка Рнагр
осталась равной номинальной.
В относительных единицах
Ракг =?= — COS Фном*
% ОНОМ
При пониженном напряжении активный ток равен
4кт=Ракт/£4й«- Принимая cos<pHoM== 0,85 (соответствует
* * «
турбогенераторам мощностью 200—500 МВт), получим
/акт=0,85/0,95=0,896. При этом cos <рнагр=0,896/1,5=
= 0,597 и <рНагр=53°.
Сопротивление нагрузки гнмр=0,95/1,5=0,635 отн. ед.
, При этом в соответствии с (3.34)
~_____________0,635______—О')?
«с-3 1,2-1,05 cos (80°—53°) ‘
При использовании эллиптической характеристики
сопротивление срабатывания может быть увеличено, что
в ряде случаев целесообразно для улучшения дальнего
резервирования.
Следует, однако, учитывать что наибольшее значе-
ние zc,a ограничивается режимами перевозбуждения ге-
*
нератора при малых значениях costp, т. е. максимально
возможной реактивной нагрузкой. Такие режимы воз-
можны в условиях дефицита реактивной мощности, а
также при использовании генератора в качестве син-
хронного компенсатора (генераторы мощностью до
200 МВт).
Согласно [5] максимальную реактивную нагрузку
можно принять равной 0,8 Рвом. При этом сопротивле-
ние нагрузки с cos<p=0,17 (соответствует углу макси-
мальной чувствительности 80°) и при напряжении.
103
0,95 t/ном составит:
2 __ _______ 0,95г ___. пп
» ₽ А>еак " 0,8-0,85 ~*>ЙЛ-
*
Тогда, принимая в (3.34) cos (<рм,ч—фнагр) = 1, полу-
чим:
_ 1нагр _ 1.32 1 пк
»yCT-mex 1,2-1,051 ,ио'
Эта уставка соответствует большой оси эллипса.
Значение сопротивления по малой оси эллипса долж-
но обеспечивать отстройку от нагрузки, определяемой
по (3.33). С допустимым приближением можно считать,
что это условие выполняется, если сопротивление малой
оси эллипса zM>0 не более сопротивления срабатывания,
подсчитанного по (3.34): zM,0^zc,3. Это достигается вы-
бором коэффициента эллиптичности (из значений 0,5—
0,65—0,8)
k3<~c’3-...-. (3.35)
гу ст, т ах
Согласно приведенным выше значениям zc>3 и
* • *
&э=0,57/1,05=0,533. При этом можно принять ^=0,5.
Тогда ZyCT=0,5-1,5=0,525<0,57.
*
Смещение характеристики срабатывания в III квад-
рант по линии максимальной чувствительности целесо-
образно принимать для круговой характеристики 12% и
для эллиптической 11%. Устанавливать гсмещ>0,5 х/ не
следует во избежание срабатываний защиты при потере
возбуждения.
Уставка на реле подсчитывается по формуле
Zc,p ==Zc.,3~js~ (3.36)
Л U
где Kj — коэффициент трансформации трансформаторов
тока; Кп,1 — коэффициент трансформации промежуточно-
го трансформатора тока (рис. 3.23,6), равный 10/5А;
Kv — коэффициент трансформации трансформатора на-
пряжения.
При внутренних повреждениях генератора ток к. з. в
трансформаторах тока защиты направлен в сторону ли-
нейных выводов генератора, так же как при внешних
к. з. Однако напряжение на защиту подается с выводов
генератора, т. е. из точки, отделенной от мест? к. з, не-
.194 -г -
закороченной частью обмотки статора. При этом сопро-
тивление на реле защиты не соответствует сопротивле-
нию замкнутой части обмотки статора; при к. з. вблизи
нейтрали напряжение на реле может быть близким к
номинальному. Тем не менее обеспечивается надежное
срабатывание реле сопротивления при возникновении
повреждения в любом месте обмотки статора. Это вид-
но из следующего.
Надежное действие реле с коэффициентом чувстви-
тельности 1,5 обеспечивается при сопротивлении, под-
веденном к защите:
при круговой характеристике
при эллиптической характеристике
1,05 п7
*"'Д-7Т5 °’7"
При номинальном напряжении для надежного сраба-
тывания защиты ток к. з. должен быть:
при круговой характеристике
^7Н0М ,
1 =-7П8=2’64;
* гн,д
при эллиптической характеристике
I 0,7 ’
В то же время при к. з. на выводах генератора, имею-
щего наибольшую реактивность х" (турбогенератор >
ТВВ-1000-4), ток /(3’ = 1/0,324=3,1, а при внутренних ме-
таллических к. з. ток еще больше, так как при уменьше-
нии числа замкнутых витков э. д. с. снижается пропор-
ционально числу витков, а снижение индуктивного
сопротивления приближенно можно считать пропорцио-
нальным квадрату числа витков [4].
Следует иметь в виду, что в случае внутреннего к. з,,
удаленного от выводов генератора несколько больше,
чем на £смыц, рассматриваемая защита, имеющая боль-
шую выдержку времени, может отказать, так как при
этом нарушается синхронизм, поскольку трехфазное
к. з. отделяет генератор от энергосистемы.
Такой отказ может быть предотвращен путем фикса-
ции начального срабатывания реле сопротивления («а-
. * .165
пример, с помощью реле тока, включенного со стороны
нейтрали генератора). Однако, учитывая, что ликвида- Я
ция внутренних к. з., как правило, обеспечивается дру- £‘Я
гими защитами (возникновение внутреннего трехфазно-
го к. з. без нарушения симметрии и без земли практиче-
ски невозможно), было признано нецелесообразным у. ’
вносить в защиту дополнительные усложнения.
При к. з. в сети ВН зона резервирования составляет: J
Zpes==Zc,s ZTp. (3.37) ;
« J
Ее можно выразить и в именованных единицах: !,j
2рез=2рез-^-, (3.38) -
* 1 ном
где (7Н0М, /ном — номинальные напряжения, кВ, и ток
генератора, кА, приведенные к стороне Bbt.
При наибольшем сопротивлении трансформатора
блока zTp=0,14 (например, трансформатор 630 МВ-А,
К-
работающий в блоке с генератором 500 МВт) имеем:
при круговой характеристике грез=0,57—0,14 = 0,43;
Я-
при эллиптической характеристике Zpe3=l,05—-0,14=
1
=0,91.
При работе указанного блока на сеть 500 кВ соглас-
но (3.38) этому соответствует
z ___0 91 __426 Ом
2рез —V,yi 17.20/525“UM‘
Здесь Ub9m и /дом взяты из табл. 1.5 и 1.1.
При отсутствии других источников питания зона ре-
зервирования охватывает линию длиной (=zpe3/xiyB=
=426/0,295=1445 км. При наличии подпитки от других
блоков и линий зона резервирования может сократиться
в несколько раз.
При работе такого же блока на сеть 220 кВ относи*
тельное значение зоны резервирования несколько боль-
ше, так как z<rP=0,125.
*
Согласно (3.37) при эллиптической характеристике
2Рез == 1,05 —0,125 =0,925.
К-
Зона резервированйя в именованных единицах
zpe3=0,925.^^2=92 Ом,
Это соответствует линии длиной (=92/0,4=230 км,
106 .
Из приведенных подсчетов следует, что при уменьше-
нии рабочего напряжения эффективность дальнего ре-
зервирования существенно снижается.
Максимальная токовая защита с пуском напряже-
ния. Защита состоит из токового реле, включенного на
ток одной из фаз в нейтрали генератора, и минимально-
го реле напряжения, включенного на линейное напряже-
ние на выводах генератора,- Для повышения эффектив-
ности дальнего резервирования во всех случаях, когда
это возможно, защиту дополняют вторым реле напря-
женйя, включенным на напряжение на стороне ВН
блока.
Защита, так же как дистанционная, выполняется с
двумя выдержками времени — для дальнего и ближнего
резервирования.
Ток срабатывания защиты выбирается по условию
отстройки от номинального тока генератора:
г
С, 3 ’— “Т * ном »
(3.39)
где /ном — номинальный ток генератора; kB — коэффи-
циент надежности, принимается равным 1,2; ks—коэф-
фициент возврата, для реле РТ-40 равен 0,8.
Напряжение срабатывания в соответствии с ПУЭ
принимается 0,5—0,6 77ВОм-
При внутренних повреждениях защита охватывает со
стороны линейных выводов зону, при к. з. в которой на-
пряжение на защите равно или меньше (0,5—0,6) tZB0M,
т. е. 50—60% витков обмотки статора. Остальные 50—
40% обмотки (со стороны нейтрали) защита не охваты-
вает. Надежная работа с коэффициентом чувствитель-
ности k^—1,5 обеспечивается в меньшей зоне: Uc,3/k4,
т. е. 33—40% витков обмотки статора со стороны ли-
нейных выводов.
При внешних к. з. зоной резервирования является
меньшая из зон токового реле и реле напряжения.
Уставка токового реле, отн. ед., согласно (3.39)
г ___ __1 к
4 е-3 — 0,8 —1’°’
Суммарное сопротивление до конца зоны токового
реле
. 107
Так как Sz=xd"+xT±z
* * * * ‘
(3.40);
* * 4 * « 7
Если реле напряжения включено на выводах генера-
тора, то при его работе на грани срабатывания
z U + хт
(3.41)’
0,5-0,6 =
Z и и7т -f- Xd
* * #
откуда зона резервирования
ги=(1—1,5) xd —- Ху.
Для блока с генератором 500 МВт, работающего на J
сеть 500 кВ, зона реле тока согласно (3.40) г
z =0,67—(0,243+0,14)=0,287; j
зона реле напряжения по (3.41)
2.,=(1 — 1,5) • 0,243 -0,14=0,103-0,225.
*u Я
В связи с отсутствием возможности включения реле?!
на напряжение со стороны ВН оно включается на TH |
на выводах генератора. Тогда грез=2г. При этом Zpes'J
меньше, чем при применений дистанционной защиты, ed
9,5—4,35 раз. Соответственно зона резервирования^
охватывает 163—355 км линии. ' I
Для такого же блока, работающего на сеть 220 кВ, !j
согласно (3.40)
z.,=0,67—(0,243 +0,125)=0,302,
согласно (3.41)
zf>=(l—1,5).о,243—0,125=0,118-Ю,24.
*
Поскольку zl7<zI, целесообразно включить дополни-
' * * -«
тельное реле напряжения со стороны ВН. Тогда при
токе срабатывания токового реле напряжение на этом
дополнительном реле будет:
тт __ *1 0,302 _ллА-х/у т ]
Vе—S "W-°’ ' <VyCT’
*
следовательно, 2pe3=Z7=0,302. j
, * * - .
Это меньше, чем при применении дистанционной за-
щиты, в 3,3 раза, и зона резервирования охватывает ли-
4
Нию Длиной 75 км. При большой подпитке места к. & от
других 1НСТОЧНИКОВ литания эта зона может оказаться
менее 10—20 км.
Учитывая малую эффективность токовой защиты с
пуском минимального напряжения как при ближнем,
так и .при дальнем резервировании, более целесообраз-
но (применять дистанционную защиту.
3.9. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Защита с интегральной зависимой характеристикой
выдержки времени. На генератор ах мощностью 160 МВт
и более устанавливается разработанная ВНИИР защи-
та типа РТФ-6М, выполненная на полупроводниковых
элементах. Кроме РТФ-6М в СССР разрабатывались
защиты других исполнений. Наибольший интерес из них
представляет, предложенное ВНИИЭ оригинальное вы-
полнение защиты на основе использования магнитных
элементов с прямоугольной петлей гистерезиса [20].
Однако эта защита не получила распространения в свя-
зи с освоением промышленного производства защиты
РТФ.-6М,
Устройство РТФ-6М содержит фильтр тока обрат-
ной последовательности (ФТОП), орган с интегральной
зависимой характеристикой выдержки времени, два
органа, не имеющие выдержки времени (отсечки), и
сигнальный орган. Кроме того, имеется пусковой орган
для интегрального ор-
гана и входное преоб-
разовательное устрой-
ство на выходе ФТОП.
Номинальный ток за-
щиты (цепёй на входе
ФТОП) 5 или . 10 А.
Защита получает Пи-
тание постоянным то-
ком через общий для
всех органов блок пи-
тания. Структурная
схема устройства
РТФ-6М приведена на
рис. 3.24.
Интегральный ор-
ган предназначен для
Рис. 3.24. Структурная схема
РТФ-6М.
ФТОП — фильтр тока обратной последова-
тельностн: ЁПУ — входное преобразова-
тельное устройство; С — сигнальный- opraji;
П— пусковой .орган; в — интегральный
орган; БП — блок питания.
109
Защиты генератора от перегрузки током обратной по-
следовательности, а отсечки — для использования в ка-
честве резервной защиты от несимметричных к. з.; более
чувствительнай отсечка I — для дальнего резервирова-
ния, а более грубая отсечка II — для ближнего резер-
вирования.
Фильтр тока обратной 'последовательности (рис. 3.25)
состоит из трансформаторов Тр1, ТрЗ, трансреактора
Тр2, «резисторов R13, R14 и конденсаторов СП, С12.
Трансформатор Тр1 имеет две 'первичные обмотки, одна
из них включена на ток фазы а, а вторая — в нулевой
провод для компенсации тока нулевой йоследователь-
Рис. 3.25. ФТОП и входное преобразовательное устройство реле
РТФ-6М.
а—схема; б — векторная диаграмма ФТОП при токе П; в —векторная диа-
TpaMMh ФТОП прн токе 1г.
ПО
йости. Трансформатор ТрЗ и трансреактор включены на
разность токов 1Ь—/с.
Напряжение на выходе фильтра представляет собой
сумму падения напряжения в резисторах R18, R14(Jar)',
совпадающего по фазе с током фазы а, э. д. с. трансре-
актора (С/ж) и падения напряжения в емкости конденса-
торов СП, С12(ИС). Две последние составляющие равны
между собой (это обеспечивается соответствующим под-
бором емкости СП, С12) .и при токе прямой последова-
тельности на входе фильтра находятся в противофазе с
током фазы А. Каждая из этих составляющих равна по-
ловине падения напряжения в резисторах R13, R14, что
достигается регулировкой сопротивления резистора R14
при настройке фильтра.
Суммарное напряжение на выходе фильтра при токе
прямой последовательности на его входе равно нулю
(рис. 3.25,6), а при токе обратной последовательности —
удвоенному падению напряжения в R13, R14
(рис. 3.25,в).
Конденсаторы С8—С10 используются для компенса-
ции угловой погрешности трансформатора Тр1 и могут
быть включены в различных комбинациях при настрой-
ке фильтра.
Благодаря наличию в цепи выхода фильтра индук-
тивного и емкостного сопротивлений колебания частоты
практически не.влияют на работу фильтра, так как при
этом изменения индуктивного и емкостного сопротивле-
ний взаимно компенсируются, а напряжение на резисто-
рах R13, R14 мало зависит от частоты.
Входное преобразовательное устройство (В/7У)
предназначено для настройки фнльтра-реле на заданный
вторичный номинальный ток генератора и преобразова-
ния переменного напряжения, снимаемого с выхода
фильтра, в выпрямленные и сглаженные напряжения,
подающиеся на основные органы реле.
Элементами входного преобразовательного устройст-
ва являются присоединенные к выходу ФТОП резисто-
ры R15, R16 и согласующий разделительный трансфор-
матор Тр4, выпрямительные мосты ВМ1 и ВМ2, фильтр
второй гармоники Др1, С6, конденсатор С7, резисторы
R17—R19 и стабилитрон Д4 (рис. 3.25,а).
Регулирование резисторов R15 и R16 позволяет уста-
навливать на входе в основные органы защиты одно и
ТО же напряжение, соответствующее номинальному току
Ш '
генератора при его значениях во вторичных цепях я
(0,7—4) /ном- ’
Две вторичные обмоткн Тр4 и отдельные выходы на 1
интегральный орган и на остальные элементы защиты- $
предусмотрены для гальванического разделения этих |
цепей, необходимого из-за наличия связей между ними g
по -цепям питания постоянным током. , |
Резистор R19 и стабилитрон Д4 совместно с входным |
сопротивлением интегрального органа представляют со- g
бой нелинейную цепь, необходимую для коррекции ха-
-86В
851 2 4" -2208
-358
-278
Д15
G______
+2208
Д13 ™
853
Д16
38 w +2208
Рис. 3.26. Схема блока пита-
ния РТФ-6М.
рактеристики интеграль- s
ного органа, при токе 1г> J
>1,5 /ном-
Блок питания (рис.
3.26) состоит из резисто-
ров R50—R55, стабилит-
ронов Д13—Д15 и фильт-
ров для защиты от помех
(конденсаторы С14—С16
и диод Д16).
На органы, не имею-
щие выдержки времени,
подается через резистор
R50 стабилизированное
+220 В и —80 В). На ин-
подается от остальных вы-
А
я
напряжение 80 В (выводы
гтегральный орган питание
водов блока питания (0; —35 В и —27 В).
Сигнальный орган, пусковой орган, отсечки I и П вы-,
пол'няются ио одинаковым схемам (рис. 3.27) и разли-
чаются лишь значениями сопротивлений некоторых ре-
зисторов. В схеме каждого органа производится сравне-
ние напряжения, 'пропорционального току обратной
последовательности, с опорным 'напряжением реагирующе-
го элемента. Реагирующими элементами являются маг-
нитоэлектрические реле Р1—Р4, включенные ,по схеме
Л
нуль-индикатор а.
Входное напряжение на каждый орган подается от
ступенчатого делителя напряжения, состоящего из ре-
зисторов R22, R23, R29, R30, R36, R42, R43'.
В качестве поясняющей приведена схема сигнального
органа на рис. 3.28. Уставка органа регулируется потен-1
циометром R26.
\ При малых значениях тока обратной 'последователь- .
ности и напряжения от ВПУ диод Д5 закрыт, адиодДб
112
• ~£0в
Рис. 3.27. Схема органов РТФ-6М, не имеющих выдержки времени. .
1 — сигнальный орган; 2 — пусковой орган; 3 — отсечка I; 4 — отсечка II.
открыт. При этом ток в реле Р1 направлен от точки Б к
точке А и создает тормозное’действие при любом поло-
жении движка потенциометра R26. Такое направление
тока обусловлено соответству-
ющим подбором резисторов в
схеме и обеспечивает надеж-
ный размыкающий момент на
подвижной системе магнито-
электрического реле.
При увеличении тока об-
ратной последовательности и
возрастании напряжения от
ВПУ выше напряжения сраба-
тывания диод Д5 открывается,
а Д6 закрывается и его цепь
оказывается практически ра-
зомкнутой. Ток в реле Р1 ме-
няет свое направление, и оно
срабатывает.
Обмотка реле Р1 зашунти-
рована успокоительным рези-
стором.
8-2212
Рис. 3.28. Принципиальная
схема сигнального органа,
реле РТФ-6М.
ИЗ
Контакт магнитоэлектрического реле каждого орга-
на зашунтирован искрогасительным контуром, состоя-
щим иэ включенных последовательно конденсатора и
резистора, и действует на свое выходное реле типа
РМУГ (рис. 3.29). Для обеспечения нормальной работы
контактов магнитоэлектрических реле напряжение пита-
™ РП1 РР11 п
———— Сигнальный
орган
Пусковой,
орган
Отсечка!
37 РП2 ss
2S™
гв pnJ р/™ 31
----—- Отсечка TL
33 _ Г?5 35
Т ----------Интегральный
I РП5 орган
Рис. 3.29. Схема выходных цепей РТФ-6М.
а — включение выходных реле органов, не имеющих выдержки
времени; б — контакты выходных реле,
ния катушек выходных реле органов, работающих без
выдержки времени, поддерживается на уровне 100 В
(резисторы R9, R10 и стабилитроны Д1, Д2, ДЗ).
Интегральный орган имеет характеристику выдерж-
ки времени, соответствующую выражениям (1.1), (2.1).
Для получения такой характеристики используется за-
ряд конденсатора током, среднее значение которого
пропорционально квадрату относительного тока обрат-
ной последовательности. Время заряда конденсатора до
определенного потенциала обратно пропорционально
среднему значению зарядного тока, т. е. квадрату тока
обратной последовательности.
Подающийся на интегральный Орган ток от ВПУ
преобразуется в необходимый зарядный ток с использо-
ванием совмещенной частотно-импульсной и амплитуд-
но-импульсной модуляции.
В результате конденсатор заряжается импульсами
тока неизменной продолжительности, амплитуда кото-
рых прямо пропорциональна, а длительность интерва-
лов между импульсами обратно пропорциональна отно-
114
сительному току обратной последовательности. При этом
имеется некоторое несоответствие времени заряда кон-
денсатора заданной зависимой характеристике выдерж-
ки времени, проявляющееся при больших значениях то-
ка обратной последовательности. Для устранения этого
несоответствия .предусмотрено увеличение выходного
напряжения ВПУ при больших токах с помощью ста-
билитрона Д4 в схеме ВПУ.
При прекращении перегрузки током h конденсатор
переключается на разряд, имитирующий охлаждение ге-
нератора. Время охлаждения учитывается снижением
напряжения конденсатора по экспоненте, приближенно
соответствующей остыванию генератора после устране-
ния перегрузки. Время снижения напряжения конденса-
тора от наибольшего значения до нуля после перегруз-
ки, ликвидированной непосредственно перед срабатыва-
нием интегрального органа, т. е. в момент достижения
предельно допустимого нагрева генератора, называется
временем полного охлаждения.
Постоянная времени экспоненты изменения напряже-
ния конденсатора при охлаждении генератора в 1,5—
2 раза меньше времени полного охлаждения.
При повторной перегрузке генератора током обрат-
ной последовательности, возникшей до полного разряда
конденсатора, т. е. до полного остывания генератора,
интегральный орган сработает с меньшей выдержкой
времени, чем после полного охлаждения.
Интегральный орган состоит из частотно-имцульс-
ного модулятора (ЧИМ), интегратора, блокинг-генера-
тора, триггера и выходного реле типа РП-221.
Схема интегрального органа приведена на рис. 3.30.
Все его элементы размещены в блоках Б1, Б2 и БЗ,
каждый из которых имеет самостоятельную нумерацию
деталей.
Частотно-импульсный модулятор осуществляет пре-
образование входного выпрямленного и сглаженного на-
пряжения от ВПУ в однополярные импульсы напряже-
ния прямоугольной формы постоянной амплитуды и про-
должительности, длительность между которыми обратно
пропорциональна напряжению, подающемуся от ВПУ,
т. е. току обратной последовательности.
Частотно-импульсный модулятор выполнен по схеме
управляемого мультивибратора, дополненного транзи-
сторным переключателем, усиливающим и инвертирую-
щим импульсы. Элементы ЧИМ размещены в'блоке Б1.
S*
115
К блоку питании
Питание иа ЧИМ подается при срабатывании пуско-
вого органа замыкающим контактом реле РП2. При
этом напряжение от ВПУ открывает токостабилизиру-
Ющий транзистор ТЗ, и начинается заряд конденсатора
С1 в блоке Б2 по цепи диод ДЮ — коллектор транзи-
стора ТЗ — диод ДЗ.
В процессе заряда транзисторы Т1, Т2 и Т5 и дио-
ды Д2, Д4, Д5, Д7 закрыты, а транзистор Тб насыщен
током базы, проходящим по делителю напряжения R11,
R12, R13, R14, R15. На выходе ЧИМ (коллектор Тб) —
режим паузы.
. При возрастании напряжения на конденсаторе С1
до значения, равного напряжению на базе транзистора
Т1, через его базу начинает проходить возрастающий
ток. При некотором~' его значении транзисторы Т'1, Т2,
являющиеся детектором уровня заряда конденсатора С1,
открываются. Открываются также транзистор Т5 и дио-
ды Д2, Д4, ДЗ и Д7, а диод ДЗ закрывается. Транзи-
стор Тб также закрывается отрицательным смещением
через резистор RJO. Конденсатор С1 начинает разря-
жаться через диод Д2 по нескольким параллельным це-
пям независимо от напряжения ВПУ на входе ЧИМ.
При этом ток коллектора ТЗ отводится через диод Д5
й насыщенный транзистор Т5.
При разряде конденсатора С1 ток в диоде Д2 уьлепъ-
шаетСя, и когда часть этого тока, проходящая через
эмиттер Т1, окажется недостаточной для поддержания
Транзисторов Т1 и Т2 открытыми, они закрываются, и
весь цикл повторяется.
Во все время разряда С1 транзистор Тб закрыт и
на его коллекторе имеется положительный потенциал,
равный амплитуде импульса.
Таким образом в режиме разряда С1 на выходе
ЧИМ формируется импульс, а режиму заряда соответ-
ствует пауза.
Ток разряда С1, а следовательно, и время разряда
не изменяются. Поэтому ширина и амплитуда импуль-
сов на выходе ЧИМ постоянны. Интервал между им-
пульсами зависит от времени заряда С1, которое об-
ратно пропорционально зарядному току С1, а следова-
тельно, и току обратной последовательности, поскольку
зарядный ток прямо пропорционален напряжению от
ВПУ благодаря стабилизирующему действию транзи-
стора ТЗ.
=’ ' . П7
Интегратор представляет собой преобразователь )
входного напряжения от ЧИМ., пропорционального току i
обратной последовательности, в выдержку времени. J'
Интегрирующие конденсаторы С2—С5 в блоке Б2
заряжаются через токостабилизирующий транзистор Т4 ]
(в блоке БГ), управляемый напряжением от ВПУ ана- j
логично транзистору ТЗ и через диодный ключ, управ- '4
ляемый импульсами ЧИМ и состоящий из диодов Д9 '
(блок Б1) и Д1 (блок, 52). При этом зарядный ток, про- •
порциональный входному напряжению от ВПУ, т. е.
току обратной последовательности, поступает в конден-
саторы только во время импульса ЧИМ.
Во время паузы между импульсами, когда открыт
транзистор Тб, интегрирующие конденсаторы отключены
от зарядной цепи, так как диод Д9 (блок Б1) открыт,
а диод Д1 в блоке Б2 закрыт. В режиме импульса ЧИМ,
когда транзистор Тб открыт, диод Д9 закрывается, а
диод Д1 в блоке Б2 открывается, и начинается заряд
конденсаторов С2—С5. В процессе заряда напряжение
конденсаторов повышается, и когда оно превысит уро- '
вень напряжения на движке потенциометра R23, от-
кроются разделительные диоды Д2, ДЗ в блоке Б2, чем
будет создан путь для коммутирующего импульса бло-
кинг-генератора на вход триггера. Триггер опрокиды-
вается, и срабатывает выходное реле интегрального, ор-
гана.
При исчезновении перегрузки и возврате пускового
органа конденсаторы С2—С5 переключаются на разряд,
имитирующий охлаждение генератора. Разряд проис-
ходит через диод Д2 и резистор R1 в блоке Б2 и через
размыкающий контакт реле РП2.
Движком потенциометра R23, находящегося в цели
делителя стабилизированного опорного напряжения (ре-
зисторы R21—R24), устанавливается уровень заряда
блока конденсаторов С2—С5 до срабатывания интег-
рального органа, т. е. его выдержка времени. Тем са-
мым регулируется уставка постоянной А, которая долж-
на соответствовать перегрузочной способности генера-
тора.
Блокинг-генератор является источником коммутиру-
ющих импульсов. Он выполнен на транзисторе Т7
(блок БТ), включенном по схеме с общей базой. Во
время паузы ЧИМ Т7 закрыт отрицательным смещени-
ем, подающимся от Тб через Д12, обмотку импульсного
И8
трансформатора Tpl и резистор R20. Когда Тб закрыт
(во время импульса ЧИМ), диод Д12 закрыт положи-
тельным потенциалом на коллекторе Тб, и конденса-
тор СЗ заряжается через резисторы R17, R19. Когда на-
пряжение конденсатора станет больше напряжения на
базе транзистора Т7, последний открывается и блокииг-
генератор за счет положительной обратной связи кол-
лектора и эмиттера Т7 генерирует импульс. Длитель-
ность этого импульса определяется временем разряда
конденсатора СЗ через переход эмиттер—база Т7, а
также индуктивностью первичной обмотки Tpl. По
окончании импульса транзистор Т7 закрывается, и кон-
денсатор СЗ начинает заряжаться вновь. Длительность
паузы между импульсами определяется временем заря-
да СЗ.
По окончании импульса ЧИМ транзистор Т7 закры-
вается, и конденсатор СЗ разряжается через R19, ди-
од Д12 и транзистор Тб.
Выходной триггер (блок БЗ) выполнен на транзисто-
рах 71 и Т2. Транзистор Т1 нормально открыт, а 72 за-
крыт. На базу Т1 подается отрицательное смещение че-
рез обмотку реле РП5 и резисторы R9, R3. Во время
паузы ЧИМ через насыщенный транзистор Тб в бло-
ке Б1, резисторы R2, R1 и диод Д1 на базу Т1 подает-
ся дополнительный ток смещения, насыщающий Т1 н
загрубляющий триггер.
Во время импульса ЧИМ этот дополнительный ток
смещения исчезает, и повышается чувствительность
триггера. Если в это время через конденсатор С1 при-
дет коммутирующий импульс от блокинг-генератора и
уменьшит ток базы 71 До нуля, то Т1 закроется,
а Т2 откроется и зафиксируется током базы через
R7 и R6.
При опрокидывании триггера сработает выходное
реле РП5 и будет самоудерживаться через свой контакт.
Для повышения помехоустойчивости триггера обмот-
ка реле зашунтирована конденсатором СЗ, который не
может зарядиться одним импульсом блокинг-генерато-
ра, имеющим малую длительность. Для заряда СЗ тре-
буется 3—4 импульса, а при срабатывании интегратора
на вход триггера поступает 5—10 импульсов. При крат-
ковременном одиночном импульсе помехи конденса-
тор СЗ не зарядится и триггер не зафиксируется после
опрокидывания. Кроме того, вероятность совпадения по
/ 119
времени рабочего состояния схемы (во время импульса
ЧИМ) с помехой очень мала. /
Диод Д2 предусмотрен в схеме для предотвращения
возврата триггера во время паузы между цйпульсами •
ЧИМ, когда по резистору R2 проходит ток. 7 Этот ток \
отводится от базы Т1 через открывающийся при сраба-
тывании триггера диод Д2 и коллектор транзистора Т2.
Для установки триггера в начальное 'положение при
подаче питания в схеме имеется конденсатор С13, на
время заряда которого через резистор R6 задерживается
возникновение открывающего тока в базе Т2. Эта за-
держка достаточна для открытия транзистора Т1.
Для защиты турбогенераторов применяют исполне-
ния РТФ-6М на 5 и 10 А по току на входе фильтра с
диапазонами уставок А, равными 5—10 и 10—20; имеет-
ся также третье 'исполнение — для гидрогенераторов с
А—204-45. При изменении уставки А автоматически из-
меняется и уставка по времени полного охлаждения.
Для обоих указанных диапазонов А время полного
о!хлаждения изменяется в пределах 180—240 с.
Соответствие выдержек времени интегрального орга- *
на выражению (1Л) обеспечивается, начиная с мини-
мального относительного тока обратной последователь-
ности /2 ==z0,082 при А = 5—10 и Istnin =0,13 при А~
* , ' *
= 104-20. Максимальное значение, при котором обеспе-
чивается указанное соответствие, составляет hmax—3.
При этом в диапазоне токов /2 от 0,25 до 2,5 возмож-
*
ны отклонения выдержки времени на ±10%. При токах
от I^min до /2=0,25 погрешность в выдержке времени
# -X
может увеличиваться до 15%, а при токах от 2,5 до
h-max она может достигать -|-25%.
*
Сигнальный орган имеет диапазон по току /2ср на
входе фильтра (0,05—0,15)/Ном, а пусковой орган (0,08—,
0,24)/вом. Диапазон уставок отсечки I составляет (0,4—
1,2)/ном, а отсечки II — (0,7— 1,9)7ЯОМ.
Коэффициент возврата сигнального и пускового орга-
нов и отсечек —-. не менее 0,95.
Включение защиты РТФ-6М на энергоблоках с тур-
богенераторами показано на рис. 3.31.
ФТОП присоединяется Ж трансформаторам тока,
устанавливаемым со стороны нейтрали, чем обеспечи-
вается .действйе защиты при внутренних несимметрич-
ных к, з, •
120 ' ..
Выходные реле всех органов защиты, показанные на
рис. 3.29, действуют на отдельные реле времени. Рези-
стор R в цепи катушки 1РВ обеспечивает термическую
стойкость'этого реле при длительных перегрузках.
Интегральный орган и отсечка I имеют двухступен-
чатое действие.
В выходной цели отсечки II имеется жонтакт реле
2РП, размыкающийся с выдержкой времени примерно
0,6 с для предотвращения излишних отключений генера-
тора при к. з. на стороне ВН и возрастании в переход-
ном режиме тока Is До тока срабатывания отсечки II.
Реле 2РП, имеющее замедление при возврате, управ-
ляется пусковым органом через промежуточное реле
АВС
<РТиП
1РВ
РП5
___ К блоку питания
РП1^ у РП1
РЛЗ
РП4
-РПЗ
РП4
L-I r-pffi
РП2
1РП
~^2РВ
4/4? |~
2РП.Г]
Г11РП
Сигнальный, орган
Интегральный орган
Отсечка I
Отсечка Л
.Пусковой орган
'.ЗРВ
1РУ
На отключение выклю-
2РУ[ чателя ВН
ЗРВ -gpyri i
Ъгрв
*0 црв 2РП
I It. Напелное
В) постонав блока.
——^.На Веление шин ВН
ОУРУ >_На полное отключение .
и останов блока.
+2 4PB 2РП +
На отключе-
—* ние
генератора.,
гашение поля,
останов котла
и турбины
ЗРВ
4 fl цепь опера-
[> /пивного
I ускорения
1РП % В защиту от ’
| '-р I потери
I j возбуждения
Сигнал на Б Шу
Сигнал на ЦЩУ
3)
Рис. 3.31. Схема включений защиты РТФ-6М.
а — токовые цепи; б — цепи постоянного тока; в — действие отсечки II при
отсутствии выключателя В цепи генератора; г — действие отсечки II при
наличии выключателя в цепи генератора; д — цепи сигнализации.
121
При наличии выключателя в цепи генератора7 вы-
ходная цепь отсечки II .включается «а оперативный ток
этого выключателя.
Применение отсечки II необходимо на энергоблоках
с 'выключателем в цепи генератора, где она обеспечива-
ет сохранение в работе трансформатора блока и пита-
ние собственных нужд в случае отказа продольной диф-
ференциальной защиты при .повреждении генератора.
На энергоблоках без выключателя в цепи генерато-
ра использование отсечки II не диктуется необходи-
мостью, так как резервирование продольной дифферен-
циальной защиты генератора обеспечивается интег-
ральным органом, и реле 4РВ и 2РП на рис. 3.31 могут
быть исключены из схемы.
Пуск интегрального органа следует производить при
токе, превышающем (минимальный ток Izntin, для обес-
печения соответствия зависимой характеристики вы-
держки времени выражению (1.1) во всем диапазоне
токов перегрузки и к. з. Поэтому уставка пускового
органа должна быть:
^Г2уст,п,о==^н/2»г/л> (3.42)
* *
где kH— коэффициент надежности, равный 1,05.
Для турбогенераторов мощностью 160 МВт и более
целесообразно принимать /густ, п, о=0,09.
*
Уставка А интегрального органа должна выбираться
с учетом его двухступенчатого действия. При действии
второй ступени выдержки .времени интегрального органа
не должны превышать значения, соответствующего вы-
ражению (1.1), В связи с этим уставка А интегрально-
го органа должна быть уменьшена для снижения -вы-
держки времени первой ступени.
Для выбора уставки А определяется допустимая
длительность /доп двухфазного к. з. на выводах генера-
тора, которой должна соответствовать выдержка вре-
мени второй 'ступени интегрального органа. При этом
ток /2 имеет 'максимальное значение, и интегральный
орган должен работать с наименьшей выдержкой вре-
мени.
Значение /яоп определяется с учетом изменения тока
h2 в переходном режиме. В большинстве случаев ток
при этом возрастает, как при удаленном трехфазном
к. з., вследствие наличия в цепи тока сопротивления об-
ратной последовательности. Расчет выполняется при от-
122
ключенном от сети генераторе, поскольку яри этом ток
h, как правило, несколько больше, чем при наличии
связи с энергосистемой.
Ток в переходном режиме 'приближенно (без учета
затухания сверхпереходного тока) можно считать рав-
ным:
__<
/2<=Д/2^ T'd2+^ (343)
где Д/2'— начальное приращение установившегося тока
Ьа>пр при предельном возбуждении; Td2'— постоянная
времени обмотки возбуждения при двухфазном к. з. на
выводах обмотки статора.
Приращение принимается равным
аУ={2,/->«₽-
Установившийся ток при предельном возбуждении
т
{2=°np = xd + x2’
где Евр—. предельная э. д. с. при форсировке возбужде-
*
ния; xd— синхронное сопротивление генератора; х2 —
сопротивление обратной последовательности генератора.
Предельная э. д. с. определяется по спрямленной ха-
рактеристике холостого хода ненасыщенного генера-
тора:
(3.46)
* * fx
здесь ОКЗ — отношение короткого замыкания; //х — ток
возбуждения при холостом ходе; If !ЮМ—.ток возбужде-
ния при номинальном режиме; kf — кратность форсиров-
ки возбуждения (как правило, равна 2).
Оверхпереходный ток обратной последовательности
г и 1
•*2 v г/ । v •
* Xrf -Ь Х2
На рис. 3.32 показаны подсчитанные по (3.43) изме-
нение переходного тока (кривая 1) и уточненное изме-
нение (кривая 2). При расчете по (3.43) значения то-
ка /2 несколько больше, что создает небольшой расчет-
*
ный запас.
123
Тепловому действию тока в переходном режиме со-
ответствует выражение
i
J22/ = jj Iltdt,
* о *
или с учетом (3.43)
Рис. 3.33. Зависимость
для турбогенератора ТВВ-800-2
при двухфазном к. з. на выво-
дах генератора.
Рис. 3.32. Изменение то-
ка- обратной последова-
тельности в переходном
режиме при двухфазном
к. з. на выводах генера-
тора.
В результате интегрирования это выражение приоб-
ретает, вид:
__£ / t___t\
о г' т’ I AZj7 -г' I
^[21^+-f-е “2) +
{ м*'\
. (3.49)
Далее определяется несколько значений /22/ для
*
разных моментов времени t для получения зависимости
«•
Значения /доп и уставки А определяются графически
после построения указанной зависимости \ (рис. 3.33).
Интервал селективности между первой в второй сту-
пенями интегрального органа Принимается равным Д(—
124
=0,254-0,3 с, поскольку Af является уставкой реле вре-
мени (реле 2РВ на рис. 3.31), которая должна перекры-
вать только время отключения выключателей блока на
стороне ВН.
На рис. 3.33 в качестве примера приведено опреде-
ление уставки А для турбогенератора ТВВ-800-2.
Для генераторов с А — 6 следует применять меныпее
значение интервала At из-за невозможности выполнить
уставку с Л <5.
Ток срабатывания органа отсечка II выбирается по
выражению
Д2>
т
*2, ср, ОТС, II = —f—
* кч
где /2(й — сверхпереходный ток обратной последова-
тельности при к. з. на выводах генератора, определяет-
ся согласно (3.47); k4— коэффициент чувствительности,
равный 1,2.
Принимать 'более высокий k4 не рекомендуется во
избежание излишних отключений блока (генератора)
при к. а. за трансформатором 'блока. Даже при уставке,
подсчитанной по. выражению (3.50), возможно срабаты-
вание отсечки II при к. з. на стороне ВН блока за счет
возрастания тока /2 в переходном режиме. Как показа-
ли расчеты, ток /2 увеличивается до тока срабатывания
отсечки II за время не менее 1—1,5 с. Предотвращение
отключения блока при этом обеспечивается автомати-
ческим выводом из действия отсечки II через 0,6 с пос-
ле срабатывания пускового органа (реле 2РП На
рис. 3.31). '
Выдержка времени отсечки II (реле 4РВ на
рис. 3.31) принимается' по условию согласования с
быстродействующими защитами трансформатора блока
равной ОД с.
Ток срабатывания органа отсечка I выбирается по
условию согласования с резервными защитами от меж-
дуфазных к. з. присоединений РУ на стороне ВН блока.
При использовании отсечки I и для деления шин долж-
на быть обеспечена необходимая при этом чувствитель-
ность. По условию деления ток срабатывания может
быть принят /2ср==0>4-г-0,8.
Выдержка времени первой ступени отсечки I (реле
ЗРВ на рис. 3.31), действующей на деление шин, долж-
на быть на ступень селективности больше максималь-
125
Ной выдержки времени резервных защит присоединений '!
РУ. Выдержка времени второй ступени отсечки I долж-
на быть на ступень селективности больше. Если отсеч- '
ка I используется только для дальнего резервирования;
то ее выдержка времени принимается такой же, как для
первой ступени при наличии деления шнн.
Ток срабатывания сигнального органа принимается
/гср=0»05.
*
При этом допустимая длительность перегрузки мо-
жет быть определена по тепловому действию тока, рав-
ного току срабатывания пускового органа
(3.51)
*2ср, п, о
где А — постоянная генератора.
Для турбогенераторов мощностью 160 МВт и более
^доп составит:
g
при А=8 /ДОп=777™ = 1000 с (примерно 16 мин);
при Д=6 /доп=о^=750 с (12,5 мин).
За это время перегрузка должна быть устранена де-
журным персоналом системы.
Выдержка времени сигнального органа (реле IPB
на рис. 3.31) должна быть больше времени действия
резервных защит блока.
Защита со ступенчатой выдержкой времени содер-
жит четыре органа (ступени), действующих на отклю-
чение, и один сигнальный. '
Первая ступень предназначена для отключения не-
симметричного к. з. на выводах генератора и с выдерж-
кой времени, равной допустимой длительности этого
к. з., действует на отключение и на полный останов
блока (генератора).
Вторая ступень защищает генератор при несиммет-
ричных к. з. на стороне ВН блока и имеет две выдерж-
ки времени — с первой отключается выключатель блока
на стороне ВН, а со второй выдержкой времени, равной
допустимой длительности указанного к. з., производится
отключение и полный останов блока.
Третья ступень выполняет функции защиты генерато-
ра при удаленных несимметричных к. з. и несимметрич-,
126
йых режимах. Она действует с двумя выдержками вре-
мени так же, как вторая ступень.
Четвертая ступень защищает генератор от несим-
метричных перегрузок и действует с двумя выдержками
времени так же, как вторая и третья ступени.
Для выполнения защиты используются токовые реле
обратной последовательности типов РТФ-7/1 и РТФ-7/2.
Принципиальная схема РТФ-7/1 показана на
рис. 3,34. Схема РТФ-7/2 незначительно отличается от
приведенной на рис. 3.34. Отличия на этом рисунке по-
казаны пунктиром.
Рис. 3.34. Схема внутренних соединений реле РТФ-7/1.
а — схема; б —- векторная диаграмма фильтра при токе /г, в — векторная
диаграмма фйлЬтра при токе fa.
В реле РТФ-7 применен активно-емкостный фильтр
обратной последовательности, состоящий из трансфор-
маторов ТТ1, ТТ2, резисторов Rl, R2 и конденсато-
ров Cl, С2. Токи- вторичных обмоток ТТ1 и ТТ2 созда-
ются разностью токов, поступающих в их первичные
обмотки. Вторичный ток ТТ1 разветвляется по сопро-
тивлениям конденсатора С1 и резистора R1, подобран-
ным так, что /Bi//«i=tg60°. В свою очередь вторичный
ток 772 разветвляется между сопротивлениями С2 и
R2. Эти сопротивления выбраны так, что /fl2/^c2=tg 30°.
Векторы токов вторичных обмоток трансформаторов
127
фильтра и токов в конденсаторах и резисторах показа-
ны на векторных диаграммах.
Ток на выходе фильтра равен сумме токов IR\ и /с2.
На рис. 3.34,6 эти векторы равны и находятся в проти-
вофазе. Поэтому при включении фильтра на ток прямой
последовательности /Вых=0. На рис. 3.34,в векторы то-
ков и /с2 расположены под углом 60°. Следовательно,
при включении фильтра на ток обратной последователь-
ности Iвых = /у?1 = V3/ci-
Из векторной диаграммы видно, что
/Л1 = /с2=К372/;/8ш60о,
где К,— коэффициент трансформации трансформато-
ров ТТ1 и ТТ2.
3
Отсюда ток выхода /вых=
Во избежание недопустимого повышения напряжения
на выходе фильтра при больших значениях тока /2 в
схеме предусмотрены стабилитроны Ст! и Ст2, ограни-
чивающие амплитуду напряжения на уровне 100 В.
Ток выхода фильтра после его выпрямления и сгла-
живания поступает в два поляризованных реле Р1 и Р2,
ток срабатывания которых может регулироваться рези-
сторами. В цепи катушки Р2 включен терморезистор R8,
компенсирующий температурную погрешность реле.
У более чувствительного реле Р1 для повышения его
коэффициента (возврата используется тормозная обмот-
ка. Регулировка тока срабатывания этого реле произво-
дится изменением сопротивления шунтирующего рези-
стора. Резистор R5 ограничивает тормозной ток.
Реле РТФ-7/1 выпускается на номинальный ток 5. или
10 А, а реле РТФ-7/2 на 1 Или 5 А. В защите турбоге-
нераторов серии ТВФ используются исполнения обоих
реле на 5 А.
Уставки реле Р1 в РТФ-7/1 могут регулироваться в
диапазоне (0,04—0,08) /вом, а реле Р2 — в пределах
(0,4—0,8) /ном. В РТФ-7/2 предусмотрено регулирование
уставок реле Р1 в пределах (0,1—0,2) /ном, а реле Р2 в
пределах (0,3—0,6) /вом или (0,6—1,2) 7Я0М. Для увели-
чения в 2 раза диапазона уставок реле Р2 шунтируется
резистором R"4 с помощью,накладки 22—24.
128
Реле Pl н Р2 в РТФ-7/1 используются соответствен»
но для сигнального органа и для третьей ступени за»
щиты. В РТФ-7/2 реле Р1 используется для четвертой,
а Р2 для второй ступени защиты.
Для первой ступени на выход ФТОП РТФ-7/2 вме-
сто перемычки 17—19 включается токовое реле
РТ-40/0,6. Испытания, проведенные в Ростовском отде-
лении Теплоэлектропроекта, показали, что реле РТФ-40
надежно работает в возможном диапазоне токов и его
наличие в схеме не сказывается на работе других эле-
ментов РТФ-7/2.
Реле 1РТФ в схеме рис. 3.35—типа РТФ-7/2, а ре-
ле 2РТФ — типа РТФ-7/1. Реле РТ типа РТ-40/0,6 вклю-
чено на выходе ФТОП РТФ-7/2, как сказано выше.
Каждый орган работает на свое реле времени.
В схеме для первой—четвертой ступеней предусмотрены
соответственно реле 1РВ—4РВ. Для получения необхо-
димой выдержки времени четвертой ступени используют
два реле времени 4РВ и 4РВ'.
Сигнальный орган работает на реле времени 5РВ.
Резистор R в цепи его катушки нужен для обеспечения
термической стойкости реле при длительных перегруз-
ках.
Реле первой ступени при наличии выключателя в це-
пи генератора включают на Оперативный ток этого вы-
ключателя.
Все ступени защиты кроме первой действуют на
отключение с двумя выдержками времени. При этом
действие каждой ступени фиксируется одним указатель-
ным реле в цепи первой выдержки времени. Интервал
между первой и второй выдержками времени должен
перекрывать время отключения выключателя на стороне
ВЙ, что обеспечивается при Д/3*0,3 с,
В схеме предусмотрено действие на деление шии
ВН от органа третьей или четвертой ступени.
Выдержка времени первой ступени и вторая Выдерж-
ка времени второй ступени (действие на полное отклю-
чение генератора) принимаются равными допустимой
длительности двухфазного к. з. на выводах генератора
(для первой ступени) и за трансформатором блока (для
второй ступени).
Допустимая длительность к. з. определяется в усло-
виях переходного режима так же, как при выборе
уставки А защиты РТФ-6М. При этом для второй сту-
9-2212 129
йейи рассчитывается к. з. за трансформатором блока,
для чего в знаменателе выражений (3.45) и (3.47) до-
бавляется удвоенное сопротивление трансформатора,
приведенное к мощности генератора (2 х/). В выраже-
нии (3.49) при этом постоянную времени следует при-
нимать равной:
•у-' _____•р хд 4-Х2 + 2хт/
(3.52)
АВ С"
и останов блока.
генератора.
и. останов блока
. На отключение Сигнал
выключателя ВН ** на ЦЩУ
п5РВ
, — - -> Сигнал
На полное л)
- отключение '
и останов блока
б)
Рис. 3.35. Схема включения ступенчатой токовой защиты обратной
последовательности.
а — токовые цепи; б — цепи постоянного тока; в — включение органа I сту-
пени при отсутствии выключателя в цени генератора; г — включение органа
[ ступени при наличии выключателя в цени генератора; д — цепи сигнализа-
ции.
130
Кроме того, следует учитывать, что действительный
установившийся ток /2<» может быть меньше тока 12со пр
в случаях, когда внешнее сопротивление х1Ш=х2+2хт/
больше критического хКр, при котором АРВ поддержива-
ет на генераторе номинальное напряжение.
Критическое сопротивление можно определить по вы-
ражению
' Xd
кр~£пр-1
При Хвн>*1ф установившийся ток
/ — 1
;2~ хви •
(3.53)
(3.54)
При этом ток /2 в переходном процессе изменяется,
как показано на рис. 3.36.
Время /кр определяется по выражению
Д//
г ----------•
Р '2°° '2°°пр
(3.55)
Допустимая длительность к. з. в рассматриваемом
случае составит:
Ар
Л- J fadt
Gon = /2 “ЬАр- (3.56)
»2°°
В этом выражении J l%tdt
о *
при Э. Д. С. £цр И ТОЛЬКО для fi(p.
Остальные уставки отключаю-
щих органов защиты выбирают так,
чтобы ступенчатая характеристика
при вторых (больших) выдержках
времени своими верхними точками
по возможности совпадала с харак-
теристикой допустимой для генера-
тора длительности перегрузки током
обратной последовательности £доп—
=/(У2), соответствующей выраже-
нию (1.1). При этом на любом
участке ступенчатой характеристи-
ки выдержки времени не должны
превышать допустимых. Кроме то-
го, органы первой и второй ступеней
подсчитывается
Рис. 3.36. Изменение
тока 1а при к. з. за
сопротивлением, пре-
вышающим Хкр. ’
9*
131
должны работать с коэффициентом
чувствительности примерно 1,2.
В соответствии с изложенным ток срабатывания пер-
вой ступени выбирается по меньшему значению из двух,
подсчитанных по выражениям
(3-57)
• rvq
где /2 — сверхпереходн^й ток при двухфазном к. з. на
выводах генератора; k4—коэффициент чувствительно-
сти, равный 1, 2, и
{ср 1=УАЦц. (3.58)
Ток срабатывания второй ступени выбирается по
(3.57), где 12" принимается равным сверхпереходному
току при двухфазном к. 3. за трансформатором блока.
Выдержка времени третьей ступени может быть
определена по выражению
(3.59)
/ср II
Для генераторов серии ТВФ рекомендуется прини-
мать с.
Выдержка времени четвертой ступени принимается
максимальной, может быть обеспечена двумя реле вре-
мени с диапазоном уставок до 20 с: /№=40 с.
Ток срабатывания третьей ступени можно опреде-
лить по (3.58), подставляя вместо /п выдержку вре-
мени 4v. Для генераторов серии ТВФ рекомендуется
{ср 111=0,6.
Ток срабатывания четвертой
Ступени принимается 7cpiv=
*= 0,2-0,25.
На рис. 3.37 показана ступен-
чатая характеристика защиты,
выбранная согласно приведен-
ным рекомендациям.
М>ис. 3.37. Ступенчатая характеристика
выдержек времени токовой защиты об-
ратной последовательности турбогене.
Датора ТВФ-120.
* — характеристика допустимой для генерато-
ра длительности перегрузки током 2-жл-
Сзактеристика защиты.
132
Уставка по времени для деления шин ВН (реле 6РВ
на рис. 3.35) должна быть меньше первой выдержки
времени третьей ступени и больше выдержек времени
резервных защит присоединений к шинам, на которые
включен блок.
Первая выдержка времени второй ступени также
должна быть согласована с выдержками времени ре-
зервных защит других присоединений. При невозмож-
ности такого согласования целесообразно неселектив-
ность перенести на меиее ответственный участок сети.
Уставка сигнального элемента для генераторов серии
ТВФ может быть принята равной /Ср.сигн=0,07.
*
При появлении сигнала допустимое время устране-
ния перегрузки составит:
fycrp—TF------• (3-6°)
•2 ср IV
Для генераторов ТВФ /уСТр=44-6,5 мин.
3.10. ЗАЩИТА РОТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКОМ
ВОЗБУЖДЕНИЯ
Токовая защита с интегральной зависимой характе-
ристикой выдержки времени. На турбогенераторах мощ-
ностью 160 МВт и более Применяется устройство защи-
ты типа РЗР-1М с двумя ступенями действия — первой,
действующей иа развоэбуждение генератора, и второй,
действующей на отключение его от сети и на гашение
поля. Каждая ступень имеет свою зависимую характе-
ристику выдержки времени. При этом выдержки време-
ни первой ступени при одних и тех же значениях тока
меньше выдержек времени второй ступени примерно на
20%.
Ток ротора подается в защиту от датчика тока, в
качестве которого при тиристорном и высокочастотном
возбуждении используется трансформатор постоянного
тока (ТПТ), а при бесщеточном возбуждении — индук-
ционный короткозамкнутый датчик тока ИКДТ.
Трансформатор постоянного тока представляет со-
бой магнитный усилитель, в котором управляющая об-
мотка, •включенная па ток ротора, выполнена в виде
стержня, проходящего внутри двух замкнутых магнито-
проводов (рис. 3.38,а).
Рабочая обмотка расположена на обоих магнито про-
водах (четыре секции, соединенные параллельно на
133
каждом магнитопроводе). Обмотки отдельных магнито-
проводов соединены последовательно при номинальном
первичном токе ТПТ 1,5—2,5 кА или параллельно при
номинальном первичном токе 3 кА и более.
В цепь рабочей обмотки, питающуюся от источника
переменного тока, включена вторичная нагрузка ТПТ.
Сопротивление рабочей обмотки зависит от магнитного
потока в сердечниках ТПТ. При малых значениях тока
ротора мал и магнитный поток. Этому соответствует,
большое сопротивление рабочей обмотки, приближаю-
щееся к бесконечности, когда ток ротора снижается до
нуля. При этом очень мал или даже близок к нулю и
ток рабочей обмотки. При больших значениях тока в
управляющей обмотке сердечники насыщаются, сопро-
Рис. 3.38. Датчики тока для включения в цепь ротора защиты
РЗР-1М.
а — трансформатор постоянного тока; б — индукционный короткозамкнутый
датчик тока ИКДТ,
134Х
тивление рабочей обмотки снижается, и ток в ее цепи
возрастает, приближаясь к наибольшему значению, со-
ответствующему глубокому насыщению.
Линейная зависимость тока в цепи нагрузки ТПТ от
тока в управляющей обмотке во всем рабочем диапазо-
не (пропорциональность тока в рабочей обмотке току
ротора) достигается выбором параметров ТПТ, обеспе-
чивающих его работу на прямолинейном участке харак-
теристики намагничивания.
Для предотвращения трансформации переменного
тока из рабочей обмотки в управляющую соединение
секций рабочей обмотки, размещенных на разных сер-
дечниках, выполняется так, чтобы м. д.с. этих обмоток ,
наводили в управляющей обмотке встречные, взаимно
компенсирующиеся э. д. с.
При таком включении рабочих обмоток сердечники
ТПТ работают в разных условиях — в течение одного
полупериода в одном из сердечников м. д. с., создавае-
мые управляющей и рабочей обмотками, суммируются,
так как направлены в одну сторону, а в другом они на-
правлены встречно. Вследствие этого магнитный поток
в первом сердечнике больше, чем во втором. В следую-
щем полупериоде сердечники как бы меняются места-
ми, и во втором сердечнике магнитный поток будет
больше, чем в первом.
Форма кривой тока рабочей обмотки при последова-
тельном и параллельном соединении рабочих обмоток .
сердечников ТПТ существенно отличается. Она опреде-
ляется изменениями магнитного состояния сердечников.
При параллельном соединении ток в рабочей обмотке
каждого сердечника и- форма его кривой не зависят, от
другого сердечника. При последовательном соединении
по рабочим обмоткам обоих сердечников проходит один
и тот же ток, который, не может иметь такие же отли-'
чия от синусоиды, как суммарный ток рабочих обмоток
при параллельном (соединении.
При последовательном соединении ток рабочей об-
мотки имеет трапецеидальную форму. Этому соответст-
вуют примерно одинаковые среднее, действующее и ам-
плитудное значения тока. которые практически не зависят
от частоты, от напряжения питания ТПТ, от сопро-
тивления нагрузки. При параллельном соединении кри-
вая тока рабочей обмотки имеет вид отрезков полуволн
синусоиды с изменяющимися амплитудой и углом отсеч-
ки в зависимости от значений измеряемого 'постоянного
135
тока и напряжения питания рабочих обмоток. При этом
коэффициент формы кривой, амплитудное и действую-
щее значения тока рабочей обмотки, непосредственно
подающегося в защиту, не пропорциональны измеряемо-
му току и зависят от частоты, напряжения питания и
сопротивления нагрузки. Неизменной при любых услови-
ях остается только пропорциональность между средним
значением тока рабочей обмотки и измеряемым постоян-
ным током, которая и гарантируется заводом-изготови-
телем в пределах установленных значений первичного
тока и класса точности.
По указанным причинам ТПТ с параллельным со-
единением рабочих обмоток не могут быть использова-
ны для защиты РЗР-1М. Рабочие обмотки этих ТПТ при
наладке соединяют последовательно, как показано на
рис. 3.38,а. При этом номинальный первичный ток уве-
личивается в 2 раза, а вторичный остается прежним
(5 А для всех исполнений от 1,5 до 4 кА и 6 А для ТПТ
«а 6 кА). Напряжение питания рабочих обмоток долж-
но быть увеличено примерно в 2 раза..
Так как почти на всех ТПТ необходимо производить
переключение рабочих обмоток с параллельного соеди-
нения на последовательное, на защиту РЗР-1М в. усло-
виях номинального режима от ТПТ подается ток около
половины номинального вторичного тока, поскольку
номинальный первичный ток ТПТ выбирается равным
номинальному току генератора или несколько большим
его. Поэтому защита выполняется на номинальный ток
ч 2,5 А. В случаях использования ТПТ, поставляемого с
последовательным соединением рабочих обмоток и номи-
нальным вторичным током 5 А (например, ТПТ на 2 кА
для генератора ТГВ-200М) вторичный ток ТПТ необхо-
димо понизить, например с помощью , промежуточного
трансформатора тока 10/5 А.
Питание на цепь рабочей обмотки подается через
вспомогательное устройство (ВУИ), содержащее авто-
трансформатор с ответвлениями 60—80—100—135—180—
220 В при выполнении ТПТ и ВУИ на 50 Гц или с от-
ветвлениями 230—120—ПО—'100 В при частоте 400 Гц
и два трансформатора тока с выпрямительными моста-
ми в цепи вторичной обмотки. Эти трансформаторы то-
ка могут использоваться для измерений и в схеме груп-
пового регулирования возбуждения (ГУВ). Защита
РЗР-1М включается непосредственно в цепь рабочей
обмотки ТПТ.
138
Погрешности ТПТ в диапазоне токов (0,25—
1,2)/Ном не превышают 1,5—3%. Прн токе 2/ном погреш-
ность составляет 5—10%.
Во избежание значительного увеличения (погрешно-
стей при понижении напряжения переменного тока,
возможном в аварийной ситуации, когда может возник-
нуть перегрузка обмотки ротора, переменный ток в ра-
бочую обмотку ТПТ целесообразно подавать от незави-
симого источника питания. Поэтому он подается из
системы возбуждения.
На генераторах с тиристорным возбуждением в ка-
честве источника питания используется трансформатор
собственных нужд (ТСН) в системе возбуждения. При
независимом возбуждении 'Напряжение на ТСН подает-
ся от вспомогательного генератора, а при тиристорном
самовозбуждении стабильность напряжения на ТСН
поддерживается благодаря наличию последовательного
трансформатора в нейтрали генератора.
На генераторах с высокочастотным возбуждением
напряжение переменного тока подается на ТПТ от под-
возбудителя. При этом используется ТПТ на 400 Гц с
номинальным током 3 кА.
При работе с резервным возбуждением генераторов,
имеющих основное тиристорное возбуждение, выполняе-
мое по схеме самовозбуждения, допускается переключе-
ние питания ТПТ на напряжение собственных нужд
0,4 кВ другого блока. На остальных генераторах такое
переключение не предусматривается, и защита P3P-IM
в этом режиме не используется. Вместо нее включается
упрощенная защита, реагирующая на повышение напря-
жения ротора.
Индукционный датчик тока ИКДТ (рис. 3.38,6)
представляет собой неподвижную короткозамкнутую
«беличью клетку», охватывающую вал генератора, внут-
ри которого проходят провода от возбудителя к обмотке
ротора ОВГ. Ток возбуждения в этих проводах при ра-
боте генератора создает вращающееся магнитное поле,
индуцирующее токи в стержнях беличьей клетки. Эти
токи замыкаются через трансформатор тока, во вторич-
ную цепь которого включается защита РЗР-1М.
С помощью ИКДТ на защиту подается синусои-.
дальный переменный ток, пропорциональный току ро-
тора. При номинальной нагрузке генератора этот ток
составляет примерно 2,5 А.
137
Защита РЗР-1М состоит из входного преобразова-
тельного устройства сигнального, пускового и интеграль-
ного органов и блока питания (рис. 3.39).
Рис. 3.39. Структурная схема
РЗР-1М.
ВПУ — входное преобразовательное
устройство; С — сигнальный орган;
П — пусковой орган; В — интегральный
орган; БП — блок питания.
орга.на.м
Рис. 3.40. Входное пре-
образовательное устрой-
ство защиты РЗР-1М.
Входное преобразовательное устройство (ВПУ) слу-
жит для настройки устройства защиты на заданный вто-
ричный номинальный ток и преобразования переменно-
го тока, поступающего от датчика тока, в выпрямленные
и сглаженные напряжения, подающиеся на основные
органы реле.
В ВПУ (рис. 3.40) входят промежуточный трансфор-
матор тока Тр1, согласующий трансформатор напряже-
ния Тр2, используемый для пускового и сигнального
органов и осуществляющий галь-
ваническое разделение входных
цепей основных органов защиты,
регулируемые резисторы R1 и R2,
с помощью которых устанавли-
ваются необходимые уровни на-
пряжения на входах основных
органов, соответствующие номи-
нальному току ротора генератора
при его значениях на выходе дат-
чика тока (0,7—1,2) /ном-
Элементами ВПУ являются
также выпрямительные мосты
ВМ1 и ВМ2, сглаживающие кон-
денсаторы С1 и С2 н нагрузоч-
ные резисторы R4, R5, R6. Вы-
прямленные и сглаженные на-
пряжения на входах органов за-
пропорционадьными току ротора в
щиты можно считать г;----7-----------—
- интервале от 100 до 200% номинального тока.
138
Принцип выполнения и построение схем основных
органов и блока питания защиты РЗР-1М аналогичны
примененным в токовой защите обратнрй последователь-
ности типа'РТФ-бМ.
Блок питания так же, как в защите1 РТФ-6М
< (рис. 3.26), выполнен на делителях напряжения с ис-
пользованием резисторов и стабилитронов. Отличие за-
ключается лишь в том, что на органы, не имеющие вы-
держки времени (пусковой и сигнальный), подается не
80, а 35 В.
Схемы пускового и сигнального органа такие же, как
в защите РТФ-6М (рис. 3.27, 3.28), с той разницей, что
в защите РЗР-1М имеется два, а не четыре органа, вы-
полненные без выдержки времени.
Интегральный орган в обеих ступенях учитывает на-
копление тепла в обмотке ротора при перегрузке и
охлаждение ротора после устранения перегрузки. Зави-
симая от тока характеристика выдержек времени сраба-
тывания интегрального органа соответствует выра-
жению
/ср = [ft (Zpor-B)]0 (3'61)
где А —, постоянная, учитывающая накопление тепла в
роторе; k, В — коэффициенты, зависящие от вида харак-
теристик и диапазона уставок.
Защита РЗР-1М выпускается в двух исполнениях,
отличающихся характеристиками выдержки времени;
Исполнение I предназначено для использования при
допустимой длительности двукратного номинального то-
Таблица 3.1. Выдержки времени защиты РЗР-1М при
различных кратностях Zp0T на максимальной уставке
{рот - Выдержки времени, с ( '
I исполнение И исполнение
Первая ступень Вторая ступень Первая ступень Вторая ступень
1,1 480 600 480 600
1,2 215 265 250 310
1,5. 50 60 74. 92
2 16 20 24 30
139
.5#
ка в обмотке ротора защищаемого генератора /ЙОпв
=20 с, а исполнение II—при tRon—30 с.
Характеристики выдержки времени для обоих испол-
нений приведены в табл. 3.1.
Схема интегрального органа показана на рис. 3.41.
Интегральный орган состоит из четырех блоков Б1—Б4,
каждый из которых имеет самостоятельную нумерацию
деталей. Характеристики защиты, соответствующие вы-
ражению (3.61) и табл. 3.1, обеспечиваются так же, как
в защите РТФ-6М, благодаря использованию заряда ба-
тареи конденсаторов С2—С5 в блоке Б2 импульсами
тока неизменной длительности, амплитуда которых
прямо пропорциональна, а продолжительность интерва-
ла между импульсами обратно пропорциональна вход-
ному сигналу.
Рнс. 3.41. Схема интегрального
140
Преобразование входного сигнала для -достижения
его соответствия знаменателю (3.61) осуществляется с
помощью стабилитрона Д1, включенного в цепь входно-
го тока интегрального органа. При этом требуемая ста-
билизация -напряжения устанавливается регулировани-
ем входного напряжения с помощью переменного рези-
стора R5 в схеме ВПУ, а подстройка значения входного
тока производится переменным резистором ДЗ на входе
интегрального органа.
При прекращении перегрузки и возврате пускового
органа конденсаторы С2—С5 (блок Б2) переключаются
На разряд, имитирующий охлаждение обмотки ротора.
Разряд происходит через диод Д2 и резистор Д1 в бло-
ке Б2 и через размыкающий контакт реле РП2 (выход-
ное реле пускового органа).
органа защиты РЗР-1М.
141
Время охлаждения учитываете^ снижением напря-
жения конденсатора по экспоненте, приближенно соот-
ветствующей остыванию ротора после устранения пе-
регрузки. Время снижения напряжения конденсатора от
наибольшего значения до нуля после перегрузки, лик-
видированной непосредственно перед срабатыванием
второй ступени интегрального органа, т. е. в момент,
когда температура обмотки ротора достигает предельно
допустимого нагрева ротора, называется временем пол-
ного охлаждения.
- Время полного охлаждения для обоих исполнений
защиты РЗР-1М составляет при максимальной уставке
срабатывания 600 с. При уменьшении уставки срабаты-
вания уменьшается и время полного охлаждения.
Постоянная времени экспоненты разряда конденса-
торов в 1,5—2 раза меньше времени полного охлажде-
ния.
При повторной перегрузке обмотки ротора генерато-
ра, возникшей до полного разряда конденсатора, т. е.
до полного остывания ротора, интегральный орган сра-
ботает с меньшей выдержкой времени, чем после пол-
ного охлаждения;
Так же как в защите РТФ-6М, в интегральном орга-
не имеются частотно-импульсный модулятор (ЧИМ), ин-
тегратор и блокинг-генератор. На выходе интегрально-
го органа для первой и второй ступеней включены два
триггера и два выходных реле типа РП-221 (на рис. 3.41
показан один триггер и одно выходное реле только для
первой ступени, триггер второй ступени выполнен по
такой же схеме).
Принцип действия устройства и схемы ЧЙМ, интег-
ратора блокинг-генератора и триггеров аналогичны при-
мененным в защите РТФ-6М (см. рис. 3.30 и 3.41). Од-’
нако в интеграторе защиты РЗР-1М делитель опорного
напряжения (Д13, Д19—R.21, Д14, R24—R28) собран
по другой схеме в связи с наличием второй ступени за-
щиты (опорное напряжение первой ступени всегда яв-
ляется частью опорного напряжения второй ступени).
При заряде конденсаторов С2—С5, когда их напря-
жение превысит уровень напряжения на движке потен-
циометра R25, открываются диоды Д2, Д4 в блоке Б2
и создается путь для коммутирующего импульса бло-
кинг-генератора на вход триггера первой ступени (блок
БЗ). Последний опрокидывается, срабатывает и само-
142
удерживается исходное реле РПЗ, и защита действует
на развозбуждение генератора.
При срабатывании реле РПЗ подает плюс на диод
Д4, который запирается и отключает конденсаторы
С2—С5 от потенциометра R25. Благодаря этому, если
перегрузка осталась неустраненной, создается возмож-
ность продолжения заряда конденсаторов С2—С5 им-
пульсами тока до срабатывания второй ступени защиты,
происходящего, когда напряжение конденсаторов пре-
высит напряжение на движке потенциометра R22 и че-
рез открывшиеся диоды Д2, ДЗ образуется путь для им-
пульса от блокинг7генератора на вход триггера второй
ступени защиты (блок Б4). При этом триггер опрокиды-
вается, срабатывает и самоудерживается выходное ре-
ле второй ступени защиты (реле РП4).
Устаики интегрального органа устанавливаются для
первой ступени защиты потенциометром R25, а для (вто-
рой ступени —. потенциометром R22. Уставки выдержки
времени при двукратном /Рот, пом могут быть снижены
в 2 раза по сравнению с указанными в табл. 3.1.
Диапазон уставок сигнального органа составляет
(1—1,2)/рот, ном. Рекомендуется принимать /с,з,сигн=1,05.
Пределы регулирования уставок пускового органа
(1,05—1,25) /рот, пом целесообразно устанавливать
/ С, 3, пуск=,1,1.
Выходные цепи защиты РЗМ-1М показаны на
рис. 3.42. Контакты магнитоэлектрических реле сигналь-
ного и пускового органов (Р1 и Р2) зашунтированы
искрогасительными контурами С9, R33 и СУД R34. На-
пряжение в цепи этих контактов стабилизировано на '
+ 220В
R37 R38
£15^16^7.
^Р1
09 R33 I
—ft-----
\РП1 R35
^Р2
СЮ RSR
R36
а.)
»- На сигнал
^На двухступен-
чатое развозбуж-
дение
На отключение
а гашение поля
генератора.
Рис. 3.42. Выходные цепи защиты РЗР-1М.
« — включение выходных реле сигнального н пускового органов; б —действие -
выходных реле."
143
уровне 100—120 В (резисторы R37, R38, стабилитроны
Д15—Д17).
Защита со ступенчатой характеристикой выдержки
времени, реагирующая на повышение напряжения на
обмотке ротора. Защита устанавливается на генерато-
рах мощностью 63—100 МВт, а также применяется при
работе турбогенераторов мощностью 160 МВт и более с
резервным электромашинный возбуждением.
На генераторах мощностью 100 МВт реле напряже-
ния иключается через делитель напряжения (рис. 3.43,а),
а на генераторах большей мощности (при работе с ре-
зервным электромашинный возбуждением) и на генера-
торах мощностью 63 МВт — через резистор Rp
(рис. 3.43,6).
От возбу-
дителя
-----"----- ------0^ Л ВЬКООНЫМ реЛ1
От защиты Г *" sauiumbl
3? ~Рзр~1м —1
На ограничение
длительности,
форсировки.
сигнал
Рис. 3.43. Защита ротора от пёрегрузки, реагирующая на повыше-
ние напряжения.
а — для генераторов мощностью 100 МВт; б — для генераторов мощностью
160 МВт н более в для генераторов ТВФ-63; ОВГ — обмотки возбуждения
генератора; PHI — реле напряжения РН-53/400 без выпрямительного моста
и добавочных сопротивлений в депи обмотки; Rl, R2 — делитель напряжения;
РВ1, РВ2 — реле времени ЭВ-144; PH — реле напряжения РН-53/400; РВ —
реле времени ЭВ-142; РУ, РУ1 — указательные реле; Лд —резистор ПЭВ
39, кОм.
144
Напряжение срабатывания защиты
1 >5*7рот, ном7?рОТ, (3.62)
где /рот, ном— номинальный ток ротора; /?рот — сопротив-
ление ротора в горячем состоянии при максимальной
температуре, длительно допустимой по заводской инст-
рукции.
Коэффициент возврата реле напряжения должен
быть не ниже 0,9 (достигается механической регулиров-
кой реле при фактически имеющейся форме кривой на-
пряжения)..
Выдержка времени защиты на генераторе мощностью
63 МВт должна быть 40 с, что обеспечивается, при по-
следовательном" срабатывании реле РВ1 и РВ2. На ге-
нераторах мощностью 160 МВт и более реле време-
ни РВ2 не устанавливается, и выдержка времени долж-
на быть 20 с. На генераторах мощностью 100 МВт
выдержка времени также устанавливается 20 с.
Рис. 3.44. Схема устройства 1 огра-
ничения длительности форсировки
возбуждения.
а — включение реле форсировки воз-
буждения на каждом генераторе; б —
цепи форсировки возбуждения иа ре-
зервном возбудителе; В — вспомога-
тельный контакт выключателя генера-
тора; РНФ1 — минимальное реле на-
пряжения ЭН-54/160; Ае — вспомога-
тельный контакт автоматического вы-
ключателя в цепях TH, питающего ре-
ле РНФГ, КП, КГ2 — контакты устрой-
ства выбора генератора; РПФ1,
РПФ2 — промежуточные реле форси-
ровки возбуждения; КФ — контактов
форсировки; РВ — реле времени огра-
ничения длительности форсировки;
РП — реле однократности форсировки;
КОФ — кнопка возврата.
Развозбуждение генератора при перегрузке (первая
ступень) на генераторах мощностью 100 МВт осущест-
вляется устройством разгрузки в АРВ, предусматривае-
мым при высокочастотной системе возбуждения. При
работе генератора с электромашинным возбуждением в
качестве первой ступени защиты используется устрой-
ство ограничения длительности форсировки возбужде-
ния, устанавливаемое на резервном возбудителе
(рис. 3.44), а также в схеме основного возбуждения ге-
нераторов ТВФ-63. Выдержка времени этого устройства
должна быть на 3—4 с меньше выдержки времени за-
щиты ротора от перегрузки, действующей на отклю-
чение. Г .
10—2212
145
На генераторах ТГВ-200М и ТГВ-300 с независимой
системой тиристорного возбуждения защита в цепи ре-
зервного возбуждения устанавливается на каждом ге-
нераторе и выполняется двухступенчатой: предусматри-
вается второй контакт реле РВ, действующий на огра-
ничение длительности форсировки (показан на
рис. 3.43,6).
При работе турбогенераторов мощностью 500 и
800 МВт с резервным возбуждением кратность форси- >
ровки возбуждения ограничивается мощностью электро-
машинных возбудителей и составляет примерно 1,3.
Вследствие этого защита, реагирующая на повышения
напряжения, неприменима, так как для обеспечения ее
надежного действия при перегрузке , обмотки ротора то-
ком возбуждения потребовалось бы установить напря-
жение срабатывания защиты равным (1—1,05) 1/рот.ном.
Поэтому иа указанных турбогенераторах при работе с
резервным возбуждением обмотка ротора защищается
от перегрузки только с помощью устройства ограниче-
ния длительности форсировки возбуждения.
3.11. ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ОБМОТКИ СТАТОРА
Защита выполняется с помощью токового реле, вклю- .
ченного на ток одной фазы, и действует на сигнал с
выдержкой времени 6—9 с.
Для этой защиты ранее использовалось реле типа
РТ-40 с коэффициентом возврата 0,8 и реле времени
ЭВ-133.
Уставка по току
где kg — коэффициент надежности, равный 1,05; kB—
коэффициент возврата.
При выполнении защиты на реле РТ-40 сигнал пере-
грузки подается при токе примерно 1,3 /вок. Такая за-
щита для генераторов с непосредственным охлаждением
обмоток малоэффективна. В связи с этим в настоящее
время для защиты от перегрузки вместо реле РТ-40 при-
меняется реле типа РТВК с диапазоном уставок 3,68—
14 А, имеющее /гп=0,99.
При использовании РТВК сигнализация перегрузки
действует при токе нагрузки, равном 1,06 /Ном.
146
Структурная схема реле РТВК показана на рис. 3.46.
Реле состоит из промежуточных трансформаторов тока
Тв н Тя, выпрямителя Вв для питания схемы, выпрями-
теля измеряемого напряжения Вя, фильтров Фп и Фи,
стабилизатора напряжения Св, источника опорного на-
пряжения ЙОН, компаратора К, формирователя импуль-
сов ФИ и исполнительного органа ЙО.
Рис. 3.45. Структурная схема реле тока РТВК-
Ток нагрузки подается на трансформатор тока Тя,
преобразующий его в пропорциональное значение пере-
менного напряжения, выпрямляется выпрямителем Вя,
сглаживается фильтром Фи н поступает на неинверти-
рующий вход компаратора К в качестве измерительно-
го сигнала ИЯг На другой вход компаратора подается
опорное напряжение Uo от ИОН. Если измеряемое на-
пряжение UB меньше опорного Uo, то на {выходе компа-
ратора появляется напряжение отрицательной полярно-
сти, не вызывающее срабатывания формирователя им-
пульсов ФИ. При возрастании измеряемого напряжения
до значения опорного напряжения Uo и более на выхо-
де компаратора появляются импульсы положительной
полярности, пускающие формирователь импульсов ФИ.
Сигнал с ФИ поступает на включенный последовательно
с ним исполнительный орган ИО.
Реле РТВК выполнено на полупроводниковых эле-
ментах с использованием транзисторов, диодов, стаби-
литронов и интегрального усилителя. Его отличитель-
ной особенностью является отсутствие специального
блока питания (к реле подводится только ток от транс-
10* Ш
форматоров тока), бднако при этом из-за сложности
схемы реле РТВК довольно громоздкое (150Х200Х
Х183 мм) и его масса составляет около 5 кг.
Применение такого сложного реле для сигнализации
перегрузки оправдывается лишь отсутствием промыш-
ленного выпуска более простых токовых реле с высоким
коэффициентом возврата.
3.12. ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Защита, реагирующая на изменения сопротивления
на выводах генератора, выполняется с помощью на-
правленного реле сопротивления с круговой характери-
стикой.
Полные сопротивления z на комплексной плоскости
сопротивлений изображают в виде векторов zcc=zei“, по-
ложение которых в системе координат г, jx зависит от
параметра а.
В нормальном режиме работы вектор полного со-
противления на выводах генератора обычно находится
в I квадранте комплексной плоскости сопротивлений.
Так как при потере возбуждения генератор потребляет
из сети значительную реактивную мощность и продол-
жает нести активную нагрузку, указанный вектор пол-
ного сопротивления перемещается в IV квадрант. По-
этому реле сопротивления включается так, чтобы ок-
ружность его характеристики размещалась в III—
IV квадрантах (кривая 1 на рис. 3.46).
При потере возбуждения и переходе генератора в
асинхронный режим частота вращения ротора возраста-
ет не более чем на 10%, поскольку ее дальнейшее уве-
личение привело бы к срабатыванию автомата безопас-
ности турбины и останову блока. При этом в зависи-
мости от реально возможного скольжения и активной
нагрузки генератора согласно исследованиям, прове-
денным Сойзтехэнерго с использованием частотных ха-
рактеристик турбогенераторов, сопротивление на выво-
> , дах генератора может изменяться от ха до х/ (кривая-2
'i;: на рис. 3.46).
Следует также учитывать, что при замыкании обмот-
< ки ротора на выпрямитель в схеме тиристорного воз-
будителя согласно экспериментальным данным Союз-
техэнерго сопротивление на выводах генератора может
. уменьшаться примерно до 0,5 xd' (кривая 3 на рис. 3.46).
' 1’48
Таким образом, для выявления потери возбуждения
во всем диапазоне нагрузок генератора реле сопротив-
ления должно надежно охватывать в IV квадранте об-
ласть от хл до 0,5 ха'.
Полное сопротивление на выводах возбужденного
генератора в различных режимах его работы может
быть определено с помощью круговых диаграмм на
комплексной плоскости на основе [21].
В качестве расчетной схемы замещения для симмет-
ричных режимов принимается схема, показанная на
Рис. 3.46. Круговые диаграммы полного сопротивления на выводах
генератора и характеристика реле.
1—Zp,cp! 5,S—асинхронный режим, 4—zp f (Г?п), начиная от Дл=0 в I квадранте
149
Рис. 3.47. Схема замещения для
расчета полного сопротивления
на выводах генератора.
а — схема; б — сопротивления цепи
схемы замещения на комплексное
плоскости.
рис. 3.47. В этой схеме Ет и Ес — э. д. с. генератора и
системы; zirсопротивление прямой последовательно-
сти генератора; 2Т — сопротивление трансформатора
блока и zc — сопротивление
прямой последовательности
системы. Все эти сопротив-
ления индуктивные, актив-
ные сопротивления в целях
упрощения не учитываются.
Сопротивления элементов
схемы замещения на
рис. 3.47,6 нанесены на ось
jx комплексной плоскости
сопротивлений, и пунктиром
показана линия, проходя-
щая через электрический
центр электропередачи, на-
ходящийся в ее середине,
т. е. на расстоянии 0,5Szr=
=0,5 (Zir4-zT4-zc) от любо-
го конца. Расположение
электрического центра в ге-
нераторе характерно для
всех работающих одиночно
энергоблоков с турбогенераторами, имеющими непо-
средственное охлаждение обмоток. При параллельной
работе нескольких блоков или при ослаблении связи с
энергосистемой электрический центр может перемещать-
ся в трансформатор блока или даже в систему.
Изменению сопротивления на выводах генератора
(zu=*IJtIIv) в симметричном трехфазном режиме в функ-
ции отношения э. д. с. генератора и системы и угла их
расхождения по фазе соответствует выражение
---*.,+—, (3.64)
где — векторное отношение э. д. с,; р — мо-
дуль указанного отношения; б — угол расхождения
э'. д. с.
Круговые диаграммы для определения положения
Вектора полного сопротивления генератора на комп-
лексной плоскости строятся' отдельно для изменения.
150
этого сопротивления при постоянном значении р и пе-
ременном 6 и для его изменения при постоянном значе-
нии 6 и переменном р.
При этом окружности zM=f(6) при р=const и zM=
=f(p) при 6—const являются геометрическим местом
(годографами) для конца вектора zM.
На основе содержащихся в [21] подробных обосно-
ваний определения положения этих окружностей на
комплексной плоскости получены приведенные ниже вы-
ражения для расчета радиусов окружностей и радиусов-
векторов их центров. При этом в отличие от [21] приня-
то, что вектор Ёт опережает вектор £с.
Радиус окружности zM=f (6) равен:
^==-^г (3.65)
Радиус-вектор, определяющий положение центра
окружности,
P6=-2ir+-^rSz1. (3;66)
Центры окружностей zM=f(S) размещаются на оси
jx. При р=1 /?в=ра=оо. Это означает, что окружность
превращается в прямую линию, проходящую через
электрический центр передачи, так как расстояние от
начала координат до ближайшей К нему точки на окруж-
ности, равное рв——Zir-t-~—Szi, при р— 1
составляет ра—Рв=—zlr+ 0,5Ezi.
Радиус окружности zM—f(p)
^0,5 (1 +/ ctgft). (3.67)
Радиус-вектор центра этой окружности
рр = — Zir+— 0,5Ez! ctg S.
Отсюда видно, что центр этой окружности распола-
гается на линии, параллельной оси г, проходящей через
электрический центр электропередачи, и отстоит от осн
jx на
np——J0,52zi ctgft. (3.68)
Для рассмотрения поведения защиты при нарушени-
ях устойчивости на рис. 3.46 построены круговые диа-
граммы zM=sf(6) при нескольких значениях р и zM=f(p)
при разных углах б для энергоблока с турбогенерато-
ром ТВВ-500-2. При построении принималось zir=A'/, а
151
zT травным сопротивлению трансформатора 630 МВ-А
на напряжении 347 кВ и zc=0,05.
Круговые диаграммы zM=f(6) и zM=f(p) ортого-
нальны, так как центры их окружностей размещены на
взаимно перпендикулярных линиях.
Положение вектора zM на комплексной плоскости
при каких-то определенных значениях р и 6 может быть
найдено с помощью соответствующих им окружностей.
Конец искомого вектора находится в точке пересечения
этих окружностей.
Из построенных круговых диаграмм видно, что при
реально возможных значениях р все окружности zM=
~f(6) не заходят в III и IV квадранты далее линии
электрического центра (р{—1). Поэтому для предотвра-
щения срабатываний реле при нарушениях синхронизма
его круговая характеристика смещается по оси jx в III
и IV квадранты. Это смещение на основе результатов
сравнительных испытаний на электродинамической мо-
дели различных устройств выявления асинхронных ре-
жимов [8] принимается равным 2см=0,4 х/, с тем что-
бы обеспечить срабатывание реле при асинхронном ре-
жиме генератора с полной нагрузкой и замкнутой
накоротко обмоткой ротора.
Диаметр окружности характеристики реле прини-
мается равным 2Уст=1,'1 xit что целесообразно (согласно
результатам тех же сравнительных испытаний) для
обеспечения надежной работы реле при йотере возбуж-
дения ненагруженного генератора.
Угол максимальной чувствительности реле <рм,ч жела-
тельно иметь равным 270°. Однако на применяемых ре-
ле сопротивления удается получить фм,л—265—266°.
При принятой характеристике реле во время испы-
таний на электродинамической модели надежно сраба-
тывало как при полной, так и при частичной потере
возбуждения, возможной из-за нарушения в системе
регулирования возбуждения или ошибочных действий
персонала, приводящих к снижению уровня возбужде-
ния.
Несмотря на отстройку от нарушений синхронизма
реле во время испытаний кратковременно срабатывало
(замыкало контакт на время до 0,4 с) при имитаций
нарушений динамической устойчивости и асинхронном
ходе в системе. Это может быть объяснено влиянием
переходных процессов при изменении сопротивления ге-
Т52
нератора. Для отстройки от таких срабатываний защи-
та выполняется с выдержкой времени 1—2 с.
Наличие выдержки времени обеспечивает также се-
лективность защиты от потери возбуждения с защитами
от внутренних повреждений генератора.
Следует учитывать, что вектор полного сопротивле-
ния на выводах генератора переходит в IV квадрант
также в режиме недовозбуждения. Однако при перево-
де генератора в этот режим вводятся ограничения
потребляемой реактивной мощности по условию допу-
стимого- нагрева генератора, вследствие чего этот век-
тор размещается' в IV квадранте вне характеристики
реле, и оно не срабатывает.
При внезапном возникновении режима недовозбуж-
дения в послеаварийных условиях потребляемая генера-
тором реактивная мощность автоматически устанавли-
вается не более кратковременно допустимой по услови-
ям сохранения устойчивости и предотвращения перегре-
ва генераторов с помощью устройств ограничения ми-
нимального возбуждения, имеющихся в АРВ сильного
действия (ОМВ) и в АРВ ЭПА-325 и ЭПА-500, пред-
назначенных для генераторов с высокочастотной систе-
мой возбуждения (BOMB).
При использовании для автоматического регулирова-
ния возбуждения устройства компаундирования с кор-
ректором (на турбогенераторах ТВФ-63) в случае
внезапного возникновения режима недовозбуждения по-
требляемая генератором реактивная мощность ограни-
чивается устройством компаундирования в большей сте-
пени, чем с помощью ОМВ или BOMB. Поэтому при
применении устройств компаундирования с корректором
можно учитывать только длительно допустимую потреб-,
ляемую генератором реактивную мощность.
Отстройка защиты от режимов недовозбуждения, как
правило, обеспечивается даже при кратковременно до:
пустимых значениях потребляемой генератором реак-
тивной мощности, устанавливаемых с помощью ОМВ и
BOMB. Тем не менее в отдельных случаях может воз-
никнуть необходимость расчетной проверки указанной
отстройки. Для такой проверки целесообразно опреде-'
лить значения потребляемой реактивной мощности, до*
пускаемые характеристикой защиты.
В режиме недовозбуждения вектор тока (полной
мощности) находится в L,квадранте, так как активная
153
Рис. 3.48. Круговые диаграммы
для определения допускаемой
защитой реактивной мощности
в режиме недовозбуждения ге-
нератора.
составляющая тока (мощности) совладает с положи-
тельным направлением оси абсцисс, а опережающий
вектор реактивной составляющей тока (мощности) —
с положительным направлением оси ординат (+/).
Относительное значение тока или полной мощности
генератора при срабатывании реле на грани чувстви-
тельности
(3.69)
где О — относительное значение напряжения; zp — отно-
сительное значение сопротивления на зажимах реле,
определяемое его круговой характеристикой.
При £7=1 относительное значение тока (полной
мощности) представляет собой обратную величину пол-
ного сопротивления г. На комплексной плоскости выра-
жению (3.69) соответствует обращенная окружность ха-
рактеристики реле.
Известно, что обращен-
ная окружность распола-
гается по другую сторону
оси абсцисс (как бы зер-
кально) относительно обра-
щаемой, когда последняя не
пересекает указанную ось.
При обращении окружности,
проходящей через начало
координат, радиус обращен-
ной окружности равен бес-
конечности, т. е. оиа превра-
щается в прямую линию.
На рис. 3.48 построены
характеристика реле
(окружность 1) и окруж-
ность 2 по выражению (3.69)
для тока /.
При введении расчетного
запаса — увеличении диа-
метра окружности характе-
ристики реле (густв
=AeZyCT) — новая окруж-
ность (кривая 3 на
рис. 3.48) может пересечь
ось абсцисс и тогда обра-
щенная окружность разме-
154
щается в основном в III и IV квадрантах (кривая 4).
В обоих случаях режиму недовозбуждения соответ-
ствует ближняя к оси абсцисс часть обращенной окруж-
ности, расположенная над положительным участком
этой оси координат.
Если принять такой kB, при котором ось абсцисс яв-
ляется касательной к новой окружности (кривая 5,
полученная при zzyCT=ZyCT+2zCMe4), то обращенная ок-
ружность превращается в прямую (линия 6 на
рис. 3.48). При этом ks составляет примерно 1,1. В це-
лях упрощения расчета целесообразно использовать эту
прямую.
Расчет можно выполнить графическим путем. Для
этого на линии ON (рис. 3.48) от начала координат от-
кладывается ток
U
' с . __ *
о — —7’ ZT7 —*
# лустт^см
(3.70)
Здесь U принимается равным' 1, что создает допол-
нительный /расчетный запас, так как в режиме недовоз-
буждения напряжение на выводах генератора обычно
выше номинального не менее чем на 10%.
Из найденной точки восстанавливается перпендику-
ляр к линии 0N, который является обращенной окруж-
ностью и представляет собой зависимость относительных
значений допускаемой защитой реактивной мощности
от активной нагрузки генератора.
Относительное значение заданной расчетными усло-
виями активной нагрузки
, ___^зад
зад с
°ном
(3.71)
где полная мощность генератора 5аом=РНом/со8<рНом-
Допускаемую защитой реактивную мощность можно
определить с достаточной точностью и без графического
построения по выражению
Зр,доп = 50+Р3ад81п(2ТО°-Фм,ч). (3.72)
» » »
Допускаемая реактивная мощность в именованных
единицах
^р,Д0П = 5р,Д0П>5И0М- (3.73)
165
1
В качестве, примера определим допускаемую защитой
реактивную мощность в режиме недовозбуждения тур- .
• богенератора ТГВ-200М при активной нагрузке, со-
ставляющей 40% Рты (при малых нагрузках защита
допускает меньшую реактивную мощность, а генера-
тор — большую).
Согласно (3.70) 1.1,8624-0,4-0,31
Заданная активная нагрузка по (3.71)
р - б>4-200 _р пл
; зад— 200/0,85 — ’
Относительное значение допускаемой реактивной
мощности
SP. дОП=0,46 -|-0,34 sin (270°-265°)=0,49.
Согласно (3.73) 5р,доп=0,49.200/0,85= 115 Мвар.
Это приемлемо, поскольку кратковременно допусти-
мая реактивная мощность для генератора ТГВ-200М не
превышает 90 Мвар.
В отдельных случаях допускаемая защитой реактив-
ная мощность в режиме недовозбуждения может ока-,
заться меньше допустимой для генератора. Это малове-
роятно для генераторов мощностью 160 МВт и более/
но не исключается для турбогенераторов меньшей мощ-
ности.
Ограничения режима недовозбуждения защитой мо-
гут быть сняты или снижены уменьшением диаметра
окружности характеристики реле до zycT=xd, снижени-
ем расчетного запаса при определении So (принимать
U =1,1 вместо 17=1).
*
При выполнении этих рекомендаций во время налад-
ки следует обращать особое внимание на точность кру-
говой характеристики реле.
Необходимость принятия указанных мер может
возникнуть, в частности, для генератора ТВФ-63 на
10,5 кВ, для которого длительно допустимое потребле-
ние реактивной мощности, установленное директивными
материалами Минэнерго СССР, составляет 42 Мвар
при активной нагрузке 40% номинальной активной мощ-
ности.
При zycT=xd и (7=1,1 согласно(3.70)
fo3= 2,18 4-0,4.0,27'“°’482,
да
Допускаемая зашитой реактивная моЩЙость, отй. ёД.,
5Р, дол=0,482sin (270°—265°) = 0,51.
Этому соответствует 5Р,доп=0,51 -63/0,8=40 Мвар,
что несущественно отличается от допустимого для гене-
ратора потребления реактивной мощности. При большей
активной нагрузке защита не ограничивает потребляе-
мую генератором реактивную мощность, так как дли-
тельно допустимые ее значения уменьшаются.
Вместо изменения характеристики реле и снижения
расчетного запаса для улучшения отстройки от режимов
недовозбуждения можно применить блокировку защиты
от реле минимального напряжения, разрешающего дей-
ствие защиты только при снижении напряжения статора
генератора до (0,8—0,9) (7Ном, сопровождающего потерю
возбуждения. В режиме недовозбуждения напряжение
на выводах генератора не понижается, а повышается, и
защита будет заблокирована.
Для защиты от потери возбуждения используется
второе реле сопротивления комплекта КРС-2 (на первом
выполняется дистанционная защита от симметричных
к. з.). Описание реле приведено выше. Оно включается
на разность токов Л>—Л и напряжение ОЬс.
Для создания направленности в сторону генератора
начало обмотки напряжения присоединяется к фазе с,
а конец к фазе Ь. При этом угол максимальной чувстви-
тельности <рм>ч изменяется по сравнению с указанным в
заводской информации на 180°. Для того чтобы <рм,ч по
возможности приблизить к 270°, накладки 5Н и 6Н
(рис. 3.21) размыкают (отключают резисторы 1R, 2R,
3R, 4R), а накладку 7Н устанавливают в положение
80°., При этом угол максимальной чувствительности со-
ставляет 265—266° и незначительно изменяется мини-
мальная уставка реле.
Для защиты от потери возбуждения необходимо сме-
щение круговой характеристики в противоположную сто-
рону по сравнению с предусмотренным в схеме реле. Это
достигается разбалансировкой сопротивлений рабочего
и тормозного контуров, для чего в рабочий контур вво-
дят дополнительное сопротивление — резистор МЛТ
2,4 кОм. Он включается вместо накладки Ш при поло-
жении 0% (см. рис. 3.21). При этом смещение регули-
руется резистором 5R. Накладка 2Н устанавливается в
положение 0%.
15Я
Контур подпитки не используется (не подводится на*
пряжение к первичной обмотке 2Тр в схеме на рис. 3.21).
Как было установлено при испытаниях [8], защита
может срабатывать при внешних несимметричных к. з.
с переходным сопротивлением. Возможность такого сра-
батывания можно показать на примере рассмотрения
однофазного
к. з. на стороне ВН блока.
На рис. 3.49 приведены
векторные диаграммы токов
и напряжений при к. з. на
землю фазы А через пере-
ходное сопротивление на ,
стороне ВН энергоблока с
трансформатором, имеющим J
группу соединения Y—/Д-11.1
При этом к. з. ток в;
фазе В генератора отсут-'.
ствует, и на реле подается^
только ток—1С. Из вектор-^
ной диаграммы на выводах:]
генератора видно, что ток!
—1С опережает напряжение!
О вс, подведенное к реле,]
на угол фр<90°. При этом]
сопротивление 2р= UBC/—I с,
измеряемое реле, находится]
в IV квадранте
ной плоскости и
заться в зоне,
мой окружностью характер
ристики реле.
зависимость сопротивления,
комплекс-j
может ока-1
охватывае-1
Рис» 3.49. Векторные диаграм-
мы токов и напряжений при
однофазном к. з. через пере-
ходное сопротивление на сто-
роне ВН блока,
а — в месте к. з.; б — на выводах
генератора.
На рис. 3.46 построена
измеряемого реле, от значений переходного сопротивле-
ния га в рассматриваемом случае однофазного к. з. на
сторойе ВН блока с турбогенератором ТВВ-500-2 (кри-
вая 4). При сопротивление иа зажимах реле на-
ходится в I квадранте и при возрастании гп переходит
в IV квадрант н пересекает характеристику реле.
Для предотвращения излишних срабатываний защи-
ты при внешних несимметричных к. з. в ее выходной
цепи предусматривается блокировка от пускового орга-
на токовой защиты обратной последовательности
РТФ-6А1. При применении ступенчатой токовой защиты
обратной последовательности эту блокировку целесооб-
разно выполнять от сигнального органа.
I»
Реле сопротивления включается в те же -цепи тока
и напряжения, что и дистанционное реле для защиты
от симметричных к. з. (рис. 3.23, б,в).
Внутренняя схема выходных цепей в комплекте КРС-2
в части используемого для защиты от потери возбужде-
ния реле 2РС такая же, как для реле 1РС (рис. 3.23,а).
> Защита 1г
КРС-2
inn
>• I__
РТ
2РП
РУ
НВ п г-. К Выходным
ЧРП
2РП
2РП
,РП1
На отключение ТСН
МЛ
\ЧРП
5РП
К защите от поВы-
ш.ения напряжения
b
с
КРС-2
реле 2РС
ЗРП
—*~На гашение поля
ЗРЛ К шунтирующему
-----контактору в цепи
ЗРП Возбуждения
*" В блок релейной фор»
—-----> справки турбины
1 5РП
—С—»-На разгрузку блоки ы
ЧРП v
ЧРП
2РП
К УРОВ выключателя
' генератора.
НРП Сигнал
•—„Потеря возбуждения**
От реле
- 1РС
О
Рис. 3.50. Схема защиты от потери возбуждения, выполняемой на
реле сопротивления.
а — ценя постоянного тока; б — цепи тока п напряжения.
Схема включения защиты от потери возбуждения
Приведена на рис. 3.50.
На схеме показаны выходная цепь защиты с блоки-
ровкой от токовой защиты обратной последовательности
н включение реле РП1, блокирующего защиту при ис-
чезновении тока в цеци генератора (рис. 3.50,й). -
Контакт РП1 показан на рис. 3.23. Замедление реле
РП1(примерно 1 с) при автоматическом вводе защиты
* 159
s работу После появления тока в Трехфазном токовом
реле РТ, включенном в цепь генератора, нужно для
предотвращения излишнего действия защиты от потери
возбуждения при включении генератора методом само-
синхронизации.
Защита может действовать на отключение генерато-
ра от сети, если асинхронный режим недопустим для
генератора или для системы, или на перевод генератора
в допустимые условия работы прн асинхронном режиме.
В последнем случае защита действует на разгрузку ге-
нератора по активной мощности, в блок релейной фор-
сировки турбины для ее торможения, на отключение вы-
ключателей рабочего трансформатора собственных нужд
(если испытаниями или расчетами установлено, что в
асинхронном режиме напряжение снижается до непри-
емлемого уровня), на устройства гашения поля (для от-
соединения возбудителя от обмотки ротора) и на шун-
тирование обмотки ротора гасительным Сопротивлением. •,
При этом действия на гашение поля и на разгрузку re- j
нератора импульсные, что необходимо для обеспечения
возможности ресинхронизации генератора при переходе ]
на резервное возбуждение или восстановлении цепей )
основного возбуждения. '
Присоединение реле 2РС комплекта КРС-2 к цепям
тока и напряжения показано на рис. 3.50,6.
Защита, реагирующая на обратную реактивную мощ-
ность, может быть выполнена с использованием датчика ;
потери возбуждения (ДПВ) на основе разработки Союз-
техэнерго [22].
Датчик потери возбуждения представляет собой на-
правленное емкостное токовое реле, которое включает-
ся на ток фазы А и напряжение UBC. При cos<pr=l век-
тор тока опережает вектор напряжения, подающегося
на реле, на 90°. Угол максимальной чувствительности
фм,ч=180°, что соответствует работе генератора с фаз-
ным углом 90° bz емкостном
квадранте (рис. 3.51).
В [22] описана конст-
рукция ДПВ, выполняемого
на базе электромагнитного
токового реле РТ-40. В
дальнейшем предполагается
промышленный выпуск ДПВ
на полупроводниковых эле-
ментах.
Рис. 3.51. Векторная диаграмма
токов и напряжений при угле
максимальной чувствительности
ДПВ:
16b
Ток срабатывания ДПВ рекомендуется выбирать по
выражению
т Iном
ё*3 М*й + -*т)
где /ном — номинальный ток генератора; kn — коэффи-
циент надежности, принимается равным 1,1; хй, хт— со-
противления генератора и трансформатора блока.
При этом, как показали испытания [8], обеспечи-
вается надежное выявление асинхронного режима при
полной или частичной потере возбуждения.
Датчик потери возбуждения, так же как и^реле со-
противления, может кратковременно срабатывать при
нарушениях динамической устойчивости. Поэтому защи-
ту с ДПВ следует выполнять с выдержкой времени
1—2 с.
Схема включения защиты, приведенная в [22], в
основном аналогична показанной на рис. 3.50,а. Отли-
чие заключается в отсутствии трехфазного токового реле
и блокировки от токовой защиты обратной последо-
вательности (как показали испытания, ДПВ не сраба-
тывает при внешцих к. з.). Кроме того, в схеме защи-
ты с ДПВ предусмотрено минимальное реле напряже-
ния'с уставкой (0,85—0,9) //ном. Размыкающий контакт
этого реле включен в цепь отключения блока при недо-
пустимом асинхронном режиме для предотвращения из-
лишних отключений блока при неисправности ДПВ.
Отстройка ДПВ от режима недовозбуждения обеспе-
чивается практически для всех турбогенераторов, кроме
ТВФ-63. При наибольшем длительно допустимом потреб-
лении реактивной мощности ДПВ на генераторах
ТВФ-63 может сработать. Однако благодаря наличию
в схеме минимального реле напряжения это не приводит
к отключению .блока, так как в режиме недовозбужде-
ния напряжение не понижается, а повышается.
Если на генераторах ТВФ-63 ДПВ будет действовать
не на отключение, а на перевод в допустимые условия
асинхронного режима, то срабатывание ДПВ в режиме
' недовозбуждения может привести к отключению вы-
ключателей рабочих источников питания собственных
нужд (присоединенных к ответвлению от блока) сразу
на всех блоках и автоматическому переключению с по-
мощью АВР нагрузки собственных нужд всех блоков
на резервный источник питания. Это создает недопусти-
11—2212
161
мую перегрузку последнего, т. ё. аварийную ситуацию
на станции.
- Поэтому в дальнейшем (при внедрении ДПВ) целе-
сообразно рассмотреть вопрос о переносе контакта реле
минимального напряжения в общую выходную цепь
ДПВ.
Выявление потери возбуждения по отключенному
положению АГП. До внедрения защиты от потери воз-
буждения этот способ получил широкое распростране-
ние. Он применяется и в настоящее время на генерато-
рах ТВФ-63.
ЗРП
4РП
грп
2РП
От АГП 1Д
(импульсное
действие) —*
1РП
+_____| На отключение .
- 1РП '
РУ
выходным реле
резервных защит
1РП
+с JL
►рабочего источ-
ника питания с.н.
1РП, . / .
+.....<1__L*. На разгрузку блока,
„Потеря
возбуждения"
Рис. 3.52. Использование АГП в
ри возбуждения.
качестве датчика поте-
Как показал опыт эксплуатации турбогенераторов с
наиболее простой и надежной электромащинной систе-
мой возбуждения, наиболее вероятной причиной потери
возбуждения таких генераторов является ошибочное
или самопроизвольное отключение АГП. Поэтому при-
менение относительно сложных защит с реле сопротив-
ления или ДПВ на них вряд ли целесообразно.
В дальнейшем на турбогенераторах мощностью
63 МВт. предполагается применять вместо электрома-
шинкой высокочастотную систему возбуждения. В связи
с этим на них также будет предусматриваться защита
для выявления асинхронного режима.
Схема выявления потери возбуждения по отключен-
ному положению АГП приведена на рис. 3.52.
При отключении АГП в схему релейной защиты
блока подается импульс продолжительностью 1—1,5 с.
Пр» допустимости асинхронного режима этот импульс
вызывает срабатывание промежуточного реле 1РП, воз-
162 1
действующего на разгрузку блока по активной мощно- _
сти и на отключение выключателей рабочего источника
питания собственных нужд (если это необходимо вслед-
ствие недопустимого снижения напряжения на собствен-
ных нуждах в условиях асинхронного режима).
Отключение возбудителя от обмотки ротора генера-
тора и ее шунтирование гасительным сопротивлением
осуществляются в схеме возбуждения при отключении
АГП.
При срабатывании выходных реле основных или ре-
зервных защит (реле ЗРП, 4РП соответственно) цепь
реле 1РП разрывается контактом самоудерживающегося
на время импульса АГП реле 2РП. Диоды в цепи са-
моудерживания предотвращают срабатывание реле 1РП
от контактов выходных реле ЗРП\ 4РП.
Если асинхронный режим недопустим, импульс от
АГП подается на выходные реле резервных защит, дей-
ствующие на отключение блока без останова турбины.
3.13. ЗАЩИТА ОТ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Устанавливается на всех энергоблоках с турбогене-
раторами мощностью 160 МВт и более. Выполняется
на максимальном реле напряжения РН-58/200, имеющем •
коэффициент возврата &в>0,85.
Уставка на реле напряжения принимается 17С)3=
= 1,2 ^/ном. - _
Защита не имеет выдержки времени и может дейст-
вовать только на холостом ходу генератора (на гаше-
ние поля). При работе блока на нагрузку она автома-
тически выводится из действия с помощью трехфазных
токовых реле, размыкающих свои контакты при появ-
лении тока и устанавливаемых, для использования в
схемах УРОВ с целью контроля тока в выключателях.
При переходе генератора блока в режим холостого
хода защита автоматически вводится в действие с вы-
держкой времени около 3 с, перекрывающей длитель-
ность кратковременного повышения напряжения на ге-
нераторе при его отключении от Сети (рис. 3.53,а).
Схема включения защиты на блоках с выключателем
в цепи генератора показана на рис. 3.53,6. Реле 2РТ ,й
ЗРТ вводят защиту в действие при отключенном выклю-
чателе в цепр генератора. При включенном положении
этого выключателя и отключении выключателя (или
, и» 163
г)
Рис. 3.53. Схемы защиты от повышения напряжения.
а — включение реле напряжения; б —схема защиты для блока с одним или
двумя выключателями иа стороне ВН и с выключателем в цепи генератора;
в схема защиты для спаренных блоков; г — схема защиты для блока
генератор—автотрансформатор t
164
двух выключателей) на стороне ВН реле 2РТ, ЗРТпря
повышении напряжения могут разомкнуть свои контак-
ты из-за значительного возрастания тока намагничива-
ния трансформатора блока. Для ввода защиты в дейст-
вие в этом случае предусмотрено использование ре-
ле 1РТ.
При отсутствии (выключателя в цепи генератора по
указанной причине в схеме защиты должно предусмат-
риваться токовое реле на стороне ВН.
На спаренных блоках (рис. 3.53,в) также исполь-
зуются токовые реле на сторонах НН и ВН. Следует от-
метить, что включение и а сторону ВН каждого блока
отдельного токового реле недопустимо, так как при от-
ключении выключателей IB, 2В и подъеме напряжения
с нуля на одном из генераторов на оба трансформатора
в случае значительного повышения напряжения токовые
реле могут сработать при возрастании тока намагничи-
вания трансформатора.
При отключении из схемы любого из спаренных бло-
ков разъединителем защита вводится в действие ’вспо-
могательным контактом этого разъединителя (1Р или
2Р) на случай, если окажется необходимым поднимать
на этом блоке напряжение с нуля.
На блоках генератор—автотрансформатор
(рис. 3.53,г) для ввода защиты в действие предусматри-
вается использование трех токовых реле.
Глава четвертая
УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ НА ТРАНСФОРМАТОРАХ
И АВТОТРАНСФОРМАТОРАХ БЛОКОВ.
4.1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Защита ДЗТ-21 предусматривается на трансформато-
рах и автотрансформаторах блоков в качестве основной
защиты от всех видов к. з. Обладает высокой чувстви-
тельностью (Z«,37=0,3/hom) благодаря применению для
отстройки от токов включения сочетания время-импульс-
ного принципа и торможения током второй гармоники
[23].
Время-пмпульсный принцип основан на отличии ви-
да тока включения и тока к. з. при повреждении в зоне
защиты. Ток включения однофазных трансформаторов
165
состоит из ряда однополярных импульсов, ширина ко- •
торых несколько меньше .паузы между ними (рис. 4.1).
При включении трехфазного трансформатора ток <
может содержать как однополярные, так и разнополяр-
ные импульсы. В последнем, случае паузы могут быть
меньше. .
Рис. 4.1.Структурная схема и диаграммы работы реагирующего ор-
гана защиты ДЗТ-21.
а — структурная схёма; б — работа РО при включении трансформатора;
в — работа РО при к. з. в зоне защиты.
Время-импульсный принцип реализуется в реагиру-
ющем органе защиты РО в виде схемы сравнения' дли-
тельности пауз на заданном уровне замера с заданным
временем.
На рис. 4Л,о приведена структурная схема РО. В нее
входят релейный формирователь :прямоугольны1Х им-
пульсов РФ, элемент времени на возврат Вв и элемент
выдержки времени В.
При однополярных -бросках тока намагничивания
паузы между импульсами релейного формирователя .со-
гласно [23]. не менее 6,6 мс, они превышают уставку Вв
(4,5—5 мс), и на выходе последнего имеются паузы с
периодичностью промышленной частоты. Так как устав-
ка элемента В больше периода промышленной частоты
(21—.23,5 мс), он не срабатывает (рис. 4.1,6).
- При синусоидальном токе, большем уставки реле,
паузы на выходе РФ меньше уставки' Вв, на выходе Вв
паузы отсутствуют и элемент В срабатывает (рис. 4.1,в).
Таким образом, РО обеспечивает надежную отстройку
168
защиты от однополярных токов включения и срабатыва-
ние при синусоидальном токе внутреннего к. з.
Отстройку от разнополярных токов включения мож-
но обеспечить снижением уставки по длительности пау-
зы (элемент Вв). Однако при этом повышаются требо-
вания к ее стабильности и ухудшается работа защиты
при переходных процессах. Поэтому для улучшения от-
стройки от разнополярных бросков тока намагничива-
ния в защите ДЗТ-21 дополнено торможение током вто-
рой гармоники.
В [23] показано, что торможение током второй гар-
моники может обеспечить отстройку защиты от любых
токов (включения. Защиты с использованием для от-
стройки от -бросков тока намагничивания только тока
второй гармоники широко' применяют за рубежом. Од-
нако при таком выполнении защита замедляется прн
внутренних к. з., сопровождающихся переходным про-
цессом, на время, превышающее в 2—2,4 раза постоян-
ную времени первичной цепи.
При использовании торможения током второй гармо-
ники в качестве Дополнения к время-импульсному прин-
ципу отстройки от токов включения-замедление защиты
при внутренних к. з. значительно меньше.
Время срабатывания • защиты ДЗТ-21 при синусои-
дальном токе не более 0,04 с. В условиях переходного
процесса, три постоянной времени первичной цепи Т=
=0,1 с, оно может возрастать до 0,08 с.
Весьма важным дополнением к реагирующему орга-
ну РО в защите ДЗТ-21 является корректирующее зве-
но, представляющее, собой трансреактор в дифференци-
альной цепи. Оно необходимо для восстановления бесто-
ковых пауз в токе включения, исчезающих во вторичной
цепи трансформаторов тока при их насыщении, вследст-
вие поглощения постоянной составляющей ветвью на-
магничивания через несколько периодов после вклю-
чения.
Наличие трансреактора также улучшает работу за-‘
щиты при к. з. в зоне действия при ‘синусоидальном токе
, с апериодической составляющей. Последняя при этовр
J полностью поглощается ветвью намагничивания транс-*
j реактора, что обеспечивает работу защиты без замед-
ления. --
При больших значениях тока к. з. в защищаемой зе*~
не трансформаторы тока могут насыщаться. Вследствие
этого so вторичном то'ке появляются паузы. Наличие
трансреактора способствует сокращению их длитель-
ности, благодаря чему обеспечивается
работа РО при погрешности трансформаторов тока до
40%. При большей кратности тока должна работать
имеющаяся в защите дифференциальная отсечка.
Для отстройки от токов небаланса при внешних к. з.
, в защите ДЗТ-Uj имеется процентное торможение.
Предусмотрено две цепи торможения, и имеется воз-
! можность подключения дополнительных цепей тормо-
' жёния при использовании специальной приставки, по-
ставляемой по требованию заказчика. Тормозные харак-
теристики защиты показаны
В условиях переходного
Ч процесса при внешних к. з.
! i отстройка от токов небалан-
? са обеспечивается совмест-
i ным действием процентного
торможения, гармонического
торможения и корректирую-
' щего звена, поглощающего
апериодическую составляю-
щую тока небаланса. *
О 7 9 ф) Защцта пр^етатагт^
v “ ° Vi0*far четырехмодульную кас-
сету. Три модуля (по одно-
Рис. 4.2. Тормозные характерней МУ на фазу) Содержат каж-
тики защиты ДЗТ-21. дый элементы рабочей «
тормозных цепей и реаги-
/рующий орган РО, а четвертый — общие элементы
1 для всех трех фаз (усилитель, выходные реле и блок
Хпитания).
U Вторичные цепи трансформаторов тока, ограничи-
/ Чвающих зону защиты, подключаются к рабочей цепи
s (/раб) через трансреактор ТР (рис. 4.3), имеющий от-
ветвления для выравнивания токов и дискретного регу-
лирования минимального тока срабатывания защиты
(при отсутствии торможения) в диапазоне 2,5—5 А. При
необходимости дополнительного выравнивания устанав-
I ливаются автотрансформаторы 1Ат, 2Ат, поставляемые
| 'комплектно с защитой.
.Ток ответвления на собственник нужды подается на
, трансреактор от трансформатору тока, используемых
для защиты рабочего трансформауа, через промежу«
точный трансформатор тока ПТР т адКГК-120,
168-
' Цепи процентного торможения Т% включаются на
токи в плечах защиты через промежуточные трансфор-
маторы тока TTI, ТТ2, имеющие ответвления для дис-
кретного регулирования коэффициента торможения.
Дифференциальная отсечка (ОТС) и торможение
током второй гармоники ( /2т) включены в рабочую
цепь защиты.
ттг
Tt.fi
Т%
С
Рис. 4.3. Структурная схема защиты ДЗТ-21
и ее включение на блоке генератор—транс-
форматор." '
К защите
ТСН
HtL
отключение
„ От РО
других фаз
ВР
БП
•
i*3C~ у—_
Г. 4гг —
Нр^очеА
му ТСН .г
Ток рабочей цепи после двухполупериодного выпрям-
ления без сглаживания подают на вход РО. Тормозные
токи (процентного торможения и второй гармоники)
после двухполупериодного выпрямления со сглаживани-
ем тоже подают на вход РО, но встречно с рабочим
током.
Выходц РО всех трех фаз подают на усилитель У и
выходные реле ВР. Источником питания РО и усилите-
ля У, выполненных на полупроводниковых элементах,
служит блок питания БП.
. “"'"В рабочую цепь (рис. 4.4) после трансреактора ТР
включен выпрямитель на диодах Д1—Д4. Выпрямлен-
ное напряжение, пропорциональное току на входе ТР,
подают через резисторы R8, R9 на вход РО.
369
Номинальные токи ответвлений трансреактора со-
ставляют:
Номер ответвления ... 1 2 3 4 5 -6
/иом, А............... 5 4,6 4,25 3,63 3,0 2,"5
В рабочую цепь включена дифференциальная отсеч-
«а, выполненная на реле РТ с магнитоуправляемым кон- \
тактом. РТ зашунтировано сглаживающим ’ конденсате-'
ром С]. Диод Д5 не допускает разряда этого конденсат
тора на рабочую цепь во время пауз в токе.
Рис. 4.4. Схема рабочей цепи защиты ДЗТ-21.
Отсечка имеет две уставки по току 6/Ном и 9/нОМ
(устанавливают накладкой Н2). Сумма сопротивлений
резисторов R2 и R5 значительно больше приведенного
сопротивления нагрузки вторичной цепи трансреактора,
вследствие чего цепь отсечки практически не влияет на
токи в рабочей цепи при любом положении накладки Н2.
Ко второй вторичной обмотке трансреактора подклю-
чена упрощенная цепь гармонического торможения, со-
держащая резистор R3, фильтр второй гармоники Др—
С2, выпрямительный мост на диодах’ и стабилитронах
ДЮ—Д13, сглаживающий конденсатор С4 и резистор
R10.
В качестве тормозного сигнала используется выпрям-
ленный ток плеча фильтра с конденсатором С2. Стабили-
троны ДЮ, Д11 предназначены для ограничения тормоз-
ного сигнала при больших токах к, $, в зоне защиты С
целью снижения замедления, создаваемого гармониче-
ским торможением.
170
Торможение током второй гармоники обеспечивает от-
стройку от разнополярного тбКа включения с длитель-
ностью пауз не менее 4,5 мс и относительным содержа-
нием второй гармоники не менее 43%.
Согласно {23] при минимальном токе срабатывания
0,3/цом защищаемого трансформатора благодаря соче-
танию время-импульсного принципа и гармонического
торможения защита обеспечивает отстройку от токов
включения с амплитудой, превышающей амплитуду но-
минального тока трансформатора примерно в 8—9 раз.
Такая отстройка, как правило, вполне достаточна.
Рис. 4.5. Схема цепи процентного торможения.
В цепь процентного торможения каждой фазы по-
дается сумма модулей токов, подведенных к промежу-
точным трансформаторам тока ТТ1 и ТТ2. После вы-
прямления тормозных токов мостами ВМ1, ВМ2 они
суммируются в резисторе R1 (рис. 4.5).
При необходимости торможения-от третьей цепи то-
ка в нее включается приставка, состоящая из промежу-
точного трансформатора тока, аналогичного ТТ1 и ТТ2,
и такого же выпрямительного моста, как ВМ1 и В М2.
Выход этого выпрямительного моста присоединяется па-
раллельно выходу мостов ВМ1 и ВМ2. Приставка вы-
пускается в трехфазном исполнении.
Номинальные токи ответвлений первичной обмотки
трансформатора тока Т77 (ТТ2);
\
Номер ответвления .*...... I 2 3 4
А*,,, ••••««»•• б 3»75 3,0 2,5
В цепь торможения включены диоды Д6 и Д7, ста-;
билитроны Д8 и Д9, сглаживающий конденсатор СЗ и
резисторы R6, R11 и R12. Благодаря -наличию стабили-
трона Д8 в начальной части тормозной характеристики
имеется горизонтальный участок (рис. 4.2).
С помощью накладки НЗ длина горизонтального,
участка может устанавливаться равной 0,6/ном или /ном'
ответвления ТР.
-13В '
Рис. '4.6. Схема РО.
Тормозная характеристика представляет собой зави-
симость тока срабатывания от полусуммы тормозных
токов (рис. 4.2). Коэффициент торможения определяет-
ся для. наклонного участка, тормозной характеристики
по выражению
Плавная регулировка коэффициента торможения |
производится с помощью резистора Р12.
Схема реагирующего органа приведена на рис. 4.6
(ом. также рис. 4.1,а). Релейный формирователь РФ
выполнен на транзисторе Т1 по схеме усилителя-ограни-.
чителя.
Регулировка тока срабатывания РФ, соответствую-
щего минимальному току срабатывания защиты, произ-
водится внешним переменным резистором RJ3. Мини-
мальный ток срабатывания защиты может устанавли-
ваться в диапазоне (0,3—0,7) /ном ответвления ТР.
Конденсатор СЗ создает небольшую задержку сра-
батывания РФ (примерно 0,4 мс) для повышения по-
мехоустойчивости защиты при возникновении высоко-
частотной продольной помехи. _
Элемент 'Выдержки времени на возврат Вв выполнен
на транзисторах Т2 и ТЗ и делителе напряжения R16,
R17 и содержит зарядную цепь R5—C1.
Элемент выдержки времени В состоит из порогово-
го органа, выполненного на транзисторах Т4, Т5 и дели-,
теле напряжения R16, R17 и зарядной цепи R12—С2.
В РО осуществлена' положительная обратная связь
соединением через диод Д7 выхода органа и средней
Рис. 4.7. Усилитель, блок питания и выходные реле защиты ДЗТ-21.
Г —для включения РУ; II— для включения второго выходного реле; III — к
выходному реле основных защит*
точки делителя R6, R7. К этой точке присоединено так-
же зарядное сопротивление R5 элемента Вв. /
К выходам РО подключается усилитель по схеме
ИЛИ на диодах Д1—ДЗ (рис. 4.7). Усилитель выполнен
на транзисторах Tl, Т2. На выходе усилителя включе-
но промежуточное реле РП1 с матнитоуправляемым кон-
тактом.
' Блок 'питания представляет собой параметрический
стабилизатор, выполненный на стабилитронах Д4—Д5
и резисторах R1—R4. Стабилитроны Д1—ДЗ и диод
Д6-1 предназначены для компенсации разброса напря-
жений стабилитронов Д4 и Д5. Необходимость перемо-
чек, показанных пунктиром, определяется при завод-
ской калибровке модуля.
173
Диод Д6-2 предназначен для защиты стабилитроне
Д1—ДЗ при подаче на модуль напряжения обратной по-
лярности. Конденсатор С1 установлен для исключения
влияния на реагирующие органы реле помех, поступаю-
щих по цепи питания.
. Контакт реле РП1 включен в цепь катушки выход*
ного реле РП2 типа РП-220. Искрогасительный контур
Д6—С2 и диоды Д7-1 и Д7-2 предусмотрены для улуч-
шения условий работы герметизированного контакта
РП1. ;
При необходимости в цепь катушки выходного реле
РП2 может быть включено указательное реле РУ.
Предусмотрена также, возможность присоединения па*
раллельно катушке РП2 второго выходного реле типа
РП-220. Следует, однако, учитывать, что контакт релё
РП1 жжет управлять не более чем двумя реле типа
РП-220. - j
Комплектно с защитой ДЗТ-21 могут поставляться
два типа автотрансформаторов для расширения диапа--
зона выравнивания токов плеч защиты (заказывают по]
три автотрансформатора для каждого плеча, в котором]
необходимо их использование). . с
. Повышающий автотрансформатор типа АТ-31УЗ
имеет 11 ответвлений. Номинальные токи ответвлений:.
Выводы........1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-3 1-11 ’
/„ом. А....... 0,34 0,44 0,6 0,81 1,10 1,45 1,97 2,5
Защита подключается к выводам 1-11.
У понижающего автотрансформатора АТ-32УЗ так-
же 11 ответвлений. Номинальные токи ответвлений:
Выводы........1-2 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11
/яом, А....... 5 7,6 9,6 12,2 15,6 20,0 25,0 31,3
Защита присоединяется к выводам 1-2.
Автотрансформаторы длительно допускают ток, рав-
ный 3 /ном ответвления, но не менее 1,2 А и не более
10 А.
Длительно допустимый ток для всех ответвлений
И Т0РМ03НЫХ 1хепе^> а также приставки равен
Односекундная термическая стойкость защиты, при-
ставки и« автотрансформаторов не менее 40 /ном от-
ветвления, но не менее 20 А и не более 200 А.
174
Минимальный ток срабатывания защиты рекомен-
дуется принимать равным 0,3 /НОм защищаемого транс-
форматора или автотрансформатора. В последнем слу-
чае номинальный ток должен соответствовать проход-
ной мощности.
Следует отметить, что по условию отстройки от то-
ков включения автотрансформаторов допустимо выби-
рать ток срабатывания по номинальному току, соответ-
ствующему типовой, а не проходной мощности. При
этом чувствительность защиты существенно повысилась
бы. Однако это невозможно, так как потребовалось бы
обеспечить разные уровни токов в рабочей и тормозной
цепях защиты, что привело бы к значительному услож-
нению токовых цепей.
В дальнейшем целесообразно рассмотреть вопрос о
расширении диапазона номинальных токов ответвлений
трансформаторов ТТ1, ТТ2 тормозной цепи (например,
выполнить еще один отвод с номинальным током 10 А).
Расчет защиты следует начинать с определения но-
минальных токов защищаемого трансформатора (авто-
трансформатора) во вторичных цепях трансформаторов
тока по выражению
(4-2)
/
где /ном номинальный ток трансформатора (авто-
трансформатора); £сх— коэффициент схемы, равный 1
при соединении вторичных обмоток трансформаторов
тока в звезду и при соединении в треугольник;
Ki — коэффициент. трансформации трансформаторов
тока.
Если значение Для каждого плеча защиты выхо-
дит за пределы диапазона номинальных токов ТР (2,5—
5 А) более Чем на 0,5 А, то в этом плече необходима
установка выравнивающего автотрансформатора.
При применении повышающего автотрансформатора
для'|присоединения к трансформаторам тока использует-
ся его ответвление с ближайшим меньшим /в номи-
нальным током (/Отв,ат</в). При использовании пони-
жающего автотрансформатора к защите присоединяется,
ответвление с ближайшим большим /в номинальным то-
ком (/отв>АТ>/в) •
175
Коэффициент трансформации автотрансформатора
^7=—^, (4.3)
7 отв, АТ
где /Ном,ат — номинальный ток ответвления, присоеди-
няемого к защите.
Для повышающего автотрансформатора /НОм,ат=
= 2,5 А, а для понижающего /Ном,ат = 5 А.
Ток, подающийся на защиту,
7b'=^z.at/b.
Ток ответвления на собственные нужды подается в
защиту (рис. 4.3) только в случаях, когда при к. з. з
трансформатором собственных нужд lc,&min'<kn№ пр
/г„= 1,5.
Коэффициент трансформаций промежуточного транс
форматора тока ПТР (рис. 4.3) выбирается так,
бы вторичный ток трансформаторов тока в цепи транс
форматора собственных нужд, соответствующий мощ
нести трансформатора блока (или проходной мощности
автотрансформатора), понижался до 2,5—5 А. При этой
//=-К/,птр/в. (4-
Ток каждого плеча защиты подается на свое ответв
ление трансреактора ТР. Для одного из плеч (любой!
кроме цепи трансформатора собственных нужд) выби*
рается ответвление ТР с номинальным током, бли-
жайшим меньшим значения тока // (или /в при отсут-
ствии выравнивающего автотрансформатора) данного-
плеча. Для всех остальных плеч защиты ответвления ТР
выбираются по ближайшему (меньшему или большему):
значению номинального тока к полученному по выра-
жению
г __ т ?в,п
1 отв,раб,л — 1 отв.раб,! “Т"
7в1
Далее определяется для каждого плеча защиты от-
носительное значение минимального тока срабатывания
защиты по выражению
7cf,mZ»==0,3y
7отв.раб
В случае значительных расхождений /Ср,т<п для от-
*
дельных плеч защиты рекомендуется уточнить выравни-
вание токов автотрансформаторами (принять другие от-
176
7 r
1 в
(4-7)
ветвления, обеспечивающие сближение значений ICp,mtn)~
«
Уставка защиты /Ср,т<п, устанавливаемая перемен-
ным резистором R13 (рис. 4.6), принимается равной
наибольшему значению, полученному по (4.7).
Расчет цепи процентного торможения выполняется
по условию отстройки от токов небаланса, обусловлен-
ных периодической составляющей начального тока внеш-
него к. з. Расчет выполняется при максимальном значе-
нии тока внешнего трехфазного к. з., поскольку этому
соответствует наибольший ток небаланса.
Следует ответить, что однофазный ток к. з. на сте-
роне ВН или СН автотрансформатора может быть
больше трехфазного. Однако ток небаланса при одно-
фазном к. з. всегда меньше, так как трансформаторы
тока работают с меньшей полной погрешностью. Это'
объясняется тем, что при трехфазном к. з. вторичная
нагрузка трансформатора тока в 1,5 раза больше, чем
при однофазном.'Соответственно при трехфазном К. з.
э. д. с. трансформатора тока, а следовательно, и его
ток намагничивания больше, чем при однофазном к. з.
Расчет токов к. з. может выполняться на основе [18].
Вторым расчетным условием для цепи процентного
торможения является обеспечение отсутствия торможе-
ния при токах нагрузки до номинального тока транс-
форматора (автотрансформатора). Это необходимо для
исключения загрубления защиты и обеспечения ее наи
большей чувствительности при малых токах поврежде-
ния и наличии тока нагрузки (например, при витковых
замыканиях). <
В защите трансформаторов блоков используется
одна цепь процентного торможения (рис. 4.3). При
этом ответвление трансформатора тока ТТ1 выбирает-
ся по условию обеспечения начала торможения при но-
минальном токе защищаемого трансформатора:
, __0,5Лк>м^С/,ат
ОТВ,Т1 / // •
^нач.-г4/
С целью повышения эффективности торможения ре-
комендуется принимать длину горизонтального участка
тормозной характеристики /нач, те1. Тогда
. /отв,т==0,57/. (4,8)
В защите автотрансформаторов блоков целесорбраз~
но' выполнять цепи торможения со всех трех сторон
12—2212 177
(рис. 4.8). В этом случае выбирают ответвления транс-
форматоров тока ТТ1, ТТ2 цепи процентного торможе-
ния и приставки с номинальными токами, ближайши-
ми большими значений соответствующих токов /в'.
Рис. 4.8. Схема включения защиты ДЗТ-21 блока генератор—авто-
трансформатор.
Действительное значение тока начала торможения в
долях номинального тока трансформатора (автотранс-
форматора) может быть определено по выражению
Лгач.торм _ £нач,т ..
/ном “о,52/т •
*
Для трансформатора блока при одной цепи тормо-
жения
(4.10)
Т f
Для автотрансформатора при трех цепях торможения
____________ Л>агр,ВН д ^нагр.СН । ^нагр.НН (4 11)
*Т ^отв.т.ВН А>тв,т,СН Л>тв,».НН
где Гнагр — токи нагрузки, приведенные к цепи торможе-
ния реле с .учетом Кьптр и Kj,at-
178 ' ’ ,
Токи нагрузки следует определять для реально воз-
можных максимальных режимов, например:
генератор работает с номинальной нагрузкой, ток со
стороны ВН равен номинальному току автотрансформа-
Рис. 4.9. Схема резервной дифференциальной защиты,
а — на реле с торможением; б — на реле без торможения.
тора, со стороны СН соответствует разности проходной
мощности автотрансформатора и .полной мощности ге-
нератора;
генератор работает, с номинальной нагрузкой, ток
со стороны СН равен номинальному току автотрансфор-
матора, со стороны ВН соответствует разности проход-
ной 'мощности автотрансформатора и полной мощности
генератора;
генератор отключен, токи со сторон ВН и СН рав-
ны 'Номинальным токам автотрансформатора.
При приведенных выше способах выбора ответвле-
ния тормозной цепи и значения /Ha4, т относительный ток
начала торможения, подсчитанный по (4.9), равен номи-
нальному току трансформатора или больше него, но не
превышает (1,15-т-'1,3)/ном-
Учитывая 'последнее, можно считать, что защита
надежно отстроена от токов небаланса при удаленных
12* 179
ft. з., Когда ток в защите соответствует концу Горизон-
тального участка тормозной характеристики. В этих
условиях погрешности трансформаторов тока не выхо-
дят за пределы класса точности, а ток небаланса при
регулировании напряжения автотрансформаторов с по-
мощью РПН значительно меньше минимального тока
срабатывания защиты.
Для выбора уставки коэффициента торможения
определяется расчетный ток небаланса
/нб.расЧ=/;б+/;б+7:б. (4.12)
Составляющая /нб' обусловлена. погрешностями
трансформаторов тока, Она определяется по выражению
^иб^^апер^одн^к.тох» (4-13)
где &апер—> коэффициент, учитывающий переходный
процесс, принимается равным 1*; /года— коэффициент
однотипности трансформаторов тока, равный 1; е —от-
носительное значение полной погрешности трансформа-
торов тока, принимается равным 0,1.
Ток /к, max для блоков генератор—трансформатор без
выключателя в цепи генератора определяется при к.з.
на стороне ВН. При к. з. на стороне НН ток больше, но
при этом нет необходимости ;в отстройке защиты от то-
ков небаланса, так как ее действие не создает никакого
ущерба.
Для блоков генератор—трансформатор с выключате-
лем в цепи генератора/к рассчитывается при к.з. на
стороне НН. Отстройка защиты от токов небаланса в
этом случае необходима во избежание потери нагрузки
собственных нужд при повреждении генератора.
Для блоков генератор—автотрансформатор токи /к
определяют на каждой стороне автотрансформатора, и
токи небаланса вычисляют отдельно для каждого пле-
ча защиты.
При наличии РПН или ПБВ. 1К определяют при
среднем положении регулирующего устройства.
Составляющая 7Нб" возникает при изменении коэф-
фициента трансформации защищаемого трансформатора
(автотрансформатора) в результате регулирования на-
пряжения. На блоках генератор—трансформатор это воз-
* Имеются также предложения принимать для защиты ДЗТ-21
Лапер=2. Однако эти предложения представляются недостаточно
основанными.
180
можно лишь при наличии ПБВ (блоки с генераторами
мощностью 63—160 МВт). На блоках генератор—авто-
трансформатор составляющая /Нб" возникает при регу-
лировании напряжения на стороне СН с помощью РПН:
^нб=а,ио^Р^к>тйд:’ (4.14)
где Отах — относительное значение наибольшего откло-
нения регулируемого напряжения от его среднего зна-
чения; р—-.коэффициент токораспределения, определяю-
щий долю тока в обмотке регулируемой стороны авто-
трансформатора. Для трансформаторов с ПБВ р=1.
Ток W" обусловлен неточностью выравнивания то-
ков в плечах защиты:
^^Лтв.раб.расч-^отв.рабр^^^ (4.15)
^отв.раб.расч
Здесь /отв,раб,расч — расчетное значение номинального
тока ответвления ТР; /отв, раб — номинальный ток вы-
бранного ответвления ТР; р — коэффициент токораспре-
деления для данного плеча защиты.
Для каждой из трех точек к. з., внешних для защи-
ты автотрансформатора блока, определяют значения
/Нб'" в двух плечах, для которых /отв,раб определяли по
(4.6). Эти значения суммируют с учетом знаков. Ре-
зультирующее значение, Дб"7 подставляют в (4.12) как
положительное число независимо от его знака после
суммирования.
Для определения коэффициента торможения по ре-
зультатам расчета токов небаланса вычисляют при каж-
дом из полученных значений /к, т.ах'.
т ___ . Дб,расч^схДг,АТ
£раб —
(4.16)
Л>тв,рабК/
Для каждой тормозной цепи
*Т
Согласно (4.1) и с учетом рис. 4.2
» MjPaC~£cp,miB
Ъ ——- *_____
(4.17)
0,5¥T“S^
(4.18)
Коэффициент торможения защиты определяют от-
дельно для каждой тормозной цепи. Наибольшее значе-
ние #т принимают и устанавливают резистором R12.
181
Уставку отсечки во всех случаях можно принимать'
минимальной (67ПОМ), поскольку при этом обеспечивает? :
ся ее отстройка от токов (включения и от токов неба-з
ланса при внешних к. з. :
Чувствительность защиты, при внутренних к. з. веет- '
да высокая благодаря малому значению минимального'
тока срабатывания и наличию горизонтального участка fl
тормозной характеристики. 3
Коэффициент чувствительности может быть опреде- Ц
лен на основе рекомендаций [3]. Для этого на графике |
тормозной характеристики должна быть нанесена точка, I
соответствующая минимальному току металлического J
к. з. в зоне защиты (точка А на рис. 4.2). Координаты .1
этой точки |
0,5Е/т И /раб” I----------—д- • 1
• , • 7 отв,раб*'/ .3
Прямая ОА является геометрическим местом точек, |
соответствующих изменяющемуся переходному сопротив-' Я
лению в месте к. з. при сохраняющемся соотношении Л!
рабочего и тормозного токов. Эта прямая во всех слу- Я
чаях пересекает горизонтальный участок тормозной ха- «
рактеристики. В этой точке пересечения защита рабо- J
тает на пределе чувствительности с током /с₽>т«п- Я
Коэффициент чувствительности равен: 1
/раб < , или (4Л9) I
hi.s.tnln и,«иом Я
Согласно Правилам устройства электроустановок ко- -Ц
эффициент чувствительности при к. з. на выводах транс- |
форматоров должен быть йч>2. Для автотрансформа- I
Торов мощностью 3X167 и 3X267 такой же k4 должен 1
обеспечиваться при повреждениях регулировочной об- |
мотки (РО). Ток со стороны ВН или СН при поврежде- 1
ниц РО. составляет Д<1,5/НОм, и защита работает с’Ч
£ч>2. При применении менее чувствительной защиты «
(например, на реле РНТ или ДЗТ-11). для ликвидации
повреждений РО дополнительно устанавливается специ-
альная защита [24].
Защита на реле с НТТ предусматривается на энерго-
блоках АЭС в качестве резервной к продольным диффе-
ренциальным защитам генератора и трансформатора
(автотрансформатора).
: г На блоках, подключаемых через один выключатель
к двойной системе шин, применяют защиту без тормоз- ’
182 .
ного действия, а на блоках, присоединяемых к схемам
3/2, 4/3 и многоугольника через два выключателя,—
защиту с торможением. В последнем случае тормозная
обмотка реле предназначена для отстройки от токов
небаланса, обусловленных большим током со стороны
энергосистемы в трансформаторах тока на стороне ВН
при внешнем к. з. за одним из выключателей блока
(рис. 4.9). При отключении выключателя, в цепь кото-
рого включена тормозная обмотка Т, защита работает
без торможения.
Для защиты без тормозного действия используют
реле РНТ-565 или РНТ-566 в зависимости от значений
номинальных вторичных токов трансформаторов тока
(5 или 1 А). Для защиты с тормозным действием при-
меняют реле ДЗТ-11/2.
Во избежание превышения в нагрузочном режиме
длительно допустимого тока уравнительной обмотки ре-
ле (Ур на рис. 4.9) при вторичном токе со стороны НН,
близком к 10 А, она включена так, что по ней проходит
разность токов со сторон НН и ВН. t.v ,
Tok срабатывания защиты на реле РНТ и на реле
ДЗТ-11 при отсутствии торможения выбирается по двум
условиям:
отстройки от токов, включения; для реле РНТ ток
срабатывания- должен быть Л-,3>1,3 /ном, а для реле
ДЗТ-11 /с>з^1>5’ /нон(>
отстройки от токов небаланса при максимальном
значении тока трехфазногб внешнего к. з. на стороне
ВН блока.
Принимается большее значение Icti из полученных
по указанным двум условиям.
Для определения /с,з по второму условию вычисляет-
ся ток йебаланса согласно (4.12). Ток 1^' подсчиты-
вается Согласно (4.13) при максимальном значении то-
ка внешнего трехфазногб к. з. Для блоков без выключа-
теля в цепи генератора /Пб' определяется при к. з. На
стороне ВН, а при наличии выключателя генератора —
на стороне; НН. Ток 7Нб"=0, так как ’трансформаторы
блоков, на которых применяется данная защита, не
имеют регулирования напряжения. Ток обусловлен
неточностью подбора витков на рабочих обмотках реле.
Для выбора числа витков рабочей обмотки реле
для сторон ВН и НН производится предварительное
определение тока срабатывания защиты без учета' Лй!"'
183
по выражению (3.28). При этом коэффициент надежно,-а
сти йн принимается равным 1,3 для реле РНТ и 1,5 для!
р^ле ДЗТ. . |
" При предварительном определении 7с,з принимается ij
Для расчета числа витков рабочей обмотки опреде-1
ляют номинальные токи защищаемого трансформатора^
во вторичных цепях трансформаторов тока IB,i (для-*
стороны НН) и /в,и (для стороны ВН) согласно (4.2) и -|
ток срабатывания реле Icp,i (вторичный ток срабатыва-
ния защиты) со стороны НН.
Число витков рабочей обмотки реле для стороны с
большим номинальным током /в
Жр, I , (4.20).
7 ср,/
где FCp — м. д. с. срабатывания реле, равная 100 А.
Выбирается ответвление уравнительной обмотки с
> ближайшим меньшим числом витков.
Для стороны ВН число витков определяется по вы-
ражению
®»p,npac4==*®p,I (4-21)
Принимается ближайшее к полученному число вит-
ков рабочей обмотки стороны ВН.
Далее определяется ток небаланса 1^":
т* юР,1Г,расч wp,II
*иб— ----—----------
"р.П.расч
Уточняется ток срабатывания защиты по (4.20) с
учетом Если он окажется больше предварительно-
- го значения, то принимается следующее меньшее значе-
ние числа витков o>p,i, и последующая часть расчета
повторяется.
Окончательное значение тока срабатывания сопо-
• ставляется с полученным по условию отстройки от тока
включения. Если будет принято последнее, то число вит-
ков wP1I и дар,ц определяется согласно (4.20) и (4.21).
< ; При приведенном,выборе параметров рабочей цепи
отстройка защиты от тока ю з. за рабочим трансформа-
- \ / тором собственных нужд всегда обеспечивается и может
' не , проверяться.
184
Для выбора числа витков тормозной обмотки защи-
ты с торможением определяется расчетный ток небалан-
са при максимальном значении тока в трансформаторах
тока защиты в условиях трехфазного внешнего к. з. на
стороне ВН. Ток небаланса вычисляется согласно (4.12),
(4.13) и (4.22).
По полученному значению /Нб,расч определяется с
необходимым расчетным запасом рабочая м. д. с. в
реле:
Гр=йн-^--/Нб,расЧ®р,п» (4.23)
где —коэффициент надежности, равный 1,5.
С помощью тормозной характеристики при мини-
мальном, торможении (кривая 1 на рис. 3.16) опреде-
ляется тормозная м. д. с. i
Расчетное число витков тормозной обмотки
’ (4.24)
Тормозной ток в реле ранен:
Ц=1к,таХ-^- (4.25)
Чувствительность защиты проверяется при двухфаз-,
ном к. з. на стороне НН в условиях реально возможного
ослабления питания со стороны энергосистемы.
Для защиты без торможения
Лч = -/^, (4.26)
? - •'с.з 1;
где — ток в месте К. з.; /М1К(2> и /с>3 должны быть-
приведены к одному напряжению (ВН,или НН).
Для; защиты с торможением дополнительным услови- .
ем расчетного режима для проверки чувствительности
является отключение выключатели, в цепи которого нет
тормозной обмотки, с тем чтобы весь ток к. з. со сторо-
ны ВН создавал тормозное действие в реле. ~
Для расчета /гч определяют тормозную и рабочую
м. д. с. ,в реле, для чего должны быть вычислены вто-
ричные токи в обоих плечах защиты.
, Рабочая м. д. с.
^р== /в.вн«ор,п 4-1 B.iiHWp, г. (4.27)
185 -
Тормозная м. Д. с.
' Л«/..вн®,.' (4.28)1
Затем на графике тормозной характеристики,!
(рис. 3.16) проводят из начала координат прямую подд
Fp • „-Я
углом к оси абсцисс arctg -р-. В точке пересечениям
тормозной характеристики 2 (соответствует максималь-^
ному торможению) защита работает на пределе чувст<|
вительности при переходном сопротивлении .в месте к. зца
Соответствующая этой точке рабочая м. д. с. представ-1
ляет собой м. д. с. срабатывания реле в рассматривав’/,|
мои случае (Fp,ср). Коэффициент чувствительности за-а
щиты равен отношению расчетной рабочей м. д. с. при |
металлическом к. з. к м. д. с. срабатывания. - 3
Дифференциальная защита ошиновки на стороне ВН“1
применяется «а блоках, присоединяемых к схеме 0Р5Н
3/2, 4/3 или многоугольника. При наличии резервной
дифференциальной защиты блока (на АЭС) защита4!
ошиновки выполняется без торможения (на реле^
РНТ-566 или РНТ-565), а при отсутствии резервной'
дифференциальной защиты — с торможением (на реле5
ДЗТ-11/4). . ,
Защита ошиновки присоединяется к трансформатор
рам тока в цепи каждого выключателя блока на сторбр
не ВН и ’к трансформаторам тока, встроенным в транс-’
форматор блока, а на спаренных блоках —к трансфор-|
матррам тока, встроенным й. трансформаторы обоих;
бЛбКОВ;
Рйс. 4.10. Дифференциальная защита ошиновки.
й — Для энергоблоков ТЭС; б — для энергоблоков АЭС; в — выходные цени.
186
В качестве примера на рис. 4.10 показана, схема
включения защиты ошиновки, выполненной на реле с’
торможением и без торможения,
Расчет защиты ошиновки выполняется так же, как
для резервной дифференциальной защиты блоков, но
при этом не производится отстройка от токов включения
трансформатора блока.
4.2. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА
Z Газовая защита реагирует на газообразование внут-
ри бака трансформатора, возникающее в результате
разложения масла или разрушения изоляции под дей-
ствием значительных повышений температуры.
Выделяющиеся в трансформаторе газы поступают в
газовое реле, врезанное в маслопровод между трансфор-
матором и расширителем.
Газовое реле содержит два элемента — сигнальный и
отключающий.
Сигнальный элемент срабатывает при повреждени-
ях, сопровождающихся слабым газообразованием после
накопления определенного объема газа в реле.
При значительном повреждении, вызывающем бур-
ное выделение газа, повышается давление внутри бака
и создается переТок масла в сторону расширителя, воз-
действующий на отключающий элемент. Последний
срабатывает при превышении заданной скорости пото-
ка масла. При этом газ из бака трансформатора по-
падает в газовое реле и вызывает срабатывание сиг-
нального элемента позже действия отключающего эле-
мента.
Оба элемента тазового реле могут также подейство-
вать при снижении уровня масла (например, при течи
из бака) ниже тазового реле.
Газовая защита обладает высокой чувствительностью
и в ряде случаев выявляет повреждения в начальной,
стадии их развития. На некоторые виды опасных по-
вреждений (например, на пожар в стали сердечника
трансформатора, на замыкание малого числа витков
обмоток, на некоторые неисправности переключателей
ответвлений) реагирует только газовая защита, тогда
как Другие защиты при этом не приходят в действие^ /
По. указанным причинам газовая защита получила ;
широкое распространение, и ее применение на мойных
трансформаторах и-автотрансформаторах обязательно. ' .
187
В СССР выпускают два типа газовых реле — по-1
плавковое (типа ПГЗ-2) и чашечковое (типа РГЧЗ-66,).ч
При нормальной работе трансформатора газовое ре-|
- ле заполнено маслом и поплавки или чашечки сиг'наль-|
ного и отключающего элементов, закрепленные на осяхЛ
находятся в верхнем положении («плавают» в масле),|
контакты обоих элементов разомкнуты. |
Сигнальный элемент расположен выше входного и|
выходного отверстий реле в так называемой газовой^
ловушке, в которой собирается газ, поднимающийся из|
трансформатора. При заполнении газовой ловушки га-|
зом поплавок или чашечка сигнального элемента опус-'З
кается (поворачивается на оси) и замыкает контакт.!
При дальнейшем выделении газа он проходит в расш'И-|
ригель, и уровень масла в газовом реле больше не по<|
нижается. - |
Отключающий элемент помещен на уровне входного!
и выходного отверстий реле и не реагирует на слабое^
газообразование. При возникновении потока масла к
расширителю, если его скорость достаточна, отключаю*:
щий элемент опрокидывается и замыкает контакт. '
На рис..4.11 показано устройство реле РГЧЗ-66, по^
лучивщего в последнее время большее распространение!
Чашечки 1, 2 сига
нального и отключаю^
щего элементов заполз
йены маслом и удер-,
живаются в верхнее!
положений пружинами
3, 4 (пружина 5 на ри-
сунке не видна). При
заполнении газовой ло-»
расти-. . вущки газом масло из;
ршпелю 1 ' ®
5
1
8
1
9
В
2
10
Ц
нее вытесняется, и ча-|
шечка сигнального эле-|
мента под действием I
веса оставшегося в ней |
масла поворачивается
и замыкает свой кон- ;
такт 5. 1
Рис. 4.11. Газовое реле PJ43-66.
Подвижной контакт 6 отключающего элемента за-
креплен на пластине 7, вращающейся «а своей оси и
«реагирующей на заданную скорость потока масла.
, К пластине 7 прикреплена и удерживающая пружина 4. .
Чашечки сигнального и отключающего элементов ' за-.
м
(
крыты от действий йоТока мйслй экранами 8, &, Чашеч-
ка 2 предназначена только для обеспечения срабатыва-
ния отключающего элемента прн понижении уровня мас-
ла 'и полном его исчезновении из реле. В этом случае
она опускается и, поворачивая пластину 7, замыкает
контакт 6.
С обеих сторон корпуса реле имеются смотровые ок-
на 10 с делениями, указывающими объем газа, скопив-
шегося в реле (в кубических сантиметрах).
Сигнальный орган срабатывает, когда объем газа в
реле достигает 400 см3.
Чувствительность отключающего элемента может из-
меняться путем установки одной из трех пластин 7, от-
калиброванных на скорости потока масла , 0,6; 0,9 и
1,2 м/с.
Благодаря независимому действию пластины 7 и ча-
шечки 2 отключающий элемент реле РГЧЗ-66 при значи-
тельных внутренних повреждениях действует с относи--
тельно небольшой выдержкой, времени . 0,1—0,15 с при
скорости потока масла, превышающей его уставку в
1,5 раза. '
На крышке реле имеется кран 11 для отбора проб
газа и выпуска его из реле.
Реле устанавливается так, чтобы выделившийся в
трансформаторе газ без задержки проходил в газовую
ловущку, а после ее заполнения — в расширитель. Для
этого маслопровод, в котором находится реле, должен
иметь подъем в сторону расширителя не менее 2% (при
горизонтальном положении крышки реле) и на входе в
бак не выступать ниже уровня его-крышки. «—>.
Для ограничения количества газа, проходящего в
выхлопную трубу, она соединяется с баком трансформа-
тора тай, чтобы ее нижний край выходил ниже крышки
бака, образуя бортик. Следует, однако, отметить, что на
трансформаторах и автотрансформаторах напряжением
220 кВ и более (а в ряде случаев и ниже 220' кВ) вы-
хлопная труба не устанавливается в связи-с примене-
нием пленочной защиты масла.
Принцип пленочной защиты заключается в полной
дегазации и герметизации всего объема масла, находя-
щегося в баке трансформатора и в расширителе, с по-
мощью прочной, эластичной пленки из ткани, пропитан-
ной маслостойким составом. Подушка из такой ткани
помещается внутри расширителя, а из ее внутренней .По-
лости выводится через* стенду расширителя дыхатель-
йая трубка с силикагелевой защитой от чрезмерного;
увлажнения. ]
Таким образом, с наружным воздухом сообщается i
только внутренняя часть подушки, объем которой может,
изменяться в зависимости от нагрева масла. . J
При применении пленочной защиты не допускается л
нарушение дегазации масла, что усложняет эксплуата- S
цию газовой защиты, так как исключает возможность |
проверки исправности газового реле нагнетанием в негсм
воздуха или азота. - т
Для трансформаторов с пленочной защитой масла i
целесообразно применение газовых реле с выведенной!
на крышку кнопкой; нажатием на которую приводится j
в движение шток, вызывающий замыкание контактов |
сначала сигнального, а затем отключающего элемен-J
тов. Такие реле выпускаются в ГДР и устанавливаются Я
на многих трансформаторах и автотрансформаторах, из-1
готовляемых в СССР. - <,
В газовом реле ГДР (тип BF80/Q) имеется два ша-f
рообразных поплавка, размещенных в корпусе реле ЭДЦ-Я
логично чашечкам на рис. 4.11.
При ©прокидывании поплавков замыкаются их. кон-?
такты, выполненные в виде неподвижных магнитоуправ-Я
ляемых терконов. Замыкание контактов происходит при!
приближении круглых магнито®, закрепленных на по-
плавках, к концам стеклянных колб, в которых заключена
ны контакты. »
Поплавок сигнального элемента опускается и замы-%|
кает свой контакт (при вытеснении газом масла из газотЗ
вой ловушки при объеме газа в реле 250—300 cmV. ci
В отключающем элементе кроме поплавка имеется^
пластина, расположенная на пути потока масла (так же,Ц
как пластина 7'на рис. 4.11) и удерживаемая в нормаль-’^
ном .положении постоянным магнитом. Под воздействи^|
ем потока масла при бурном газообразовании пластина,’2
отрываясь от магнита, поворачивается и в конце хода |
опрокидывает поплавок отключающего элемента, визы- 1
вая замыкание его контакта. j
Магнит, ’ удерживающий пластину отключающего 3
элемента, может закрепляться в трех положениях, еоот- ;
ветствующих уставкам срабатывания при скорости пото- f
Ка масла 0,65; 1 и 1,5 м/с.
Время срабатывания отключающего элемента при
скорости потока масла, превышающей уставку в 1,25 ра- *
190 . . J
за, составляет 0,15 с, а при скорости, большей уставки
в 1,5 раза, 0,1 с.
При снижении уровня масла ниже газового реле по-
плавок, отключающего элемента опускается и замыкает
свой контакт.
Схема газовой защиты трехфазного трансформатора
(автотрансформатора) приведена на рис. 4.12. Действие
отключающего элемента может с помощью накладки Н
переводиться на сигнал. Сигнализация действия отклю-
чающего элемента на отключение и на сигнал обеспе-
чивается с. помощью указательного реле РУ.
РГстм К выходным реле
•<—— ------------------------------------ основных защит
Рис, 4.12. Схема газовой защиты трехфазного трансформатора.
а —при наличии пугиа пожаротушения; б —цепь отключающего элемента
при отсутствий пуска л&жаротущеиия; в — газовая защита отсека РПН;
включение КИИ в цепь отключающего элемента.
Г91
Реле РП устанавливают при необходимости пуска по- Л
жаротушения трансформатора. Контур R2—ДЗ преду-
Смотрен для защиты разделительных диодов Д1 и Д2, Я
исключающих пуск пожаротушения от других защит. Я
Газовая защита группы из трех однофазных транс- Я
форматоров (автотрансформаторов) выполняется по- Л
фазно. Ц
В связи с применением на выключателях блока и ра-Я
бочего трансформатора собственных нужд унифициро-1
ванных схем управления с самоудерживанием команды
на отключение при кратковременном замыкании кон- •.
такта отключающего элемента газового реле, не тре- i
буется самоудерживания выходных реле защиты, так
как их контакты никогда не разрывают цепи отключе-
ния выключателей.
РПН автотрансформаторов обычно размещаю? в
специальных отсеках, для защиты которых устанавли-
вают отдельные газовые реле, отключающие элементы ]
которых действуют только на отключение без перевода J
на сигнал (рис. 4.12,б).
Опыт эксплуатации показал подверженность газовой, ;
защиты ложным действиям из-за повреждений изоляций Д
между Жилами кабеля в цепи отключающего контакта ]
газового реле. В связи с этим в энергосистеме Мосэнер-
го разработано и получило распространение устройство
контроля изоляции газовой защиты КИГЗ.
Это устройство включается на ток в сопротивлении \
изоляции — в провод между контактом отключающего j
элемента газового реле и исполнительным промежуточ- \
ным реле (рис. 4.12,г).
Сигнальное устройство СУ КИГЗ представляет собой :
двухкаскадный транзисторный усилитель с реле РМУГ.
Оно включается через опрокидывающийся мост, в кото-
ром изменяется направление тока в диагонали при сра- 1
батывании газового реле, когда открываются диоды в 1
плечах моста. При этом усилитель запирается, что пред-
отвращает излишний сигнал о нарушении изоляции.
Чувствительность сигнального устройства может ре-
гулироваться изменением сопротивления резистора в j
диагонали моста. КИГЗ реагирует на снижение сопро-
тивления изоляции до 500—1000 кОм.
Питание усилителя осуществляется выпрямленным и
сглаженным переменным током 220 В. Двухполупериод-
ный выпрямитель встроен в КИГЗ.
192
-!’TS
4.3. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ ВВОДОВ 500-750 кВ
Устройство контроля изоляции вводов трансформато-
)ов (автотрансформаторов) КИВ-500Р включается на
шкостный ток нулевой последовательности в цепи об-
кладок трех вводов с бумажно-масляной изоляцией.
КИВ-500Р реагирует на первую гармонику суммы ем-
костных токов вводов всех трех фаз.
При частичном пробое изоляции ввода или возраста-
нии активного тока утечки в связи с развитием повреж-
дения ток в цепи КИВ увеличивается и вызывает ера-.
батывание устройства. 1
Присоединение КИВ к измерительным выводам или
к выводам ПИН осуществляется через согласующий
трансформатор ТТС (рнс. 4.13) с ответвлениями в пер-
Рис. 4.13. Схема устройства КИВ-500Р.
а — цепи переменного тока; б —. цепи постоянного тока.
13—2212
193
Вичной обмотке для выравнивания м. д. с., создаваемых ;
токами каждой фазы, и снижения тока небаланса во ,
вторичной обмотке до минимального значения.' j.
Для защиты согласующего трансформатора на выво-
дах ПИН устанавливают разрядники и вилитовые со-
противления.
Блок-реле КИВ-500Р содержит сигнальный, отклю-:
чающий и измерительный элементы.
В сигнальный элемент входит трансформатор тока
ТТ2, фильтр высших гармоник (Др, С1—С4) и реаги- ?
-рующий орган-реле РТ1, включенный через выпрями- i
тель В. Фильтр обеспечивает отстройку от токов выс-
ших гармоник, включая 13-ю, не менее чем в 100 раз.
Сигнальный элемент срабатывает при токе в пер-
вичной обмотке ТТС, равном 5—7% номинального ем-
костного тока ввода.
Отключающий элемент включен через трансформа- <
тор тока ТТЗ и состоит из фильтра высших гармоник^
(конденсаторы С5, С6), резистора /?7 и реагирующего 1
органа — реле РТ2. Фильтр обеспечивает отстройку от
тока третьей гармоники не менее чем в 8 раз.
Внешнее токовое реле РТ (типа РТ-40/0,6) пред-
назначено для блокировки отключающего элемента при,?
повреждениях в соединениях согласующего трансформа-
тора и выводов ПИН. Реле РТ срабатывает при токе в!
первичной обмотке трансформатора ТТС 60—70% номин
нального емкостного тока ввода, а отключающий эле- '
мент должен срабатывать при токе, равном 20—25%
указанного номинального тока. J
Повреждение изоляции ввода, как правило, разви- j
вается относительно медленно при увеличении его ем- '
костного тока до 125—130% номинального значения ;
этого тока. При этом отключающий элемент успевает |
подействовать до срабатывания блокирующего реле. |
Дальнейшее увеличение тока при продолжающемся раз- f
витии повреждения может происходить лавинообразно
и быстро привести к разрушению ввода. В этом случае
работа КИВ может не предотвратить полный электриче-
ский пробой и взрыв ввода.
В связи с этим действие отключающего элемента по-
лезно лишь при медленном развитии повреждения изо-
ляции, и вывод его из действия блокирующим реле РТ
при быстром увеличении тока на входе КИВ можно счи-
тать допустимым.
194 ; -
Следует также учитывать, Что основным в. устрой-
стве КИВ является сигнальный элемент. Его срабаты-
вание свидетельствует о начавшемся прогрессирующем
повреждении изоляции ввода высокого напряжения и
необходимости быстрого отключения трансформатора
(еще до срабатывания отключающего элемента).
Работа отключающего элемента разрешается только
после срабатывания реле времени РВ1 сигнального эле-
мента.
Выдержка времени реле РВР должна быть отстроена
от максимальной выдержки времени резервных защит
прилежащей сети. Выдержка времени реле РВ2
отключающего элемента рекомендуется в пределах
1,2—1,3 с.
Измерительный элемент представляет собой прибор
мА, который с помощью кнопки Кн может подключать-
ся к сигнальному или отключающему элементу.
Для определения фазы поврежденного ввода после
срабатывания устройства КИВ в энергосистеме Мос-
энерго разработана и применяется фазочувствительная
приставка ПФ, в которой положение вектора суммарно-
го емкостного тока на входе КИВ ориентируется отно-
сительно трехфазной системы векторов напряжения, со-
ответствующей зонам емкостных токов фаз А, В, С.
Положение этих векторов напряжения устанавливается
заранее (при наладке).
При срабатывании КИВ вектор тока попадает в зо-
ну той или иной фазы и на выходе приставки загорает-
ся одна из трех ламп, указывающих поврежденную
фазу.
Устройство ПФ автоматически вводится в действие
при срабатывании сигнального элемента КИЙ.
Приставка выполнена на полупроводниковых эле-
ментах и состоит из канала напряжения с фазосдвигаю-
щим узлом на входе, канала тока, формирующего зону
тока, узла управления зонами, блока совпадения с тре-
мя выходами, сигналы на которых указывают повреж-
денную фазу, и блока индикации.
4.4. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
НА ЗЕМЛЮ
Токовая защита нулевой последовательности на,
трансформаторах блоков выполняется с помощью двух
токовых реле (1РТ, 2РТ), включенных на ток нейтрали
‘ 13* Й5
трансформатора блока (реле включают во вторичную Л
цепь трансформатора тока, встроенного в силовой<
трансформатор). Реле 1РТ предназначено для резерви-
рования защит от к. з. на землю смежных элементов j
сети ВН (с первой выдержкой времени реле 1РВ) и
для ближнего резервирования (со второй выдержкой
времени реле 2РВ). С помощью реле 2РТ осуществляет- „
ся деление шин ВН и ускоренная ликвидация неполно- ..
фазных режимов.
Для блоков, у которых нейтраль трансформаторов не
разземляется, схема защиты приведена на рис. 4.14.
Ускорение защиты при неполнофазных режимах осу-
ществляется с помощью реле контроля непереключения
фаз, управляемого контуром, состоящим из трех замы-
1РТ
1РВ
+2В
2ВА
2ВВ
2ВС
1РТ 2РТ
2ВС
В)
ЗРВ
ЗРВ
РВ г-\1РУ На отклю-
— ------ц------Мнение 1В,2В
1РВ От других защит
2РТ
ПЗРУ
$2РВ ^2РУ
На отклю~
-мнение
и останов
блока
2РВ
+1В
1Вв 1Вв
~2В
РП
РВ
1РП
На деление
шин ВН
2ВА
~2В^
1ВА _ 1Ва
-1В
РП
'ЛАПЫ
Рис. 4.14. Схема токовой защиты нулевой последовательности блоков
генератор—трансформатор с высшим напряжением 330—750 кВ.
а — цепи переменного тока; б — цепи постоянного тока; в — включение реле
непереключения фаз выключателя, не связанного с линией; г — включение
реле непереключения фаз выключателя, общего с линией.
196
кающих и трех размыкающих вспомогательных контак-
тов выключателя. При отказе в отключении (или вклю-
чении) одной или двух фаз выключателя цепь контура
замкнута. Реле контроля непереключения фаз, имеющее
небольшую выдержку времени (реле типа РП-251), пе-
рекрывающую разновременность включения фаз выклю-
чателя, действует на отключение всех трех фаз этого
выключателя. Если после этого отказавшая фаза, вы-
ключателя остается включенной, ликвидация неполно-
фазцого режима производится защитой по цепи уско-
рения.
Для выключателя 2В, присоединяющего блок к ши-
нам, реле контроля непереключения фаз 2РП управ-
ляется непосредственно вспомогательными контактами
выключателя (рис. 4.14,в).
Для выключателя 1В, общего для блока и линии, ре-
ле контроля непереключения фаз 1РП в случае дейст-
вия ОАПВ замедляется на время цикла ОАПВ /около
2,5 с). Это замедление производится с помощью контак-
та в схеме ОАПВ, размыкающегося при работе ОАПВ
(рис. 4.14,г). При этом, реле 1РП может подействовать
только после срабатывания реле времени РВ
>2,5 с).
Выдержка времени реле ЗРВ должна быть примерно
0,5 с. Это необходимо для отстройки защиты от реле
контроля непереключения фаз с целью предотвращения
' излишних отключений обоих выключателей блока при
неполнофазном отключении одного из них (например, в
случае отказа во включении от ОАПВ одной фазы /В).
Схема защиты для блоков, нейтрали трансформато-
ров которых могут разземляться, приведена на рис. 4.15.
Реле 1РТ и 2РТ выполняют те же функции, что и в схе-
ме рис. 4.14. В обеих схемах уставку 1РТ выбирают по
условию .согласования с наиболее чувствительными сту-
пенями защиты отходящих линий.
Уставка более чувствительного реле 2РТ должна
удовлетворять двум условиям:
обеспечения надежного срабатывания при самопро-
извольном неполнофазном отключении блока'при мини-
мальной нагрузке
(4.29)
согласования с защитой на реле 1РТ
' (4.30)
197
Принимается меньшее из двух значений.
Реле контроля непереключения фаз 1РП (реле свое-
го выключателя) и 2РП (реле обходного выключателя),
используемые в цепи ускорения, включены так же, как
на рис. 4.14,в. Уставку реле ЗРВ также принимают 0,5 с.
На рис. 4.15 кроме токовой защиты нулевой последо-
вательности показана защита, предназначенная для
отключения при внешнем однофазном к. з. блока, рабо-
тающего с разземлейной нейтралью. Эта защита выпол-
няется на реле напряжения нулевой последовательности
типа РНН-57 (включается в цепь ЗКо трансформаторов
напряжения на стороне ВН) пли на реле тока обрат-
ной последовательности (используется сигнальный орган
токовой защиты обратной последовательности генера-
тора).
Реле времени защиты 4РВ должно иметь выдержку
времени, на ступень селективности меньшую первой
+ „ 2РТ
р [2РП
2РВ
\1РП
П ЗРВ -
2РВ рру I—--J '
ф. п На делен ие
^ЗРВ ЙЗЛУ
^1РТ и
+Ш'М 1РВ
1Р8Ъ 1РУ\
ъарв] !
других блоках
Наотклю-
РУ
1РВ
От других
защит
I На отключение
и останов
g) блока
' 4РВ
Рис. 4.15. Схема токовой защиты нулевой последовательности бло-
ков генератор—трансформатор с высшим, напряжением 110—220 кВ.
а — цепи переменного тока; б — цепи постоянного тока.
198
выдержки времени реле 1РВ, работающего при зазем-
ленной нейтрали трансформатора блока. Это необходи-
мо для обеспечения 'первоочередного отключения бло-
ков с разземленными нейтралями трансформаторов.
При заземленной нейтрали действие реле 4РВ- за-
прещается токовым реле 2РТ.
Схема защиты от. к. з. на землю при разземленной
нейтрали одинакова на всех блоках. Оперативный ток
на эту защиту, общий для всех блоков, подается от от-
дельного автоматического выключателя -\-Ш' и —Ш'.
При срабатывании защиты от замыканий на землю
на блоках с заземленной нейтралью реле 1РВ подает
-ф/Z/' в точку М, общую- для всех блоков, и тем самым
вводит в действие защиту от замыканий на землю на
блоках с разземленной нейтралью.
Для обеспечения опережающего отключения при
к. з. на землю в сети ПО—220 кВ энергоблоков, рабо-
тающих с разземленной нейтралью трансформаторов,
защита этих 'блоков (реагирующая на напряжение ну*
левой 'последовательности или на ток обратной последо-
вательности) должна иметь более высокую чувствитель-
ность, чем токовая защита нулевой последовательности
блоков, у которых нейтрали трансформаторов заземле-
ны [3].
При применении на 'блоках с разземленной' нейт-
ралью трансформаторов токовой защиты обратной по-
следовательности расчетным режимом для согласования
чувствительности является к. з. на линии, отключившей-
ся с другого конца быстродействующей защитой. При
этом в поврежденной линии Этому соответст-
вует при токе /2 блока равном he, в
^орасч ^2с,з
Ро Рг
где he, в—ток срабатывания обратной последователь-
ности, /г с. з=0,05/Ном» г при применений защиты
РТФ-6М и /^, с, з=0,07/ном, г при применении ступенча-
той токовой защиты обратной последовательности;
/о рас« — ток нулевой последовательности в защите бло»
ка; ро, р2 — коэффициенты токораспределения нулевой и
обратной последовательности блоков.
При согласовании уставок с коэффициентом надёж-
ности &н=1,1 минимальный ток срабатывания токовой
.199
защиты нулевой последовательности (реле 1РТ)
37ос,з==^н^^0расч==:^и "gj' ^2с,з»
ИЛИ
3/ос,з = 3,3^/2с,з. (4.31) :
Р2
При разной мощности блоков, работающих за ши- .
ны 110—220 кВ, ток срабатывания 3 /ос,з выбирается •
одинаковым для всех блоков по значению hM на наи-
более мощном блоке.
Если на шины ПО—220 кВ работает т блоков оди-
наковой мощности и из них у п-блоков заземлены ней- ‘
трали трансформаторов, то ро=1/«, a р2=1/ш и ' ;
37ос,з=3;3-^-/2с,з. (4.32) 1
В (4;32) токи 3 /Ос,3 и Z2c>3 могут быть выражены
как в именованных, так и в относительных единицах,
отнесенных к номинальному току генератора блока.
При шести одинаковых блоках с токовой защитой об-
ратной последовательности типа РТФ-6М, из которых у
трех блоков нейтрали заземлены, 3 /ос,з=3,3--з-0,05 =
=0,33.
4 При тех же шести блоках со ступенчатой токовой за-
щитой обратной последовательности 3 /ос,э=О,46.
*
Если нейтраль заземлена только у одного из шести
блоков, то при /2.0 3=0,05 з ?ос,з=3,3-у-0,05=0,99;
при /2 с, з=0,07 3 /0 о з« 1,4.
* »
Отсюда следует, что чем больше разземлено нейтра-
лей трансформаторов блоков, тем ниже чувствитель-
ность токовой защиты нулевой последовательности на
блоках -с заземленными нейтралями. С учетом этого
следует ориентироваться на разземление нейтралей не
более чем у половины блоков, работающих на шины
110—220 кВ.
При применении на блоках с разземленной нейч
тралью защиты напряжения нулевой последовательно-
сти, в случае когда эта защита работает на пределе
200
Ос,з
чувствительности, ток нулевой последовательности в
трансформаторе любого из блоков равен:
-*06 Л
где 3 U/q с,з —> напряжение срабатывания нулевой после-
довательности; х0 бл — сопротивление к. з. трансформа-
тора блока.
Минимальный ток срабатывания токовой защиты ну-
левой последовательности каждого блока
or _ . ЗДос.з
*5-* Ос,з — * Z. •
хобл
Вторичное напряжение срабатывания защиты (реле
типа РНН-57) принимается 5 В. Так как номинальное
напряжение вторичных обмоток TH, соединенных в
разомкнутый треугольник, на, которые включается это
реле, равно 100 В, напряжение срабатывания в относи-
тельных единицах составит 3 17Ос,3=0,05. Выражая ток
срабатывания токовой защиты нулевой последователь-
ности в относительных единицах (отнесенных к номи-
нальному току трансформатора блока), получаем:
or ____г,
01 0с,з —«н —»
9 -*0бЛ
или при Лв=1,1
о т 0,055
or Ос,з — — >
• -*обл
(4.33)
где . Хабл — сопротивление трансформатора блока,
*
отн. ед., равное
При напряжении к. з. трансформатора блока нк=
= 10,5% %обл—0,105 и 3 /о с, 3=0,055/0,105=0,525.
*
, Таким образом, в общем случае токовая защита ну-
левой последовательности на блоках с заземленной
нейтралью при применении на блоках с разземленной
нейтралью защиты напряжения нулевой последователь-
ности, как правило, менее чувствительна, чем при-при-
менении токовой защиты обратной последовательности.
В* то же время преимуществом применения защиты на-
пряжения нулевой последовательности является незави-
симость условий согласования ее чувствительности с
токовой защитой нулевой последовательности от коли-
чества заземленных нейтралей.
201
м
зив
1PM 1РТ 2РТ ЗРТ
Резервная ~1
защита. J
'ЯМ
Ц^защита ^~2PM WT 5РТ БРГ
защита
Рис. 4.16. Схема резервной защиты автотрансформатора от внешних
к. з. на землю.
а,—цепи переменного тока; б —цепи постоянного тока защиты на стороне
ВН: в —.цепи постоянного тока защиты на стороне СН.
3U0}~
. ’’&
Наделение
шин 220
202
Резервная защита от к. з. на землю на автотранс-
форматорах блоков включается на сторонах ВН и СН
на встроенные в автотрансформатор трансформаторы “
тока. На обеих сторонах защита направленная двухсту-
пенчатая, и каждая ступень имеет две выдержки време-
ни (для дальнего и ближнего резервирования).
В качестве органов направления используют реле
направления Мощности ИМБ-178. Уставки токовых реле
и выдержки времени выбирают по условию согласова-
ния с защитами смежных элементов.
На рис.. 4.16 приведена схема резервных защит от
к. з. на землю на автотрансформаторе блока, присоеди-
няемого на стороне ВН к схеме 3/2, 4/3 или многоуголь-
ника.
На стороне ВН предусмотрено оперативное ускоре-
ние, вводящееся в работу ключом К.У при выводе из
действия защиты ошиновки.
Ускорение в неполнофазных режимах и деление шин
выполняются аналогично показанному на рис. 4.14 и 4.15.
При отключении выключателя ЗВ (или заменяюще-
го его обходного выключателя) орган направления 2РМ
автоматически шунтируется, и защита на стороне СН
превращается в ненаправленную. Это предусмотрено в
связи с тем, что при отключении ЗВ трансформатор на-
пряжения, присоединенный к шинам СН, отделяется от
защищаемого автотрансформатора.
Уставки реле в схеме ускорения при неполнофазных
режимах и деления шин ВН выбирают так же, как при
применении схем, приведенных на рис. 4.14 и 4.15.
4.5. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ РЕЗЕРВНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
НА СТОРОНЕ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
Устанавливается на блоках с выключателем в цепи
генератора. Защита предназначена для резервирования
основных защит трансформатора блока при отключен-
ном выключателе генератора. На АЭС эта защита не
предусматривается в связи с наличием резервной диф-
ференциальной защиты блока.
Данная защита автоматически вводится в действие
при исчезновении тока в цепи генератора. Для этого ис-
пользуют трехфазные токовые реле, устанавливаемые
для защиты от повышения напряжения, и размыкающий
контакт размножающего промежуточного реле (2РП на
рис. 3,53,6 или реле 2РП и ЗРП на рис. 3.53,п).
203
Защита 'выполняется на двух реле РТ-40 и реле вре-
мени и включается на трансформаторы тока, встроенные
в силовой трансформатор. Вторичные обмотки транс-'
форматоров тока соединяют :в треугольник для предот- •
'вращения излишних срабатываний защиты от токов ну- ‘‘
левой последовательности при внешних к. з. на землю.
На блоках, присоединяемых к двойной системе шин, J
защита включается на отдельные трансформаторы тока.
На блоках с двумя выключателями ВН (при схеме 3/2, <
4/3 «ли многоугольника) из-за отсутствия свободных
встроенных в трансформатор блока трансформаторов
тока токовые реле данной защиты включают в токо-
вые цепи дифференциальной защиты.
Ток срабатывания защиты выбирается по условию,
отстройки от номинального тока защищаемого транс-',
форматора: _ ..
" /с,3-^/Ном, (4.34)
где —-.коэффициент надежности, равный 1,2;.
коэффициент возврата.
Ток срабатывания реле .
ЛР=-^-^с,з» (4.35)5 j
' -
где — коэффициент схемы, равный У7 3 ;Kj — коэффи- ;
циёнт трансформации трансформаторов тока.
При отключенном генераторе ток нагрузки (даже с Я
учетом режима самозапуска двигателей собственных .,1
нужд) значительно меньше номинального тока транс- 1
форматора блока. Однако защиту целесообразно от- |
Страивать От номинального тока во избежание ее лож- 3
ного действия при работе генератора блока в случае 1
неисправности блокирующих реле и цепей. 1
Выдержка времени защиты должна быть на ступень j
селективности выше уставки ио времени резервной за- ’
щиты на стороне ВН рабочего трансформатора собст-
венных нужд.
4.6. ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА НД БЛОКАХ
ГЕНЕРАТОР—АВТОТРАНСФОРМАТОР
Основное назначение дистанционной защиты — даль-
нее резервирование защиты сетей, на стороне ВН и СН
при многофазных к. з. Применение на автотрансформа-
204 .
торах дистанционной защиты позволяет также улучшить
согласование уставок защит линий высшего и среднего
напряжения и снизить выдержки времени вторых ступе-
ней этих защит.
Кроме того, дистанционная защита выполняет функ-
ции ближнего резервирования основных защит авто-
трансформатора.
Для осуществления дистанционной защиты при-
меняется типовая панель ПЗ-5, поставляемая Чебок-
сарским электроаппаратным заводом.
Рис. 4.17. Схема реле сопротивления в комплекте КРС-3.
На панели ПЗ-6 есть два комплекта дистанционной
защиты типов КРС-2 и КРС-3. Схема реле сопротивле-
ния в комплекте КРС-2 приведена на рис. 3.21.
Реле сопротивления в комплекте КРС-3 выполнено
по аналогичной схеме (рис. 4.17). Отличие заключается
в отсутствии элементов для получения эллиптической
характеристики и контура подпитки. Кроме того, в
комплекте КРС-3 предусмотрена возможность смещения
круговой-характеристики реле сопротивления как в тре-
тий, так и в первый квадрант комплексной плоскости
сопротивлений. Для этого в реле имеется отдельный
трансреактор Тр1, который при отсутствии необходимо-
сти в смещении может быть исключен из схемы на-
кладками HW, НИ. Направление смещения устанав-
, 205
йийается изменение^ йолярйости вторичной обмоткйА
Тр1, включенной в тормозной контур реле, с помощьюЯ
переключателя Нб. На, схеме [положение Нб соответст-:| I
вует смещению характеристики реле в первый квадрант,,Д
Диод Д5 установлен для исключения кратковремен-jl
ньгх срабатываний реагирующего органа (магнитоэлект-А
рического реле Р1) при снятии большого тормозного А
тока, _ Я
Минимальное сопротивление срабатывания реле;
20 Ом на фазу. Регулировка в цепи ТрЗ обеспечивает^
кратность увеличения минимальной уставки в 40 pasJ
При этом изменение уставки во всем диапазоне может
производиться плавно (1с использованием резистора,,’
т.
Смещение в первый квадрант возможно выполнить,;
до 50% уставки, а в третий квадрант — до 10% • При
максимальных значениях уставки и смещения в первый"
цвадрант сопротивление до конца зоны действия реле:
от места его установки составит 2400 Ом на фазу при.
5-амперном исполнении реле.
Комплект КРС-2 считается первой ступенью защиты^
и в составе панели именуется КРС-1. Комплект^
КРС-3-. вторая ступень защиты, названная на панели,
КРС-2. Первую ступень выполняют направленной .в.*
сторону сети СН, а вторую— в сторону сети ВН. й
Для наиболее рационального использования блок-’
реле КРС-2 (первая ступень) напряжение на реле со- А
противления подается от трансформаторов напряжения,-А
установленных на шинах СН, а ток — от трансформато- Я
ров тока, встроенных во вводы СН автотрансформатора., А
При этом >в случае отключения выключателя на сторо- j
не СН автотрансформатора защита не может использо- I
ваться и должна автоматически выводиться из дейст- I
вия. Для этой цели на панели ПЗ-5 имеется трехфазное 1
токовое реле типа РТ-40/Р. Это реле предотвращает ]
также длительное воздействие защиты на выходные ре-
ле, возможное, если после исчезновения с реле сопро-
тивлений тока и напряжения 'контакт магнитоэлектри-
ческого реле останется замкнутым.
Следует отметить, что при отключении выключателя
ВН или СН и работе блока на сеть другой стороны ав-
тотрансформатора необходимость в дистанционной за-
щите практически отсутствует, поскольку при этом сети
ВН и СН между собой не связаны и взаимного согласо-
вания уставок защит этих сетей не требуется.
206
Одйако йри отключении выключателя стороны ВЙ
защита останется в работе и может выполнять функции
резервирования защит сети СН и резервирования основ-
ных защит автотрансформатора. При отключении вы-
ключателя на стороне СН защита выводится из действия
и резервирование защит сети ВН осуществляется толь-
ко защитой'генератора блока.
Первая ступень защиты работает с двумя выдерж-
ками времени, а вторая — с тремя, С первой выдерж-
кой времени защита, действует на деление шин (первая
ступень —на стороне СН, а вторая — на стороне ВН).
Вторая выдержка времени обеих ступеней используется
при дальнем резервировании для действия на отключе-
ние выключателей автотрансформатора соответственно
на стороне СН или ВН, С третьей выдержкой времени,
предназначенной для ближнего резервирования, вторая
ступень защиты действует на отключение и останов
блока. Кроме того, при наличии защиты ощиновки на
стороне ВН вторая ступень защиты без выдержки вре-
мени действует по цепи оперативного ускорения, пока-
занной на рис. 4.16.
В связи с тем, что выдержки времени комплектов
КРС могут быть недостаточными для предотвращения
неправильных действий дистанционной защиты при ка-
чаниях (менее 1,5 с), на панели ПЗ-5 установлено
устройство блокировки типа КРБ-126 (по маркировке
на панели КРБ1), реагирующее на ток обратной после-
довательности.
В условиях нормального режима защита выведена
из действия и вводится в работу блокировкой при ка-
чаниях при .появлении тока обратной последователь-
ности, являющегося признаком возникновения к. з. При
качаниях ток обратной последовательности отсутствует
и блокировка не работает.
Устройство КРБ-126 вводит в действие защиту на
время от возникновения к. з. до его ликвидации.
Схема блокировки при качаниях приведена на
рис. 4.18. Фильтр тока обратной последовательности
(ФТОП) выполнен аналогично показанному на рис. 3.34
с той лишь разницей, что первичные, обмотки трансфор-
маторов фильтра включены не на разность токов двух,
фаз, а на разность токов фаза а, b и тока нулевой по-
следовательности (тока в нулевом проводе).
На выходе пускового органа устройства включено
поляризованное реле 1РТ с двумя обмотками — рабочей
- 207
й Тормозной. Выход ФТОП присоединен к рабочей об-а
мотке реле через согласующий трансформатор ТП
выпрямительный мост ВМ2. Для снижения тока неба-]
ланса на выходе ТП включен фильтр пятой гармоники!
Др1, С4. На ответвлениях в первичной обмотке ТП МоЦ
гут устанавливаться уставки по току обратной последо-|
вательности (при отсутствии торможения)' 0,5—0,75—^
1—1,5 А при 5-амперном исполнении устройства или СО”|
ответствено в 5 раз меньше при 1-амперном исполнении?!
Параллельно рабочей обмотке 1РТ включены сглаЛ
живающий фильтр второй гармоники Др2, С6 и резина
стор R12, подключаемый после пуска устройства дляч
повышения коэффициента возврата реле.
При необходимости повышения чувствительности^
устройства к удаленным двухфазным к. з. на землю мо-1
Рис. 4.18. Схема устройства блокировки при качаниях типа КРБ-126.
а — цепи переменного тока; б — цепи постоянного тока; в — выходные цепи*
208 •,
жет использоваться ток Нулевой последовательности,
подаваемый на рабочую обмотку РТ1 через промежуточ-
ный насыщающийся трансформатор ТТ4 и выпрями-
тельный мост ВМЗ. Уставки по току 3 /о при отсут-
ствии торможения 1,5—3—6 А для 5-амперного испол-
нения или в 5 раз меньше для 1-ампёрного исполнения.
Торможение пускового органа устройства нужно для
отстройки от Токов небаланса на выходе ФТОП при
больших токах качаний и нагрузочного режима. Тормоз*
ная обмотка' реле 1РТ включена на ток фазы а через
Промежуточный трансформатор тока ТТ1 и выпрями-
тельный мост ВМ1; На выходе ВМ1 включен сглажи-
вающий конденсатор С5 и резистор R11, подключаемый
после пуска устройства для снижения тормозного дей-
ствия и предотвращения возврата реле ® момент шун-
тирования рабочей обмотки резистором R12.
Коэффициент торможения может регулироваться с
помощью ответвлений ТТ1 и составляет при минималь-
ной уставке по току обратной последовательности и от-
сутствии тока нулевой последовательности 4—7—11.
При несимметричных к. з. реле 1РТ срабатывает и
не возвращается до ликвидации к. з. При возникнове-
нии трехфазного к. з. несимметрия на выходе фильтра
/г появляется лишь кратковременно, и реле 1РТ быст-
ро возвращается. Поэтому для обеспечения пуска заши-
ты при симметричных к. з. срабатывание 1РТ фикси-
руется с помощью реле ЗРП, которое до этого само-
удерживалось в сработавшем положении. Для пуска
устройства блокировки достаточна длительность трех-
кратного по отношению к уставке тока обратной после-
довательности примерно 0,008 с.
Реле ЗРП размыкающими контактами вводит защи-
ту в действие и шунтирует катушку реле ЗРП. Одновре-
менно реле 2РП пускает реле времени РВ (типа
ЭВ-144), которое своим контактом без выдержки вре-
мени разрывает цепь катушки ЗРП.
Реле ЗРП находится в обесточенном состоянии до
замыкания размыкающего контакта реле ЗРП, проис-
ходящего с выдержкой времени 0,32—0,4 с. Выдержка
времени возврата ЗРП может быть увеличена до 0,48—
0,6 с подключением контура 4R—ЗС.
Повторный пуск .защиты при длительном или кратко-" •
временном срабатывании реле ЗРТ возможен только
после восстановления питания реле ЗРП, т. е. после роз-
14—2212 ,209
йрата реле РВ, выдержка времени Которого Должна Й
рекрывать наибольшее время действия резервных з-
щит в сетях ВН и СН с учетом УРОВ. Поэтому гц
возникновении качаний в результате нарушения динам1
ческой устойчивости при к. з. защита не будет повтор]
пускаться до истечения времени действия реле РВ. -
Так как первая и вторая выдержки времени защит
превышают длительность замкнутого состояния ко
такта реле 1РП, срабатывание реле сопротивления
начальный момент к. з. фиксируется с помощью пром”
жуточного реле, пускающегося от реле сопротивлени
через контакт 1РП и имеющего самоблокировку чере
контакт реле сопротивления. Реле времени защиты дей
ствует при срабатывании этого промежуточного реле ч
возвращается при размыкании контакта реле сопротир
ления. Повторное действие защиты на реле времени возС
можно только после возврата устройства блокировки
при качаниях.
. Работа второй ступени защиты с третьей выдержкой
времени разрешается блокировкой при качаниях с мо1
мента ее пуска до возврата с помощью параллельна
включенных контактов реле 1РП и ЗРП. При этом сра*
батывание реле сопротивления фиксируется (аналоги^
но фиксации при работе защиты с первой и вторе”
выдержками времени), и реле времени защиты возврат
щается только после размыкания контактов дистанци-
онных реле.
При таком выполнении цепей третьей выдержки, вре-
мени защиты обеспечивается ликвидация повреждений,
при которых реле сопротивления срабатывают позже
блокировки при;кач,аниях, например в случае пуска бло-
кировки при однофазном к. з., на которое защита не
реагирует, и последующего перехода этого к. з. в мно-
гофазное.
В то же время блокировка не препятствует работе
Защиты при качаниях, возникших после ее срабатыва-
ния, и выводит защиту из действия только после воз-
врата реле времени РВ. По существу защита с третьей
выдержкой времени работает без блокировки при кача-
ниях, да она и не требуется, поскольку третья выдержка
времени значительно превышает 1,5 с.
Так как работа защиты возможна только при сраба-
тывании устройства блокировки при качаниях, т. е. при
появлении тока обратной последовательности, исклю-
210
чаемся вбзМоййЮСгь её Лбжйых действии прй liajSyilu
нии исправности цепей напряжения. Тем не менее а-^4
неисправности могут привести к излишним срабатьцА1*
ниям при внешних к. з. и их возникновение целесообр.^'
но сигнализировать. Для этой цели на панели П^'
установлено устройство блокировки при неисправное^
R^D^Rb^O^Rc гиг=и^= wi/
+К?рег
Рис. 4.19. Схема устройства блокировки при неисправностях
напряжения. 1е(
а — схема; б — потенциальная диаграмма трансформатора напряжения в
мальцом режиме; в — диаграмма токов. чОр
цепей напряжения типа КРБ-12 (рис. 4.19). На пан^
это устройство названо КРБ2. >
В устройстве применен четырехобмоточный тр^}
форматор Тр, ко вторичной обмотке которого присо^р
нено через выпрямительный мост поляризованное р^'
PH.
Вследствие неравенства токов в фазах в услов^
нормального режима через обмотку w2 проходит ток
совпадающий по фазе с током /а. Такой же ток
14*
Проходит в обмотке Wi. Благодаря встречному действий
этих токов ток в реле равен нулю и оно не работает^
При обрыве любой фазы или нулевого провода равно
весне токов нарушается и реле срабатывает. ’
При к. з. на землю, в сети иа стороне высшего на
пряжения TH появляется напряжение нулевой послед^
вательности и равновесие токов /0 и /а^ также пару
шается. До его восстановления и предотвращения срй
батывания устройства служит обмотка вуз.
Рас. 4,20. Схема цепей переменного тока панели ПЗ-5 дистанцион-!
ной защиты.
Схема цепей переменного тока защиты приведена на
рис. 4.20. Согласно изложенному выше защита получает
питание от трансформаторов тока стороны СН. >
На рис. 4.21 показана схема цепей постоянного тока
защиты. Для обеих ее ступеней имеется общая цепь
пуска, в качестве исполнительных органов в которой ис-
пользуют два промежуточных реле комплекта типа
КРС-2 — 1РП и ЗРП. Эти реле пускают защиту при
.срабатывании реле сопротивления одной из ее ступеней,
токового реле РТ1 и замыкании контактов реле 1РП,
ЗРП в комплекте КРБ1 блокировки При качаниях.
212,
Контакты КРБ1 в цепи пуска шунтируются после
срабатывания реле 1РП в КРС1 с целью фиксации на-
чала работы реле сопротивления и исключения влияния
4;
1РС
Hr
2РС
^3PC
,14Rn3C
22R
jl2£_
'J~23R
Ь
1СТ
^1РС
,^ЗСТ 2Н ЬRR
И---чпм-О
3R
1С
Г ^1РПУ<РС2 г г »т/1
—,—_ „-..-..I--------- -----1—----d-
Г ^2Р0~\КРС1
---.-.КРС1
Г ^ЗРП ^2РП\
РП1
KPC1 ' KPB2
[ ^3PH\ I 1PB\
| 1РП I
^РП2 L
&РВ1Г1РУ1
р^и
РУ7
\Зрп\КРБ1 п*™
/РП2 LI
Lt
ЦпШ
—г----------
оз ’ На отключение 83
--------На Веление uluh CH
РУЗ HR
—'язь--*'На отключение 61,82
,_ri~n_, r На отключение
РУН и останов блока.
На. Веление ашм ВН
20R
КРС1
КРС2
(РВ2
РВ1
РП2
РВ7
РУ6
На оперативное ускорение
Рис. 4.21. Схема цепей постоянной? тока панели ПЗ-5 дистанцион-
ной защиты.
213
блокировки при качаниях на работу защиты с третьей
выдержкой времени.
В каждой выходной цепи обеих ступеней защиты
имеется указательное реле. Неисправность цепей напря-
жения сигнализируется с помощью указательного реле
РУ6. Цепи сигнализации на схеме не показаны. ч
При наличии защиты ошиновки на стороне ВН в слу-
чае ее.вывода из действия вторая ступень должна дей-
ствовать по цепи оперативного ускорения, показанной
на рис.'4.16. От панели ПЗ-5 на эту цепь подают плюс
через контакт р.еле РП2.
Уставка реле сопротивления первой ступени выби-
рается по условию отстройки от первых зон дистанцион-
ной защиты линий, отходящих от СН:
zc,з,ат=0,782* вл сн k , (4.36)
* т,АТ
где хс,з, вл, сн — сопротивление срабатывания первой
зоны защиты линии СН; £т,ат— коэффициент токорас-
пределения, равный отношению тока в автотрансформа-
торе к току линии.
Для исключения мертвой зоны на реле сопротивле-
ния устанавливают смещение характеристики в третий
квадрант до 20%.
Выдержка времени первой ступени по условию от-
стройки от уставки первой зоны линии с учетом УРОВ
может приниматься примерно 0,8 с.
Уставка второй ступени выбирается по условию от-
стройки от тока нагрузки согласно (3.34). Вторым усло-
вием настройки второй ступени является охват линий
на стороне ВН, смежных с автотрансформатором, с
>1,25. Если оно не удовлетворяется, используется сме-
щение характеристики реле в первый квадрант, обес-
печивающее указанный k4.
Уставки устройства блокировки при качаниях долж-
ны выбираться на основе указаний, приведенных ® (25].
В ряде случаев оказывается более1 целесообразной
установка на автотрансформаторе блока двух панелей
ПЗ-5 для сторон ВН и СН отдельно. Тогда на каждой
панели реле сопротивления направлены согласно. Пер-
вая ступень отстраивается по сопротивлению срабаты-
вания и по времени от первых ступеней защиты линий,
а вторая — по сопротивлению срабатывания от тока на-
грузки. Напряжение на каждую панель подается от TH
214
:воей стороны, и для исключения мертвой зоны на реле
юпротивления второй ступени используется смещение
характеристики в третий квадрант.
4.7. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ОБРАТНОЙ
ПОСЛ ЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Назначение токовой защиты обратной последователь-
ности — резервирование основных защит автотрансфор-
матора при отключенном генераторе в случае к. з. на
стороне НН.
Защита выполняется на фильтр-реле обратной по-
следовательности типа РТФ-1М и реле времени.
Фильтр токов обратной последовательности в реле
РТФ-1М индуктивно-активный. Он состоит из транс-
форматора тока ТТ, трансреактора Тр, резисторов R1—
R3, выпрямительного моста и исполнительного органа —
реле типа РН-50 (рис. 4.22,а).
Напряжение /7й2 на резисторе,опережает создаю-
щую магнитный поток в сердечнике разность токов
Д—/с на 60°. При подаче на вход фильтра симметрич-
ных токов прямой последовательности (рис. 4.22,6) на-
Рис. 4.22. Токовая защита обратной последовательности на стороне
ВН автотрансформатора.
а —схема фильтра в устройстве РТФ-1М; б —векторная диаграмма ФТОП
при токах /1 на входе; в —диаграмма ФТОП при токах /г на входе; г—
оперативные цепи защиты.
215
пряжения URi и Um равны между собой и находятся в
противофазе; вследствие чего ток в реле Р отсутствует.
При додведении к фильтру токов обратной последова-
тельности (рис. 4.22,в) равные по значению напряжения
URi и ия2 складываются под углом 60°. Напряжение
^2вых=Т^ 3€7/?1, и реле срабатывает. - *«
От токов нулевой последовательности фильтр отстро- ‘
ен благодаря включению первичных обмоток ТТ и Тр „
на разность токов. >.
При 5-амперном исполнении ток срабатывания на j
входе фильтра h, ср= 1,5—6 А. , •
Ток срабатывания защиты определяется по условию
согласования с дистанционной защитой автотрансформа-
тора по выражению (
12с,з" 1^12расч> (4.37) .1
где kR— коэффициент Надежности; /2расч— ток обрат-
ной последовательности в месте установки защиты при
максимальном значении тока двухфазного к. з. в конце
зоны дистанционной защиты. i
Цепи постоянного тока защиты показаны на ;
рис. 4.22,г. 1
4.8. ПУСК УСТРОЙСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
(АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ) БЛОКОВ
Пуск автоматики пожаротушения производится от
дифференциальной защиты, защиты ошиновки и газовой :
защиты трансформатора.
Зона повреждений при пуске пожаротушения от Дйф- 1
ференциальных защит ограничивается баком трансфер- 1
матора (автотрансформатора) с поЫощью токового реле, 1
Включенного в провод, заземляющий бак трансформа- |
тора (рис. 4.23, а). Это реле реагирует на внутренние ]
к. з. на землю на стороне ВН (а в автотрансформаторе ?
и на стороне СН) и разрешает пуск пожаротушения oi
дифференциальных защит трансформатора (автотранс-
форматора) й его ошиновки на стороне ВН. При этом
обеспечивается работа цепи пуска в случаях поврежде-
ний вводов высшего напряжения высокого напряжения
трансформатора (автотрансформатора), наиболее ча-
сто сопровождающихся пожаром. ‘
, При внутренних повреждениях на стороне НН пуск
пожаротушения от дифференциальной защиты разре- •
шается лишь при одновременном срабатывании газовой
защиты, даже если действие ее отключающего элемента
переведено иа сигйал (см. рис. 4.12, а и 4.23,. б).
В цепи пуска устройства пожаротушения (рис.
4.23, б) кроме контактов токового реле РТ и промежу-
точного реле газовой защиты имеется контакт выходного
Рис. 4.23. Пуск устройства пожаротушения трансформатора блока,
с реле тока в# заземляющем проводе; б—цейъ пуска устройства пожаро-
тушения.
реле, срабатывающего при действии газовой защиты и
дифференциальных защит трансформатора и его оши-
новки. Это выходное реле может срабатывать и при
действии других защит, что не приведет к пуску пожа-
ротушения, так как при этом не замыкаются контакты
реле РТ и РПггз. В частности, устройство КИВ, действу-
ющее на то же реле РП№1Х, не может-пустить пожароту-
шение, так как при срабатывании КИВ ток в реле, РТ
недостаточен для его действия, а при больших токах
повреждения устройство КИВ не работает.
Ток срабатывания токового реле в заземляющем про-
воде определяется по выражению
7с,3=^3/$гй, (4.38)
где kt — коэффициент токораспределения* k4 — коэф-
фициент. чувствительности, принимается равным 2;
3/(йот1п — минимальный ток в месте к. з. при отключен-
ном от системы энергоблоке.
Коэффициент токораспредёления учитывает ответвле-
ние тока повреждения через фундамент трансформато-
ра и через другие элементы, имеющие металлическое
соединение' с баком трансформатора (например, через
маслоохладители).
217
В связи с тем, что шунтирующее действие фундамей- 1
та (в частности при его свайной конструкции) и других :
путей тока повреждения на землю может быть значи- ;
тельным (Ат=0,25-ь0,5 и менее), коэффициент kT дол- ]
жен определяться при наладке, как показано, например,
на рис. 4.23, а, с использованием постороннего источни- ’
ка питания. При этом обмотка испытательного тран-
сформатора (например, сварочного) должна заземлять- ;
ся' в удаленной точке заземляющего контура, а еще луч- '
ше с помощью зонда, вынесенного за его пределы. Коэф-
фициент токораспределения равен: ;
(4.39) i
'3 '<:
где — коэффициент трансформации трансформатора <
тока в заземляющем проводе.
Принимать специальные меры для улучшения Ат
(изолировать трансформатор от фундамента и др.)
не следует. . >
Глава пятая
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ,
ЭНЕРГОБЛОКОВ
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Принципиальные схемы релейной защиты энерго-
блоков охватывают все устанавливаемые на блоках .ус-
тройства защиты. На этих схемах показано включение ;
каждого устройства релейной защиты во вторичные ’’
цепи переменного и постоянного тока, соединение уст- Л
ройств с источниками питания и оперативными цепями |
коммутационных аппаратов. < 1
В связи с разнообразием первичных схем, характе- j |
ристик электрооборудования энергоблоков, условий его 1 4
работы и требований, предъявляемых к релейной защи- ,1
те, существуют варианты типовых принципиальных
схем, разработанных для блоков различной мощности с
учетом возможностей и технических данных релейной
аппаратуры, выпускаемой промышленностью.
Разработку типовых принципиальных схем выполня-
'ют в соответствии с действующими директивными ма-
218.
териалами Минэнерго СССР и с учетом требований к
релейной защите изготовителей защищаемого электро-
оборудования. Кроме того, учитывают особенности эк-
сплуатации энергоблоков и их релейной защиты, а так- .
же требования к релейной защите, обусловленные ха-
рактеристиками технологического оборудования и его
защиты.
При разработке типовых схем уделяется большое
внимание увязке релейной защиты блоков с защитой
смежных элементов (шин, автотрансформаторов, линий
и др.) и вопросам дальнего и ближнего резервирования.
При этом принимается во внимание уровень
эффективности функционирования релейной защиты в
энергосистемах с учетом его повышения за счет приме-
нения электроавтоматики (форсировка возбуждения
генераторов, АВР и пр.) и противоаварийной автома-
тики.
Применяемые в СССР способы выполнения релейной
защиты энергоблоков и достижения необходимой эффек-
тивности релейной защиты электростанций и системо-
образующих сетей (в том числе в узлах с большой кон-
центрацией генерирующей мощности) освещены в док-
ладе СССР на сессии СИГРЭ 1978 г.
При составлении типовых схем релейной защиты
энергоблоков определяется необходимое для релейной
защиты количество трансформаторов тока и напряжения
и их размещение в первичной схеме, выбирается вся
релейная аппаратура с диапазоном уставок, охватыва-
ющим возможные условия использования данной схемы,
производятся расчеты уставок и чувствительности от-
дельных реле и устройств для различных режимов ра-
боты блока с целью, оценки применимости этих реле и
устройств, выполняется расчетный выбор элементов
выходных цепей (указательных реле, резисторов, шун-
тирующих вь1ходные реле, разделительных диодов и
защищающих их контуров и пр.).
Общий подход к выбору типовых решений по исполь-
зованию в защите энергоблоков. отдельных устройств и
расчетная методика в значительной мере определены в
I3J. Однако применяемые в настоящее время типовые
принципиальные схемы релейной защиты энергоблоков
существенно отличаются от приведенных в [3], и послед-
ние в проектах, не предусматриваются.
219
j
Разработки действующих типовых принципиальных ]
схем релейной защиты энергоблоков выполнялись в ин- ;
статуте «Теплоэлектропроект» под общим руководством ,
к, т. н. А. Б. Крикунчика и инж. И. М. Эпштейна, j
В этих: разработках принимали участие инженеры
А. 3. Абрамович, И. 3. Флерова, Н. М. Волковская, j
Л. М. Белян, В. Е. Ромова под руководством автора £
данной книги. Принципы согласования релейной защиты js
с системой управления и сигнализации энергоблоков и i
других элементов ТЭС и АЭС, а также с технологи- ;
ческими защитами устанавливались совместно с инж. ;
А. М. Богорадом. i
5.2. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ
ТИПОВЫХ СХЕМ РЕЛЕЙНОЙ'
ЗАЩИТЫ БЛОКОВ
Расстановка трансформаторов тока и напряжения и ‘
распределение устройств защиты по вторичным цепям ;
комплектов измерительных трансформаторов определя- '
ются на основе анализа работы применяемых устройств!
в. различных режимах. При этом по возможности обес-,»
печивается питание устройств основных и резервных!
защит от разных трансформаторов тока и напряжения^
При установке на стороне ВН (а для блоков генера- j
тор — автотрансформатор и на стороне СН) масляных •
выключателей для защиты блока используют встроен .
ные в них трансформаторы тока. При применении ног-':
душных выключателей на 110 кВ и более защита вк^ю- j
чается на выносные трансформаторы тока, устанавливав
емые рядом; с каждым выключателем. При этом к. з. на ]
участке между трансформаторами тока и выключите- 1
лем, как правило, ликвидируется с помощью УРОВ.
Трансформаторы напряжения на генераторном напря- $
женин, используемые для релейной защиты, присоеди-
няют к токопроводам в цепи генератора. При наличии
выключателя в цепи генератора дополнительно уста-
навливают трансформатор, напряжения между этим вы-
ключателем и трансформатором блока для сигнализа-
ции замыканий на землю при отключённом генераторе.
Со стороны 110—220 кВ напряжение на защиту бло-
':Д.ка подается от трансформаторов напряжения, устанав-
Ценных на шинах. При схеме 3/2, 4/3 или многоуголь-
ника напряжение на защиту блока генератор—тран?-
' Й’Г/
форматор со стороны ВН не подаеТся; защита айто-
трансформатора включается на трансформатор напря-
жения, присоединенный к автотрансформатору со сторо-
ны ВН, и на трансформаторы напряжения,> присоеди-
ненные к шинам СН.
Правильное функционирование релейнЬй защиты
в значительной мере зависит от точности работы изме-
рительных трансформаторов. Для достижения требуемой
точности необходимо расчетное определение вторичной
нагрузки трансформаторов тока и напряжения и сечений
жил кабелей в их вторичных цепях.
Рассмотрение работы измерительных трансформато-
ров и методики расчета их нагрузки не входит в темати-
ку данной книги и не приводится.
Теория трансформаторов тока подробно рассмотре-
на в 426], а методы расчета их. нагрузки в [27]. Сведе-
< ния о, трансформаторах напряжения и способах расчета
их нагрузки приведены в 1281.
Во вторичных цепях трансформаторов тока на сторо-
не ВН; а на блоках генератор — автотрансформатор и
на стороне СН предусматривают испытательные блоки •
для использования при проверках защиты персоналом
служб релейной защиты и автоматики. На стороне ге-
нераторного напряжения испытательные блоки устанав-
ливают только в токовых цепях дифференциальной за-
щиты трансформатора или блока. В цепях дифференци-
альной Защиты генератора испытательные блоки не
предусматривают, так как ее проверка при работе гене-
ратора не допускается.
В отдельных случаях испытательные блоки на сторо-
не ВН служат для отделения защиты работающего бло-
ка ст выведенных в ремонт трансформаторов тока. Это
необходимо во избежание излишних срабатываний за-
щиты при попадании постороннего тока в первичную об-
мотку. отключенного трансформатора тока, например то-
ка внешнего к. з. или тока электросварки из заземляю-
щего контура при заземлении первичной обмотки тран-
сформатора тока с обеих сторон.
Отсоединение трансформаторов тока от защиты тре-
буется, например, при выводе в ремонт одного из двух ..
выключателей на стороне ВН блока вместе с трансфор-
маторами тока дифференциальной защиты ошинОвйи
при схеме 3/2, 4/3 или многоугольника или прн выводе
в ремонт выключателя на стороне СН автотрансформа-
' ,.'.>'221'
fojpa вместе с трансформаторами тока дифференциал* J
ной защиты автотрансформатора. |
Испытательные блоки в токовых цепях предусмат- .1
ривают также для исключения из них отдельных реле $
на время их проверки при работе других реле и устройств, J
включенных в эти цепи, в частности для проверки ]
трехфазного токового реле, используемого в защитах •;
блока и включенного в токовые цепи дифференциальной ;
защиты ошиновки. Его проверка может выполняться при
отключенном энергоблоке, но так как защита ошиновки з
в это время остается в работе (обычно блок отключает-
ся разъединителем, а его выключатели замыкают цепь в J
схеме 3/2, 4/3 или многоугольника), при проверке ука- |
занного токового реле ее цепи не должны разъеди- <
няться. 1
В свою очередь дифференциальные реле ‘ защиты >
ошиновки исключаются из схемы отдельным испыта-1
тельным блоком для проверки при работе блока, ког- i
да трехфазное токовое реле должно оставаться в работе. |
На энергоблоках, присоединяемых к двойной систе- а
ме шин, испытательные блоки устанавливают также для 1
перевода дифференциальной защиты блока или транс* j
форматора блока на трансформаторы тока обходного j
выключателя на время использования последнего вместо !
выключателя блока. ' i
С целью сокращения количества релейной аппарату--!
ры в типовых схемах предусматривают использование i
отдельных реле для нескольких устройств. Так, одни и
те же трехфазные токовые реле используют для УРОВ, ч
для защиты от повышения напряжения, для дистанцион-
ной защиты, для дополнительной токовой защиты "
и для защиты от потери, возбуждения. Для разных
устройств, как правило, используют общие выходные *
реле.
Указательные реле выбирают так, чтобы обеспечи-
валась их надежная работа цри действии на общие вы-
ходные реле двух и более взаимно-резервируемых за-
щит, например дифференциальной и газовой защит
трансформатора блока или дифференциальной защиты
блока, охватывающей генератор, и защит генератора —
продольной дифференциальной и от замыканий на зем-
лю в обмотке статора. При этом в случае необходимости
увеличения тока в указанных реле применяется шунтиро-
вание резистором обмоток выходных реле с учетом недо-
222
йустимосги длительного пребывания реле типа РУ-21
под током, превышающим трехкратный номинальный
ток.
В схемах защиты блоков применяют разделительные
диоды в цепях выходных реле (рис. 2.4) и в цепях га-
зовой защиты (рис. 4.12), защищаемые от коммутацион-
ных перенапряжений контурами диод—резистор. Расчет-
ный выбор этих контуров может производиться на осно-
ве [29] или [30].
При применении контуров с диодами типа Д-229Б
(Пдоп=400 В) подсчитанное согласно [301 сопротивле-
ние резистора в контуре, шунтирующем одно реле на
220 В, составляет:
Тип реле ... РП-23 ьРП-251 РП-252 РП-255 РПУ-2 РП-222
/?рез, кОм<-... 2,2 2,4 2,6 2,3 4,2 21,
При шунтировании двух и более промежуточных ре-
ле, размыкание цепи катушки которых создает перенап-
ряжение на разделительных диодах, сопротивление ре-
зистора должно быть соответственно уменьшено.
Примеры принципиальных схем релейной защиты
энергоблоков приведены ниже.
5.3. СОКРАЩЕННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ УСТРОЙСТВ
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
В ПРИМЕРАХ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ
Обозначения устройств в схемах. Каждому устройству в ка-
честве сокращенного обозначения дается свой номер. На схемах
все устройства показаны в виде прямоугольников, связанных с
трансформаторами тока и напряжения, источниками питания, вы-
ходными цепями и другими элементами блока согласно схеме
утройства, соответствующей номеру, присвоенному этому
устройству.
Прн таком изображении устройств защиты благодаря исклю-
чению из схем отдельных элементов этих устройств (входных
трансформаторов, фильтров, измерительных и исполнительных
органов, вспомогательных реле и пр.) повышается компактность и
наглядность принципиальных схем релейной защиты блоков.
Номера устройств защиты н схем их включения приведены в
табл. 5.1.
Сокращенные изображения групп выходных реле. Группы вы-
ходных реле, состоящие из нескольких соединенных параллельно
промежуточных реле, или части этих групп, разделенные диода-
ми (рнс. 2.4), изображены в виде прямоугольников с условным
обозначением каждого из них соответственно назначению входя-
щих в него реле и с указанием количества последних.
Наличие контура днод — резистор, защищающего раздели-
тельные диоды и включенного параллельного промежуточным реле,
223
Таблица 5.1. Обозначения устройств в схемах защиты блбкбв
> а _> S Наименование устройств Схемы включения устройств. (№ рисунков)
при Рг=160МВт и более при Рг& = 100 МВт
1 Защита от замыканий на землю в обмотке статора ге- нератора 3.6; 3.8, а 3.14, б, в
2 Поперечная дифференциаль- ная защита генератора 3.1 3.1
3 Продольная дифференциаль- ная защита генератора 3.15 3.17
4 Резервная дистанционная за- щита 3.23 3.23
5 Токовая защита обратной последовательности, 3.31 - 3.35
6 Защита от потери возбуж- дения 3.50 ‘ 3.50
7 Защита от перегрузки об- мотки ротора 3.38; 3.42 3,43, а
8 Сигнализация симметричной перегрузки генератора 3.45 3.45
9 . Зайщта от повышения нап- ряжения 3.53 —
10 Защита от замыканий на землю в цепи возбуждения 3.1§ , 3.20
1 Дифференциальная защита 4.3; 4.7; 4.8* 4.3; 4.7
трансформатора блока 4.12, а —
12 Газовая защита 4.12, б
13 Защита от однофазных к. з. на землю на стороне ВН 4.14 4.15
14 Защита ошиновки ВН 4.10 '—
15 КИВ 4.13 —
6 Резервная дифференциальная защита 4.9
* Для автотрансфэрматора.
заменяемым на схеме прямоугольником (контур VD5—R1 иа
рис. 2.4), показано в этом прямоугольнике знаком *.
Резисторы, шунтирующие выходные реле для обеспечения на-
дежной работы указательных реле, на схемах показаны отдельно
н обозначены Rm.
На принципиальных схемах приняты следующие условные
обозначения выходных реле основных защит;
выходные реле защиты ошиновки ВН (при схеме 3/2, 4/3 и
Многоугольника), действующие на отключение, блока от сети И на
пуск ,У РОВ обоих выключателей ВН—ВРсйй.
выходные релё основных защит, действующие на полное от-
ключение и останов блока—ВРо.
Для выходных реле резервных защит приняты обозначения:
выходные реле, действующие на деление шнн, BPI;
выходные реле, действующие на отключение блока от сети, BPIP
выходные реле, действующие на гашение поля генератора, на’
отключение выключателей рабочего источника питания собствен-
ных нужд, на отключение линии, питающей потребителей (если она
имеется), на отключение выключателя генератора (прн его нали-
чии), BPI1P,
выходные реле, действующие в схеме технологических защит
на останов блока (или турбины), BPIV.
Выходные реле ВРе ц^ВРИ действуют также на блок релей-
ной форсировки турбины (при его наличии). На пуск УРОВ на
стороне ВН и на запрет ТАЙВ линии, имеющей общий выключа-
тель с блоком (при схеме 3/2, 4/3 и многоугольника), действуют
выходные реле.ВРо и ВИП,
При наличии выключателя в цепи генератора для его защит
устанавливается еще одна группа выходных реле, разделенная
диодами на две части:
выходные реле, действующие на отключение и гашение поля
генератора и на пуск УРОВ выключателя генератора, ВР?!-,
выходные реле, действующие в схему технологических защит
иа останов блока (или турбины), ВРТП.
Кроме указанных выходных реле на всех блоках, для кото-
рых разрешается асинхронный режим, устанавливают промежуточ-
ные реле, осуществляющие в соответствии с рис. 3.50 перевод
генератора блока в допустимый асинхронный режим при потере
возбуждения (ив том числе импульсное действие на гашение по-
ля и на разгрузку блока). Эти реле обозначают на схемах
Питание, цепей защиты оперативным постоянным током. Пита-
ние постоянным током защит и выходных реле подается соответст-
венно их разделению на группы через отдельные автоматические
выключатели.
От этих выключателей к защитам и выходным реле подводят
цепи, имеющие следующие обозначения на схемах:
на защиту 14 ошиновки ВН (при схеме 3/2, 4/3 или много-
угольника) и выходные - реле ЯРОШ подается +Ш, —Ш. Отдель-
ное питание этой защиты оперативным током необходимо в связи
с тем, что она остается в работе при отключении блока;
иа основные защиты блока и выходные реле ВР0 подается
4-0, —0;
на резервные защиты блока и выходные реле BPI, ВРИ,
BPIII, BPIV подается +00, —00.
На защиты генератора н выходные реле BPTI, BPtll,
ВРг;е, р подается постоянный ток цепей управления выключателя
генератора с обозначением по номеру этого выключателя (напри-
мер, +2, —2 или +3, —3).
Цепи питания и выходные цепи некоторых устройств защиты
разделены по разным группам выходных реле. Так, токовая защита
обратной последовательности 5, включенная на +00, —00 и Дейст-
вующая на выходные реле BPI—BPIV, имеет выходную цепь, пред-
назначенную для отключения генератора, действующую на выход-
ные реле BPil, ВРтИ. Выходные цепи дистанционной защиты 4,
включенной вместе с защитой от потери возбуждения 6 на опера-
15-2212 225
тйвные цепи выключателя tesepatopa, включены на +00, —00.
' К защитам от замыканий на землю на стороне НО—220 кВ, ис-
пользуемым прн работе трансформаторов блоков с разземленной
нейтралью и действующим на выходные реле ВРИ (см.
рис. 4.15), Подводят от отдельного автоматического выключателя
общие для всех блоков цепи питания постоянного тока +Ш',
—Ш'.
5.4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
БЛОКА ГЕНЕРАТОР—ТРАНСФОРМАТОР
С ГЕНЕРАТОРОМ ТВФ-120 '
Блок присоединяется к двойной системе шнн 110—220 кВ с
обходной системой (рис. 5.1). Нейтраль трансформатора блока мо-
жет разземляться с помощью короткозамыкатёля.
При использовании вместо 1В обходного выключателя диффе-
ренциальная защита 11 трансформатора блока (защита типа
ДЗТ-21) переключается испытательными блоками с трансформато-
ров тока, установленных у выключателя 1В, на трансформаторы-
тока обходного выключателя. ;
Защита 13 от внешних однофазных; к, з. включена в нейтраль
трансформатора блока. Она содержит такЖереле, ’защищающие
трансформатор при разземлении его нейтрали (см. рис. 4.15).
В цепи генератора имеется выключатель 2В, в связи с чем к вы-
водам НН трансформатора блока присоединен трансформатор на-
пряжения ЗТН. Ой используется для контроля изоляции (с помощью
реле' 1РЙ) на стороне НН блока прц отключением генераторе и
питании через трансформатор блока нагрузки, Потребителей И собст-
венных нужд. - '
Используемая при отключенном выключателе 2В дополнитель-
ная максимальная токовая защита (реле 1РТ, 2РТ) включена во
' вторичные обмотки встроенных в трансформатор блока трансформа-
торов тока, соединенные в треугольник.
В связи с наличием, гальванической связи генератора с сетью
потребителей по реактированной линии защита 1 от замыканий на
землю в обмотке статора выполнена на емкостном токе с примене-
нием трансформатора тока нулевой последовательности с подмаг-
ничиванием (типа ТНП-Ш).
Ввиду большого значения емкостного тока генератора в защите
1 осуществлена кбйпеисация этого тока (в ТНП-Ш).
В цепи генератора включен комплект реле сопротивления
КРС-^ для осуществления дистанционной защиты 4 й 'защиты 6 от
потери возбуждения •
На выходные реле ВР0 (рис. 5.2) кроме основных защит транс-
форматора блока 11, 12 (дифференциальная и газовая) действуют
внешние устройства: УРОВ выключателя 1В, ' защита обходного
выключателя ОД (накладка Нов замыкается на время замены вы-
ключателя блока обходным), основные защиты рабочего транс-
форматора собственных нужд (ТСН) н защита реактора, присоеди-
ненного к блоку без выключателя.
„ Действие резервных защит 4, 5 и 13 (дистанционная защита,
>• ступенчатая токовая защита обратной последовательности и защита
rtf, замыканий на землю на стороне’ ВН) на выходные реле ВР1,
ВРИ, tBP.HI, BPIV соответствует показанному на рис. 3.23, 3.35
- дбх.
ЧВ
г
К защите
ULUH
Рис. 5Л. Принципиальная схема релейной защиты энергоблока р
турбогенератором ТВф-120. Цепи переменного тока.
0m Tt
ОВ
П РТуРОВ
ЗРТ ЧРТ
грТг—
—13
К рабочему
ТСН
~^~К за-
S щите
'^-реактора
£
Питание
потребителей
6 КРС-2
□Т .
15*
Риг. 5.2. Принципиальная схема релейной защиты энергоблока с
турбогенератором ТВФ-120. Цепи постоянного тока.
228
н 4.15. Прн неполнофазном отключении выключателя 1В и дейст-
вин защиты 13 по цепи ускорения отключение блока от сети обес-
печивается действием УРОВ, запускающегося от выходных реле
Ври. УРОВ в этом случае отключает все выключатели системы
шнн ВН, к которой присоединен блок.
Кроме защит 4, о, 13 на +00, —00 включена дополнительная
токовая защита (реле 1РТ, 2РТ, РВп, РУ), действующая через вы-
ходные реле ВРИ и ВРИ1 на отключение блока от сети я на от-
ключение выключателей НН рабочего трансформатора собственных
нужд и выключателей линии, питающей потребителей. Вывод из
действия этой защиты прн работе генератора осуществляется
контактом реле 2РП (размножающего контакты трехфазных токо-
вых реле ЗРТ, 4РТ), используемого также в защитах 6 и 4 (рис.
3.50 и 3.23). Питание 2РП от +00, —00, а не от +2, —2 обеспе-
чивает сохранение в работе дополнительной токовой защиты при
РТюов
Н
В схемЦ УРОВ
В РЕ
*
о-*- На отключение 0В
ВРо
ВРГ1
ВРШ
э~На гашение поля
Генератора
На гашение поля
возбудителя
ВВП
BPJZ-
—Т—=*-На гашение поля генератора . ,
-* На гашение поля возбудителя *9
На разгрузку по активной действие Л
мощности.
—*-йа шунтирование ротора. ,
•------*~На. останов блока
ВРг.
действие
Рнс. 5.3. Действие выходных реле защиты энергоблока с турбогене-
ратором ТВФ-120.
229
снятии постоянного тока с выключателя отключенного генера тора. ЛИ
На те же выходные реле ВРШ, ВРИ действует УРОВ выклю-б
чателя генератора (УРОВав). Я
На отключение и останов блока с помощью выходных ре ' 1
резервных защит действует также резервная защита ТСН. , у
Защита шин ДЗШ ВН действует на отключение выключателей "Я
ВН через выходные реле ВРИ.
Действующее на сигнал устройство контроля изоляции на сторо-Я
не НН трансформатора блока (реле напряжения 1РН и реле вре- Я
мени РВн) включено на +00, —00. Д
Основные защиты генератора 1, 2, 3 (от замыканий на землю в Л
обмотке статора, дифференциальные продольная и поперечная), I *3
ступень токовой защиты обратной последовательности (зашита 5)
и защита КЗР-2 от замыкания на землю во второй точке цепи воз- 3
буждения (защита 10) действуют на выходные реле ВРГ1, ВРгП, -1
производящие отключение выключателя генератора и останов блока.' Я
Защита ротора от перегрузки 7, защита 6 от потери возбужде- Я
ния (при действии на отключение) и технологические защиты дей* 1
ствуют только на реле ВРИ, отключающее генератор без останова я
блока. Я
При допустимости асинхронного режима защита 6 действует на 1
выходные реле ВРТ, а, р, осуществляющие перевод генератора в до- 1.
пустимый асинхронный режим.
Питание, на УРОВ 2В (реле ЗРТ, 4РТ, выходное реле и реле Л
времени /Дуров, ,мз) подается от цепей +2, —2. s
На +2, ~ -2 включена также действующая на сигнал защита ,!s
8 от перегрузки генератора. ' - 5
Действие‘выходных реле показано на рис. 5,3. На отключение
выключателя блока иа стороне ВН (или обходного выключателя ’
ОВ) действуют два разных выходных, реле основных.защит РВо
(дублирование выходных реле).
Действие выходных реле ВРо на гашение поля генератора не ’
дублируется, поскольку оно резервируется действием другого вы-
ходного реле в группе ВРщ на гашение поля возбудителя.. ’
Действие на отключение выключателя 2В дублируется только
при Срабатывании выходных реле защит генератора' ВРТ1.
Масляный выключатель 1В (и обходной выключатель) и воз*
душный выключатель 2В имеют пофазные приводы/ Поэтому в це-
пи отключения каждого из них обычно используют по три контак-
та выходных реле. Дублирование этого -действия осуществляется
также тремя контактами, (других реле).
5,5. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
БЛОКАГЕНЕРАТОР—ТРАНСФОРМАТОР
С ГЕНЕРАТОРОМ ТГВ-300
Блок присоединяется через два выключателя ВН к ОРУ 500 кВ,
выполняемому Но схеме 3/2, 4J3 или многоугольника (рис. 5.4).'
• Нейтраль трансформатора блока всегда наглухо заземлена.- В цепи
генератора имеется выключатель ЗВ, в схеме УРОВ которого ис-
пользуются трехфазные токовые реле ЗРТ н 4РТ. Эти же токовйе
реле er реле РТуРОВ на стороне ВН применены в -,защите от .повыг
щёния напряжения 9, выполненной согласно рис. >3.53, б,
2Э< ;
Рис. 5.4. Принципиальная схема релейной защиты энергоблока с
турбогенератором ТГВ-300. Цепи переменного тока. ' »*
* * ’ '-”V if
ЦП
+0
1Нош
РУпт,р
+00
13
Ускорение
5
DVtfB
Оперативное ускорение
\™о,у
ВРош
Зреле
РТуррв
ВР0
6 реле
Нш
РОппр
Основная
защита ТСН
BPI
1 реле
Яш
Bpnin
2РП
-007
L2 ВРЯ 2 реле
2РП
Т^РВру
1РТ
Оперативное ускорение
Резервная заиимаТСН
PH
Об
РУГ
ВРГ1
ЗРТ
РУуровзв
№3
От защиты
выпрямительного
трансформатора
РВА
В РЕ
1реле
ВРШ
Зреле — •
—3
——|
КРС-2 Ч-
РПг 6 -
От технологических
। | защит
ЦРТ
РУв
ВРГЛ
Треле
ВРГ1
Зреле
Врг,а,р
2 реле
РПТ
1-1 РByров
Рис. 5.5. Принципиальная схема релейной защиты энергоблока с
- турбогенератором ТГВ-300. Цепи постоянного тока, ,
232
Дифференциальная защита 11 трансформатора блока, выполнен-
ная иа реле ДЗТ-21, включена со стороны ВН вместе с дополни-
тельной токовой защитой на встроенные в силовой трансформатор
трансформаторы тока.
Ошиновка на стороне ВН защищена дифференциальной защитой
14 на реле с торможением.
В заземляющий бак трансформатора провод включено через
трансформатор тока токовое реле РТПт, используемое в схеме
пуска пожаротушения (рис. 4.23, б).
Генератор имеет тиристорное возбуждение с выпрямительным
трансформатором в качестве источника питания и с последователь-
ными трансформаторами.
Замыкание на землю в цепи возбуждения сигнализируется за-
щитой ТО типа КЗР-З. В качестве защиты от замыканий иа землю
обмотки статора генератора применено устройство 1 типа ЗЗГ-1,
включенное на 1ТН и ЗТН.
Защита ошииовкн 14 вместе с УРОВ выключателей 1В и 2В
действуют на выходные реле ВР0Ш (рис. 5.5).
На выходные реле ВРо действуют основные защиты трансфор-
матора 11, 12 (дифференциальная и газовая) и КИВ-500 (15).
На эти же реле действуют основная защита ТСН и дистанционный
пуск пожаротушения от специального ключа управления через про-
межуточное реле PHnTtP и указательное реле РУпт.р. Полное отклю-
чение блока (отключение ЗВ, выключателей ТСН и гашение поля
генератора) при к. з. иа ошяиовке ВН обеспечивается действием вы-
ходных реле ВРош на выходные реле ВРо.
При выводе из действия защиты ошиновки для проверки раз-
мыкается накладка Н в .схеме на рис, 4.10. Ликвидация к. з. иа
ошиновке при отсутствии защиты 14 осуществляется резервными
защитами с использованием оперативного ускорения (вводится
ключом ОУ).
Для отсоединения находящейся в работе защиты ошиновки от
проверяемой, защиты остановленного блока размыкается наклад-
ка 1Нощ.
Резервная защита 13 от однофазных к. з. на стороне ВН бло-
ка выполнена в .соответствии с рис. 4.14 с дополнительным реле
времени в цепи ускорения, используемым в цикле ОАПВ линии
(реле РВ на рис. 4.14,г).
Выполнение УРОВ выключателя ЗВ, дополнительной токовой
защиты и сигнализации замыканий иа землю вдГстороне НН транс-
форматора блока аналогично показанному на рис. 5.1 и 5.2.
Основные защиты генератора 1,2,3 — от замыкаиий на землю
в обмотке статора (защита ЗЗГ-1), дифференциальные поперечная'
(на реле РТ-40/Ф) и продольная (на реле ДЗТ-11/5) и отсечка П
защиты РТФ-6М (защита 5) действуют иа выходные реле
ВРГ1, ВРТН.
Токовая защита обратной последовательности 5, защита рото-
ра от перегрузки типа РЗР-1М (защита 7) и дистанционная защи-
та 4 выполнены со ступенчатым действием, аналогичным действию
защит на рис. 5.2, ио с оперативным ускорением защит 4 н 5.
На блоке устанавливается защита 9 от повышения напряжения,
выполненная, как показано на рис. 3.53,6, и действующая вместе с
защитой 7 от перегрузки обмотки ротора (выполнена на реле
РЗР-1М) и с технологическими защитами (реле РПТ) иа выходные
реле ВРТ1.
233
Замыкания на землю в цепи возбуждения сигнализируются ,
защитой 10 типа КЗР-З. Защита КЗР-2 иа гейераторе данного бло-
ка не предусматривается. -
Трансформатор блока оснащен устройством тушения пожара.
Цепи пуска этого устройства от дифференциальной и газовой за-
щит трансформатора соответствуют рис. 4.23 и показаны на
рис; 5.6.' Йуск устройства пожаротушения происходит при сраба-
тывании выходных реле ВР0 и токового реле в заземляющем прово-
де (реле Р7'пт) или реле РП в схеме газовой защиты (рнс. 4.12,а).
Устройство пожаротушения и цепи его пуска выполнены на пере-
менном оперативном токе.
На рис. 5.6 показано также действие всех выходных, реле
защит блока. Действие выходных реле ВР0 основных защит' на
BPI
Н \
На Веление
. -4ZZD-*-?шин ВН
ВРИ
1РП
1РП
На. пуск УРОВ 1В
На пуск УРОВ 2В
. Запрет
ТАИВ ВЛ
ВРШ.
ВРГ1
ВРГП
ВР0
ВРеи1
1РП
.1РП
ВРШ
PTtir
РП(рис.Ч.1?.,а)
На гашение поля
генератора и возбуди-
' теля
В блок рел.ейной фор-
сировки турбины
—*-/ta останов блока
На гашение поля еенера-,
тора и возбудителя
-^На разгрузку по актив-
ной. мощности.
~*~На шунтирование, ротора,
РУрт
Hirr J Ll
К устройству
тушения
‘ ’ пожара. '<
трансформатора.
Импульсное :
' действие
РйС. 5.6. Действие выходных реле защиты энергоблока
«^турбогенератором ТГВ-ЗОО. , .. ’
отключение выключателей ВН в отличие от рис. 5.3 ие дублируется,
так кай в схеме УРОВ выключателей IB, 2В предусмотрена про- •
верка исправности выключателя путем воздействия без выдержки
времени на его отключение. Дублирование этих выходных реле
предусмотрено только для гашения поля, поскольку воздействие
на гашение поля генератора и возбудителя . осуществляется по
одной общей цепи.
С учётом возможности замедленного возврата выходных реле
защиты блока при - внутренних повреждениях (при действии га-
зовой защиты) контроль тока в каждом выключателе с помощью
одного комплекта токовых реле в схеме УРОВ недостаточен. По-
этому для предотвращения излишнего действия УРОВ отключив-
шихся выключателей IB, 2В в цепи пуска УРОВ 1В и 2В от вы-
ходных реле ВР0 и ВРИ в качестве второго контроля тока введены
контакты реле 1РП, размыкающиеся при возврате трехфазного
токового реле Ply ров, т. е. при исчезновении тока в цепи 1В и 2В.
Контакты реле 1РП используют также в схеме защиты 9 от
повышения напояжения (рис. 3.53,6).,
В связи с наличием быстродействующего регулирования тур-
бины Выходные реле основных и резервных защит действуют на
блок релейной форсировки.
Выполнение защиты от потери возбуждения 6 и действий вы-
ходных реле ВР», а, р такое же, как На рис. 5.1, 5j2 и 5.3.
5.6. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
БЛОКА ГЕНЕРАТОР-ТРАНСФОРМАТОР
С ГЕНЕРАТОРОМ ТВВ-1000-4
' Блок присоединяется двумя выключателями '330 кВ к схеме
3/2, 4/3 или многоугольника (рнс. 5.7). Нейтраль трансформатора
блока заземлена.
В цепи генератора установлен выключатель нагрузки, отклю-
чающая способность которого не превышает номинальный ток
генератора. В связи с этдм Данный выключатель не может исполь-
зоваться для .отключения токов к. з. и схема релейной защиты
, блока выполнена так же, как при отсутствии выключателя в цепи
генератора. Однако поскольку выключатель нагрузки. может авто-
матически отключаться при действии технологических защит, в схе-
ме ^предусмотрено УРОВ этого выключателя.
‘Наличие выключателя нагрузки Обусловливает необходимость
контроля изоляции на Стороне НН -трансформатора блока - при
отключенном генераторе. В связи с этим предусмотрена установка
трансформатора напряжения ЗТН и реле напряжения 1РН. К блоку
-присоединены два рабочих ТСН мощностью по 63 МВ-А. '•<
В связи с тем, что ток к, &. за рабочим трансформатором соб- •
ствённых1 нужд значительно меньше тока срабатывания диффереи- с ,
циальиой-защиты 11 типа ДЗТ-21 трансформатора блока, в послед*
. ней отсутствует цепь тока ответвления на собственные нужды. \
Из-за необходимости быстродействующего резервирования р&<л.(.
новЩМдащит блоков АЭС при междуфазных к. з. в схеме пред^}‘.
смотрена резервная дифференциальная защита 16, выполняемая/йа •/.
реле тйпа ДЗТ-11/2 и охватывающая генератор и трансформатор .
. блока,? <’/* ' '
Д, д-М'г/Тьззд
• г' 1 * ’ ' ’ ‘ * 4 <• и
Защита ошиновки 14 выполнена на реле РНТ (рис. 4.10,6, в),
поскольку при к. з. на стороне ВН и наличии питания от сети ВН
чувствительность вполне достаточна, а при питании только от
блока (когда отключены выключатели 1В и 2В} ликвидация К. з.
на ошиновке надежно обеспечивается действием резервной диф-
ференциальной защиты.
Рис. 5.7. Принципиальная схема релейной защиты энергоблока с
турбогенератором ТВВ-1000-4, Цепи переменного тока. ,
236
Рис. 5.8.. Принципиальная схема релейной защиты энергоблока с
турбогенератором ТВВ-1000-4. Цепи постоянного тока.
237
На рис. Й.8 не предусмотрены отдельное ойёративиые цепи Дл| 1
. защит на генераторе, так' как они не действуют на выключатель^.!
нагрузки.'
Питание оперативным током основных защит генератора и . в
трансформатора общее. То же самое и для резервных защит, цИ
В связи с наличием резервной дифференциальной защиты Я
в токовой защите обратной последовательности 5 Типа РТФ-6МЯ
отсечка Л не используется и не предусмотрены цепи ближнего1' j
резервирования для интегрального органа этой защиты и для/И
защит 13 и 4. ~~ / ;;11
Генератор блока имеет бесщеточное возбуждение. Поэтому
схеме на рис. 5.8 не предусмотрен автоматический перевод генера
тора в допустимый асинхронный режим при • срабатывании защи- «Я
ти 6 от потери возбуждения. Эта защита действует только на от--^
ключение блока. <*
Защита 7 тица РЗР-1М включена на выход датчика тока :!
ротора типа ИКЦТ. . 1
В схеме предусмотрен автоматический и ручной дистанционный "4
пуск пожаротушения (реле РТЛт и РЛпт, р). |
Пуск устройства пожаротушения выполняется так же; как |
показано на рнс. 5.6. |
Действие выходных реле защит блока показано на рис. 5.9.
ВРо
ВРЩ
ВРШ
BPS
К АСУТ
На. останов турбины
На гашение поря генера-
тора и?возбуЗшпеля
Рис. 5.9. Действие выходных реле защиты энергоблока с турбогене-
ратором ТВВ-1000-4. , / ''
ВР,
На. Веление
шинВН
На пуск УРОВ 1В
->~На пуск УРОВ 2В
Запрет ТАПВ ВЛ
\1В
>7/77
ЛРП
fl
238
В цёцй пускаУРОЁ 1В й ЗВ от выходные рейс ВР0 и ВРШ
введены контакты реле РП1 так же, как иа рис. 5,6.
Воздействие выходных реле основных и резервных защит на
быстродействующее регулирование турбины осуществляется через
систему автоматизированного управления турбиной (АСУТ).
Выходные реле технологических защит РЛТ действуют на от-
ключение выключателя нагрузки и иа гашение поля генератора и
возбудителя.
Действие выходных реле основных защит на гашение поля
дублируется также, как в схеме на рнс. 5.6.
5.7. СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СПАРЕННЫХ БЛОКОВ
С ГЕНЕРАТОРАМИ ТГВ-300
Блоки присоединяют к ОРУ 330—500 кВ по схеме рис. 1.8,6.
Защита каждого блока выполняется, как показано на рис. 5.4.
Цепи постоянного тока на каждом блоке в отношении защит
генераторов, включенных на +3,'—3 (+3'г—3'), полностью соот-,
ветствуют рис. 5.5. Защиты ва трансформаторах блоков соответ-
Рис. 5.10. Включение цепей постоянного тока релейиот
'^ащиты с4да?зВ1Х блоков с турбогенераторами ТГВ-Зф.
ствуют рис. 6.5 лишь в отношении включения Самих устройств
защиты от 4-0, +00 до точек присоединения к выходным реде!
(точки 0—4). -?Я
Включение выходных реле этих устройств и цепи питаВДйЗ
оперативным током показано иа рис. 5.10. Ключи 2ПУ gl
ЗПУ Служат для отсоединения защиты блока, выведенного в рф-Д
монт, от цепей другого работающего блока. Ключ оперативного’1^
ускорения ОУ (рис. 5.5) устанавливается один общий для обоизс-|
блоков.
Выходные реле основных защит ВР0 действуют иа отключение®
от сети и гашение поля генераторов обоих блоков. Реле ВР0) иЗ
ВР02 действуют в схемы технологических защит соответственно^
блока I и блока II на его останов. Ж
При наличии разделительных диодов между реле ВРВ1, ВРщ на
ВРв действие основной защиты на одном из блоков приведет к|
останову только этого блока, а генератор второго блока будет вра-1
щаться, что дает возможность быстрого восстановления работы^
неповрежденного блока. |
Выходные реле резервных защит включены так же, как на^
одинарном блоке, и при действии второй ступени резервной защиты’•
BPI
ВРИ
На пуск УРОВ 1В
На пуск УРОВ 2В
Запрет ТАИВ ЛдП
ЛРП
IPfl
8Рош
А На деление
-] шин ВН
1РП
1РП
На останов блока с 1Г
На останов блока с 2Г
Рис. 5.11. Действие выходных реле защиты спаренных
блоков с турбогенераторами ТГВ-300.
На гащениа поля.Гене-
ратора. 1Ги Возбудителя
На гашение поля гене-
'ритора 2Га возбудителя-
В блок релейной форсировки
турбины блока с1Г
В блок релейной форсировки
турбины блока с 2Г
240
любого блока реле'ДР/Г подействуют на останов' обоих блоков.
Это целесообразно, поскольку в большинстве случаев резервные
защиты иа обоих блоках действуют одинаково.
Защита ошиновки 14 имеет отдельные выходы для действия
иа выходные реле основных защит каждого блока (ВР0| и ВР02).
Действие выходных реле в схеме иа рис. 5.10 показано
на рис. 5.11.
Пуск УРОВ выключателей IB, 2В выполняется так же, как
иа рис. 5.6.
Пуск пожаротушения трансформатора каждого блока выпол-
няется согласно рис. 5.6.
Выходные реле защит генераторов действуют так же, как в
схеме иа рис. 5.6.
Схема защиты -от повышения напряжения для обоих блоков
соответствует рис. 3.53, в.
5.8. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
БЛОКА С ТУРБОГЕНЕРАТОРОМ ТВВ-1200-2
Блок имеет два выключателя иа. 500 кВ в ОРУ с полуторной
схемой; Нейтраль обмотки ВН трансформатора блока заземлена.
Трансформатор блока представляет собой группу из трех
однофазных трансформаторов с расщепленными обмотками на Сто-
роне НН. Соответственно для пуска пожаротушения установлено
три токовых реЛе a, PTst, в, РТп?, с в заземляющих про-
водах'всех трех фаз (рис. 5.12).
К выводам обмоток трансформатора, соединенным в треуголь-
ник, присоединен рабочий трансформатор собственных нужд мощ-
ностью 40 МВ-А. Прн йом обеспечивается совпадение по фазе
напряжений НН. рабочего и резервного трансформаторов собствен-
ных нужд в условиях нормального режима работы.
Каждая половина обмотки статора шестйфазного генератора
имеет свои Дифференциальные защиты — продольную (3 и 3') и
поперечную (2 и 2'). Предусмотрено также два комплекта защиты
типа ЗЗГ-1 от замыканйй на землю в обмотке статора (защи-
ты 7 и /').
Дифференциальная защита блока 11, охватывающая генератор
и трансформатор, выполнена на реле ДЗТ21. Со стороны НН в
токовых цепях этой защиты установлены три понижающих авто-
трансформатора. Это - обусловлено недопустимостью параллельного
соединения вторичных обмоток, собранных в треугольник, из-за
недостаточной термической стойкости автотрансформатора защиты.
Ток ответвления яа рабочий трансформатор собственных нужд
в защиту Т1 не подается, поскольку при токе срабатывания
0,3/вом трансформатора блока она надежно отстроена от к. з. иа
стороне НН рабочего трансформатора.
Кроме защиты 11 для трансформатора блока с целью улучше-
ния бдиЖпего резервирования установлена еще одна диффереи*
цйальная,,'ращита {Лиф), выполненная иа реле РНТ. Схеме
включенйй'.^оответствует рис. 4.9,6. .-С’ -;-
ТбИ&ая-^Шйта обратной последовательности устаиойдеиа
отдейьи© ддол.цаждой половины обмотки генератора (зацш^^
и'5') в связи/Шюзможнрстью возникновения несимметрйй .В
из этих двух поЙр^ин. ____
, РЙ&5Л2. Принципиальная схема релейной защиты,\эцергоблока^.
турбогенератором мощностью 1200 МВт. Цепи иойгояннОго тбк& -
' 242 '
.Ё связи С наличием, двух Дифференциальных ааЩйт, оХйа
вающих генератор, резервная дистанционная защита нужна тол
для дальнего резервирования. Она включена на ток одной из
ловли обмотки статора со стороны линейных выводов. Защита;
потери возбуждения 6 включена на те же трансформаторы тс
что и дистанционная защита. При указанном включении реле К
отпадает необходимость в промежуточных трансформатора^ тс*,
необходимых при включении этих реле на ток со стороны нейтрал
Сигнализация симметричной ибрегрузки 8 включена .на т<
одной из половин обмотки статора. й
Защита от повышения напряжения 9 также присоединена^
одной из половин обмотки статора через 37Н.
Защита ошиновки ВН 14 выполнена иа дифференциальных ре:
с тормозным действием.
. Схема цепей постоянного тока показана на рис. 5.13. 1
повышения надежности основных защит блока они разделены
две группы с отдельными выходными реле (ВР0 и ВР0') и по
чают питание оперативным' током от разных автоматических )
ключателей. • > , .
Газовая защита, состоящая из трех одинаковых комплекс
(для каждой фазы трансформатора блока), на- рис. 5.13 услот
показана в виде одного комплекта. ., "
.Рце.. 5.14. Действие выходных реле защиты энергоблока с Турбере»
«футором мощностью 1200 МВТ.. ' » '
. ' 244'
Оперативное ускорение резервных защит при выводе из Дей-
ствия защиты ошнновкине предусмотрено, так как, ошиновка на-
ходится в зоне действия дифференциальной защиты 11.
При наличии взаимного резервирования дифференциальных
защит на рис. Б. 13,-так же как на рис, 5.8, ие нужны и не по-
казаны цепи ближнего резервирования для защит 5, 13 и 4.
Пуск устройства пожаротушения выполнен для каждой фазы
трансформатора блока так же, как на рнс. 5.6.
.Действие выходных реле показано на рис. 5.14.
6.9. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
БЛОКА ГЕНЕРАТОР—АВТОТРАНСФОРМАТОР
С ТУРБОГЕНЕРАТОРОМ ТГВ-300
, ./
На стороне ВН блок присоединен двумя выключателями 1В
н 2В на 500 кВ к полуторной схеме, или к схеме 4/3, нли к схеме
многоугольника (рнс. 545); на стороне СН блок включается через
один выключатель (ЗВ) на двойную систему шин 220 кВ с , обход-
ной системой. "
Автотрансформатор блока состоит из трех однофазных авто-
трансформаторов, мощностью по 267 МВ-А. Нейтраль автотрансфор-
матора всегда заземлена.
Дифференциальная защита автотрансформатора' 11 типа-
ДЗТ-21 включается так же, как на рис. 4.8. Тюк ответвления на
собственные нужды ,в защиту 11 не. подается, поскольку она на-
дежно отстроена от к. з. за рабочим трансформатором собствен-
ных нужд. '
’ На стороне СН предусмотрена возможность переключения
защиты 11 на трансформаторы тока обходного выключателя при
его использовании вместо выключателя ЗВ-
' Защита ошиновки 14 на стороне ВН выполнена в соответст-
вии с рис. 4.10. \
Резервная дистанционная защита от междуфазных к. з. представ-
ляет собой панель ПЗ-5, включенную, ' как ' показано на
рис. 4.20 и 421.
„> . Резервная защита от К. з. на землю . На стороне ВН (защита
13в) й на стороне СН -(защита 13 с) выполнена, как показано
иа рис. 4.16.
- Цепи постоянного тока защит генератора выполнены так же,
как на рис. 5.5 и 5.6.
' Схема цепей постоянного тока защит на автотрансформаторе
приведена йа рис'. 5.16. В этой схеме предусмотрены отдельные
выходные реле для действия резервных защит иа деление шин
на /Стороне ВН (ВР/л) да на стороне СН (BPIc), а также для
действия на отключение выключателей IB, 2В (ВРПв) и выклю-
чателя ЗВ (ВРНс).
Резервная токовая' защита обратной последовательности (реле
/л-РТ.ф (снпй, <ГПФу1М и реле времени РВ$) действует с первой вы- <
7 Ща отключение выключателя, на стороне СН н .
’„..„со, второй,„выдержкой времени на отключение и останов блока; .
у; защит 13в и ПЗ-5 предусмотрено на случай '
й^;^Йй|Й"защйты ошиновки оперативное ’ускореийеГ'"^
< ^'.’гНа :.e?ropd?e?J®i;H в общей части обмотки автотрансформатор
i npei^MoTpeHa едшдизация перегрузки на реле 1РТО1.р ifi
??".<; ' '
'А '--У'*‘: - ’Ч- г :У'
’ 5У’. - \ * ’i i * < у<
'.’P^C. S.l$ Принципиальная схема релейной защиШ-блока генерЙЙ>р-
аэтбтрайсформатор- Цепи переменного тока- у , ''
W' / ' *' *’ ' ’ \ Z
Ш 3
уровТв Ц
{ У РОВ 2В~]~
< •-JU
В Рощ __
Зреле
+0 ВР0Ш
+00
PJJn^p
Основная защита. ТСН
— У РОВ СИ
-о
BP0-
Треле
‘-ОО
гол.
TPfJ
Riu
BPIB
. /реле
Ru^ ,
ТВРйс1,
f 1 реле — •
PVVPQB,4P
nW
PBtp
IPBnep
.РУрез
2 PBnep
1РН ,______________
ЗРТ - ' ОРТ
РРуров
Яд
Оперативное
ускорение
Ускорение 1
f^c
'Ускорение
%, рВру
ПЗ-5 .
Оперативное
ускорение
5
\.\'Ч
^РВурбе.че
%PB9
$.PB<P
Резервная защита ТСН
Ы: . ~
-__________
V
. ОУ 0 в I 1
п 1 ♦ 11
U 1. ♦
PfiOy
_ BPIc „
1реле
Рц’ I"—*
7гЁ7 .
2 реле “
№
BPZ[
Ирреле П‘
^Р^ЙМ& Придам^альвдя схема релейной защиты блока гфератс^-Л '
Депи постояняого тока’ -
247
?
H
На пуск УРОВ 1В
—э~На пуск УРОВ 2В
-► На запрет 7АПВ
\На ЗеЛение
-j щияВН
На веление
’ шин СН
.1РП
,1РП
—На пускУРОВ СН
-&о^-На отключение ОВ ОН
-^—На гашение паля генератора и возВуЗителл
—*~В Влек релейной фсрсировкштурВины'
—^Иа останов Влеки
"*'s5t
Рис, 5.17. Действие выходных реле защиты энергоблока .генератор —
абтотрансформатор. . ,
' * г I
Отсечка 1 и интегральный орган, токовой защиты обратной
последдвательнрети типа РТФ-6М (защита 5) действуют с первой
выдержкой времени н"а отключение выключателя ЗВ и «о второй
выдержкой времени на полное отключение и останов блока.
Так жр действует дистанционная защита от симметричных к. а.,
установленная на генераторе (защита 4).
Для использования в схеме автоматического пуска пожаро-
тушения в, заземляющие баки каждой фазы автотрансформатора
провода включены токовые реле РТа*, А, P7nt, в, Р7лт, с» Цепи
пуска пожаротушения выполнены так же, как на рнс. 5.6.
Газовая защита автотрансформатора (зашита 12) и отсека
РИН (защцтд 12') выполнена для каждой фазы по рис. 4.12, а и в
соответственно. На рис. |5.15 и 5.16 условно показано по одному
комплекту защит 12 и 12'. '
Действие выходных реле в схеме на рНс. 5.16 показано
на рис. 5.17. "
5.10. СХЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА
ГЕНЕРАТОР-ТРАНСФОРМАТОР—ЛИНИЕЙ
На рис. 5.18 приведена схема защиты блока с генераторрм/
ТГВ-300, присоединенного к ОРУ 500 кВ двумя ' выключателями
(пЙйуторная схема). Нейтраль трансформатора |йока заземлен^.
Z
РТуров
%
•И
SI
ii ।
рТогс КРС-2 I
[кРЬ2
Sr
РТНо
РМв
1РТ
2РТ
РТ,
2ТН '
Аг
~ >}РТ^-
“—Щз
8.‘
2
"К рабочему
ТСН
?РТ
R зо-щите
рабочего
ТОР
К Выпрямительному
1 выпрямительному г г-
трансфоркатору Y< _
а
ч
я>
Е
а
। Последовательные
u-izxтрансформаторы
КРС-2
схема релейной защиты блока генератор-
переменного тока. , ,4v
Защиты на генераторе блока- выполнены так же, как на
рис. 5.5, 5.6.
В качестве основной защиты линии может использоваться про-
дольная дифференциальная зашита типа ДЗЛ с контролем исправ-
ности соединительных проводов или высокочастотная диффазная
защита. На, рис. 5.18 показана схема с диффазной в,-ч. защитой
типа ДФЗ-504.
В качестве резервных защит линии со стороны ОРУ устанав-
ливаются (см. также рис. 5.19):
Рнс. 5.19. Принципиальная схема релейной защиты блока генератор-
трансформатор—линия. Цепи постоянного тока защиты со сторовы.
ОРУ, , '
от к. з. ла -землю направленная токовая защита па реле РТНп
типа РНТ-566 и реле направления' мощности РМ0 типа РБМ-178.
При этом реле PiHt используется также без органа ^направления
для ускоренного -пуска УРОВ при неполнофазном отклкжй#н/;вы-
ключателей 1В или 2В (так.• яй, как реле №Т »а рис. 4-Й).
большей выдержкой времени дая действия на делание
от междуфазных к. з. одноступенчатая дистанйфнйая'-^Цй^','
на ^fex направленных реле, сопротивления в лео)Й1лСкй5^ЭД^^;,'
3.21)- Зона действия защиты отстраивайся 'ют.
^форматором блока; п’рн этом зашита выполняется ЖйС
/ft..X. времени. Если защита охватывает лийф с
зона действия удлиняется, и в защиту вводится выдержка времени
• 0;5 с для отстррйкн от быстродействующих защит блока. В схеме .
защиты предусмотрена блокировка при качаниях КРЫ типа
КРБ-126 (рис. 4.18) и сигнализация нарушения исправности целей
напряжения с помощью устройства КРВ2 твид КРБ-12 (рис. 4.19);
токовая отсечка РТотс на реле'РТ-40, заключенном на ток
одной из фаз для исключения мертвой зона Дйстанцириной защиты
при трехфазных к. з. При двухфазных к. з. мёртвая зона отсутствует
благодаря использованию контура подпитки.
Для питания цепей напряжения основной и резервных защит
на линии устанавливается трансформатор напряжения TH. В связи
с этим контакт реле РМ0 направленной защиты от замыканий на
землю шунтируется при срабятыванйи выходных реле BPII^ei ДЛЯ
того, чтобы обеспечить пуск УРОВ от этой защиты в случае не-
полиофазнОго отключения блока от сети и возврата реле РМа.
+0
—SfD
-О
БРдч-з
—*
~ВРд
ж~т
БРе
Зреле
I- ъ ВЧТ01
-18ч
Ц '» «'
+00
ЧРТ_____у
~~ЗРТ
1РП ~оо
г-<2РП. 0
. 9^РВо ______________,
*•.
----—
-------+Z---у
'^пв^в
41*
2 реле
’ г—
^.PByn^g-^Ff
Jp.PIlyrOB'BB 'М'
$-РВлоп
^~РБлГ,Р''
РУрЛ,
ВРд+з
врь
Bf%
1ч -S84
8ЧТ02 1 ВУгвч и ВРвч
^рйё^ких
в№-
2реле
Яш
вР&
1рел»
г^шддвшальная схема релейной защиты блока генератор—*.
Цепи постоянного тока защиты на .трансфор*
Л7ё
£p^
251
Со стороны блока для резервирования диффаз^й2п3.ащ^“
нии. используются резервйые защиты блока (рте. щи^ы
защита обратной последовательности (отсечка Г 3 5
. РТФ-6М), дистанционная зашита 4 от симметр^ и
защита от однофазных к. 3- па стороне ВН (реЛ® *-'о и
включенная на ток нейтрали трансформатора блока.
£ и
£В0),
BPI.
вл
ВРНрёз
£ере-
вчто1
'BamuxleMnLKj
1РП]
,1РП
Веление шин В В
---*- На пуск УРОВ 1В '(
=—*-Л1 пуск УРОВ гв
Запрет ТАПВ ЛЭП
ВРХр,,\
Г Bfpe-'l 'При.-!
'влрпик1емиик
W'H
1РП
1РП
переданы
Оере-1 '^ри-]
Ватик\емник
' ВЧП1
Пере- При-
оитник\емник
вчпг
Г Останов ~
[переваепчика.
^^£*3
ВРо
ВРШ
На гашение поле генера
тора и Возбудителя
В блок релейной дзорсаро
турбины
Рис. 5.21. Действие выходных реле защиты бло^а генера-
' тор—трансформатор-**линия. '
Диффазная защита линии со- стороны бло£а Действует не-
посредственно на отключение выключателя ЗВ Иа отдельные
^выходные реле ВР^Фз. Последние действуют чер^3 вВДоДные реле,
резервных защит BPIV и ВРШ па гашение поД? генератора, от- '
ключенне выключателей со стороны НН рабочего Трансформатора >
собственных нужд я на останов блока. ' • \ -.»,<<
> Аналогично ВР па>3 действуют и выгодные р^^ойювпых 6а*"/
щит вр0. ... ’'-'Ч:-.
Я1ключения защитами блока выключате^^.^^’^'-Жге'и.,
4жуЛ₽именены два устройства высокочастотного
‘ ВЧТО2, используемые для дву* блоков, ' а’ ' ’
ВРП
ГЖ lj
гв .
вчтог.
JsEV^
•?.э
око
Передача отключающих сигналов осуществляется йо Высоко-
частотным каналам на линиях двух, блоков или по специально
, . прокладываемым по разным трассам * ВцсОкочйстотным кабелям. 1
Со стороны ОРУ к блоку также передаются отключающие сиг-
налы: Это необходимо при действии УРОВ выключателей 1В и 2 В,
а также позволяет ускорить ликвидацию, ку 1з, на линии резерв-
ными защитами.
Передатчики ВЧТО со стороны блрка пускаются выходными '
реле ВРйп ВРИ, а со стороны ОРУ-^-выходными реле BPIlVea.
К выходным цепям приемников со стороны ОРУ присоединены
выходные реле ВРоси ® ВРШрез, отключающие выключатели 1В,
2В, запускающие УРОВ этих выключателей с- контролем тока в
Линии и запрещающие ТАПВ, выключателя 2В. При приеме сигна-
лов ид ОРУ ненужная передача сигнала, в сторону блока предот-
вращается разделительными диодами, не 'допускающими срабатыва-
. НИЯ BPI/рез. . ..
Со стороны блока к выходным цепям приемников присоеди-
нены выходные реле ВРъч и ВРвч", воздействующие на , от-
ключение выключателей генератора и- Трансформатора собственных
нужд, на гашение поля щ на останов блока 'через BPIV и ВРШ ",
, так же, как' ВР доз и ВРо, “В отличие от рис.5.5 выходные реле
’ ВРП не Связаны через разделительные диоды с ВРШ, что исклщ-^
чает излишнюю передачу сигнала на ОРУ при приеме сигнала йо.Н
каналам ВЧТО. " ,/• ‘
Для обеспечения' Достаточной, длительности отключающего сиг- -
нала со стороны {^РУ- лрй .фабатываняи быстродействующих
резервных защит лийдаи выходные, редесВРЯ^ез, пускающие пере-
датчики ВЧТО, самоудерживаютея в’.Течение-6,5—0,6 с (до возвра-
' . Та .реле РП^у)^ ।
' Аналогичное: самоудерЖиВанне предусмотрено, со стороны -блока
для выходных'реле ВР дФЗ я ВРо- Это необходимо для/исключения
их преждевременного возврата . чв случае работы основных защит
дани» или,1 трййСформатЬра б^ока в режиме одностороннего питания
(при отключенном генераторе), ,
Для ДоНолинтельиогб резервирования устройств ВЧТО1 и,
ВЧТО2 на обоих кошщхулйннн предусмотрено действие выходных
реле на останов передатчика диффащ(рй защиты, что приведет
ее срабатыванию (при ; достаточной чувствительности к току1 '
пЬвреждежя). ' ' ' -?
: В связи с тбм, что дистанционная защита линии сю стороны
ОРУ. как правило, не охватывает трансформатор блока,, на, стороне
ВН -блока установлена Дополнительная максимальная токоваи за-
щита, используемая прн отключенном генераторе. '
, ’ Схема пуска устройства пожаротушения трансформатора блока
выполнена так же, как па рис. 5.6. г
Действие выходных реле, в схемах на рис. 5.19 н
так и по в; ц. f каналам, показано на
5.20, как
рнс. 5.21.
253
Дэл
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .
1. Поляк И. А. Современные крупные двухполюсные турбогене-
раторы.— Мл Энергия, 1972.'—472 с.
2. Воронов Г. F.,' Хуторецкий jE, М. Шестифазныё турбогенера-
торы— Сборник «Электросила» № 28. — Л.:~ Энергия,1 Ленингр.
ртд-ние, 1970, . с. 33—40. . ‘
3. Руководящие указания по релейной защите? Защита блоков
f генератор — трансформатор и генератор — автотрансформатор. —
т Л Ж Энергия, 1,963.—112 <%,..• ? :-
' 7 4. Федосеев А. М. Релёйная защита - электрических сйстем. —
д , М.: Энергия, 1976; — 559 !е» , ’
. 5. Анормальные режимы работы крупных синхронных машин/
Е. Я Казовскнй, Я. Б. Данидевич, Э. Г. КаЩарский, Е,лВ. Руби-
‘ v сов — Л.: Наука, Лённнгр. Ртд-ние, 1969. — 429 с. t ;f'
6. Берман И., Кирпски А., Скалка М? Защита мощных генера-
торов, работающих в блоке с трансформаторами, от однофазных
замыканий На землю В обмотке статора. В' кил Релейная защита щ
,/ протнврдварийная автоматика.М,:’ Энергия, 1975, с. 19—27.
л . 7. Зихерман М. Xi, Кузьмин Г. ;ПЧ Курбанга.шев У. К. Пере-
возбуждение йена груженного энергоблока 300 МВт. — Электричест-
во, 1,971; № 8, с. 79—81. 'и' •? '
8. Сравнительные испытания датчиков асиИхррнного режима
турбогенераторов при Потере возбуждения/Э.. Л? ..Бронштейн,
ТО. Я. Травина, А. Г. Шейнкман и др* —- Электрические станций, 1979,
№6, е-. 26—28. > ' ' .
'9, Семенов В. А. О защите круппых блоков турбогенератор —
'. , трансформатор, связанных с ВЛ высокой' 'напряжения. — Электрн-
веские станции, ,1971, № 7, <с, 69—72. S '' ! »
10. Пазманди Л. Защита от замыкания на землю в обмотке
статора генератора, работающего в блоке с трансформатором.—
Электричество, 1971, №9, с. 29—33. ~ ‘-,1
1Е. Кискачи В. М. Защита генераторов энергоблоков от замы-
каний нй землю в обмотке статора.—Электричество, 1975, № -1Г,
С. 25—$1. ' /
12. Кискачи В. М. Использование гармонию э. д.. с. генераторов
энергоблоков при выполнении защиты от замыканий на Землю.—
Электричество, 1974, № 2, с. 56—59. ' х
13. Баршай И. В. Условия работы защиты от замечания '.нА
землю в обмотке статора. — Электрические станции, 1$7§,. ’!№ '*5;
." с. 62—64. , ,? ...‘ -л
% ' 14. Анохин П. Т., Финкель А. А. Защита от замыКйийЙ;»ДШ¥/Йо,
/К’ и контроль изоляций обмотки статора блочного Гейера^р^;',г-'даЙ«т
^^рнческие станции, 1973, № 7, с. 81г—82. ' к*
£ 1®,'Сирота И. м., Богаченко А. Е. Защйа'Мй' йам^яйгвдЧШ,
/г зеЙлк>2.На^ стрроне генераторного напряжения бЖййЖ.
' •' •» ’-'V &
Трансформатор, охватывающая нейтраль ГёнератрЬа. — Киёв: ИЗД
АН УССР 1972 — 21 с.
16. Rnutter Е. £; Nimcs К. Neuartiger Stander-Erdschlussdiutz
fur Hochspannungsjnachinen.—* Siemens-Zeltschrift, 1972, № 12,
S. 909—91,1.
17,“ Руководящие указания пб релейной защите. Защита гене*
раторов, работающих на сборные шины.—М.: Госэнергоиздат, '
1961.-*-68 с.
- 18. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в
электрических системах.— М.: Энергия, 1970.— 519 с.
19. Дорогунцев В. Г., Овчаренко ,Н. И. Элементы автоматиче-
ских устройств энергосистем. — 2-е изд. — М.: Энергия, 1979 —
520 с. >
20. Федосеев М- А. Защита мощных синхронных генераторов
от сверхтоков.обратной последовательности. — В кнл Опыт эксплу-
атаЦии релейной'‘ защиты н электроавтоматики в энергосистемах.,
Вып. 1/Под редщВ. А- Семенова. —<М.:. Энергия, 1968, с. 105—121/
21. Фейст Й. К. Исследование работы дистанционных реле меА’
.тодом кругоных диаграмм в комплексной плоскости полных сопро-
тивлений. т~ Труды ЦНИЭД, Госэнергоиздат, 1953, вып. 1, с. 41—88. “л
22. Шейнкмаи А. Г. Устройство для выявления потери возбуж- >
дения гей^дтрра. — Эдектрнчески&ф^тащгии, 1976; № 5, с. 48—52. л
- 23. 'Дмитренко А- М. Дифференциальная защита трансформато- ’
ров и автотрансформаторов.— Электричество, 1975, № 2, с. 1Д-9/-'
24. Московец В. Н. Быстродействующая защита> регулировоч-
ных обмоток автотрансформаторов 500 кВ . с не зависимыми от па-
раметров сети уставками. — Электрические станции, 1979, № 2,
С. 58-63. . ’ 1 :* -
25. Руководящие указания по релейной защите. Дистанционная
защита линий Зб/^ЗЗО кВ, — М.: Энергия, 1966.—172 с.
• 26. Казанский В. Е. Трансформаторы тока в устройствах релей-
ной защитит«втоматикн.—М.: Энергия, 1978.— 264с; . ' *
27. Королев Е. П-, Либёрзон Э. М. Расчеты допустимых натру-.;'
зок в токовых цепях релейной защиты.М-гфнергия, 1980. —/
208 с.. —? ' ’’
28, Вавин В- И. Трансформаторы напряжения й их вторичные
целн.-^М:: Эйрий. 1977;*^ 104 с. t . ? j
29. Лысенко Е. В. Диодные разделительные цепи в устройствах
релейной защиты я автоматики. — М.: Энергия, 1970, —32 с. Г 5
30.. Федоров Ю. К. Анализ эффективных средств защиты полу/}'
проводниковых приборов от коммутационных перенапряжений в це/1
пях постоянного тока релейной защиты и автоматики. — Электри- >
ческие станцин, 1977,-№ 7„ 'С. 69—74,, '
f;
; Ч
оглавление
$
1
3
5
5
.18
13
23
24
25
26
29
34
35
36
38
Предисловие . . . ........
Глава nep's а я. Особенности электрооборудования и схем
ч * блоков генератор—Трансформатор ? ’ ‘ .
1.1. Турбогенераторы с непосредственным охлаждением
ПРОВОДНИКОВ обМОТОК , т • . » г
1.2. Трансформаторы и автотрансформаторы, работающие >
в блоках с турбогенераторами . .., . * » ' •
1.3. Распространенные, схемы, энергоблоков .
.Г^ава вторая. Принципы выполнения релейной защиты
энергоблоков • . . . . . .
2.1. Общие положения « = . - .
2.2; Виды повреждений турбогенераторов * .... . .
2.3. Л110рма.чьпые режимы работы турбогенераторов .
2.4> Способы выполнения здщиты турбогенераторов . . -ь .
2.5, Виды пойрежденйй.д?райсформаторЬв й автотрансфор-
маторов' . Ч '• • .. • . •“ -•
2.6. Анормальные режимы работы' трансфОрматбрйв. и ад-
тотрансформаТоррв ' ' . . . . .>.
2.7. Способы выполнения защиты трансформаторери ав-
тотр.анефйййатбров <' •. . ./ >’ . Д £. ' ... ,1
2;8. Общие требования К резервным защитам энергоблоков
с., . 2.9.' Способы выполнения резервных, вафиг бдоков Генера-
X" 1 тор—трансформатор ь “z .. . ••
\ 2.10. Резервные защйтыублоков генд^ггор—а‘й*бтрансфор-'
-Л. ; матор •
Л? 2!11. Особенности выполнения защиты Яблока с шестнфаз-
‘;у . ным..турбЬгён^)'ат(>ром ' . ’’’t . . . .
jV-;2.Г2т Защита блоковгёнфатор—трансформатор—Диния _s
'S 2.13. Выходные цепи устройств релеййбй здщйты . Д
Ждад Н третья. Устройства дащиты турбогенераторов
^'3.1. Поперониая дифференциальная защита ’ ,</.* . .
’ 32.’ ’-Защита, от замыкайнй На землю в обмотке-статора '
.у.' турбогенератора, осуществляемая с испОльзованцеи". ‘
напряжения третьей гарМонйки . .
3^. Защита от замыканйй иа землю в об^&й^\ !;
тора,, выполняемая с наложением на цешЛстатрЙ Й
стояййогб'тока . .....
Ш. Защита от Замыканий на землю в обмрэде-
Та'^генератбра^ выполняемая, с наложением
тау’аИрй переменного тока- . .. . . • Жу
Чга от замыкйнйй на землю в об^ов^^статб^луЖй
“'-j>pa, реапфующая на. емкостей ток-у»’";|^зд1^
41
46 <
48
50
51
55-
3.6. Продольная дифференциальная защита .... 84
3.7. Защита от замыканий на землю в цепи обмоткн ро-
тора турбогенератора . •.................90
, 3.8. Защита ог внешних симметричных коротких замы-
каний ............................................96
3.9. Токовая защита обратной последовательности . 109
3.10. Защита ротора от перегрузки током возбуждения . 133
3.11. Защита от перегрузки обмотки статора .... 146
3.12. Защита от потери возбуждения..................148
3.13. Защита от повышения напряжения................163
Глава четвертая. Устройства защиты на трансформато- £
рах и автотрансформаторах блоков....................165
4.1. Дифференциальная защита . . f..............165
4.2. Газовая защита.................................187 1!
_ 4 3. Контроль изоляции вводов 500—750 кВ . . 193
4.4. Защита от внешних коротких замыканий на землю 195 |
4.5. Дополнительная резервная токовая защита на сто-
роне высшего напряжения.............................203
4.6. Дистанционная зашита на блоках генератор—авто-
трансформатор ......................................204
4.7. Тоновая защита обратной последовательности . . 215
4.8. Пуск устройств ц’ожаротушения трансформаторов
(автотрансформаторов) блоков........................216
Глава пятая. Принципиальные схемы релейной защиты
энергоблоков..........................................218
5.1. Общие сведения.............................218
5.2. Некоторые особенности построения типовых схем ре-
лейной защиты блоков . . .................220
5.3. Сокращенное изображений устройств релейной защи-
ты в примерах принципиальных схем .... 223
5.4. Принципиальная схема релейной! защиты блока ге-
нератор—трансформатор с генератором ТВФ-120 . ,226
5.5. Принципиальная схема релейной (защиты блока гене-
ратор—трйнсфбрматор с генератором TFB-300 . . 230,. '•
5.6. Принципиальная схема релейной защиты блока ге- ' .j
нератор—трансформатор с генератором ТВВ-1000-4 235 . j
5.7. Схема релейной защиты спареицых блоков с генера- < 4
торами ТГВ-300 ... .....................239 ft
5.8. Принципиальная схема релейной защиты блока с Й
s турбогенератором ТВВ-1200-2 1...................< 241
5.9. Принцийиальная схема релейной защиты блока re- ’j
! , нератор—автотрансформатор с турбогенератором
ТГВ-300 ....................................... 245
5.10. Схема релейной защиты блока генератор—трансфор-
матор—линия.........................................248
Список литературы..................?....................254