Резервные защиты. 
Релейная защита и автоматика электрооборудования тепловой электростанции мощностью 360 МВт

Дистанционная защита. Защита выполняется односистемной, одноступенчатой на одном из трех реле сопротивления в блок-реле БРЭ2801 (из двух других еще одно реле сопротивления используется в защите от потери возбуждения).

На реле сопротивления подается разность токов трансформаторов тока, установленных на двух фазах линейных (или нулевых) выводов генератора и междуфазное напряжение от ТН со стороны линейных выводов генератора. Номинальный ток БРЭ2801 5 или 10 А.

Угол максимальной чувствительности реле сопротивления может устанавливаться равным .

Для дистанционной защиты используем круговую характеристику сопротивления срабатывания, расположенную в I квадранте комплексной плоскости и охватывающую начало координат за счет смещения в 111 квадрант.

Сопротивление срабатывания определяется по условию отстройки от наибольшей реально возможной нагрузки. Сопротивление нагрузки:

(5.2.1).

— максимальное значение тока генератора при кратковременной допустимой перегрузке (принимается); -минимальное напряжение на выводах генератора (можно принять).

При круговой характеристике сопротивления срабатывания защиты.

(5.2.2).

— коэффициент надежности, равный 1,2; - коэффициент возврата реле (не превышает); - угол нагрузки.

Угол нагрузки в условиях перегрузки можно определить исходя из номинального для данного генератора, установленного заводом изготовителем, и неизменности активной мощности на валу генератора [5], используя выражение.

(5.2.3).

откуда:

. (5.2.4).

Сопротивление срабатывания реле:

(5.2.5).

Произведем расчет дистанционной защиты:

Защита от замыканий на землю в обмотке ротора. Для сигнализации замыканий на землю в обмотке ротора и в цепях возбуждения устанавливают защиту КЗР-3, выполняемую с наложением на цепь возбуждения переменного тока частотой 25 Гц [5].

Токовая защита обратной последовательности. Применяется фильтр-реле РТФ-6М [5] с зависимой интегральной характеристикой выдержки времени, соответствующей принятому уравнению тепловой характеристики генератора.

(5.2.6).

где — постоянная установленная заводом изготовителем; -допустимая длительность тока в генераторе.

РТФ-6М содержит фильтр тока обратной последовательности (ФТОП), орган с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени, два токовых органа без выдержки времени (отсечки) и сигнальный орган. На выходе ФТОП имеется входное преобразовательное устройство, предназначенное для настройки устройства РТФ-6М на заданный вторичный номинальный ток генератора при его значениях фильтр-реле.

Фильтр-реле выпускаются на номинальный ток 5 и 10 А с диапазонами уставок, равными 5−10, 10−20 и 20−45.

Диапазон уставок по току на входе фильтра: для сигнального органа для более чувствительной отсечки 1 он составляет отсечки 2- .

Ток срабатывания отсечки 1 выбирается по условию согласования с 111—IV ступенями резервных защит от междуфазных КЗ присоединений на стороне ВН блока. При использовании отсечки 1 для деления шин ток срабатывания можно принять .

Ток срабатывания отсечки 2 согласовывается с уставками первых ступеней тех же резервных защит присоединений на стороне ВН блока.

Уставка на интегральном органе принимается соответствующей значению этой постоянной для защищаемою генератора. На сигнальном органе рекомендуется устанавливать .

Определим токи срабатывания для:

сигнального органа ;

отсечки 1;

отсечки 2 ;

сигнального органа .

Зашита от внешних КЗ на землю. Токовая защита нулевой последовательности выполняется с помощью двух токовых реле РТ-40, включенных на ток нейтрали трансформатора блока и во вторичную цепь трансформатора тока, встроенного в силовой трансформатор.

Одно из реле предназначено для резервирования защит от КЗ на землю смежных элементов сети ВН. С помощью второго, более чувствительного реле осуществляется деление шин ВН и ускоренная ликвидация неполнофазных режимов (ускорение создается при замыкании контура непереключения фаз, но на выключателе, общем с линией, оно исключается на время цикла ОАПВ).

Уставка более грубого реле (резервной защиты) выбирается по условию согласования с наиболее чувствительными ступенями защиты от замыканий на землю отходящих линий.

Уставка более чувствительного реле деления шин выбирается по меньшему из двух значений:

согласования с уставкой более грубого реле.

; (5.2.7).

надежного действия в режиме неполнофазного отключения блока при минимальной нагрузке.

. (5.2.8).

Защита от симметричной перегрузки. Защита выполняется c реле РТВК с высоким коэффициентом возврата, включенном в одну из фаз вторичной цепи ТТ. Номинальный ток РТВК 5 А.

Первичный ток срабатывания защиты.

' (5.2.9).

где — коэффициент надежности, принимается равным; коэффициент возврата, принимается равным; - номинальный ток генератора.

Ток срабатывания реле:

. (5.2.10).

Произведем расчет защиты:

'.

Защита от перегрузки ротора. Для осуществления защиты применяется устройство РЗР-1М с двумя ступенями действия, каждая из которых имеет свою зависимую интегральную характеристику выдержки времени. Первая ступень используется для двухступенчатого развозбуждения генератора, а вторая действует на отключение.

Защита от потери возбуждения. Защита выполняется на реле сопротивления в блок-реле БРЭ 2801, другое реле в котором используется для дистанционной защиты.

На защиту подается разность токов двух фаз от ТТ на выводах или в нейтрали генератора и междуфазное напряжение от ТН на выводах генератора.

Реле включается так, чтобы его круговая характеристика размещалась в III и IV квадрантах комплексной плоскости сопротивлений.

Угол максимальной чувствительности. Диаметр окружности характеристики; смещение в III квадрант, выдержка времени 1−2 с.

Для предотвращения запрета ресинхронизации генератора и для ограничения длительности разгрузки блока воздействие защиты на гашение поля и на разгрузку выполняется импульсным.

Для обеспечения возможности самосинхронизации генератора защита автоматически вводится в действие примерно через 1 с после появления тока в статоре генератора.

Защита от асинхронного режима без потери возбуждения. Для предотвращения асинхронного режима возбужденного генератора обычно используются средства противоаварийной автоматики (устройства автоматического прекращения асинхронного хода — АПАХ), воздействующие на разгрузку турбин либо на деление энергосистемы. В дальнейшем целесообразна установка более совершенных устройств (после завершения их разработок и освоения производства) на каждом мощном генераторе.

Пуск устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ). УРОВ пускается защитами, действующими на отключение резервируемого выключателя с двойным контролем проходящего через него тока (с помощью двух взаимно резервируемых токовых реле).

Уставка реле контроля в долях номинального тока энергоблока принимается по большему значению из условий:

использования минимальной уставки реле ;

отстройки от емкостного тока линии (для УРОВ общего для энергоблока и линии ВН выключателя).

(5.2.11).

гдекоэффициент надежности, равный примерно 1,2 —1,3.

Чувствительность токовых реле контроля на стороне ВН блока при КЗ за рабочим трансформатором собственных нужд (ТСН), как правило, намного ниже чувствительности дифференциальной защиты рабочего ТСН, что существенно снижает эффективность УРОВ при повреждениях этого ТСН.

В связи с этим на трансформаторы тока со стороны ВН рабочего ТСН включают два токовых реле РТ-40/Р. При срабатывании этих реле и дифференциальной защиты рабочего ТСН шунтируются контакты реле контроля тока отказавшего выключателя в схеме УРОВ на стороне ВН блока. При наличии выключателя в цепи генератора УРОВ этого выключателя пускается защитами генератора и технологическими защитами блока с контролем тока двумя токовыми реле РТ-40/Р с минимальными уставками.

Защита от внешних КЗ на землю. Токовая ступенчатая защита нулевой последовательности. Защита устанавливаются на стороне ВН. Защита может быть направленной с числом ступеней до трех, что определяется условиями ее согласования с аналогичными защитами линий в сетях ВН. Защита присоединяется к TT, встроенным во ввод ВН. Защита выполняется с использованием панели КЗ-15 с тремя выдержками времени и действуют последовательно на отключение секционного или шиносоединительного выключателя ВН, на отключение выключателя со своей стороны и на выходные промежуточные реле трансформатора.

Первичный ток срабатывания отдельных ступеней выбирается из условия согласования по чувствительности с соответствующими ступенями защит линий от КЗ на землю на стороне, где установлена защита, а также по условию отстройки от утроенного тока нулевой последовательности в месте включения защиты возможных неполнофазных режимах указанных линий.

Выдержки времени отдельных ступеней определяются из условия согласования с соответствующими ступенями защит от КЗ землю смежных линий.

Защита от внешних несимметричных КЗ. Токовая защита обратной последовательности. Защита предназначена для резервирования отключения внешних несимметричных КЗ и для резервирования основных защит трансформатора. Защита устанавливается на стороне ВН и выполняется направленной в сторону сети ВН. Такое выполнение предполагает наличие меньших выдержек времени у защит линий в сети ВН. Защита присоединяется к TT, встроенным во вводы ВН, и к ТН на этой же стороне. Направленная защита выполняется фильтр-реле тока и направление мощности типа РМОП-2, а ненаправленная — фильтр-реле тока типа РТФ-1М. Защита выполняется с тремя выдержками времени и действует аналогично токовой защите нулевой последовательности.

Ток срабатывания защиты обычно выбирается из условия согласования по чувствительности с наиболее чувствительными ступенями токовых защит нулевой последовательности линий для расчетных видов.

КЗ — замыкания одной фазы или двух фаз на землю, с учетом токораспределения в схемах замещения нулевой и обратной последовательностей.

Выдержки времени выбираются по условию согласования с наиболее чувствительными ступенями указанных защит линий.

Зашита от внешних симметричных КЗ. Максимальная токовая защита с пуском по напряжению. Она является дополнительной к токовой защите обратной последовательности, устанавливается там же и выполняется с реле тока типа РТ-40 и минимальным реле напряжения типа РН-54/160.

Ток срабатывания защиты выбирается обычно из условия отстройки от номинального тока трансформатора на стороне ее установки. Первичное напряжение срабатывания минимального реле напряжения выбирается из условия обеспечения eго возврата после отключения внешнего КЗ.

Выдержка времени выбирается из условия согласования с наиболее чувствительности ступенями защит от многофазных КЗ предыдущих элементов.

Защита от симметричных перегрузок. Максимальная токовая защита в однофазном выполнении. Защита устанавливается на стороне ВН и со стороны выводов обмоток трансформатора к нейтрали и выполняется с реле тока типа РТ-40 и реле времени, действующим сигнал.

Ток срабатывания выбирается по выражению.

(5.2.12).

где номинальный ток трансформатора на стороне, где установлена защита; - коэффициент возврата реле тока.

Ток срабатывания реле определяется по выражению.

. (5.2.13).

Выдержка времени выбирается большей максимальной выдержки времени резервных защит трансформатора.

Произведем расчет уставок защиты:

Принимаем к установке токовое реле РТ-40/10.