Материал: Проектирование релейной защиты и автоматики блока генератор–трансформатор

Найдем периодическую составляющую тока двухфазного короткого замыкания на землю в точке К-1:

В точке К-2 (на шинах генератора), схема 2:

Приведение параметров элементов и ЭДС различных ступеней напряжения к основной ступени (ступень III):

Приведенные ЭДС генераторов 2 и 3:

.

Приведенные сопротивления генераторов 2 и 3:

.

Приведенные сопротивления трансформаторов 2 и 3:

.

Приведенное эквивалентное ЭДС системы:

.

Приведенное эквивалентное сопротивление системы:

.

Найдем эквивалентное сопротивление ветвей генераторов 2 и 3:

;

Эквивалентное ЭДС генераторов 2 и 3:

.

Найдем эквивалентное ЭДС  и :

Найдем эквивалентное сопротивление  и :

;

Найдем эквивалентное сопротивление:

;

Найдем периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания  в точке К-2:

.

Найдем периодическую составляющую тока двухфазного короткого замыкания  в точке К-2:

.

Окончательные значения токов короткого замыкания сведены в таблицу №1.

Таблица №1.

На основании полученных значений токов КЗ (по наибольшему значению) производим выбор вспомогательного оборудования и коммутационной аппаратуры.

.5 Выбор вспомогательного оборудования и коммутационной аппаратуры

Номинальный ток на стороне низкого напряжения (НН):

,

где ;

Номинальный ток на стороне высокого напряжения (ВН):

;

Выбор вспомогательного оборудования и коммутационной аппаратуры напряжением 110 кВ и выше осуществляется по полному (суммарному) току КЗ , в других случаях - по действительному значению [4, c.249]:

В точке К-1: ;

В точке К-2: .

Выбор выключателей.

Выключатель - это аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах.

Выключатель является основным коммутационным аппаратом в электрических установках.

Выключатели выбираются по:

напряжению установки ;

длительному току ;

отключающей способности:

а) на симметричные токи отключения ,

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ;

б) отключение апериодической составляющей ,

где - апериодическая составляющая тока КЗ;

в) по включающей способности ,;

г) проверка по электродинамической стойкости ,,

где ,- предельный сквозной ток КЗ (амплитуда и действительное значение);

д) проверка на термическую стойкость ,

где - предельный ток термической стойкости; - длительность протекания предельного тока термической стойкости;  - тепловой импульс, .

Выключатель ВГМ-20-90/11200У3 предназначен для работы в цепях генераторов трехфазного переменного тока с номинальным напряжением до 20 кВ с частотой 50 Гц.

На стороне 220кВ выбираются элегазовые баковые выключатели типа ВГУ-220II-50/3150У1.

Выбор разъединителей.

Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

Разъединители выбираются по:

- напряжению установки ;

длительному току ;

конструкции, роду установки;

электродинамической стойкости ,;

термической стойкости .

На стороне 220кВ выбираются разъединители типа РДЗ-2-220/2000НУ3Л1, на стороне 15 кВ - РВПЗ-2-20/12500НУ3.

Выбор трансформатора тока (ТТ).

ТТ предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

ТТ выбираются по:

- напряжению установки ;

длительному току ;

конструкции, роду установки;

электродинамической стойкости ,

где  - кратность электродинамической стойкости;  - номинальный первичный ток ТТ;

термической стойкости ,

где  - кратность термической стойкости;

по вторичной нагрузке .

Если выбранный ТТ удовлетворяет первым трем требованиям, но не подходит по термической и динамической стойкостям, то необходимо либо взять ТТ на больший первичный номинальный ток, либо перейти на другой тип ТТ, имеющий более высокую стойкость к токам короткого замыкания. В первом случае увеличится погрешность в номинальном режиме.

Трансформатор ТДЦ снабжен на каждом вводе ВН двумя ТТ ТВТ-220 с коэффициентом трансформации 2000/5 А; на вводе нейтрали двумя ТТ ТВТ-110 с коэффициентом трансформации 600/5 А.

ТТ серии ТФЗМ наружной установки применяется в открытых РУ.

ТТ ТШ-20 внутренней установки предназначен для передачи сигнала измеренной информации устройствам защиты, управления и измерительным приборам при использовании в токопроводах генераторных РУ на напряжение до 20 кВ.

Выбор трансформаторов напряжения (ТН).

ТН предназначен для понижения высокого напряжения до стандартной величины 100 или  и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей ВН.

Трансформатор напряжения выбирается:

напряжению установки ;

длительному току ;

конструкции, по классу точности и схеме соединения обмоток;

вторичной нагрузке ,

где - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к ТН, .

Выбираются ТН на стороне 220кВ НКФ-М-220-II-У1, на стороне 15кВ - ЗНОЛ.06-15У3.

Трансформаторы напряжения серии ЗНОЛ.06 предназначены для питания цепей измерения, автоматики, сигнализации и защиты и устанавливаются в комплектных распределительных устройствах внутренней установки (КРУ) и в токопроводах турбогенераторов.

2. Проектирование релейной защиты блока генератор-трансформатор

Цифровая защита генератора НПП «ЭКРА» предназначена для защиты генераторов, в том числе и работающих на сборные шины мощностью до 100 МВт, трансформаторов и блоков генератор-трансформатор малой, средней и большой мощности до 800 МВт.

Могут задаваться следующие основные параметры:

привязка аналоговых входов защитных функций к датчикам тока и напряжения терминала;

уставки срабатывания защитных функций;

логика действия.

Обеспечивается возможность логического преобразования дискретных сигналов:

комбинирование любых дискретных сигналов для выполнения логических функций “ИЛИ”, “И”, “Запрет”, выдержки времени, триггера, счетчика;

блокировка каждой защитной функции от любого другого сигнала;

подключение выхода любой защитной или логической функции к выходным реле и светодиодным индикаторам через программируемую матрицу.

Через встроенную клавиатуру и дисплей возможно менять уставки защит, выдержки времени и “матрицу отключения”.

Наличие двух последовательных стандартных каналов передачи данных (два порта RS-232) обеспечивает возможность передачи информации о состоянии терминала в систему верхнего уровня, в том числе и данных о регистрации анормальных режимов (осциллографирование).

Терминал оборудован системой автоматического тестового контроля, служащей для проверки работоспособности основных узлов и блоков.

Все уставки защитных функций указываются в относительных единицах по отношению к базовым величинам тока и напряжения. При этом за базовую величину тока IN и напряжения UN защитной функции принимается вторичный номинальный ток или напряжение защищаемого присоединения.

При использовании высоковольтных измерительных трансформаторов тока в цепях выпрямительного трансформатора, трансформатора собственных нужд и т.д., когда они могут участвовать в защитах двух и более присоединений (например, дифференциальная защита блочного трансформатора и трансформатора собственных нужд), соответственно получается несколько базовых токов. В этом случае за базовый ток аналогового канала цифрового терминала принимается базовый ток защищаемого объекта, т.е. токи генератора в нейтрали и на выводах, трансформатора блока со стороны высокого напряжения, трансформатора собственных нужд с высокой и низкой стороны и т.д. При этом в защитную функцию вводится согласующий коэффициент по соответствующему присоединению.

Система защиты выполняется в виде двух взаиморезервируемых автономных подсистем (1 и 2 комплекты защит), расположенных в одном шкафу (ШЭ1110 или ШЭ1113) или в двух шкафах (ШЭ1111 и ШЭ1112). Состав системы защиты определяется требованиями Правил устройства электроустановок и других действующих нормативно-технических документов. Как правило, комплекты по составу защит должны быть одинаковы. Комплект защит конструктивно выполняется на базе одно-, двух- или трехкассетного микропроцессорного цифрового терминала.

Для каждого комплекта предусматриваются индивидуальные измерительные трансформаторы, отдельные цепи по постоянному оперативному току, отдельные входные и выходные цепи, а также цепи сигнализации. Цепи напряжения шкафов, включенные на выход измерительных трансформаторов напряжения (Y/А), имеют устройство контроля исправности цепей напряжения переменного тока (КИН). В системе защиты предусмотрена возможность вывода из работы одного из комплектов при сохранении полной работоспособности оставшегося комплекта. В шкафах предусмотрена возможность вывода из работы любой из защит и одновременно всех защит шкафа.

Шкаф ШЭ1110 образует систему защиты с двумя взаиморезервируемыми автономными комплектами защит на базе двух однокассетных терминалов или одного двухкассетного терминала. В случае если требуемый состав защит, входных и выходных цепей конструктивно можно разместить в однокассетном терминале, выбирается двухкомплектный вариант шкафа ШЭ1110. В противном случае шкаф ШЭ1110 будет состоять из одного комплекта на базе двухкассетного терминала, а система защиты - из двух шкафов типа ШЭ1110. Предназначен для защиты генераторов и трансформаторов малой и средней мощности.

Шкаф ШЭ1113 состоит из двух взаиморезервируемых автономных комплектов, которые могут быть одинаковыми (полное резервирование) или незначительно отличаться друг от друга. Предназначен для защиты генераторов и трансформаторов средней и большой мощности, а также блоков генератор-трансформатор небольшой мощности.