125032 (Выбор состава релейной защиты блока генератор-трансформатов электростанции, обеспечивающего его защищённость)

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АРВ - автоматическое повторное включение

ВН - высокое напряжение

МДС – магнитодвижущая сила

НН – низкое напряжение

ОАПВ – однофазное автоматическое повторное включение

ОРУ – открытое распределительное устройство

ПУЭ - правила устройства электроустановок

СН - собственные нужды

ТСН – трансформатор собственных нужд

ТТ – трансформатор тока

ЭБ - энергоблок

ЭДС – электродвижущая сила

1 ВЫБОР СОСТАВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОРТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ЕГО ЗАЩИЩЁННОСТЬ

В соответствии с ПУЭ для защиты от различных видов повреждений и анормальных режимов блоков генератор-трансформатор при мощности генератора 1000 МВт должны быть предусмотрены следующие устройства релейной защиты:

продольная дифференциальная защита генератора от многофазных коротких замыканий в обмотке статора и на его выводах;

поперечная дифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке статора при наличии двух параллельных ветвей;

от перехода в асинхронный режим при потере возбуждения;

дифференциальная защита блочного трансформатора от всех видов коротких замыканий;

дифференциальная защита ошиновки напряжением 330 - 750 кВ;

защита от внешних симметричных коротких замыканий;

защита от несимметричных коротких замыканий с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания;

защита от повышения напряжения;

защита от внешних однофазных коротких замыканий с большим током замыкания;

защита от перегрузки обмотки статора;

защита от перегрузки ротора генератора током возбуждения с интегральной зависимой характеристикой выдержки времени срабатывания;

газовая защита блочного трансформатора;

защита от замыканий на землю в одной точке обмотки возбуждения;

защита от замыканий на землю в цепи генераторного напряжения;

защита от повреждения изоляции вводов высокого напряжения блочного трансформатора;

2 РАСЧЁТ УСТАВОК СРАБАТЫВАНИЯ ВЫБРАННЫХ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА ГЕНЕРАТОРТРАНСФОРМАТОР

Исходные данные для расчёта:

Трансформатор ЭБ 2 ТЦ-630000/525. Генератор энергоблока ТВВ-800-2.

о.е.

о.е.

о.е.

Трансформатор СН ТРДНС 40000/35 Мощность энергосистемы 500 кВ

Номинальное напряжение на секциях нормальной эксплуатации энергоблока 6.3кВ.

2.1 Расчёт токов короткого замыкания и сопротивлений элементов

Принимаем за базисное напряжениеноминальное напряжение на сборных шинах электрической станции:

Индуктивная составляющая сопротивления сети в максимальном режиме, приведённая к стороне высшего напряжения:

(2.1)

где: , мощность КЗ в максимальном режиме:

Индуктивная составляющая сопротивления сети в минимальном режиме, приведённая к стороне высшего напряжения:

(2.2)

где: мощность КЗ в минимальном режиме:

Значение индуктивной составляющей сопротивления трансформатора энергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:

(2.3)

напряжение КЗ трансформатора энергоблока, мощность трансформатора энергоблока так как он состоит из 2 параллельных трансформаторов, то сопротивление эквивалентное блочного трансформатора будет в 2 раза меньше

Значение индуктивной составляющей сопротивления трансформатора собственных нужд энергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:

(2.4)

мощность трансформатора собственных нужд

Значение индуктивной составляющей сопротивления генератора энергоблока, приведённое к стороне высшего напряжения:

(2.5)

сверхпереходная ЭДС генератора, мощность генератора

Номинальное значение первичного тока на стороне высокого напряжения энергоблока 500 кВ:

(2.6)

Номинальное значение первичного тока на стороне низкого напряжения энергоблока 24 кВ:

(2.7)

Номинальное значение первичного тока в ответвлении на трансформатор собственных нужд 24 кВ:

(2.8)

В соответствии с величинами номинальных значений токов трансформатора со сторон ВН, НН и ТСН на стороне ВН используется встроенный трансформатор тока с коэффициентом трансформации К_{I ВН} = 2000/1 А, на стороне НН - трансформатор тока с коэффициентом трансформации К_{I НН} = 28000/5 А, а на стороне ответвления на ТСН - трансформатор тока с коэффициентом трансформации К_{I ТСН} = 2800/5 А.

Вторичный ток в плече защиты на стороне высшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:

(2.9)

коэффициент, зависящий от схемы соединения ТТ, коэффициент трансформации ТТ(2000/1)

Вторичный ток в плече защиты на стороне низшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:

(2.10)

коэффициент, зависящий от схемы соединения ТТ, коэффициент трансформации ТТ(28000/5)

Вторичный ток в плече защиты в ответвлении на трансформатор собственных нужд, соответствующий номинальной мощности ТСН, составляет:

(2.11)

Максимальное значение первичного тока, приведённое к стороне ВН энергоблока, проходящего через защищаемый трансформатор при трёхфазном металлическом коротком замыкании на выводах одной из расщеплённых обмоток трансформатора собственных нужд составляет:

(2.12)

Минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания на выводах ВН трансформатора при работе энергоблока на холостом ходу составляет:

(2.13)

Минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания на выводах НН трансформатора в минимальном режиме работы энергосистемы и при отключённом генераторе составляет:

(2.14)

2.2 Продольная дифференциальная токовая защита генератора

Защита выполняется на реле с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформатором типа ДЗТ-11/5. Реле имеет рабочую обмотку с ответвлением посередине и тормозную обмотку. Тормозную обмотку наиболее целесообразно присоединить к трансформаторам тока со стороны линейных выводов. Наличие торможения позволяет повысить чувствительность защиты за счёт отстройки от внешних коротких замыканий и асинхронного режима. Выбор уставок защиты сводится к определению числа витков тормозной обмотки при принятом числе витков рабочей обмотки. МДС срабатывания реле при отсутствии торможения F_ср=100 А. При этом минимальный ток срабатывания реле составляет:

А (2.15)

При этом для всех типов генераторов первичный ток срабатывания защиты составляет . Число витков рабочей обмотки принимается в зависимости от соотношения токов в плечах защиты в условиях номинального режима. При соотношении токов 1:1 (обмотка статора имеет одну параллельную ветвь) используются 144 витка рабочей обмотки. При соотношении токов 1:2 (обмотка статора имеет две параллельных ветви) используется ответвление в средней части рабочей обмотки, к которому подключается плечо с большим током. Необходимое торможение определяется по условию отстройки защиты от наибольшего тока небаланса при внешнем коротком замыкании или асинхронном ходе генератора:

А (2.16)

(2.17)

где: - относительная погрешность трансформаторов тока, принимается равной 0,1;

- коэффициент однотипности, для однотипных трансформаторов принимается равным 0,5, а для разнотипных - 1,0;

- коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимся трансформатором принимается равным 1,0;

- периодическая составляющая тока короткого замыкания или наибольшее значение тока асинхронного хода, А.

На блоках с выключателем в цепи генератора ток определяется при коротком замыкании на выводах генератора, а при его отсутствии - при коротком замыкании за трансформатором блока.

Наибольшее значение тока асинхронного хода определяется по выражению:

(2.18)

где: - фазное напряжение сети высшего напряжения блока;

- переходный реактанс генератора;

- сопротивление трансформатора;

- сопротивление сети в максимальном режиме.

Намагничивающая сила рабочей обмотки реле вычисляется по значению тока в рабочей обмотке, равного току небаланса, и числу витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора реле:

(2.19)

где: - число витков рабочей обмотки, 144 или72 витка;

- коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,6;

- коэффициент трансформации трансформатора тока;

- определяется по выражению (1.2) и принимается большим из двух условий (короткое замыкание и асинхронный ход). Для выбора числа витков тормозной обмотки определяется МДС по тормозной характеристике реле серии ДЗТ-11 из условия минимального торможения Fт=410Ав.

Расчётное число витков тормозной обмотки определяется по выражению:

(2.20)

где: , а