При круговой характеристике сопротивления срабатывания защиты:

, (5.2.2)

где - 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 III-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 защищаемого 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)

где -коэффициент 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 на 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.

6. Расчет параметров срабатывания и разработка схем релейной защиты собственных нужд

6.1 Защита электродвигателя

В соответствии с п. 3.4. рассчитаем уставки защит для следующих двигателей:

М1: 4АЗМ-8000/6000УХЛ4 (ПЭН);

М2: 4АЗМ-800/6000УХЛ4 (ЦН).

Трансформаторы тока выбираем по номинальному току электродвигателей:

ТА1: ТПЛК-10-1000/5-0,5-10Р-У3 (889 А);

ТА2: ТВЛМ-6-100/5-1-10Р-У3 (90,8 А).

Дифференциальная защита. Дифференциальная защита выполняется с использованием реле типа ДЗТ-11. При выполнении защиты с помощью реле ДЗТ-11 на его тормозной обмотке всегда выставляют витка, и расчет защиты сводится только к определению числа витков рабочей обмотки реле.

Ток срабатывания реле должен быть отстроен от тока небаланса пускового тока:

, (6.1.1)

где - коэффициент трансформации тока на низкой стороне.

Тормозной ток в реле равен:

. (6.1.2)

Из условия надежного торможения реле в режиме пуска двигателя число витков рабочей обмотки реле равно:

(6.1.3)

или, если выразить ток небаланса в относительных единицах (одинаковый для первичной и вторичной цепи):

, (6.1.4)

где

- угол наклона тормозной характеристики реле ДЗТ-11.

При двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в зоне действия дифференциальной защиты магнитодвижущая сила (МДС) рабочей обмотки реле равна:

, (6.1.5)

где - сопротивление системы на выводах электродвигателя, а МДС тормозной обмотки равна:

, (6.1.6)

где - пусковое сопротивление электродвигателя;

- номинальный ток электродвигателя;

- кратность пускового тока электродвигателя.

Учитывая, что минимальное напряжение на выводах электродвигателя при его пуске должно быть , откуда в наихудшем случае, и принимая , а первичный ток трансформаторов тока равным двойному номинальному току АД, получаем с учетом (5.16) и (5.17) минимальный коэффициент чувствительности:

, (6.1.7)

где - МДС реле ДЗТ-11.

Из [12] следует, что коэффициент чувствительности дифференциальной защиты при двухфазных КЗ на выводах электродвигателя заведомо больше двух и может не проверяться.

Ток небаланса пускового тока рассчитываем по (6.1.1)

.

Тормозной вторичный ток равен:

.

Рассчитываем число рабочей обмотки:

,

принимаем.

Токовая защита нулевой последовательности. Токовая защита нулевой последовательности выполнена на токовом реле КА типа РТЗ-51. Это реле подключается ко вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности ТАН типа ТЗЛМ.

В соответствии с правилами устройства электроустановок ток срабатывания рассматриваемой защиты должен быть не более 10 а для электродвигателей мощностью до 2000 кВт и не более 5 а для электродвигателей мощностью 2000 кВт и больше. При этом обеспечивается надежная отстройка от емкостного тока, посылаемого электродвигателем при замыкании на землю в питающей сети. Минимальное значение первичного тока срабатывания защиты зависит от количества используемых ТА нулевой последовательности, схемы их соединения и типа реле. Примем при одном ТА типа ТЗЛ с применением реле РТЗ-51 для защиты двигателя (мощностью до 4000кВт) ток срабатывания 0,67 а, а для защиты (выше 4000А) при 3 ТА - 1,08 А. Примем ток замыкания на землю .

Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению и он должен быть порядка 1,25:

. (6.1.8)

Рассчитаем коэффициент чувствительности для двигателей:

Для М1: ,

Для М2: .

Выбор тока срабатывания защиты от двойных замыканий на землю. Первичный ток срабатывания защиты должен быть достаточным для обеспечения отключения электродвигателя при двойных замыканиях на землю, если одно из мест замыканий находится в обмотке статора электродвигателя. В связи с использованием для данной защиты ТА нулевой последовательности, к которым присоединяется реле тока РТ-40/2, первичный ток срабатывания защиты составляет порядка 100-200 а.

Защита минимального напряжения. Защита минимального напряжения выполняется единым комплектом в виде групповой защиты и устанавливается на каждой секции шин 3-6кВ. Защита выполняется двухступенчатой по напряжению срабатывания и времени действия.

Напряжение срабатывания первой ступени защиты выбирается по условию обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей и возврата реле при восстановлении напряжения после отключения к. з. и принимается равным U_1c.p = 70 в. Выдержка времени первой ступени защиты отстраивается от действия токовых отсечек электродвигателей и принимается равной t₁ = 0,5 сек.

Напряжение срабатывания второй ступени защиты отстраивается от снижения напряжения на шинах РУСН, вызванного самозапуском, и принимается равным U_2c.p = 50 в.

Выдержка времени второй ступени защиты t₂ выбирается в зависимости от допустимого времени подачи топлива в топку котла после момента перерыва питания электродвигателей дымососа и дутьевого вентилятора и составляет порядка 3-9 сек. Линейное напряжение срабатывания фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М должно быть отстроено от напряжения небаланса при нормальном режиме и принимается равным минимальной уставке на шкале реле U_2c.p = 6 в.

Токовая защита от перегрузки. Защита от перегрузки выполняется как обычная максимальная токовая защита. Для защиты достаточно использовать одно реле тока с включением его на фазный ток, так как перегрузка, как правило, является симметричным режимом и, следовательно, она имеет место во всех фазах.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя:

, (6.1.9)

где К_н = 1,2 - коэффициент надежности;

К_в = 0,8 - коэффициент возврата реле.

Ток срабатывания реле:

, (6.1.10)

где К_сх - коэффициент схемы, равный 1,0.

Чувствительность защиты от перегрузки не проверяется, поскольку она не предназначена для действия при коротких замыканиях. Выдержка времени защиты выбирается в соответствии с временем пуска защищаемого электродвигателя. При применении реле времени выдержка времени на них должна быть больше времени пуска и самозапуска электродвигателя.

Ток срабатывания защиты рассчитываем по (6.1.9)

Для М1:

Для М2:

Ток срабатывания реле:

Для М1:

Для М2:

Для двигателей М1 и М2 выбираем токовое реле типа РТ40-10.

Токовая отсечка. Ток срабатывания токовой отсечки выбирается по условию отстроки от пускового тока электродвигателя по выражению

(6.1.10)

где коэффециент надежности, учитывающий ошибку реле и наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя; принимается равным для реле РТ-40 1,4;

пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети.

Пусковой ток электродвигателя определяется по номинальному току и кратности пускового тока:

, (6.1.11)

где - кратность пускового тока двигателя.

Ток срабатывания реле отсечки определяется по выражению:

, (6.1.12)

где - коэффициент схемы, равный 1;

- коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Ток срабатывания отсечки, определенный по выражению (6.1.10) достаточен для отстройки защиты от тока, посылаемого электродвигателем в начальный момент внешнего КЗ в питающей сети.

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном коротком замыкании на выводах электродвигателя и оценивается коэффециентом чувствительности. При включении на фазные токи:

, (6.1.13)

где -ток двухфазного КЗ, проходящего через ТТ защиты при повреждениях на выводах электродвигателя.

Коэффециент чувствительности защиты в соответствии с ПУЭ должен быть не менее 2,0.

Пусковой ток рассчитываем по (6.1.11):

;

ток срабатывания защиты равен:

.

Ток срабатывания реле:

.

Выбираем токовое реле типа РТ-40/50.

Коэффициент чувствительности определим по выражению:

.

6.2 Защита трансформатора собственных нужд 6/0,4кВ

Для питания релейной защиты принимаем следующие типы трансформаторов тока:

ТА на стороне 6 кВ - ТВЛМ-6-100/5-1/10РУ3;

ТА в нейтрали обмотки 0,4 кВ - ТЛМ-10-1-1000/5-0,5/10РУ3.

Токовая отсечка. Токовая отсечка устанавливается на стороне 6кВ трансформатора и выполняется с помощью двух реле тока, включенных на фазные токи.

Ток срабатывания защиты:

, (6.2.1)

где - ток проходящий через ТА защиты при трёхфазном КЗ на стороне 0,4 кВ;

-коэффициент надежности.

Ток срабатывания реле:

. (6.2.2)

Коэффициент чувствительности ТО проверяется при двухфазном КЗ на выводах 6 кВ трансформатора:

. (6.2.3)

Ток срабатывания отсечки рассчитываем по формуле (6.2.1)

.

Ток срабатывания реле:

.

Для установки принимаем токовое реле типа РТ-40/50.

Коэффициент чувствительности рассчитываем по выражению (6.2.3)

.

Максимальная токовая защита на стороне 6кВ. МТЗ выполняется с выдержкой времени с тремя реле тока с включением двух реле на фазные токи и одного реле на сумму токов двух фаз.

Ток срабатывания защиты:

, (6.2.4)

где ;

(для РТ-40);

- рассчитывается по формуле:

. (6.2.5)

Ток срабатывания реле:

. (6.2.6)

Коэффициент чувствительности проверяется по формуле:

, (6.2.7)

где -ток трехфазного КЗ со стороны 0,4кВ, приведенного к высшей стороне.

Ток группового пуска равен:

.

Рассчитаем ток срабатывания защиты и ток срабатывания реле:

;

.

Для установки принимаем токовое реле типа РТ-40/20.

Проверим защиту на чувствительность по (6.2.7)

.

Защита проходит по чувствительности.

Токовая защита нулевой последовательности в нейтрали обмотки трансформатора 0,4 кВ. Защита выполняется с одним реле тока, включенным в нулевой провод трансформатора тока максимальной токовой защиты, соединенных в полную звезду. Защита действует с выдержкой времени на отключение соответствующего автомата 0,4кВ.

Ток срабатывания выбираем из условия отстройки от тока срабатывания отсечки автоматического выключателя, с которой производится согласование, и от номинального тока, протекающего в нейтрали обмотки трансформатора 0,4кВ:

, (6.2.8)

; (6.2.9)

где ; .

Для дальнейших рассчетов выбираем больший из токов.

Ток срабатывания реле:

. (6.2.10)

Коэффициент чувствительности определяем по формуле:

, (6.2.11)

где - ток трехфазного КЗ на стороне 0,4кВ.

Рассчитываем ток срабатывания защиты по двум условиям:

;

.

Принимаем .

Ток срабатывания реле:

.

Для установки принимаем токовое реле типа РТ-40/20.

Проверим защиту на чувствительность по (6.2.11)

.

Защита от перегрузки. Устанавливается со стороны 6кВ трансформатора, выполняется с помощью реле тока, включенного на фазный ток, и действует на сигнал с выдержкой времени.

Ток срабатывания защиты:

, (6.2.12)

где - коэффициент надежности;

- коэффициент возврата реле.

Ток срабатывания реле:

. (6.2.13)

Определим токи срабатывания защиты и реле:

;

.

Для установки принимаем токовое реле типа РТ-40/6.

6.3 Защита трансформатора собственных нужд 15,75/6 кВ

Дифференциальная защита трансформатора. Дифференциальная защита выполняется с использованием реле ДЗТ-21. Расчет проводится следующим образом.

Первичный минимальный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение (торможение в этом режиме отсутствует):

, (6.3.1)

где - коэффициент отстройки от броска тока намагничивания, принимаемый равным 0,3.

Кроме того, производится проверка отстройки от расчетного тока небаланса в режиме, соответствующем «началу торможения»:

, (6.3.2)

где ;- рассчитывается по следующим формулам:

составляющая тока небаланса, вызванная погрешностью трансформаторов тока:

, (6.3.3)

где - максимальный ток трехфазного КЗ на шинах 6кВ СН;

составляющая тока небаланса, вызванная регулированием напряжения на трансформаторе,

, (6.3.4)

где - половина суммарного диапазона регулирования напряжения на трансформаторе;

составляющая , обусловленная несовпадением расчетных и номинальных токов используемых ответвлений трансреактора TAV, определяется по выражению:

, (6.3.5)

где и - расчетный и номинальный токи ответвлений трансреактора реле на стороне низшего напряжения трансформатора (см. расчет ниже);

- первичный ток в обмотке торможения, соответствующий началу торможения, определяемый:

. (6.3.6)

Определяются вторичные токи в плечах защиты, соответствующие полной номинальной мощности трансформатора:

. (6.3.7)

Для стороны, где значения тока выходит за пределы диапазона номинальных токов трансреактора рабочей цепи реле (2,5 - 5А) более, чем на 0,5А, должны быть установлены автотрансформаторы тока.

Определяются номинальные токи рабочих ответвлений от обмотки трансреактора реле .

Для стороны низшего напряжения трансформатора СН:

. (6.3.8)

Для стороны низшего напряжения номинальный ток ответвления трансреактора выбирается как ближайший (больший или меньший) к значению, полученному по выражению:

. (6.3.9)

При выбранных номинальных токах ответвлений трансреактора реле ТАV определяется относительный минимальный ток срабатывания (при отсутствии торможения) для каждого из плеч защиты в долях номинального тока ответвления трансреактора в этом плече:

. (6.3.10)

Первичный ток срабатывания дифференциальной отсечки реле определяется:

по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса при расчетном внешнем КЗ;

по условию отстройки от броска тока намагничивания трансформатора.

По первому условию:

, (6.3.11)

где определяется по (6.2.3); при этом ;

принимается равным 3.

Отстройка по второму условию, как правило, надежно обеспечивается при номинальной уставке реле по току срабатывания отсечки .

Первичный ток срабатывания отсечки на основной стороне соответствующий минимальной уставке на реле , может быть определен по выражению:

. (6.3.12)

Если , определенный по первому условию, превышает значение тока по (6.2.11), следует выставить на реле уставку срабатывания отсечки .

Расчет цепи процентного торможения выполняется по условию отстройки от токов небаланса, обусловленных периодической составляющей тока внешнего КЗ. Как было указано выше, в настоящее время рекомендуется использование двух цепей процентного торможения, включаемых со стороны ВН и НН трансформатора.

Ответвления промежуточных трансформаторов тока цепей торможения ТА1 и ТА2 выбираются равными или ближайшими к расчетному току (с учетом установки выравнивающих автотрансформаторов тока на соответствующей стороне трансформатора):

. (6.3.13)

Рекомендуется по [11] выбирать ответвление с ближайшим меньшим значением тока. Однако в случае, когда разница между расчетным током и ближайшим меньшим номинальным током ответвления очень велика, целесообразно принять ближайшее большее значение.

Определяется первичный ток на стороне высшего напряжения трансформатора, соответствующий «началу торможения» с учетом принятых ответвлений промежуточных трансформаторов тока ТА1 и ТА2 цепи торможения реле:

. (6.3.14)

Коэффициент торможения , равный тангенсу угла наклона тормозной характеристики реле, рекомендуется принимать равным 0,9 и проверять по условию обеспечения недействия защиты от максимального тока небаланса при переходном режиме внешнего КЗ.

, (6.3.15)

где - относительный максимальный расчетный ток небаланса в рабочей цепи реле;

-полусумма относительных вторичных токов, подводимых к ответвлениям промежуточных трансформаторов тока цепи торможения реле при расчетном внешнем КЗ; .

Ток небаланса определяется по (6.3.16).

(6.3.16)

Составляющие определяются по формулам (6.3.4-5) соответственно с заменой на . Ток определяется по выражению:

, (6.3.17)

где , - расчетный и выбранный номинальный токи ответвлений трансреактора;

- максимальный первичный ток в расчетном режиме.

Если расчетный коэффициент торможения превышает 0,9, нужно повторить расчет, выбрав ответвление цепи торможения реле с меньшим номинальным током.

Чувствительность защиты при металлическом повреждении в защищаемой зоне, как правило, обеспечивается и проверка ее не обязательна.

Определим первичный ток срабатывания защиты по (6.3.1):

Определим номинальные токи трансформатора по (6.3.7), выберем коэффициенты трансформаторов тока и их типы:

КТА1: ТЛ-10-1-400/5-0,5/10РУ3,

КТА2,3: ТЛ-10-1-1000/5-0,5/10РУ3.

Рассчитываем вторичные токи в плечах защиты по (6.3.7):

Определяем номинальные токи ответвлений трансреактора по (6.3.8-9):

принимаем для дальнейших рассчетов ответвление 4 с [11];

принимаем для дальнейших рассчетов ответвление 4 с [11];

Определяем отнтсительный минимальный ток срабатывания по (6.3.10):

;

,

принимаем

Рассчитаем ток ответвлений промежуточных трансформаторов тока цепи торможения по (6.3.13):

принимаем [11];

принимаем [11].

По формуле (6.3.6) определяем тормозной начальный пусковой ток:

Произведем проверку отстройки защиты в режиме «начала торможения» по выражению (6.3.2):

,

что удовлетворяет отстройке защиты в режиме «начала торможения» по выражению (6.3.2)

Коэффициент торможения принимаем равным 0,9 и проверяем по условию недействия защиты по (6.3.15).Ток небаланса определяем по (6.3.16), составляющие тока небаланса по (6.3.4), (6.3.5), (6.3.17) при этом ток КЗ расчитан в П. 4:

Относительное значение тока небаланса в рабочей цепи:

Относительное значение тока торможения:

Коэффициент торможения по (6.3.15):

,

что удовлетворяет условию 0,635 < 0,9.

Расчетный ток срабатывания дифференциальной отсечки реле определяется по (6.3.6):

Определяем по (6.3.12) первичный ток срабатывания отсечки:

Дистанционная защита. Первичное сопротивление срабатывания дистанционной защиты отстраивается от сопротивления полностью заторможенных электродвигателей, участвующих в самозапуске:

, (6.3.18)

где - не превышает 1,1;

определяется по формуле:

, (6.3.19)

где - номинальное напряжение электродвигателей, равное 6 кВ.

- суммарная величина пусковых токов электродвигателей, участвующих в самозапуске, А.

На стороне высшего напряжения устанавливаются два блок-реле сопротивления, каждое из которых подключено к ТТ стороны ВН трансформатора и к ТН одной из обмоток 6 кВ трансформатора. Первичное сопротивление срабатывания защиты на стороне 15,75 кВ принимается в 2 раза меньше, чем на стороне 6 кВ.

Уставка на реле сопротивления на стороне ВН и НН для трансформатора со схемой соединения обмоток Д/Д-Д-О-О определяется по выражениям:

, (6.3.20)

, (6.3.21)

где - коэффициент трансформации трансформатора СН.

Для стороны трансформаторов Д/Д-Д-О-О в (6.3.20) подставляют коэффициент трансформации ТТ стороны ВН трансформатора.

Зона надежного резервирования (с) определяется по выражению:

. (6.3.22)

По формуле (6.3.19) определяем суммарное эквивалентное сопротивление электродвигателей участвующих в самозапуске:

секция А: ;

секция Б:

принимаем минимальное значение .

Рассчитываем сопротивление срабатывания защиты по (6.3.18):

6 кВ:

15,75 кВ:

Рассчитываем сопротивление срабатывания реле по (6.3.20-21):

6 кВ:

15,75 кВ: .

Зона резервирования дистанционной защиты с коэффициентом чувствительности 1,2 по формуле (6.3.22):

Защита от перегрузки. Защита от перегрузки на всех рабочих и резервных трансформаторах выполняется с одним реле тока, включенным на ток одной фазы. Она реагирует на симметричные перегрузки, которые одинаковы во всех фазах, и действует с выдержкой времени на сигнал, что позволяет дежурному персоналу применять меры для ликвидации перегрузки.

Ток срабатывания реле определяется по выражению

(6.3.23)

Рассчитываем ток срабатывания реле:

Для установки защиты принимаем токовое реле РТ-40/6.

Уставка реле тока УРОВ. Уставка реле контроля тока присоединений, оборудованных устройством резервирования отказа выключателя 6 кВ, должны быть меньше уставок защиты этих присоединений:

, (6.3.24)

где - понижающий коэффициент.

Для обеспечения надежного пуска УРОВ при однофазном КЗ за трансформатором СН 6/0,4 кВ в (6.3.24) подставляем ток срабатывания защиты нулевой последовательности, включенной в нейтраль на стороне 0,4 кВ, пересчитанный на напряжение 6 кВ:

, (6.3.25)

где - коэффициент трансформации ТСН;

- коэффициент схемы.

Ток срабатывания реле:

. (6.3.26)

Время действия УРОВ принимается равным

Произведем расчет уставки реле:

Рассчитываем ток срабатывания реле по (6.3.26):

Принимаем реле тока РТ-40/0,6.

6.4 Групповая защита минимального напряжения секции собственных нужд

Измерительная часть групповой защиты минимального напряжения содержит фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ типа РНФ-1М, вторичное напряжение срабатывания которого принимаем .

Первая ступень защиты с уставками и отключает электродвигатели неответственных механизмов.

Вторая ступень защиты с уставками и отключает электродвигатели парных механизмов.

Третья ступень защиты с уставками и обеспечивает пуск АВР секции с.н. при исчезновении питающего напряжения, что предотвращает нарушение технологического режима блока.

7. Определение условий самозапуска СН при потере питания

Самозапуском называется восстановление нормальной работы электропривода без вмешательства персонала после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокой посадки напряжения. Самозапуск считается обеспеченным, если после восстановления электроснабжения по рабочей или аварийной схеме агрегат разогнался до нормальной скорости и продолжает длительно работать с нормальной производительностью приводимого механизма и нагрузкой электродвигателя.

Самозапуск - это важнейший вид противоаварийной автоматики, предназначенной для повышения надежности СН электростанции, для обеспечения нормального технологического процесса выработки электроэнергии.

Самозапуск может происходить после кратковременного глубокого снижения напряжения вследствие близкого КЗ, отключаемого релейной защитой. При этом в самозапуске будут одновременно участвовать те двигатели, у которых напряжение снизилось до величины, вызвавшей снижение скорости. Если же самозапуск происходит после кратковременного перерыва питания, ликвидируемого АВР или АПВ, то в нем одновременно участвуют все двигатели, присоединенные к источнику питания.

В настоящее время самозапуск асинхронных и синхронных двигателей применяется для всех основных механизмов СН электростанции. Это обеспечивает повышение надежности электроснабжения, уменьшение простоев механизмов, снижение эксплуатационных расходов и капзатрат.

В зависимости от деятельности перерыва электроснабжения возможны два основных случая самозапуска:

Двигатель имеет какую-то остаточную скорость.

Двигатель успел остановиться.

Основной целью расчета самозапуска эл. двигателей являлось определение возможности группового сомозапуска электродвигателей СН-6 кВ при перерывах питания до 2,5 сек (наибольший перерыв в электропитании СН, обусловленный временем действия защиты минимального напряжения и АВР), а также выявление поведения отдельных электродвигателей при самозапуске.

Рабочее питание секции 3А осуществляется от рабочего ТСН-3, резервное питание - от резервного шинопровода. К секции 3А подключены питательный электронасос (ПЭН), циркуляционный электронасос (ЦЭН), дутьевой вентилятор (ДВ) и дымосос (Д). Технические данные электродвигателей СН-6кВ, а также параметры системы и исходные данные для расчета самозапуска приведены далее.

ФАЙЛ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ К ПРОГРАММЕ РАСЧЕТА САМОЗАПУСКА'

'Параметры режима вычислительного процесса'

'Tнорм Tкз Tп Tрасч Hинт1 Hинт2 Np Nс Nr Nдв1 Nдв2'

0..1.51 10. 1.D-3 2.D-2 0 1 1 3 0

'Количество двигателей,

скорость вращения которых вывод. на экран' 4

'Порядковые номера этих двигателей' 1 2 3 4

'Параметры рабочего реактора и питающей системы'

'Sр ном Uнн ном Xk1* Xk2* Pk Sсист Xc* Rc*'

20.85 10. 0.0 0.95 15. 195. 0.13 0.01

'Сопротивления ветви резервного питания, Ом'

'Rвн Xвн Rнн1 Rнн2 Xнн1 Xнн2'

0. 0. 0.071 0. 0.88 0.

'ЭДС рез. источн., о.е. и нач. фаза, град.' 1.152677 7.297892

'Параметры исходного режима'

'Uраб PsiA Pн1 Pн2 Qн1 Qн2 Uдв ном'

6.15 0. 0.6 0.0 0.4 0.0 6.0

'П а р а м е т р ы д в и г а т.е. л е й и м е х а н и з м о в'

' Pном к.п.д. cosFiн Iп* Mп* Mмакс* Rст J '

' Kr(s)'

' Kx(s)'

' Kзагр Mo Тип Mоткр Nоткр '

1000. 0.930.80 788.4 6. 1.3 2.1 0. 1050.

0.544 -1.09 0.748 -1.8 3.59 -0.0455 1.0

0.0 0.0 -0.0286 0.253 -0.46 0.00755 1.0

0.8 0.15 3*1.

630. 0.920 0.76 449.3 5.7 0.7 2.3 0.0 430.

0.544 -1.09 0.748 -1.8 3.59 -0.0455 1.

0.0 0.0 -0.0286 0.253 -0.461 0.00755 1.0

0.8 0.15 3*1.

8000. 0.976 0.89 5334. 6. 1.43 2.85 0.0 4500.

0.544 -1.09 0.748 -1.8 3.59 -0.0455 1.0

0. 0. -0.0286 0.253 -0.461 0.00755 1.0

1. 0.15 3*1.

800. 0.960 0.89 463.1 5.3 0.7 2.3 0.0 430.

0.544 -1.09 0.748 -1.8 3.59 -0.0455 1.

0.0 0.0 -0.0286 0.253 -0.461 0.00755 1.0

0.8 0.15 3*1.

Экспериментальная проверка самозапуска электродвигателей СН производилась согласно программе.

Объем испытаний

Всего проведено 4 опыта группового самозапуска электродвигателей:

Самозапуск электродвигателей секции 3А с перерывом питания 0,83 с.;

Самозапуск электродвигателей секции 3А с перерывом питания 1,83 с.;

Самозапуск электродвигателей секции 3А с перерывом питания 2,83 с.;

Самозапуск электродвигателей секции 3А с перерывом питания 3,83 с.

Поведение электропривода во время перерыва питания

После обесточивания секции напряжение на шинах исчезает не сразу, а затухает по определенному закону. Скорость затухания напряжения на секции зависит от суммарной мощности подключенных к секции электродвигателей и величины их нагрузки в предшествующем режиме. Затухание напряжения и его восстановление показано на осциллограммах. При проведении 1 опыта (Т_кз=0,83с), время восстановления электрических параметров в опыте составило около 0,77 с. При этом напряжение на секции составило 1,08 от первоначального напряжения. Восстановление скорости электродвигателей произошло через 1,67 с. (рис. 7.1)

При проведении 2 опыта (Т_кз=1,83с), время восстановления электрических параметров в опыте составило около 1,17 с. При этом напряжение на секции составило 1,08 от первоначального напряжения. Восстановление скорости электродвигателей произошло через 0,97 с. (рис. 7.2)

При проведении 3 опыта (Т_кз=2,83с), время восстановления электрических параметров в опыте составило около 1,72 с. При этом напряжение на секции составило 1,08 от первоначального напряжения. Восстановление скорости электродвигателей произошло через 1,17 с.

При проведении 4 опыта (Т_кз=3,83с), время восстановления электрических параметров в опыте составило около 1,65 с. При этом напряжение на секции составило 1,08 от первоначального напряжения. Восстановление скорости электродвигателей произошло через 1,57 с.

Заключение

Выполненный расчет самозапуска электродвиготелей секции 3А показал, что самозапуск электродвигателей секции обеспечивается при общем времени (время перерыва питания плюс время КЗ) до 4,3 с. включительно.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана релейная защита и автоматика электрооборудования для ТЭЦ мощностью 600 МВт.

Для этого согласно материалам типовых проектов сначала была выбрана главная схема электрических соединений и схема собственных нужд, затем для этих схем согласно материалам типовых проектов было выбрано основное оборудование.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу электроэнергетической системы был произведен выбор устройств релейной защиты шин, трансформаторов, генераторов и двигателей, а также устройств автоматического повторного включения (АПВ), автоматического регулирования возбуждения (АРВ), напряжения (АРН) и т.д. (п. 3).

Для выбора параметров срабатывания защит был произведен расчет токов короткого замыкания по программе TKZ, разработанной доц. Н.Н. Бобко, после чего был произведен расчет параметров срабатывания выбранных защит блока генератор-трансформатор и основных элементов собственных нужд станции.

Разработаны схемы соответствующих защит.

В качестве эксперимента были выбраны 4 двигателя подключенные к секции 3А, для которых был произведен расчет условий самозапуска СН при потере питания по программе «Самозапуск», разработанной на кафедре «Электрические станции» проф. В.И. Новашем. Результаты расчетов приведены в п. 7.

Список используемых источников

схема релейный трансформатор генератор

Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергия, 1980. - 704 с.

Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

Мазуркевич В.Н., Свита Л.Н., Сергей И.И., Стрелюк М.И. Методические указания по курсовому проектированию по курсу «Основы проектирования электрических станций и подстанций» для студентов специальности 0,301 - «Электрические станции». - Мн, 1987.

Электрическая часть станций и подстанций. Под ред. Васильева А.А. - М.: Энергия, 1980. - 576 с.

Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 3 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии (Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др.) 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 880 с.

Таубес И.Р. Релейная защита мощных турбогенераторов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 88 с.

Вавин В.Н. Релейная защита блоков турбогенератор - трансформатор. - М.: Энергоиздат, 1982. - 256 с.

Федосеев А.М. Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1992. - 528 с.

Релейная защита электрических систем. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов 4-5 курсов электроэнергетического и электротехнического факультетов (специальность 0301) дневного, вечернего и заочного отделений. 3-и части. Новосибирск 1977.

Руководящие указания по релейной защите. Р 85 Вып. 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Расчеты. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 96 с.

Байтер И.И., Богданова Н.А. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 112 с.

Собственные нужды тепловых электростанций/Э.М. Аббасова, Ю.М. Голоднов, В.А. Зильберман, А.Г. Мурзаков; Под ред. Ю.М. Голоднова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 272 с.

Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоиздат, 1982. - 640 с.

Правила техники эксплуатации электроустановок и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок, - М.: Энергия, 1977. - 288 с.

Князевский Б.А., Долин П.А., Мирусова Т.П. Охрана труда. - М.: Высшая школа, 1986. - 288 с.

Падалко Л.П. Маныкина Л.А. Методические указания к курсовой работе по планированию основного производства в энергосистеме курса «Организация и планирование энергетического производства» для студентов специальности 0302 - «Электрические системы». - Мн, 1988.

Найфельд М.Р. Заземление и другие защитные меры. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1975.

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

Долин П.А. Основы техники безопасности в электрических установках. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

Кузнецов Б.В. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок. Мн.: Беларусь, 1987.

Размещено на Allbest.ru