Поперечная дифференциальная защита.
Для защиты генераторов, имеющих две параллельные ветви и более, применяется специальная поперечная диф.защита, которая реагирует на разность токов, проходящих в параллельных ветвях обмотки статора. Принцип действия защиты такой же, как у поперечной дифференциальной (восьмёрочной) защиты параллельных линий. В нормальном режиме в параллельных ветвях, проходят равные токи, и в реле попадает только ток небаланса. При замыкании между витками одной из параллельных ветвей равенство токов нарушается и реле срабатывает. На рис.5 показана схема однорелейной поперечной диф.защиты, которая наиболее широко применяется на практике. В этой схеме токовое реле подключено к ТТ, установленному в цепи между двумя нулевыми точками
соединённых в звезду параллельных ветвей обмотки статора. В нормальном режиме, когда токи в обеих параллельных ветвях равны, а сумма токов в каждой звезде равна нулю, ток в реле не проходит. При возникновении виткового замыкания в одной из ветвей равенство токов нарушается и в реле проходит ток, под действием которого оно срабатывает. С целью повышения чувствительности токовое реле включается через фильтр ZF для отстройки от воздействия гармоник, кратных трём, наличие которых обусловлено искажением формы кривой ЭДС генератора. В результате ток срабатывания реле при частоте 150 Гц (третья гармоника) примерно в 10 раз превышает ток срабатывания при частоте 50 Гц.
Защита выполняется без выдержки времени. Поперечная диф.защита так же, как и продольная, должна действовать на отключение всех выключателей генератора, на гашение поля, а также на останов турбины. Кроме своего основного назначения защита от витковых замыканий, поперечная диф.защита может также в некоторых случаях срабатывать и при многофазных КЗ, резервируя продольную диф.защиту. Ток срабатывания поперечной диф.защиты отстраивается от максимального тока небаланса, который может проходить в реле при внешних КЗ, и принимается равным:
(5)
Защита от однофазных замыканий на землю.
Назначение защиты. Для уменьшения тока замыкания на землю в сети генераторного напряжения, что существенно повышает надёжность эксплуатации генераторов и кабельных сетей, генераторы напряжением 3 Кв и выше, как правило, работают с изолированной нейтралью.
При однофазном замыкании на землю на выводах генератора ток в месте замыкания равен:
(6)
Если замыкание на землю возникает не на выводах статора, а на расстоянии w витков от нулевой точки генератора, ток в месте замыкания будет равен:
, (7)
где — отношение числа замкнувшихся витков к общему числу витков обмотки статора. Таким образом, при замыкании на землю фазы статора ток в месте повреждения пропорционален числу замкнувшихся витков и значению ёмкости присоединённой сети.
Защита с трансформаторами тока нулевой последовательности, имеющими подмагничивание. Поскольку токи замыкания на землю малы по сравнению с токами, проходящими при многофазных КЗ, защита генератора от замыканий на землю должна иметь высокую чувствительность. Поэтому токовые реле защиты от замыканий на землю подключаются к специальным трансформаторам тока нулевой последовательности, которые обеспечивают работу защиты при малых токах замыканий на землю.
В эксплуатации используются ТТ нулевой последовательности двух типов: для защиты генераторов, имеющих кабельные вводы, — кабельного типа (ТНП) и для защиты генераторов с шинными вводами шинного типа (ТНПШ). По принципу действия ТНП аналогичны ТТ нулевой последовательности, которые применяются в схемах защиты от замыканий на землю кабельных линий. Для правильной работы защиты с ТНП при монтаже трансформатора необходимо выполнять следующие условия:
а) ближайшие участки ошиновки соседних ячеек в РУ должны быть удалены от ТНП на расстояние 1,5 2 м, чтобы устранить влияние внешних электромагнитных полей;
б) ТНП устанавливается возможно ближе к выводам генератора, так чтобы в зону защиты входили кабели меньшей длины, но не менее чем 0,7 м от концевых кабельных воронок;
в)ТНП устанавливается на металлических кронштейнах, на которые опираются немагнитные планки, стягивающие оба магнитопровода. Стальные детали крепящей конструкции должны быть удалены от сердечника ТНП на 40 50 мм;
г) для предотвращения ложной работы защиты от наведённых и блуждающих токов, проходящих по броне кабеля, каждый кабель со стороны выводов генератора изолируется от земли на всём протяжении от места установки ТНП до кабельных воронок. Воронки заземляются проводом, который пропускается через окно ТНП так же, как и в защите кабельных линий;
д)кабели в окне ТНП должны располагаться симметрично для уменьшения токов небаланса, возникающих при их несимметричном расположении.
ТТ нулевой последовательности кабельного типа выпускаются на 2, 4,7, 12, 16 кабелей. В тех случаях, когда трудно объединить все кабели одним ТТ из-за большого числа кабелей или по условиям их прокладки, допускается установка двух ТНП с параллельным соединением вторичных обмоток и обмоток подмагничивания.
ТТ шинного типа ТНПШ применяются на генераторах с шинными выводами. Для того, чтобы ток небаланса, проходящий в реле, не превышал допустимого значения, а шины, встроенные в ТНПШ, не перегревались, при монтаже шинных ТТ нулевой последовательности необходимо соблюдать определённые требования:
а) посторонние участки ошиновки должны быть удалены от сердечников ТНПШ на 1 1,5 м, а стальные конструкции на 0,5 м. профиль углового железа или швеллеров, на которых крепится ТТ, не должен быть выше № 6 6,5. Они должны быть удалены от сердечников ТНПШ на 40 50 мм;
б) пакет шин укрепляется симметрично относительно центра окна магнитопровода. При правильном расположении шин и монтаже ТНПШ напряжение на зажимах обмотки реле не должно превышать значений паспортных данных.
Схема защиты генератора с ТНП и ТНПШ от замыканий на землю в обмотке статора показана на рис.6. Токовое реле КА1 включено на вторичную обмотку ТНП. Чтобы предотвратить неправильное действие защиты от токов небаланса, проходящих кратковременно во время переходных процессов при замыкании на землю во внешней сети, в схему введено реле времени КТ (рис.7), создающее выдержку времени 0,5 2 с. Напряжение для подмагничивания ТНП, равное 100 110 В, подаётся от ТН, установленного на выводах генератора.
В схеме защиты предусмотрен вольтметр с кнопкой, с помощью которого можно примерно определить число замкнувшихся витков при замыкании на землю в обмотке статора.
Чем дальше от нулевой точки генератора возникает замыкание на землю, тем больше будут показания вольтметра.
На рис.7 показано также токовое реле КА2, которое предназначено для действия при двойных замыканиях на землю (одно замыкание на землю во внешней сети генераторного напряжения, а второе в обмотке статора). Реле КА2 действует без выдержки времени на выходное промежуточное реле генератора через указательное (блинкерное) реле КН2. Цепи напряжения, питающие обмотку подмагничивания ТНП, размыкаются вспомогательным контактом выключателя при его отключении для снятия напряжения с ТНП по условиям ТБ.
Ток срабатывания чувствительного реле защиты от замыканий на землю должен удовлетворять следующим условиям:
а) быть не выше 5 А, чтобы обеспечить отключение генератора
при токах замыкания на землю 5А и выше
(8)
б) быть больше тока небаланса, проходящего через ТНП при внешнем двухфазном КЗ.
Для определения первичного тока срабатывания защиты можно применить выражение:
, (9)
где Iс,г собственный емкостной ток генератора; kв коэффициент возврата (0,50,8); Iнб ток небаланса, приведённый к первичной стороне ТНП. Для ТНП кабельного типа 1А; для ТНПШ при наличии блокировки, выводящей защиту из действия при токах Ik (1,31,5) Iном 1 1,5А.
Н.В. Чернобровов Релейная защита
где к б — коэффициент, характеризующий величину броска емкостного тока. Величины токов 3 I 0г по данным завода «Электросила» для турбогенераторов приводятся в табл. 15-4. Ток небаланса . П р и н о р м а л ь н о й н а г р у з к е и в н е ш н и х к. з, сумма первичных токов, проходящих через ТНП, равна нулю, поэтому ток в реле должен отсутствовать. Однако за счет несимметрии расположения фаз по отношению к магнитопроводу ТНП в реле защиты появляется ток небаланса I нб. В нормальном режиме ток небаланса очень мал. При к. з. I нб возрастает, что может привести к неправильной работе защиты. Для предупреждения неправильной работы защиты при внешних к. з. можно или загрубитъ защиту так, чтобы она была надежно отстроена от I нб.к или блокировать, т. е. вы- водить защиту из действия во время к. з., сохраняя ее нормальную чувствительность. Предпочтение отдается второму способу, позволяющему обеспечить большую чувстви- тельность защиты. П р и м е н е н и е б л о к и р о в к и исключает действие защиты при одновременных замыканиях на землю в генераторе и сети (двойных замыканиях), так как в этом случае появляется ток к. а. и защита от замыканий на землю выводится из действия. Поэтому если дифференциальная защита генератора выполнена н а двух фазах, то в схеме защиты от замыканий на землю предусматривается второе реле с грубой уставкой, во много раз превосходящей ток небаланса I нб.к , но надежно действующее от тока 3 I 0 при двойных замыканиях на землю. Для обеспечения необходимой чувствительности защиты I с.з
На рис. 15-21 изображена кривая намагничивания ТНП для переменного тока. Она представляет зависимость э. д. с. на зажимах разомкнутой вторичной обмотки ТНП от намагничивающей силы F первичного тока: Е 2 = f (F). Показав на диаграмме н. с. F 3 при токе замыкания на землю 1 з , можно убедиться, что вследствие малой величины 1 з трансформатор работает в начальной пологой части характеристики намагничивания. Наводимая во вторичной обмотке э. д. с. Е 2 = Е’ 2 будет мала; соответственно будет мал и вторичный ток, если вторичную обмотку замкнуть на реле. Чувствительность защиты значительно возрастает, если на магнитопроврд поместить дополнительную обмотку 3 (рис. 15-20), питаемую переменным током I п от постороннего источника. Намагничивающая сила дополнительной обмотки F п будет п о д м а г н и ч и в а т ь магнитопровод, создавая в нем магнитный поток Ф п . Если при наличии подыагничивания появится тот же ток замыкания на землю 1 з , то созданная им намагничивающая сила F 3 складывается с намагничивающей силой обмотки подмагничивания F П . В результате этого ТНП работает в более крутой части характеристики намагничивания ВС и э. д. с, наводимая током, Е» 2 будет значительно (в 15—20 раз) больше, чем при том же 1 з без подмагничивания; соответственно возрастает ток в реле, что повышает чувствительность защиты. Указанное подмагничивание осуществляется п е р е м е н н ы м током 2 от трансформатора напряжения генератора, поэтому магнитный поток Ф п , создаваемый обмоткой подмагничивания, будет наводить во вторичной обмотке дополнительную э. д. с. Е П , искажающую работу ТНП. 1 Защита разработана Институтом электродинамики АН УССР. 2 Подмагничивание постоянным током не дает увеличения э. д. с. ТНП, создаваемо й током / 3 , и поэтому не может использоваться для повышения чувствительности защиты (подробнее этот вопрос рассмотрен в [Л. 13 и 37]). 372
Для устранения вредного влияния обмотки подмагничивания магнитопровод выполняется из двух одинаковых сердечников: 1 а и 16 (рис. 15-22). На каждом сердечнике располагаются вторичные обмотки 2а и 26 и обмотки подмагничивания За и 36. Обмотки подмагничивания 3а и 3б соединяются встречно-последовательно и создают в сердечниках магнитные потоки противоположного направления. Вторичные обмотки 2а и 26 соединяются согласно-последовательно, поэтому наводимые в них током подмагничивания э. д. с. Е П.а и Е П.б взаимно уничтожаются. Практически за счет неточной балансировки во вторичной обмотке появляется разность этих э. д. с. (Е П . а — Е П б = Е нб п ), создающая ток небаланса I нб п . Его величина может быть точно измерена, она имеет максимальное значение при нормальном напряжении сети. П р и з а м ы к а н и и н а з е м л ю в первичной цепи ТНП появляется ток 3 I 0 . Он наводит в обмотках 2а и 2б последовательно направленные и равные по величине э. д. с, которые складываются и вызывают в реле ток I р = 3 I 0 . При симметри чных к . з . и н агр узке ток в реле дол жен отсутствовать, однако из-за иесимметрии расположения первичных токопроводов во вторичных обмотках ТНП возникает э. д. с. небаланса Е нб нес , обусловливающая появление в реле тока I нб.нес С учетом небаланса от обмоток подмагничивания результирующий ток небаланса Таким образом, при симметричных к. з. и токах нагрузки в реле защиты появляется ток небаланса, состоящий из двух составляющих: одна обусловлена несимметрией расположения фаз первичных токопроводов ТНП I нб.нес ,вторая — подмагничиванием I нб.подм . Теоретический анализ [Л. 37] и эксперименты показывают, что Е нб нес , а следовательно, и I нб.нес пропорциональны величине первичного тока, т. е. Е нб нес = к1 перв. . Расположение вторичной обмотки на магнитопроводе ТНП подобрано с таким расчетом, чтобы I нб.нес имел минимальное значение. Благодаря этому при нагрузке I нб.нес не превышает 2—3 мА, при к. з. он соответственно возрастает пропорционально I к . Число в и т к о в в т о р и ч н о й о б м о т к и выбирается из расчета, чтобы сопротивление намагничивания ТНП равнялось сопротивлению реле (z тнп = z p ). Как известно, при этом условии обеспечивается отдача максимальной мощности от источника питания (вторичной обмотки ТНП) в нагрузку (реле). При включении на ТНП реле ЭТ-521/0,2, имеющего потребление 0,1 В·А с уставкой 0,1 А, защита работает при токе замыкания на землю 4—5 А. Включая реле ЭТД-551/60 с потреблением 0,01 В-А, можно повысить чувствительность защиты до 3 А. В настоящее время изготовляются ТНП для генераторов с числом кабелей до 18. Для генераторов с шинными выводами имеется аналогично выполненная конструкция ТНПШ. Основное затруднение в конструкции шинного ТНП составляет ограничение токов небаланса, возникающих из-за большей, чем в кабельных ТНП, несимметрии располо- 373
жения фаз относительно магнитопровода. Эти затруднения преодолеваются подбором размещения вторичной обмотки ТНП. Конструкция шинного ТНП показана на рис. 15-23. Токоведущие шины для первичной цепи должны иметь надежную, разделяющую их изоляцию. Форма токоведущих шин выбрана из условия ограничения тока небаланса, наводимого во вторичной обмотке токами, проходящими по шинам. На генераторах, соединяемых со сборными шинами пофазными токопроводами, ТНПШ устанавливаются в специально изготавливаемом комплектном шиноблоке. На шинных ТНП в качестве реагирующего органа применяется реле типа РТЗ-50, имеющее высокую чувствительность и высокий k воз . Технические данные выпускаемых промышленностью ТНП и ТНПШ приведены в [Л. 2]. Принципиальная схема защиты с ТНП , имеющим подмагничивание, изображена на рис. 15-24. В схеме предусмотрены два токовых реле: чувствительное и грубое. Ч у в — с т в и т е л ь н о е р е л е 1 предназначено для действия при однофазных замыканиях на землю в обмотке статора генератора. Это реле не отстраивается от токов небаланса при внешних к. з. и поэтому имеет блокировку, выводящую его из действия при внешних повреждениях 1 . В цепи отключения реле 1 предусмотрено реле времени 4 с выдержкой времени 0,5—1 с. Замедление повышает надежность отстройки реле 1 от мгновенных бросков нестационарного емкостного тока при внешних замыканиях на землю и позволяет не считаться с пиками этого тока. В результате этого уменьшается I с.з и повышается чувствительность защиты. Замедление защиты не ухудшает ее качеств, поскольку максимальные значения токов замыкания на землю ограничены: они обычно не превосходят20—40 А и могут поэтому допускаться в течение нескольких секунд (рис. 15-14). Г р у б о е т о к о в о е р е л е 2 устанавливается для действия при двойных замыканиях на землю (одном — в генераторе и втором — в сети), когда чувствительное реле 1 выводится из работы блокировкой. Реле 2 отстраивается от токов небаланса при внешних к. з. и действует на отключение без выдержки времени. При больших кратностях тока двойного замыкания на землю возможно искажение формы кривой вторичного тока ТНП и как следствие этого возникновение вибрации подвижной системы и контактов реле 2 и отказ его в работе. Для исключения этого реле 2 включается на ток ТНП через насыщающийся трансформатор 6 БНТ (рис. 15-24, а). В качестве такого реле применяется реле РНТ-565. БНТ при больших токах насыщается и ограничивает величину тока, поступающего в реле, устраняя таким путем возможность его вибрации.
1 Опыт эксплуатации показывает, что благодаря весьма малым токам небаланса в кабельных ТНП блокировка может не применяться. Во вторичную цепь ТНП включается сопротивление R = 5 Ом для ограничения тока в этой цепи при двойных замыканиях на землю. При больших токах магнитная система реле РТЗ-50 насыщается и его сопротивление уменьшается от 45 Ом до 1 Ом, соответственно возрастает вторичный ток ТНП, величина которого зависит от сопротивления вторичной цепи. Большой ток опасен для РТЗ-50 по условию нагрева его обмоток. Сопротивление R ограничивает ток во вторичной цепи ТНП при двойных , замыканиях, предупреждая нагрев реле. При однофазных замыканиях на землю сопротивление R также уменьшает ток в защите, но, как показали испытания, это не оказывает существенного влияния на ее чувствительность. О б м о т к а п о д м а г н и ч и в а н и я ТНП питается от трансформатора напряжения генератора. При обрыве этой цепи защита загрубляется и может отказать при повреждениях с малым током замыкания. Для контроля этой цепи может предусматриваться реле, подающее сигнал при исчезновении тока в его обмотке (на рис. 15-24 не показано). Б л о к и р о в к а реле 1 осуществляется с помощью промежуточного реле 3, которое пускается от токовых реле защиты генератора от внешних к. з. (симметричных и несимметричных). При своем действии реле 3 разрывает оперативную цепь реле 1, выводя его из действия. На рис. 15-24, б показан второй вариант блокировки; здесь реле 3 разрывает оперативную цепь реле 1 и, кроме того, для обеспечения надежного возврата чувствительного реле 1 шунтирует его обмотку. Такой способ блокировки позволяет выбирать уставку реле без учета коэффициента возврата реле 1, что повышает чувствительность последнего (см. выбор уставок). При шунтировании токовой обмотки реле 1 сопротивление вторичной цепи ТНП уменьшается. В результате этого резко возрастает ток небаланса, он которого может сработать грубое токовое реле2. Поскольку реле 2 предназначено для действия при двойном замыкании на землю, его блокировка при к. з. 1 недопустима. Для предупреждения ложного действия реле 2 от I нб , появляющегося при шунтировании обмотки реле 1, необходимо или выбрать I с.р реле 2 больше повышенного I нб , или ввести при действии блокировки в токовую цепь защиты сопротивление z доп, равное сопротивлению реле 1, благодаря
чему сопротивление цепи, а следовательно, и I нб остаются неизменными. Ввод z доп осуществляется контактом реле 3, как показано на схеме пунктиром. Применяя в качестве чувствительного реле 1 РТЗ-50 с k воз = 0,94 и выполняя блокировку по первому варианту, можно получить практически ту же чувствительность, что и при шунтировании токовых цепей. Это достигается за счет высокого коэффициента возврата реле, как это следует из выражения (15-17). Учитывая это, следует предпочесть первый вариант блокировки как более простой. Выбор уставок чувствительного комплекта защиты [Л. 2]. Первичный ток сраба- тывания токового реле 1 выбирается из условия недействия защиты при повреждениях вне генератора (в сети). Наиболее тяжелым случаем, принимаемым для расчета, является замыкание на землю одной фазы сети (в К 1 ) при одновременном к. з. между двумя другими фазами в К 2 (рис. 15-25). В этом случае в реле 1 появляются бросок емкостного тока генератора I CГ , обусловленный замыканием на землю, и ток небаланса I нб , вызванный токами к. з., протекающими через ТНП от генератора к месту повреждения. Е с л и б л о к и р о в к а , выводящая чувствительный комплект защиты, р а з м ы к а е т т о л ь к о ее о п е р а т и в н у ю ц е п ь , то токовое реле 1 может замкнуть свои контакты под действием появившихся в нем токов I CГ и I нб . После отключения к. з. блокировка возвращается, восстанавливая оперативную цепь, и поэтому необходимо обеспечить возврат реле 1 при прохождении по нему оставшихся токов I CГ + I нб . Ток I с г обусловлен оставшимся замыканием на землю (в точке К 1 ), а ток I нб — протеканием через ТНП токов нагрузки генератора I Н . Вследствие самозапуска двигателей, происходящего при восстановлении напряжения в сети, ток I Н может иметь повышенное значение.
| Исходя | из сказанного, I с.з выбирается из условия |
| в о з в р а т а | р е л е 1 при прохождении по нему то- |
ка I р = I с г + I нб. С учетом коэффициента возврата к воэ и соответствующих коэффициентов надежности где I с г — установившееся значение емкостного тока генератора при «земле» в сети (см. табл. 15-4); к’ н — коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока в неустановившемся режиме: при наличии выдержки времени t = 0,5 ÷ 1 с к’ н = 2 ÷3; I нб (бл) — ток небаланса при токе нагрузки генератора в послеаварийном режиме, в худшем случае ток I Н равен току возврата блокировки;
Ток срабатывания грубого токового реле 2 (рис. 15-24) должен быть таким, чтобы реле не могло подействовать от броска емкостного тока при замыканиях на землю в сети и тока небаланса при внешних к. з. в наиболее тяжелом расчетном случае, приведенном на рис. 15-25. Для этого необходимо выполнить условие I с .З2 > I р.макс = к’ н I С + к» н I нб.к. 377
На основании анализа и опыта эксплуатации рекомендуется принимать первичный ток срабатывания I с .З2 = 100 А. При этом грубое токовое реле с большим запасом отстраивается ОТ I р.макс. г) Повышение чувствительности защиты от замыканий на землю Н а м о щ н ы х г е н е р а т о р а х (50 тыс. кВт и больше) защита получается грубой за счет большой величины емкости обмоток генератора. Чувствительность защиты может быть повышена или путем применения направленных реле, не действующих от емкостного тока генератора, протекающего через ТНП при внешнем замыкании на землю, или путем компенсации емкостного тока генератора. В обоих случаях необходимость загрубления защиты для отстройки от емкостного тока генератора отпадает. Один из вариантов схемы защиты с компенсацией емкостного тока генератора изображен на рис. 15-26. Компенсирующая обмотка 1 питается от трансформатора напряжения 2. Конденсатор С подобран с таким расчетом, чтобы,ток в компенсирующей обмотке был равен емкостному току генератора при внешнем замыкании и противоположен ему по знаку. Тогда ток в компенсирующей обмотке при внешнем замыкании на землю компенсирует емкостный ток генератора, а при повреждении в генераторе действует согласно с током повреждения и повышает чувствительность защиты. Схема применяется на генераторах 100 МВт. д) Оценка защит с ТНП Разработанные в СССР токовые защиты с трансформаторами тока нулевой последовательности с подмагничиванием отличаются простотой и высокой чувствительностью. Опыт эксплуатации их дал весьма положительные результаты. Нуждается в дальнейшей разработке вопрос об отстройке защиты от бросков емкостного тока при замыканиях на землю вне генератора. 15-5. ЗАЩИТА ОТ СВЕРХТОКОВ ПРИ ВНЕШНИХ К. 3. И ПЕРЕГРУЗКАХ а) Назначение и виды защит от внешних к. з. Защита генераторов от внешних к. з. служит для отключения генераторов при повреждениях на сборных шинах электростанции или на отходящих от них присоединениях. Нормально указанные к. з. отключаются защитой поврежденных элементов (т. е. шин или линий и трансформаторов), поэтому защита на генераторах от внешних к. з. является резервной и работает только в случае отказа защиты или выключателей этих элементов. В тех случаях, когда сборные шины генераторного напряжения не имеют специальной защиты, защита генератора от внешних к. з. служит основной защитой генератора от повреждений на шинах и резервной при повреждении на присоединениях. Защита от внешних к.з. д о п о л н и т е л ь н о используется для резервирования дифференциальной защиты генератора при междуфазных к. з. в нем. Таким образом, в зону действия защиты от внешних к. з. должны входить: генератор, сборные шины и отходящие от них присоединения. Выполняя функции резервной защиты генератора, защита от внешних к. з. должна действовать на отключение генератора и АГП.
К защите от внешних к. з. предъявляется одно очень важное требование — она не должна работать при перегрузках и качаниях. При несоблюдении этого условия могут происходить массовые отключения генераторов при неопасных для них перегрузках и качаниях, что приводит к дефициту генераторной мощности и тяжелым авариям в энергосистемах. В соответствии с поставленными требованиями в качестве защиты генераторов от внешних к. з. в настоящее время применяются максимальные токовые защиты с блокировкой (или пуском) от реле напряжения и защита обратной последовательности (реагирующая на ток / 2 ) с дополнительной приставкой, действующей при трехфазных повреждениях. Простая максимальная токовая защита (без блокирующих реле напряжения) реагирует на кратковременные и неопасные перегрузки и поэтому не должна применяться на генераторах, отключение которых при перегрузках и качаниях недопустимо. б) Максимальная защита с блокировкой (пуском) по напряжению Защита выполняется в двух вариантах: с блокировкой, осуществляемой с помощью трех реле минимального напряжения Н (рис. 15-27), и с блокировкой, выполненной по комбинированной схеме, состоящей из реле напряжения обратной последовательности Н 2 и одного реле минимального напряжения Н, включенного на линейное напряжение (рис. 1528). В обеих схемах токовые реле Т питаются от трансформаторов тока, расположенных на нулевых выводах генератора. При таком подключении максимальная защита не только реагирует на внешние к. з., но и резервирует дифференциальную защиту генератора, действуя от тока генератора при повреждении в нем. Включение токовых реле на трансформаторы тока со стороны шинных выводов генератора нецелесообразно с точки зрения защиты самого генератора. В этом случае при повреждении в обмотках генератора защита действует только при наличии тока из сети. Если ток со стороны сети отсутствует (из-за отсутствия параллельно работающих генераторов или связи с системой) или прекратился вследствие отключения связи с другими генераторами раньше, чем сработала максимальная защита поврежденного генератора, то она не сможет подействовать и не ликвидирует повреждения в генераторе. Максимальная защита может устанавливаться только па двух фазах. Однако по сооб-
ражениям повышения надежности и чувствительности ее устанавливают на трех фазах. Токовые реле применяются мгновенные. Индукционные реле с зависимой характеристикой могут срабатывать при качаниях, так как они суммируют импульсы тока качаний, не успевая возвращаться в промежутках между ними. Поэтому зависимые реле в максимальной защите генератора не применяются. Реле минимального напряжения питаются от генераторного трансформатора напряжения. Питание от трансформаторов напряжения на шинах станции не применяется, так как при этом защита не действует при повреждении на отключенном от шин генераторе. Реле напряжения Н включаются на междуфазные напряжения для большей чувствительности при междуфазных к. з. Для обеспечения действия блокировки при двухфазных к. з. необходимо устанавливать три реле напряжения (рис. 15-27). В обеих схемах блокировка по напряжению служит для исключения действия защи-
| ты при перегрузках. | |
| В с х е м е на р и с . 15-27 | при к. з. вследствие возрастания тока и снижения |
| напряжения работают как реле Т 1 | так и реле Н и защита действует с выдержкой, уста- |
новленной на реле времени В 1 на отключение генератора и АГП. При перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, реле Н не действует, чем предотвращается нежелательная в этих случаях работа защиты. В с х е м е на р и с . 15-28 реле минимального напряжения Н питается междуфазным напряжением через нормально замкнутые контакты реле Н 2 . Реле Н 2 включено через фильтр обратной последовательности на напряжение U 2 . При несимметричных к. з. появляется напряжение U 2 и реле Н 2 срабатывает, снимая напряжение с реле Н. Последнее замыкает свои контакты и разрешает токовым реле подействовать на отключение. При симметричном к. з. реле Н 2 размыкает свои контакты кратковременно. Реле Н — успевает сработать, но затем после исчезновения несимметрии и возврата Н 2 поведение реле Н будет зависеть от уровня остаточного напряжения U к на его зажимах. Если U к < U ВОЗ реле Н, то оно останется в сработанном состоянии и разрешит действовать защите. Если же U к >U воз , то реле Н возвратится и защита не сможет подействовать. Таким образом, чувствительность блокировки при симметричных к. з. определяется не U с.р , а U БОЗ реле Н. Поскольку U В03 < U с.р на 10—15%, то, следовательно, при симметричных к. з. схема с комбинированным пуском чувствительнее, чем схема с обычной блокировкой на рис. 15-27. П р и н е с и м м е т р и ч н ы х к. з. схема с реле Н 2 также чувствительнее обычной схемы за счет большей чувствительности реле Н 2 по сравнению с реле Н. П р и с и м м е т р и ч н ы х п е р е г р у з к а х реле Н 2 и Н не действуют, запре-
Принцип работы и устройство тнп
Устройство ТНП приведено на рис. 9-8. Магнитопровод 1, собранный из листов трансформаторной стали, имеет обычно форму кольца или прямоугольника, охватывающего все три фазы защищаемой линии. Провода фаз А, В и С, проходящие через отверстие ТНП, являются первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка 2 располагается на магнитопроводе.
Т оки фаз IА, 1b и 1с создают в магнитопроводе соответствующие магнитные потоки ФА, ФВ и ФC; складываясь, они образуют результирующий поток первичной обмотки:
Однако практически расположение проводов фаз относительно вторичной обмотки неодинаково. Коэффициент взаимоиндукции фаз со вторичной обмоткой k имеет различную величину, вследствие чего, несмотря на полный баланс первичных токов, сумма их магнитных потоков не равна нулю. Появляется поток небаланса, вызывающий во вторичной обмотке э. д. с. и ток небаланса.
Ток небаланса ТНП значительно меньше, чем в трехтрансформаторном фильтре; это объясняется тем, что в последнем суммируются вторичные токи, которые искажены погрешностью трансформации (Iнам), особенно проявляющейся при насыщении стали, в то время как в ТНП трансформация тока не влияет на небаланс. В ТНП суммируются магнитные потоки, и ток Iнб зависит только от несимметрии расположения фаз первичного тока.
Для получения максимальной чувствительности защиты, питающейся от ТНП, сопротивление обмотки реле должно равняться сопротивлению ТНП. Пренебрегая сопротивлением вторичной обмотки z2 (рис. 9-8, б), можно выразить указанное условно равенством
Для исключения этого необходимо компенсировать влияние токов, которые могут проходить по свинцовой оболочке и броне кабеля. С этой целью броня и оболочка кабеля на участке от его воронки до ТНП изолируются от земли (рис. 9-9). Заземляющий провод присоединяется к воронке кабеля и пропускается через окно ТНП. При таком исполнении ток, проходящий по броне кабеля, возвращается по заземляющему проводу, поэтому магнитные потоки в магнитопроводе ТНП от токов в броне и проводе взаимно уничтожаются. Магнитопровод ТНП должен быть также надежно изолирован от брони кабеля.
7. Токовые направленные защиты.
Токовыми направленными защитами называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток и направление (знак) мощности КЗ в месте их включения. От обычной токовой защиты направленная отличается наличием дополнительного ИО, называемого органом направления мощности (ОНМ). Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двухсторонним питанием и в кольцевых сетях с одним источником питания. Применение простых токовых защит в этом случае не может обеспечить правильной работы устройств РЗА, так как токи КЗ могут иметь различное направление относительно шин подстанций. При двухстороннем питании места КЗ для ликвидации повреждения РЗ должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой ЛЭП. Для примера обратимся к рисунку 1.
При повреждении в точке К1 ток КЗ будет протекать с шин П/ст. 2 и П/ст. 3 в точку замыкания. При этом, защиты 4 и 5 должны своевременно отключить Л2. Однако на шинах этих же подстанций расположены защиты 3 и 6, которые не должны действовать, так как это приведет к излишнему отключению Л1 и Л3. По аналогии при КЗ в точке К2 должны сработать защиты 6 и 7 для отключения Л3. Избирательную работу защит в этом случае обеспечивает орган направления мощности, который сравнивает фазу напряжения и тока КЗ Направление тока от шин в линию считается условно положительным, в этом случае реле мощности разрешает отключать контролируемый участок. Рассмотрим более подробно действие защит:
В сетях с двусторонним питанием и кольцевых сетях направление тока и мощности КЗ зависит от места возникновения повреждения и может иметь два противоположных значения. Например, при КЗ на Л2 в точке К1 через защиту 5 проходит ток от источника питания В к точке КЗ. При КЗ в точке К2 на линии Л3 ток , проходящий по линии Л2 через защиту 5, направлен от источника А и противоположен . Обратимся к рисунку 2.
Если принять, что в первом случае отстает от напряжения на шинах подстанции 3 на угол (см. Рисунок 2), а мощность КЗ (активная и реактивная) положительна и направлена от шин в линию, то во втором случае ток сдвинут на относительно , а мощность КЗ отрицательна → направлена из линии к шинам. Таким образом, направление мощности КЗ, проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции. Это обстоятельство используется в направленной защите, которая по знаку мощности определяет, на каком присоединении возникло повреждение, и действует только при КЗ на защищаемом участке. Простая токовая защита, не реагирующая на знак мощности, действует как при КЗ на защищаемой линии, так и при повреждениях на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, питающей защищаемую линию. Поэтому получить селективное отключение КЗ в сетях с двусторонним питанием с помощью простой токовой защиты, как правило, невозможно.
На основании изложенного можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной защиты в сетях с двусторонним питанием:
1. Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линию.
2. Выдержки времени на защитах, работающих при одном направлении мощности (от генератора А или генератора В), должны согласовываться между собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания, от тока которого действуют рассматриваемые защиты.
Максимальная направленная защита должна реагировать на величину тока и направление мощности КЗ. Она представляет собой МТЗ, дополненную реле направления мощности. Схема защиты (рисунок 3) состоит из трех основных элементов (органов защиты): два пусковых реле тока KA, которые срабатывают при появлении тока КЗ и выдают сигнал, разрешающий РЗ действовать; два реле направления мощности KW, которые срабатывают при направлении мощности от шин в линию и подают сигнал, разрешающий РЗ действовать. Если же мощность направлена к шинам, то реле KW выдают сигнал, блокирующий действие РЗ.
Принцип действия направленной токовой защиты прост и надёжен и позволяет обеспечить селективную релейную защиту с двухсторонним питанием. Сочетание направленных отсечек с ТНЗ даёт возможность получить ступенчатую РЗ, во многих случаях обеспечивающую достаточную быстроту отключения КЗ и чувствительность. К недостаткам следует отнести:
– большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания;
– недостаточную чувствительность в сетях с большими нагрузками и небольшими относительно их кратностями тока КЗ;
– мёртвую зону при трёхфазных КЗ (Чтобы реле направления мощности сработало, к нему нужно подводить напряжение . При трехфазном КЗ в месте установки защиты напряжение равно 0. Если , то реле работать не будет. Появляется мертвая зона – зона, в пределах которой РНМ не действует. По величине эта зона небольшая. Наличие мертвой зоны является недостатком направленной защиты);
– возможность неправильного выбора направления при нарушении цепи напряжения, питающей РНМ (Во вторичных цепях трансформатора напряжения могут возникать повреждения (КЗ и обрывы). Короткие замыкания вызывают опасное увеличение тока в трансформаторе, и поэтому для его защиты устанавливаются предохранители или автоматы, прерывающие цепь при появлении повышенных токов. Повреждения вторичных цепей, а также их нарушение при перегорании предохранителей или действии автоматов искажают величину и фазу вторичного напряжения, что приводит к неправильной работе защиты. Так, например, при КЗ или обрыве фаз вторичной цепи напряжение, подводимое к обмоткам реле защиты, снижается или полностью исчезает, что воспринимается защитой как КЗ в сети может явиться причиной ложного действия защиты).
Информация
Подключение HDMI розетки Для подключения устройств отображения видеосигнала широко используется интерфейс HDMI. С помощью этой технологии удается добиться передачи данных без сжатия с большой скоростью,… Подробнее » Розетки айджимай какие бывают
С какой целью применяются тнп
- автор: admin
- 27.07.2023
Принцип работы и устройство тнп Устройство ТНП приведено на рис. 9-8. Магнитопровод 1, собранный из листов трансформаторной стали, имеет обычно форму кольца или прямоугольника, охватывающего… Подробнее » С какой целью применяются тнп
С какой периодичностью должны пересматриваться
- автор: admin
- 27.07.2023
25.С какой периодичностью должны пересматриваться перечни оперативной документации? Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт. Прочитав инструкцию, Вы узнаете функции каждой кнопки. Мы начнем сверху,… Подробнее » С какой периодичностью должны пересматриваться
Розетка с з что это
- автор: admin
- 27.07.2023
Словарь по розеткам, выключателям, терморегуляторам и другим ЭУИ Что общего между мастером-электриком и врачом? Зачастую их объединяет склонность к написанию непонятных текстов. То, что электрик… Подробнее » Розетка с з что это
Ровный обычно яркий свет излучаемый чем либо 6 букв
- автор: admin
- 27.07.2023
Ровный, обычно яркий свет, излучаемый чем-либо 6 букв ответ Ниже вы найдете правильный ответ на Ровный, обычно яркий свет, излучаемый чем-либо 6 букв, если вам… Подробнее » Ровный обычно яркий свет излучаемый чем либо 6 букв