ЗАЩИТА ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКЕ СТАТОРА

а) Назначение и общие принципы выполнения защиты

В качестве основной защиты от междуфазных коротких замыканий в генераторе применяется быстродей­ствующая продольная диф­ференциальная защита (см. § 10-2).

Схема продольной дифференциальной защиты для одной фазы генератора показана на рис. 15-4, а. Полные схемы приведены на рис. 15-10 и 15-11.

Принцип действия защиты (рис. 15-4, а) основан на сравнении величин и фаз токов (I₁ и I_II) в начале и конце обмотки фазы ста­тора. С этой целью с обеих сторон обмотки статора устанавлива­ются трансформаторы тока Т1 и ТII с одинаковыми коэффициен­тами трансформации n_Т1 = n_ТII. Их вторичные обмотки соединяются последовательно, как показано на чертеже, разноименными поляр­ностями. Дифференциальное реле Р включается параллельно вторичным обмоткам обоих трансформаторов тока.

При к. з. вне зоны (точка К₁ на рис. 15-4, а) первичные токи I₁ и I_II равны по величине и направлены в одну сторону (к месту к. з.). Распределение вторичных токов показано на рис. 15-4, а, ток в реле I_р = I_IB — I_IIB, при идеальной работе транс­форматоров тока I_IB = I_IIB и поэтому I_р = 0 — защита не рабо­тает. В действительности из-за погрешности трансформаторов тока I_IB ≠ I_IIB и в реле появляется ток небаланса I_р = I_нб = I_IB — I_IIB. Для исключения ложной работы защиты необхо­димо обеспечить условие

При нагрузке распределение первичных и вторичных токов соответствует условиям внешнего к. з., ток I_р = 0 и защита не действует.

При к. з., в зоне (точка К₂ на рис. 15-4, б) первичные токи к. з. на обеих сторонах обмотки направлены встречно (к месту к. з.). В результате этого вторичные токи в реле сумми­руются I_р = I_IB + I_IIB и реле приходит в действие, если I_р > I_с.з Для прекращения к. з. защита должна отключить генераторный выключатель и АГП.

Трехфазные и двухфазные защиты. Посколь­ку дифференциальная защита генераторов, как это уже отмечалось, предназначена для действия при междуфазных к. з., она может выполняться по двухфазной схеме. Однако двухфазная защита не может обеспечить отключение генератора при двойных замыканиях на землю (рис. 15-5), если одно из замыканий К₁ возникло в сети (на фазе А или В, имеющей дифференциальную защиту), а второе — в точке К₂ на фазе В генератора, не имеющей защиты. Как видно из токораспределения, показанного на рис. 15-5, а, ток к. з., про­ходящий по фазе А к месту повреждения (к точке К₁), является сквозным, поэтому в дифференциальном реле этой фазы ток I_р = О и реле Р_а не действует. На фазе В, где возникло повреждение гене­ратора, защита могла бы работать, но она на этой фазе не установ­лена. Таким образом, в рассмотренном случае двухфазная защита не действует, хотя двойное замыкание на землю является опасным видом повреждения для генератора и требует быстрого отключения, так как возникающий при этом ток к. з. имеет большую величину и проходит в землю через сталь статора, причиняя значительные разрушения.

Для быстрого отключения такого повреждения дифференци­альная защита генератора должна выполняться трехфазной. В целях экономии трансформаторов тока дифференциальные защиты генератора можно выполнять двухфазными, предусматривая при этом соответствующее исполнение защиты от замыкания на землю, позволяющее ей отключать двойные замыкания на землю (см. § 15-4). На генераторах 100 тыс. кВт и больше по соображе­ниям повышения надежности их защиты целесообразно применять трехфазные схемы дифференциальных защит при всех условиях.

Зона действия защиты ограничивается участком, расположенным между трансформаторами тока Т1 и ТII (рис. 15-4). При выполнении защиты стремятся по возможности рас­ширить ее зону; с этой целью трансформаторы тока ТII обычно устанавливаются непосредственно у выключателя, так чтобы по­вреждения на всех токоведущих частях от выводов генератора до выключателя отключались мгновенно дифференциальной защитой.

Обрыв соединительного провода в схеме дифференциальной защиты нарушает баланс токов в реле и вызывает неправильную работу защиты при сквозных к. з. или даже в нормальном режиме (рис. 15-5, б). Поэтому токовые цепи защиты должны выполняться с особой надежностью. Число контактных соединений в токовых цепях должно быть минимальным, а качест­во соединений — надежным.

Вторичные обмотки трансформаторов т о к а дифференциальной защиты заземляются только у одной группы трансформаторов Т1 или ТII вторая группа трансформаторов тока электрически связана с первой и поэтому своего заземления не имеет. При заземлении обеих групп трансформаторов образуется цепь, по которой могут проходить токи, появляющиеся в контуре заземления подстанции, в результате чего возможно непра­вильное действие защиты (рис. 15-5, в). Обычно устанавливает­ся одно заземление в точке з.

б) Ток небаланса

При внешних к. з. в дифференциальном реле Р (рис. 15-4) появляется ток небаланса, обусловленный погрешностями транс­форматоров тока Т1 и ТII, как было показано в § 10-4:

Ток небаланса может вызвать неправильную работу дифферен­циальной защиты, поэтому принимаются меры к ограничению его величины.

Для этой цели необходимо соблюдать следующие требования:

а) Трансформаторы тока не должны насыщаться при токах сквозного к. з., что позволяет уменьшить токи намагничи­вания, а следовательно, и ток небаланса при внешних к. з. Это обеспечивается применением трансформаторов тока, насыщающих­ся при возможно больших значениях вторичной э. д. с. Е₂, и уменьшением сопротивления плеч защиты, составляющих нагрузку трансформаторов тока при внешних к. з., от которой зависит
величина Е_г (рис. 15-6).

Поставленным требованиям наилучшим образом удовлетворяют трансформаторы тока класса Р и Д, которые обычно и применя­ются для дифференциальных защит генераторов.

Уменьшение сопротивления плеч достигается выбором сечения жил соединительного кабеля. Допустимое сопротивление соедини­тельных проводов находится из условия 10%-ной погреш­ности трансформаторов тока (по кривым предельной крат­ности).

б) Для уменьшения разности намагничивающих токов характеристики намагничивания Е₂ = f (I_нам) трансформаторов тока Т1 и ТII должны быть идентичными (совпадающими), а сопротивления плеч — по возможности равными. При этих усло­виях разность I_{II нам} — I_Iнам будет минимальной (рис. 15-6).

Выполнение указанных требований весьма существенно огра­ничивает установившееся значение тока небаланса. Однако перво­начальный бросок тока небаланса, обусловленный апериодичес­кой составляющей тока при внешнем к. з. или самосинхрониза­ции генератора, может достигать значительной величины.

В гл. 10 было показано, что начальный ток небаланса содержит значительную апериодическую составляющую, которая придает кривой небаланса несимметричный вид (рис. 10-7).

Для исключения работы дифференциальной защиты от тока небаланса в неустановившемся и установившемся режимах кроме отмеченных выше мер по уменьшению разности намагничивающих токов (15-4) могут использоваться три способа:

 

1) уменьшение величины и продолжительности броска I_нб в неустановившемся режиме;

2) применение реле, отстроенных от бросков I_нб, возникающих в этом режиме;

3) применение реле с торможением от тока сквозного к. з.

Уменьшение броска тока небаланса достигается с по­мощью активного сопротивления порядка 5 Ом, включаемого по­следовательно с обмотками дифференциальных реле (рис. 15-10, а). Активное сопротивление ограничивает величину I_нб и, кроме того, уменьшает постоянную времени Т₂ вторичного контура трансфор­маторов тока (Т₂ = L/r). Однако включение значительного актив­ного сопротивления (5 Ом) создает повышенную нагрузку на трансформаторы тока при к. з. в генераторе. В результате этого их погрешность увеличивается, а вторичный ток, поступающий в реле, уменьшается, что понижает чувствительность защиты и является недостатком, ограничивающим применение этого спо­соба.

В качестве второго, более совершенного способа применяется отстройка от неустановившихся токов небаланса включением дифференциального реле через быстронасыщающийся трансформатор [Л. 66]. Этот метод получил широкое распростра­нение в СССР.

Третий способ предусматривает использование в ка­честве дифференциальных реле — реле с торможением, автомати­чески загрубляющихся при внешнем к. з. одновременно с ростом тока небаланса. Реле подобного типа были рассмотрены в § 10-4.

в) Применение насыщающихся трансформаторов для отстройки от тока небаланса

Принцип работы БНТ. Эффективным и простым способом отстройки от апериодической составляющей тока небаланса яв­ляется включение дифференциальных реле через вспомогательные быстронасыщающиеся трансформаторы тока (БНТ), как показано

на рис. 15-10, б. Параметры БНТ подбираются так, что он почти не трансформирует апериодический ток, преобладающий в начальном токе небаланса, но достаточно хорошо пропускают синусоидальный ток, появляющийся в реле при к. з. в зоне защиты.

Если представить, что в первичной обмотке БНТ проходит апериодический ток I_а = f(t) (рис. 15-7, а), то на зажимах разомк­нутой вторичной обмотки БНТ (по закону индукции) будет наво­диться

 

Как следует из кривой намагничивания БНТ (рис. 15-7, б), за некоторый весьма малый промежуток времени ∆ t изменению тока I_a соответствует ничтожное изменение потока Ф; поэтому скорость изменения потока ∆ Ф_а dФ/dt ≈ 0. В результате этого вели­чина индуктируемой э. д. с. е₂ будет ничтожной. Следовательно, и ток во вторичной обмотке БНТ будет мал.

Синусоидальный ток I_п трансформируется на вторичную сто­рону БНТ значительно лучше. За то же время ∆ t (рис. 15-7, б) поток в магнитопроводе изменится весьма значительно — на ∆ Ф_п. Это означает, что скорость изменения магнитного потока dФ/dt, определяющая е₂, при питании БНТ синусоидальным током будет значительно больше, чем при питании его апериодическим током.

Можно считать, что практически апериодическая составляющая тока небаланса не трансформируется во вторичную обмотку БНТ и полностью расходуется на подмагничивание его сердечника. Это приводит к насыщению БНТ и ухудшению трансформации также и периодической составляющей I_п тока небаланса.

Таким образом, в реле попадает только периодическая состав­ляющая тока небаланса, уменьшенная по величине за счет насыщения, обусловленного подмагничиванием сердечника апериодическим током.

В установившемся режиме, когда апериодическая составляю­щая в токе небаланса затухает, последний трансформируется в реле без существенных искажений по величине и форме кривой.

Параметры БНТ выбираются с таким расчетом, чтобы он насы­щался при относительно небольших значениях апериодического тока. Подбором сталимагнитопровода БНТ с широкой петлей гисте­резиса и величины индукции срабатывания В_с._р, близкой к В_нас можно добиться таких условий, при которых начальный ток неба­ланса, смещенный асимметрично относительно оси времени (рис. 15-7, в), не будет трансформироваться через БНТ за счет наличия в нем большой апериодической составляющей. На этом и основана отстройка от асимметричных токов небаланса дифференциальных реле при включении их через БНТ.

Добиваясь для отстройки от I_нб насыщения сердечника БНТ при относительно малых токах необходимо обеспечить достаточную надежность действия реле БНТ при повреждениях в зоне защиты. Чтобы обеспечить это условие, вторичный ток БНТ при к. з. в зоне должен быть на 20—30% больше тока срабатывания реле. За минимальную величину тока к. з., при котором должна обес­печиваться надежная работа реле, принимается I_к.з.мин=2I_c.р1.

Характеристика БНТ I_2БНТ = f (I_1БНТ), удовлетворяющая этому условию, показана на рис. 15-8 (при первичном токе БНТ, равном 2I_с.р1, ток в реле равен 1, 3I_с._р2).

Чебоксарский электроаппаратный завод выпускает реле РНТ-565 (рис. 15-9) для дифференциальной защиты генераторов и транс­форматоров [Л. 65].

Реле РНТ состоит из трехстержневого быстронасыщающегося трансформатора (БНТ) и питающегося от него реле. Трансформатор имеет три первичные обмотки: w_Д, w_1у, w_2у одну вторичную w₂ и короткозамкнутую обмотку w_к.

Обмотки w_Д и w₂являются основными обмотками БНТ. Первая w_Д включается в дифференциальную цепь защиты, вторая w₂ питает реле типа РТ-40/0, 2.

Вспомогательные обмотки w_1у и w_2у, называемые уравни­тельными, предназначены для компенсации неравенства вто­ричных токов I_I и I_II в плечах дифференциальных защит трансфор­маторов (рис. 16-3). В защите генератора они обычно не исполь­зуются.

Ток срабатывания реле регулируется изменением числа витков дифференциальной обмотки w_Д.

Короткозамкнутая обмотка w_К позволяет усиливать или ослаблять (регулировать) подмагничивающее действие апе­риодического тока, поступающего в обмотку w_Д [Л. 65, 68] (см. § 16-8, в).

г) Разновидности схем дифференциальных защит

На рис. 15-10 и 15-11 приведены три основные схемы дифферен­циальной защиты.

Первая схема (рис. 15-10, а) выполняется с помощью простых токовых реле типа РТ или ЭТ. Последовательно с ними включается сопротивление r = 5 ÷ 10 Ом, которое служит для уменьшения небаланса.

Для отстройки от тока небаланса ток срабатывания защиты при этой схеме приходится выбирать больше I_{ном.ген.} Защита полу­чается малочувствительной, что является недостатком схемы.

Такие схемы применяются только для генераторов малой мощ­ности. Из соображений экономии трансформаторов тока они обычно выполняются двухфазными, при этом отключение двойных замыка­ний производится защитой от замыкания на землю.

Вторая, наиболее распространенная схема осуществляется с помощью реле РНТ-565. Она показана на рис. 15-10, б в трех­фазном исполнении. В реле РНТ используется только дифферен­циальная обмотка w_Д.. Уравнительные обмотки остаются разомк­нутыми и не используются. Насыщающий трансформатор БНТ, через который поступает ток в дифференциальную обмотку реле РНТ, не пропускает апериодической составляющей I_нб, и поэтому ток срабатывания защиты отстраивается только от периодической составляющей тока небаланса. Ток срабатывания защиты получает­ся при этом равным (0, 5 ÷ 0, 6) I_{ном.ген}. Защита с РНТ более чувствительна, чем с простым токовым реле. Схема с реле РНТ применяется на генераторах средней мощности 25—100 МВт. При обрыве соединительного провода в одном плече токовой цепи защиты (например, фазы А от Т1) в реле Т_а, как это следует из токораспределения на рис. 15-10, в, появляется ток нагрузки от трансформатора тока ТII фазы А. Под воздействием этого тока защита может сработать при отсут­ствии повреждения в генераторе. В случаях, когда необходимо исключить подобную ложную работу защиты можно или загрублять защиту, выбирая I_с.з > I_{ном.ген} на 20—30%, или применять особую схему включения реле РНТ [Л. 84] с использованием уравнительной обмотки w_у.

 

 

В этой схеме (рис. 15-10, г) дифференциальная обмотка каждого реле включается, как обычно, на разность токов, а одна из уравнительных обмо­ток — в нулевой провод дифференциальных реле. Обмотки w_Д и w_у в каждом реле включаются встречно. При обрыве провода в плече защиты в реле этого плеча появляется ток нагрузки I_н в обеих обмотках w_Д и w_у. Число витков подбирается так, чтобы разность н. с, создаваемых этими обмотками при токе I_нб, R_д— R_у была меньше н. с, необходимой для срабатывания реле. При соблюдении этого условия защита не будет действовать при обрыве соединительных проводов. При трехфазных и двухфазных к. з. в зоне и вне зоны ток в нулевом проводе отсутствует, поэтому уравнительная обмотка w_у не влияет на работу защиты. При w_Д = 2 w_{у у} ток срабатывания защиты получается равным 0, 55 I_{ном.ген}.При двойных замыканиях на землю ток сра­батывания получается больше за счет влияния уравнительной обмотки. Для сигнализации о повреждении в токовой цепи в нулевой провод дифференци­альной защиты включается чувствительное токовое реле с I_с.р. ≈ 0, 2 I_{ном.ген} (рис. 15-10, в). В нормальном режиме ток в реле отсутствует; при обрыве про­вода в реле появляется ток оборванной фазы, и оно подает сигнал.

Опыт эксплуатации показывает, что при надежном выполнении токовых цепей и хорошем уходе за ними их повреждение происхо­дит очень редко. В связи с этим загрубление защиты или примене­ние рассмотренной схемы, не реагирующей на обрыв токовой цепи, является излишним. Указанные мероприятия, исключающие лож­ное действие защиты при обрыве токовых цепей, целесообразны только на генераторах, отключение которых приводит к наруше­нию электроснабжения потребителей.

Третья схема наиболее совершенная, она сочетает два принципа отстройки защиты от тока небаланса: торможение, при кото­ром ток I_с.р автоматически увеличивается с ростом тока к. з., и применение насыщающегося трансформа­тора БНТ для ограничения I_нб, поступающего в реле. В резуль­тате такого сочетания защита весьма надежно отстраивается от тока небаланса и обладает высокой чувствительностью — при к. з. в генераторе ток срабатывания защиты I_с.з ≈ (0, 1 ÷ 0, 3) I_{ном.ген.}

В качестве дифференциального реле в рассматриваемой схеме (рис. 15-11, а) применяется токовое реле с торможением от тока к. з. при внешних повреждениях. Реле имеет тормозную и рабочую обмотки. Реле Р включается по дифференциальной схеме на разность токов трансформаторов тока Т1 и ТII и через насыщаю­щийся трансформатор (БНТ)., Насыщающийся трансформатор состоит из первичной рабочей обмотки w_р и вторичной w₂, питаю­щей реле Р. По рабочей обмотке проходит ток I_р = I_IB— I_IIB. Ток I_р и н. с. рабочей обмотки I_рw_р приводят в действие реле. Тормозная обмотка w_T включается на ток одного из плеч защиты обычно на ток трансформатора тока ТII — на главных выводах генератора. Ток I_Т и н. с. I_Tw_T противодействует срабатыванию реле. Реле может сработать при условии, что I_рw_р — I_Tw_T ≥ F_с.р преобразуя это выражение, находим, что

 

где k_т == w_T/ w_р — коэффициент торможения.

Характеристика срабатывания реле по уравнению (15-6) показана на рис. 15-11, в. Трехфазная схема защиты дана на рис, 15-11, б.

При внешнем к. з. по обмотке w_р проходит ток I_нб. Насыщаю­щийся трансформатор БНТ не пропускает в реле апериодическую составляющую I_нб и исключает таким образом возможность сра-батывания реле от этой составляющей. В реле проходит только переменная составляющая I_нб. Срабатывание реле под действием этой составляющей предотвращается с помощью тормозной об­мотки. По тормозной обмотке w_Tпроходит ток к. з. (I_Т = I_К), загрубляющий реле, как это следует из выражения (15-6) и характе­ристики реле на рис. 15-11, в. Подбирая витки w_р и w_T так, чтобы I_нбw_р < I_kw_T, можно исключить действие реле от тока небаланса. В заграничной практике защита с торможением имеет широкое применение, но без использования БНТ. Такая защита менее надеж­на в отношении отстройки от тока небаланса в неустановившемся режиме.

д) Выбор тока срабатывания защиты [Л. 2, б, 22] и трансформа­торов тока

Для исключения неправильной работы дифференциальной защиты при внешних к. з. ток срабатываниия защиты должен отстраиваться от максимального значения тока небаланса, воз­никающего в этом режиме. Исходя из этого условия, первичный ток срабатывания определяют по выражению

где к_н — коэффициент надежности.

 

Расчет I_нб. Согласно (15-4) ток небаланса равен разности намагничивающих токов трансформаторов тока дифференциальной защиты. Он достигает наибольшего значения при максимальном токе внешнего к. з. I_k.макс. Выражая ток намагничивания транс­форматоров тока Т1 и ТII (рис. 15-6, б) через их токовую погреш­ность в относительных единицах f_iI и f_iII (см. § 3-1), получаем:

Для повышения чувствительности защиты при повреждениях в генераторе и надежности при внешних к. з. необходимо выполнить мероприятия по снижению I_нб, рассмотренные в § 15-2, б, а именно: установить трансформаторы тока класса Р или Д, обеспечить по возможности равенство сопротивлений плеч и выбрать величину сопротивления нагрузки z_н для каждого трансформатора тока по кривым предельной кратности, или 10%-ным характеристикам.

При соблюдении последнего условия погрешность каждого трансформатора тока не может превысить 10% (или 0, 1).

Если принять, что f_iII = 0, 1, а f_iI = 0, то согласно (15-8) небаланс будет наибольшим и равным 0, 1 тока к. з.:

При равномерной загрузке плеч и идентичности характеристик трансформаторов тока разница в их погрешностях будет меньше 0, 1. Это учитывается в расчетной формуле I_нб (15-9) с помощью коэффициента однотипности k_одн, тогда

I_{нб.макс}=k_одн·0, 1 I_k.макс (15-10)

При однотипности трансформаторов тока и равенстве сопротив­лений плеч принимается, что k_одн = 0, 5. При несоблюдении этих условий k_одн = 1.

Выражение (15-10) определяет установившееся зна­чение I_нб. В начальный момент к. з. в токе к. з. имеется апериоди­ческая составляющая, которая намагничивает трансформаторы тока и увеличивает их расчетную максимальную погрешность (см. § 11-3) f_i принятую в выражении (15-10) равной 0, 1.

Это увеличение f_i по рекомендации Руководящих указаний [Л. 2] оценивается коэффициентом k_а = 1 ÷ 2. С учетом этого коэффициента в общем случае:

I_нб._макс= k_a k_однf_iI_k.макс; (15-11)

где I_k.макс— периодическая составляющая максимального тока к. з., проходящего через трансформаторы тока защиты, при трех­фазном к. з. на выводах генератора (вне зоны дифференциальной защиты) в момент времени t = 0; k_одн= 0, 5; f_i = 0, 1; k_а выби­рается с учетом схемы защиты.

Расчетное выражение I_нб по (15-10) и (15-11) является при­ближенным, поэтому коэффициент к_н в (15-7) следует принимать равным 1, 3—1, 5. Ниже приводятся некоторые особенности выбора /_с.₃ в зависимости от схемы защиты и типа дифференциальных реле.

Выбор уставок для схемы с БНТ по рис. 15-10, б. Защита с диф­ференциальными реле, включенными через БНТ (реле типа РНТ-565), не реагирует на апериодическую слагающую I_нб и поэтому ее нужно отстраивать от периодической составляющей тока неба­ланса, т. е. от небаланса установившегося режима (когда затухают апериодические составляющие I_нб). Расчетный ток небаланса определяется по уравнению (15-11), в котором при­нимается k_a = 1. С учетом этого ток срабатывания дифференци­альной защиты с реле РНТ согласно (15-7) равен:

I_с.з = k_Нk_однf_iI_k.макс- (15-12)

Число витков дифференциальной обмотки РНТ определяется по величине намагничивающей силы, необходимой для срабатыва­ния реле F_с.р. = I_с.рw_Д, откуда

;

Если защита не должна действовать при обрыве провода в токовых цепях схемы, то кроме условия (15-12) необходимо выполнить условие:

I_с.з =1, 3I_ном.г (15-12а)

В этом случае ток I_с.₃ принимается равным большему из двух значений по формулам (15-12) и (15-12а), после чего находится число витков w_Д = Fс.р/Iс.р.

Выбор уставок дифференциальной защиты с реле ДЗТ-11/5, име­ющим торможение т ипа. Уставки выбираются из условия недей­ствия защиты от тока I_{нб.макс} при внешнем к. з. Поскольку диф­ференциальное реле включается через БНТ, то защита отстраивает­ся от периодической составляющей I_нб. Исходным для выбора уставок являются заводские параметры реле ДЗТ-11/5. Намагни­чивающая сила рабочей обмотки, необходимая для срабатывания реле при отсутствии торможения, F_с.р = 100 А; число витков w_р рабочей обмотки не регулируется: w_р = = 142; здесь 0, 7 — ток срабатывания I_ро при I_т = 0. Характеристика сраба­тывания реле F_с.р = f (F_T) задается заводом; она имеет вид, аналогичный характеристике 1 на рис. 15-11, в, но дается в осях координат F_р и F_T.

Выбор уставок сводится к определению тока срабатывания I_с.з и числа витков тормозной обмотки w_T. Ток срабатывания защиты должен быть больше I_{нб.макc.} Ток небаланса находится по выраже­нию (15-11). Определив I_нб.макc, находят I_с.з = к_н1_нб._мако; к_н при­нимается равным 1, 3—1, 5. Затем подсчитывается н. с. срабатывания рабочей обмотки F_с._р = . По характеристике реле графи­ческим путем находится н. с. торможения F_T, соответствующая расчетному F_с.р. По найденному значению F_T определяются витки

, (15-13)

где I⁽³⁾_к.макс— максимальный ток при внешнем к. з., по которому рассчитывался ток I_{нб.макс.}

Чувствительность защиты проверяется при к. з. на выводах генератора при отсутствии торможения и при наличии его. В первом случае к_ч = , во втором — к_ч = ; здесь I⁽³⁾_k — полный ток к. з. в месте повреждения, он равен сумме токов, поступающих из сети I⁽³⁾_k.сети и от генератора I⁽³⁾_k._ген F_с.р — опреде­ляется по характеристике срабатывания реле при F_T — I⁽³⁾_kw_T,.

Выбор уставок для схемы с простыми токовыми реле (без БИТ и без торможения) по рис. 15-10, а. Токовые реле в этой схеме реагируют на полный ток небаланса. Поэтому защиту необходимо отстраивать от максимального значения I_нб в неустановив­шемся режиме по (15-11).

В соответствии с этим I_с.з = к_нк_а k_одн f_i I_k.макс, коэффициент к_а, учитывающий увеличение тока небаланса в неустановившемся режиме, принимается равным 2.

Требования к чувствительности дифференциальной защиты.

Чувствительность защиты проверяется по минимальному току к. з.; в качестве такового принимается ток двухфазного к. з. на выводах генератора (в зоне защиты), когда последний отключен от сети. По ПУЭ необходимо иметь к_ч ≥ 2.

При замыкании между собой части витков фаз обмоток статора можно ожидать уменьшения тока к. з. Однако расчет токов к. з. в этом случае весьма труден — содержит много условных допу­щений и поэтому недостаточно точен. Ориентировачная зависи­мость величины тока короткого замыкания I_к от процента зам­кнувшихся витков обмотки статора [Л. 70] приведена на рис. 15-12. На основании этого видно, что теоретически дифференциальная за­щита может иметь мертвую зону вблизи нулевых выводов обмотки.

Пробой изоляции фаз вблизи нуле­вых выводов маловероятен вследствие небольшой величины напряжений на этой части обмотки.

Однако повреждения изоляции воз­можны и вблизи нулевых выводов об­мотки в результате механических по­вреждений, а в генераторах с охлажде­нием водой — вследствие увлажнения изоляции при утечке воды из-за каких-нибудь неисправностей. Поэтому чув­ствительность дифференциальных за­ щит должна быть достаточной для действия при повреждении в любой части обмоток статора. Но чувствительность защиты не должна выбираться с ущербом для надежности отстройки отI_нб.

Оценка дифференциальной защиты. Дифференциальная за­щита является быстродействующей, чувствительной и простой защитой от междуфазных коротких замыканий.

На мощных генераторах 200 МВт и выше, особенно на генера­торах 500—800—1200 МВт, необходимо стремиться к высокой чувствительности и быстроте действия дифференциальной защиты для уменьшения объема повреждения, учитывая высокую стои­мость крупных машин.

Основными условиями надежной работы защиты при внешнем к. з. и высокой чувствительности при к. з. в зоне являются: 1) вы­бор трансформаторов тока и их нагрузки таким образом, чтобы погрешность трансформаторов тока не превышала 10%; 2) применение дифференциальных реле, включаемых через БНТ и реле с торможением; 3) надежная отстройка тока срабатывания защиты от тока небаланса.

Некоторым недостатком дифференциальных защит с БНТ яв­ляется замедление их действия при к. з. в зоне до 0, 06—0, 1 с.

 

⇐ Предыдущая45464748495051525354Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. А.2 Защита от косвенного прикосновения
2. Автоматические защита компрессоров
3. Административная и уголовная защита прав
4. Болезнь — это защита от истины
5. Важное замечание: это работает и на более коротких временных периодах
6. Важное замечание: это работает и на более коротких временных периодах
7. Внутригосударственная и международная защита прав человека.
8. ВОЕННАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ, РАДИОБИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ЗАЩИТА
9. Вопрос 31 Защита населения от ионизирующих, электромагнитных и лазерных излучений
10. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
11. Гарантии осуществления и защита прав и свобод
12. Глава 14. Защита прав сельскохозяйственных организаций и предпринимателей