Релейная защита трансформатора собственных нужд

Байтер И.И. Богданова Н.А. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций

Байтер И.И. Богданова Н.А. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций

Предисловие

В связи с увеличением единичной мощности агрегатов на тепловых электростанциях усложнились эксплуатации, и обслуживание электрической части станций, в том числе питающих элементов, т.е. реактированных линий и трансформаторов собственных нужд (СН). В предлагаемой книге, выходящей третьим изданием, изложены основные требования к релейной защите, приведены описания схем и методики расчета уставок защит питающих элементов СН. Особое внимание уделено схемам защиты трансформаторов СН современных крупных ТЭС, в которые в последнее время внесены изменения, связанные с применением новой аппаратуры и новых технических решений. В частности, для трансформаторов, питающих щиты 6 кВ СН, применяются дифференциальная защита с использованием реле типа ДЗТ-21 (с током срабатывания примерно 0,3/_ном трансформатора) и дистанционная защита с использованием реле сопротивления типа БРЭ-2801. Для защиты магистрали резервного питания 6 кВ используется дифференциальная защита. На трансформаторах 6/0,4 кВ применяются устройства резервирования отказа выключателя 6 кВ.

Настоящая книга написана на основе разработок схем защиты, выполненных в институте «Теплоэлектропроект». Автор надеется, что предлагаемая книга поможет техникам, мастерам, электромонтерам электрических цехов электростанций в освоении и эксплуатации устройств релейной защиты питающих элементов СН.

Источник

Защиты трансформаторов собственных нужд.

Общие положения

Источниками питания потребителей переменного тока СН электростанций являются реактированные линии 6кВ, понижающие трансформаторы с вторичным напряжением 6 кВ и трансформаторы напряжением 6/0,4 кВ.

Для повышения надежности работы электростанции электроснабжение СН осуществляется не менее чем двумя питающими элементами. Один из них является рабочим и постоянно включен в работу, другой-резервным, включение которого осуществляется автоматически с помощью АВР.

Рабочие ТСН 6 кВ присоединяются либо к шинам генераторного напряжения, либо к блокам генератор-трансформатор.

Резервные ТСН присоединяются либо к шинам генераторного напряжения, либо к шинам 110-330 кВ станции, которые имеют связь с энергосистемой.

Для защиты ТСН от внутренних повреждений, а так же от внешних кз на шинах распределительных устройств СН и на элементах питаемых от этих шин, применяются соответствующие типы релейной защиты, реагирующей на эти повреждения и действующей на отключение ТСН.

Кроме этого, на ТСН применяются защиты от ненормальных режимов работы.

На ТСН предусмотрены следующие виды защит:

Дифференциальная защита, применяется на рабочих и резервных ТСН мощностью 6,3 МВА и выше, является основной быстродействующей защитой от всех видов кз в обмотках трансформатора и на его выводах;

Токовая отсечка без выдержки времени, может применена в качестве основной быстродействующей защиты на рабочих и резервных ТСН мощностью 4 МВА и менее вместо дифференциальной защиты, устанавливается на стороне ВН, резервирует основные защиты ТСН при кз на стороне ВН;

Газовая защита применяется как основная защита от витковых замыканий в обмотках трансформатора и других повреждений внутри бака трансформатора сопровождающихся выделением газа, и реагирует на понижение уровня масла; на ТСН с устройствами РПН предусматривается дополнительная газовая защита отсека РПН;

Максимальная токовая защита или максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению на стороне ВН трансформатора от внешнихкз и для резервирования основных защит ТСН;

Дистанционная защита на стороне ВН трансформатора применяется на ТСН 2,5÷63 МВА для резервирования основных защит;

Максимальная токовая защита без пуска или с пуском по напряжению на стороне НН трансформатора для рабочих ТСН мощностью до 10 МВА включительно и резервных ТСН, кроме трансформаторов мощностью 40 и 63 МВА, от внешних кз на шинах секции СН 6 кВ и для резервирования защиты присоединений этой секции;

Дистанционная защита на стороне НН трансформатора, применяется на рабочих ТСН при мощности 16 МВА и более на выводах резервного питания к секциям шин 6 кВ, а также на резервных ТСН мощностью 40 и 63 МВА;

Защита от перегрузки, предназначена для сигнализации о симметричныхпергрузках;

Дуговая защита, применяется для быстрого отключения кз с дугой в шкафах КРУ/6 кВ с целью снижения объема повреждений;

Дифференциальная защита магистрали резервного питания, применяется от междуфазных кз на магистрали;

Защита от однофазных кз на землю, применяется на стороне 6 кВ ТСН 6/0,4 кВ;

Устройство резервирования отказа выключателей 6 кВ ТСН 6/0,4 кВ;

Источник

Релейная защита трансформатора собственных нужд

Перечень сокращений

АТТ автотрансформатор тока

АРВ автоматическое регулирование возбуждения

АЧР автоматическая частота разгрузки

АВР автоматическое включение резерва

АПВ автоматическое повторное включение

АРН автоматическое регулирование напряжения

АЛАР автоматика ликвидации асинхронного режима

АЧП автоматический частотный пуск

ТАС точная автоматическая синхронизация

АЭС атомная электрическая станция

ЭЭС электроэнергетическая система

РПН регулирование под нагрузкой

АРЧМ автоматическое регулирование частоты и активной мощности

ПОМ минимальный пусковой орган

ГЦН главный циркуляционный насос

КИВ контроль изоляции вводов

МТЗ максимальная токовая защита

ДЗТ дифференциальная токовая защита

УРОВ устройство резервирования отказа выключателя

ТН трансформатор напряжения

ДЗОШ дифференциальная защита ошиновки

ПУЭ правила устройства электроустановок

ТСН трансформатор собственных нужд

РЗА релейная защита и автоматика

ОРУ открытое распределительное устройство

Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет требованиям, основными из которых являются селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.

В связи с развитием электрических систем, характеризующимся в основном ростом единичных мощностей агрегатов и блоков, повышением напряжения и пропускной способности линий электропередачи, а также интенсификацией использования оборудования необходимо решить ряд проблем, обусловленных повышением и усложнением требований к техническому совершенству и надежности функционирования устройств релейной защиты и автоматики.

В настоящее время внедрен комплекс устройств РЗА с широким применением интегральных микросхем, как в измерительных органах, так и в логической части. Применение ИМС сделало возможной реализацию более сложных алгоритмов измерительных и пусковых органов. Более эффективные характеристики срабатывания позволяют повысить отстроенность защит от режимов без требований к срабатыванию при удовлетворительной чувствительности к КЗ с учетом усложнившихся условий резервирования.

Надежность функционирования, удовлетворяющая принятым для релейной защиты требованиям, достигается рядом мер и в том числе применением постоянного функционирования автоматического контроля, охватывающего значительную часть элементов, с сигнализацией возникающих неисправностей.

Для снижения трудозатрат на профилактическое обслуживание сложных устройств предусматривает автоматический тестовый контроль.

Разработка схем релейной защиты элементов

Релейная защита блока генератор – трансформатор

Согласно ПУЭ для защиты электрооборудования энергоблока предусматривается установка защит от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

а) внутреннее повреждение и внешнее КЗ, сопровождающиеся большими токами;

б) замыкание на землю в обмотках статора генератора;

в) замыкание на земле в обмотке ротора генератора;

г) симметричные и несимметричные перегрузки обмоток статора генератора и обмоток трансформатора блока;

д) перегрузка током возбуждения обмотки ротора генератора;

е) асинхронный режим генератора с потерей и без потери возбуждения;

Продольная дифференциальная защита генератора предназначена для защиты от внутренних многофазных КЗ. Защита выполняется трехфазной, трехлинейной с торможением, обеспечивающим отстройку от максимального тока небаланса при тока срабатывания, меньшим номинального тока генератора. Трансформаторы тока (ТТ) защиты со стороны линейных выводов включаются на полный ток генератора, а со стороны нейтрали в каждую из двух параллельных ветвей обмотки статора.

Поперечная дифференциальная защита генератора служит для защиты от витковых замыканий в обмотке статора. Защита выполняется односистемной на реле РТ –40/Ф с фильтром высших гармоник. Это реле присоединяется к ТТ врезанного в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора. Первичный ток срабатывания принимаем равным 0,2I_ном генератора.

Для защиты от замыканий на землю в обмотке статора на генераторе энергоблока устанавливается блок-реле БРЭ1301, состоящее из органов напряжения 1 й и 3 й гармоник и охватывающее всю обмотку статора без зоны нечувствительности. Реле напряжения включается на трансформатор напряжения (ТН) со стороны нейтрали, а к реле сопротивления подается выпрямленная сумма напряжений 3 й гармоники от ТН в нейтрали и на выводах генератора – рабочее напряжение.

Защита от замыканий на землю в обмотке ротора устанавливается для сигнализации замыканий на землю в обмотке ротора и в цепях возбуждения. Выполняется с наложением на цепь возбуждения переменного тока частотой 25 Гц.

Для защиты от всех видов КЗ в обмотках и на выводах трансформатора, включая витковые замыкания в обмотках предусматривается продольная дифференциальная токовая защита, защита выполняется на реле ДЗТ-21. В цепи защиты трансформатора блока включаются ТТ ответвлений на собственные нужды (СН) и на питание потребителей. Защита выполняется двухрелейной с соединением вторичных обмоток ТТ на стороне высшего напряжения (ВН) в треугольник, а на стороне низшего напряжения (НН) в неполную звезду.

Для защиты от замыканий внутри бака трансформатора устанавливается газовая защита. Газовая защита бака трансформатора выполняется с двумя ступенями, действующими на сигнал и на отключение.

Защитой от полного пробоя бумажно-масляной изоляции вводов 750 кВ трансформатора блока служит токовая защита нулевой последовательности, выполняемая с помощью блок-реле КИВ-500Р. Устройство КИВ-500Р подключается через согласующий трансформатор к измерительным выводам вводов 750 кВ и действует на отключение.

Защита от повышения напряжения предусматривается для предотвращения недопустимого повышения напряжения. Защита действует в режиме холостого хода (вводится в действие при исчезновении тока в реле в схеме устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ)) на гашение поля без выдержки времени.

Токовая защита обратной последовательности предусматривается для защиты от внешних несимметричных КЗ (отсечки) и от несимметричной перегрузки (интегральный орган). Для защиты предусмотрено фильтр-реле РТФ-6М с зависимой интегральной характеристикой выдержки времени, соответствующей уравнению тепловой характеристики генератора.

Дистанционная защита предусматривается для защиты от внешних симметричных КЗ. Защита выполняется односистемной, одноступенчатой на одном из трех реле сопротивления в блок-реле БРЭ2801. На реле сопротивления подается разность токов ТТ, установленных на двух фазах линейных выводов генератора и междуфазное напряжение от ТН со стороны линейных выводов генератора. Угол максимальной чувствительности реле сопротивления φ_чmax=65¸80°. Для дистанционной защиты используется круговая характеристика срабатывания, расположенная в I квадранте комплексной плоскости и охватывающая начало координат за счет смещения в III квадрант.

Защита от симметричной перегрузки сигнализирует о возникновении симметричной перегрузки, защита выполняется на реле РТВК с высоким коэффициентом возврата (k_в=0,9), включенном в одну из фаз вторичной цепи ТТ.

Защита от перегрузки ротора предусматривается для предотвращения повреждений генератора при перегрузке обмотки ротора. Для осуществления защиты устанавливается 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 предусматривается для выявления потери возбуждения и перевода генератора в допустимый асинхронный режим (разгрузка генератора, торможение турбины и шунтирование обмотки ротора гасительным сопротивлением) или отключение блока, если асинхронный режим недопустим. Защита выполняется на втором реле сопротивления (первое в дистанционной защите). На защиту подается разность токов двух фаз от ТТ на выводах или в нейтрали генератора и междуфазное напряжение от ТН на выводах генератора.

Пуск устройства резервирование 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).

Релейная защита трансформатора собственных нужд

Для защиты от всех видов короткого замыкания в обмотках и на выводах трансформатора, включая витковые замыкания в обмотках, предусматривается установка дифференциальной защиты. Защита выполняется на реле ДЗТ-21 с торможением. Зона действия защиты ограничена местом установки трансформаторов ТА1 и ТА2-I,ТА2-II. Трансформатор ТА1 устанавливается на стороне высшего напряжения, а трансформатор ТА2-I и ТА2-II на низкой стороне трансформатора собственных нужд (ТСН). При коротком замыкании в зоне действия защиты ток в первичной обмотке рабочей цепи модуля защиты ДЗТ-21 будет равен сумме вторичных токов, реле срабатывает и действует на цепи основной защиты блока.

Для защиты от замыканий внутри бака трансформатора и в контакторном объеме регулятора под нагрузкой (РПН), сопровождающихся выделением газа устанавливается газовая защита с одним газовым реле, контролирующая выделение газа из бака трансформатора в расширитель (реле Бухгольца), и с одним газовым реле для контакторного отсека РПН (UKF-25/10). Газовая защита бака трансформатора выполняется с двумя ступенями, действующими на сигнал и на отключение. Газовая защита контакторного отсека РПН выполняется одной ступенью, действующей на отключение.

Максимальная токовая защита с пуском по напряжению стороны 6,3 кВ резервирует основные защиты отходящих от ТСН присоединений. Защита присоединяется к ТТ на низкой стороне и ТН установленному на напряжение 6,3 кВ. Защита выполняется на реле РН-53/60Д, двумя реле тока РТ-40, фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М. Защита выполняется с двумя выдержками времени и действует последовательно на отключение выключателя НН и на выходные промежуточные реле защиты трансформатора.

Защита от перегрузок выполняется максимальной токовой защитой с независимой выдержкой времени. Защита осуществляется одним реле тока РТ-40 включенным на ток одной фазы. Защита присоединяется к ТТ установленному со стороны НН. Защита действует на сигнал с выдержкой времени. Выдержка времени больше максимальной выдержки времени резервных защит трансформатора.

Дистанционная защита на стороне ВН ТСН предусматривается для резервирования дифференциальной защиты ТСН. Для защиты используется блок-реле КРС-2. На стороне ВН ТСН устанавливается по два комплекта дистанционной защиты. На каждый из них подается ток со стороны ВН и напряжение от ТН на выводах одной из расщепленных обмоток НН.

Дистанционная защита на стороне НН ТСН предусматривается для защиты шин секции и резервирования защиты присоединений этой секции. Защита выполняется на блок-реле КРС-2. На рабочих вводах к секциям НН 6 кВ защита включается на ток и напряжение соответствующей расщепленной обмотки работающего ТСН.

Дуговая защита вводов рабочего питания 6 кВ действует по факту работы дистанционной защиты данного ввода. Действует через группу выходных реле резервных защит.

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 1060 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник