/
Текст
с.
Б И БЛ И ОТЕ КА ЭЛЕктрОМОНТЕРА
и. R ТАУБЕС
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
МОЩНЫХ
ТУРБоrЕНЕРАТОРОВ
Библиотека
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Основана в 1959 r.
Выпуск 521
и. Р. ТАУБЕС
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТ Д
МОЩНЫХ
ТУРБоrЕНЕРД ТОРОЕ
МОСКВА
ЭНЕРroизДА т 1981
ББК 31 27 05
Т 23
УДК 621 313 322 81 6213169
РЕДАК:ЦИОННАЯ К:ОЛЛЕrия
В Н Андриевский, Я М Большам, А И 3евакин Е А Ka
минский, в П Ларионов, Э С Мусаэлян, С П Розанов,
Ф И Синъчуrов, В А Семенов, А Д Смирнов, А Н Трифо
нов, П и Устинов, А А Филатов
Таубес И. Р.
Т 23 Релейная защита мощных турбоrенераторов.
М' Энерrоиздат, 1981. 88 С., ил. (Б ка электро-
мочтера, Вып 521).
25 к.
Рассмотрены принципы построения и особенностн эксплуатации
устройств релейной защиты турбоrенераторов 150 800 мвт Даны реко-
мендации ПО выбору уставок защиты
дря электромонтеров и мастеров. обслуживающих устройства ре-
лейнои защиты
30311-365
Т 051(01)-81 81-81(3). 2302040000
ББI( 31.27-05
6П2.11
ИСАК рувимович ТАУБЕС
РЕЛЕйНАЯ ЗАЩИТА МОЩНЫХ ТУРБОfEНЕРАТОРОВ
Редактор В А Семенов
Редактор И1дате1JЬСТl1а JJ l1 Ло6blсева
Обложка художника В Н Карпова
Технический редактор В В Хапаева
Корректор r А Полонскаq
ИБ И2 1660 (<<Энерrия»)
Сдано в иабор 25 0281 Подш сано в печать 05 05,81 T 05787
ФОр\laТ 84Х108 ' /" Бу"аrа типоrрафская 111'0 2 rapH шрифта литератvрная
Печать высокая Усл Печ J' 4,62 Уч лзд л 4,71
Тираж 12000 экз. Заказ 1065 Цена 25 к.
.энерrоиздат 113114, Москва, М 114, Шлюзовая наб, 10
Московская тнпоrрафия 1'(0 10 Союзполиrpафпрома при rосударствен.
ном комитете СССР по делам издательств, полиrрафии и кнИЖной
торrовлн 113114 Москва, М 114, Шлюзовая иаб, 10
@ Энерrоиздат, 1981
ПРЕДИСЛОВИЕ
Значительный рост производства электрической
энерrии за последние rодЫ стал возможен блаrодаря
освоению и широкому внедречию в эксплуатацию мощ-
ных reHepaTopoB РеJlейная защита таких reHepaTopoB,
работающих обычно ПО схеме блока с трансформатора
ми И.1И автотраНСфОР\iа1'орами, имеет ряд особенностей
по сравнению с защитами друrих элементов энерrоси-
стемы
Опыт эксплуатации, выпус!{ новой релейной аппара-
туры, изменение первичной схемы ::Jлектрических соеди-
нений обусловливают необходимость непрерывноrо yco
вершенствования защит Поэтому персонал, обслужи
вающий релейные защиты reHepaTopoB, должен не
только иметь хорошие навыки по проверке релейной
аппаратуры, но должен также ясно представлять прин-
ципы построения схем защит, уметь выполнять расчет
токов коротких замыканий и выбирать уставки защит.
С учетом изложенноrо в книrе рассмотрены схемы
защит reHepaTopoB мощностью 150 800 МВт, приведены
описания ряда сложных реле Поиведены Т2.кже методы
расчета токОв КЗ в объеме, необходимом для выбора
уставок рассматриваемых заЩI1 с При описаьии схем
и принципа выбора уставок учrены требования дейст
вующих директивных материалов rлавтехуправления
\i1инэнерrо СССР, а также «Руководящих указаний» по
релейной защите В книrе учтен опыт эксплуатации за
щит reHepa1'OpOB в Тульской энерrосисте\iе
Отзывы и пожелания просьба направлять по адресу:
113114, Москва, M 114, Шлюзовая наб, д. 10, «Энерrо
издат»
Автор
1. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ В rEHEPATOPE
И НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ
Современные [енераторы больших единИчных мощно
стей являются сложными и дороrоС'юящими машинами.
Увеличение мощности происходит в основном за счет
значительноrо увеличения плотности токов в обмотках
статора и ротора при одновременной интенсификации
процесса охлаждения. Повышается давление водорода,
применяю1'СЯ жидкие охладители (вода, масло). Темпе
ратурные режимы обмоток reHepaTopa, а также KOHCT
рукций статора и ротора выбираются на пределе допу
стимых. С уче1'ОМ этоrо оrраничены времЯ допустимоrо
действия форсировки возбуждения, вреМЯ и значения
допустимой переrрузки по току статора. Тяжеоо перено
сят rеиераторы иесимметрию в токах статора, приводя
щую к дополнительному HarpeBY ротора. Наличие жид-
ких охладителей обмоток статора при иеплотностях
в системе охлаждения повышает вероятность появления
замыкания на зем:лю в витках вблизи нулевых выводов,
несмотря на низкие потенциалы витков обмоток в этой
зоне. Абсолютные значения токов повреждения в reHe
раторах большой мощности велики. Поэтому к l'елей
ной защите мощных reHepaTopoB предъявляются требо
вания повышенной чувствительности при расчетных
видах повреждения, увеличения быстродействия, YMeHЬ
шения или полноrо устранения мертвых зон.
К основным видам повреждения [енераторов отно-
сятся следующие.
1. Междуфазные короткие замыкания (КЗ) в обмот-
ке статора. Это наиболее тяжелый вид повреждения,
так как сопровождается протеканием больших токов и
как следствие значительными повреждениями обмотки
и железа статора.
2. Витковые замыкания обмотки статора.
3. Замыкания между обмотками полуфаз одной фазы
статора (при наличии параJIлельных ветвей).
4
4. Двойное замыкание на землю, одна из точек KOTO
poro находится в обмотке статора reHepaTopa, а вторая
на ошиновке тенера710рНОТО напряжения или в обмотках
трансформатора связи с системой и трансформатора
собственных нужд. Это сложный вид повреждения. Ток
КЗ при этом будет зависеть от мест замыкания в об-
мотках статора и трансформаторов.
5. Замыкания на землю в ОДНОЙ точке обмотки :':та-
тора. Значение тока замыкания определяется еМI{ОСТЧОЙ
проводимостью фаз обмоток reHepaTopa, ОШИНОвки [eHe
paTopHoro напряжения и обмоток reHepaTopHor'o напря-
жения трансформаторов. НеСМ07РЯ на то, что ток по
вреждения в большинстве случаев не превышает 5 А,
известны факты значительных повреждений стали ста-
тора. Поэrому признано целесообразныУ1 перевести ; ей-
ствие защиты от заМЫ1{анVlЙ на землю на отключение
[енератора.
6. Замыкания на зеМJIЮ в одной точке обмотки воз-
буждения. Повреждение само по себе не является
опасным, однако оно может явиться первым этапом воз
никновения двойною замыкания в цепях возбуждения
с ПОСJIедующими тяжелыми повреждениями. Поэтому
на ряде турбоrенераторов устанавливается специальная
защита от этоrо вида повреждения.
7. Двойные замыкания на зеМJIЮ в цепях возбужде
ния. При этом виде повреждения резко нарушается си\!-
\fетрия ма,нитноrо потока в воздушном зазоре и как
следствие возникает несимметрия ЭДС и ТОКОв в фазах
статора. При этом может возникнуть сильная вибрация.
Токи. протекающие в местах замыкания, MorYT вызвать
поврежденИя обмотки и железа ротора.
НенормаJIыше режимы работы reHepaTopoB.
1. Протекание по обмотке статора больших токов,
вызванных внешними КЗ, не отключенными соответст-
вующими защитами. К таким повреждениям относятся
междуфазные КЗ на ошиновке reHepaTopHoro напряже
ния или в обмотках трансформаторов, подключенных
к reHepaTopHoMy напряжению. ПОСКОJIЬКУ ошиновка re-
HepaTopHoro напряжения проложена обычно в закрытых
металлических трубопроводах, то междуфазные КЗ на
ОШиновке представляют собой двухфазные и трехфаз-
ные КЗ на землю.
Также с замыканием на землю происходят между-
фазные КЗ в статоре I'€иератора. Если учитывать, что
5
еть reHe aTopHoro напряжения работает с изолирован
ой нейтЕалью, наличие заземления поврежденных фаз
влияет на уровень токов повреждения. Однако при
кез с землей появляется напряжение зи о в цепях разоМ-
кн Toro треуrольника трансформатора апряжения, что
ис ользуется при ПОС1роениИ схем релеинои заIЦИТЫ.
П и КЗ за траНСфОР"1атором блока по об'IIоткам
р ен " р ато р а также MorYT протекать большие TO
статора r Й
и которые должны ликвидироваться де ствием ре-
epBHЫX защит reHepaT pa в случае отказа основных
защит или выключателеи.
При повреждениях за трансформаторами собствен-
ных нужд токи КЗ сравнительно невелики и не MoryT
вызвать срабатывания резервных защит reH paTopa.
2 Несимметрия токов статора. Причинои несимме
трии' MorYT быть неполнофазные КЗ, обрывы проводов
линий BbICOKoro напряжения, неполнофазные отключе-
ния или включения выключателей. При протекании по
обмоткам статора reHepaTopa несимметричнuых токов
может быть выделена составляющая обратнои последо.
вательности, которая создает маrнитный по:ок, вращаю-
щийся относительно статора с синхроннои скоростью,
НО В противоположном направлении по отношению
к вращению ротора. В результате ротор пересекается
маrнитнЫм потоком, вращающимся по отношению к нему
с двойной частотой, что приводит к появлению в боч-
ке ротора больших токов и к дополнительному ero на-
rpeBY.
3. Переrрузка статора токами симмеТрИЧRоrо ре-
жима.
4. Переrрузка ротора увеличенными токами в обмот
ке возбуждения.
5. Замыкание на землю в одной точке сети reHepa-
TopHoro напряжения, сопровождающееся повышением
напряжения на неповрежденных фазах. Как и при за
мыкании на землю обмоткИ статора, ток замыкания /)п-
ределяется емкостными проводимостями фаз reHepaTopa,
ошиновки и обмоток трансформаторов reHepaTopHoro на-
пряжения и, как правило, не превосходит 5 А.
6. Повышение напряжения в сети reHepaTopHoro на-
пряжения при отсутствии связи с системой.
Приlt?1нами, требующими немедленноI'О откл чени5'
[енератора от сети или отключения с выдержкои вре.
мени, MorYT явиться также срабатывания технолоrиче.
6
ских защит турбины или reHepaTopa (защита осевorо
сдвиrа, защита от исчезновения протока воды в обмот-
ке статора [енератора и т. д.).
2. РАСЧЕТЫ ТОКОВ КЗ ДЛЯ ВЫБОРА УСТАВОК ЗАЩИТ
rEHEPATOPOB
Для выбора уставок большинства защит необходим
расчет токов КЗ дЛЯ начальноrо момента вре\1ени и==
==0 с), Для выбора уставок резервных защит, кроме
Toro, необходимы расчет токов КЗ в установившемся ре-
жиме и==оо) и оценка изменения ero в процессе КЗ.
Для проведения расчетов используются следующие па-
раметры reHepaTopoB, трансформаторов и прилежащей
сети:
х" d продольное сверхпереходное реактивное сопро-
тивление reHepaTopa, характеризующее сопротивление
статора в момент возникновения КЗ; этой величиной
учитывается также сопротивление reHepaTopa при опре-
делении тока при качаниях reHeparopa относительно
системы.
х' d продольное переходное реактивное сопротивле-
ние reHepaTopa, характеризующее сопротивление стато-
ра в перехо,J:НОМ режиме; этой величиной учитывается
сопротивление reHepaTopa при определении токов и на-
пряжений при потере возбуждения (Аrп отключен, об-
мот;(а возбуждения закорочена).
Xd продольное реактивное сопротивление reHepaTo-
ра в наrрузочном режиме и в установившемся режи-
ме КЗ.
Х2 реактивное сопротивление обратной последова-
тельности reHepaTopa; используется при расчете несим-
метричных повреждений и неполнофазных режимов.
Все указанные сопротивления приведены в паспорт-
ных дапных [енераторов. Они также MorYT быть опре
делены при испытанllЯХ. Активные сопротивления обмо
ток reHepaTopoB и друrих элементов сети значительно
меньше соответствующих реактивных сопротивлений и
поэтому в расч тах не учитываются.
Е// q поттереччая сверхпереходная ЭДС обмотки
статора; определяется маrнитным потоком, сцепленным
с обмоткой возбуждения ротора, и не меняется в первый
7
т возникновения 1(З, поэтому она и пользуется
момен о
при определении К З в начальныи момент вр емени:
Е" q == f(U cos ср)2+ (и sin ср+lх" d)2, (1)
rде и напряжение на выводах тенератора; 1 ток
статора reHepaTopa; qJ уrол наrрузки (все три вели
чины в режиме, предшествующем возникновению КЗ).
Здесь и далее при расчетах токов КЗ подразумева
ется фазное значение ЭДС и напряжений. Опре,J,еление
междуфазных значений будет оrовариваться
Е ч поперечная ЭДС обмотки статора в установив
шемся режиме, характеризующая СОСТОЯНИе reHepaTopa
в нормальном режиме и в режиме установившеrося К3,
Е "
определяется по тому же выражению, что и q, с за
меной х" d на Xd.
Т' d постоянная времени обмотки возбуждения при
закороченном статоре; используется при определении
характера изменения тока статора при повреждениях
на выводах reHepaTopa. Дополнительный индекс указы
Т '(2)
вает на вид КЗ, так, d постоянная времени при
двухфазном КЗ.
Т dO постоянная времени обмотки возбуждения при
разомкнутой обмотке статора; используется для опреде
ления постоянных времени в режиме удаленных КЗ.
ОКЗ отношение КЗ; Iс ист
используется для определе кА кВ
иия тока КЗ установившеrо
ся режима.
Паспортные данные ряда
отечественных reHepaTopoB
в соответствии с [1] приве
дены в табл. 1,
Характеристика KOpOT
Koro замыкания reHepaTo
ра зависимость между
током статора и ротора в
режиме трехфазноrо КЗ Рис. 1. Характеристики холо-
на выводах reHepaTopa CToro хода (1) и характеристи-
(рис. 1) прямая линия, ка KopoTKoro замыкания (2)
проходящая через начало reHepaTopa 300 МВт.
координат. Если токи BЫ
ражены в относительных еДиницах (токи статора при
ведены к номинальному току reHepaTopa, ротора
к току, при котором в режиме холостою хода (ХХ) Ha
пряжение статора равно номинальному), то уroл накло
на будет определяться как tg а===ОКЗ.
lj кратность тока ротора при форсировке возбуж-
дения, отн. ед., rде за единицу принят ток ротора, при
котором напряжение статора в режиме ХОЛОСТОrо хода
10 20
s 10
юао
I por
zaaa
б rеиерэторов
Т, б,: :: :KI: " al'.::.I' и :" HI ::iH:: I : d'.1 I Х:1.' I :' , :
МВт МВ.А КВ кА %
150 176,51 18 5,67 0,85 I I
TBB 165 2 0,615121,3
TBB 200 2 200 235,3 15,75 8,625 0,85 0,57 19,06
(30 пазов) 200 235,3 15,75 8,625 0,85 0,512 18,05
TBB 200 2
(60 пазов) 200 235,3 15,75 8,62') 0,85 0,572 19
TfB 200
TfB 200M 200 235,3 15,75 8,625 0,85 0,558 20,4
TBB 320 2 I 300 353 20 10,2 0,8') 10,624 17,3
Tf B 300 300 353 20 10,2 0,85 0,:-05 19,5
TBM 300 300 353 20 10,2 0,85 0,517 20,3
TBB 500.2 500 588 20 17 0,85 0,428 24,25
TBB 500 4 500 1588 20 17 I 0,85 0,5
Tf B 500 500 588 20 17 0,85 0,44 24,3
TfB.500 4 500 588 20 17 0,85 0,45
Tf H 8(1O 800 941 24 22,65 0,85 27,2
TBB 800 2 800 890 24 21,4 0,9
8
Хо' I Td'O' I T (3)' I T (2)' I T (1), I Емкость на три фа-
0.le с с с с зы,. '1.кФ
30,4 171,3 26 10 5,42 0,96 1,55 1,73 0,462
27,5 188 23,2 8,6 6,38 0,934 1,53 1,72 0,315
27,2 210,6 22 9,95 7,03 0,91 1,49 1,71 0,685
29,5 184 23,2 8,37 6,85 1,1 1,74 1,95 1,2
31 186,2 24,9 9,23 6,87 1,143 1,82 2,03 1,2
25,8 1169,8 21,1 8,76 5,87 0,892 1,44 1,65 0,915
30 219,5 23,8 9,63 7 0,937 1,55 1,75 1,29
32,8 211 24,8 11,3 6,5 1,01 1,59 I,S2 1,5
36,8 248,8 29,6 14,7 9,17 1,36 2,19 2,54 0,76
40
37,3 241,3 29,6 14,6 6,3 0,975 1,555 1,8 1,32
I . 2
248,2 33,2 15,1 6,7 1,09 1,75 2
9
равно номинальному. При отсутствии заводских данЧЫХ
определяется при пусковых испытанияХ.
Il<p кратность rOKa ротора при форсировке возбуж
дения, rде за единицу принят ток возбуждения при HO
минальной наrрузке reHepaTopa и номинальном напря
жении на ero выводах. Обычно I KP дЛЯ reHepaTopoB
с форсированным охлаждением принимается равным
двум. Значение Il<p уточняется при наладке схеУ1Ы воз-
буждения.
еl< напряжение KopoTKoro замыкания трансформа-
тора.
Сопротивление трансформатора для токов прямой и
обратной последовательностей равно Х1,т==Х2,т==х т ==еl<'
Для токов нулевой последовательности Хо,т==еl< (для
rруппы однофазных трансформаторов) и Хо,т ==О ,9е к (для
трехфазных трансформаторов).
При проведении расчетов токов КЗ все сопротивле-
ния, выраженные в относительных единицах, необходимо
привести к единой (базисной) мощности. За базисную
МОЩНОС1Ь целесообразно принять полную мощность re
Нератора, МВ.А. Тоrда сопротивления трансформаторов
{относительные) будут определяться как
XT*==XTSr/S T ,
(2)
rде Sr И ST соответственно мощности reHepaTopa и
трансформатора.
В тех случаях, коrда трансформатор имеет реrули-
ровку напряжения, ero сопротивление может при pery-
лировании значительно изменяться. Неучет этоrо изме-
нения можеr привести к большим поrрешностям при
определении токов К3. Соображения по меТОДИ1zе опен
ки и учета из енения сопротивления трансформаторов
в этих режимах приведены В (2].
ХС сопротивление энерrосистемы; используется для
определения чувствительности дифференциальной защи-
ты reHepaTopa и для оценки напряжения на выводах
reHepaTopa при потере возбуждения. Учитывая, что co
противление энерrосистемы, как правило, значите,'lЬНО
меньше сопротивления элементов блоков, с достаточной
для расчетов то'п-юстью можно принять X1,C X 2,c===Xc.
Сопротивление системы, Ом:
х === и /1/3 [(3)
с с У н:'
(3)
10
[де и с номинальное междуфазное напряжение ступени
соответствующеrо напряжения (515, 380, 230, 154, 115,
20 или 15 кВ); 1 1< ток трехфазноrо КЗ в расчетном
режиме при повреждении на шинах, кА. При приведении
сопротивления системы к базисным условиям и с учетом
коэффициента тран,:формации трансформатора связи
Sб 1
Х с * == ХС U2б К 2 ,
( 4)
[де ХС сопротивление системы, Ом; Sб и И б номи-
нальные мощность, МВ. А, и междуфазное напряжение,
кВ, [енератора; К коэффициент трансформации транс-
форматора.
Расчет токов 1(3 при t==O. Ток КЗ определяется вели-
чиной Е" q и суммарным сопротивлением ветви КЗ Xj;:
[" == Е" q! Xj;.
( 5)
При трехфазном КЗ на выводах [енератора
I"(3)==E" q / х" d.
(6)
При двухфазном КЗ на выводах reHepaTopa ток об-
ратной последовательности
/,,(2) == Е" j( X" + Х )
2 q d 2 .
Ток В поврежденных фазах I,, 2) == V3 I,, 2).
При КЗ за трансформатором на ВЫводаХ высшеro
напряжения
(7)
I"(3)==E" q / (Х" d + Хт) ;
1" (1) Е " ( " + + 2 + )
2 == q/ Х d Х 2 Х Т Х о , Т ;
[,,(2) == Е" j( x" + Х + 2х )
2 q d 2 Т'
(8)
(9)
(10)
При двухфазном I\З на землю на стороне высшею
напряжения трансформатора
Е "
I ,,(J, J) q
2
(Х 2 + Х Т ) Хц т
х" + + .
d Х т Х + Х +Х
2 т О, т
Хо,т
(11 )
Х 2 + х т + Х о , т
11
Значение Е"ч в целях упрощения во всех случаях
определяется для режима номинальной наrрузки. ОДНа-
ко необходимо учитывать, что при неполной наrpУзке
Е" q уменьшается, в режиме холостоrо хода ЭДС снижа-
ется на 8 10%, что может привести к снижению чувст-
вительнОсти защиты в рассматриваемом р жиме.
Определение токов К:З в установившемся реЖИме
(1==00). Токи установившеrocя режиvrа 1>,foryт быть опре-
делены по выражениям (6) (11) заменой Е"'] на Eq
и х"а на X,I. При КЗ с rлубокой посадкой напряж(;ния
на выводах 1 енератора и с работой форсировки возбуж
дения Eq не зависит от исходноrо режима и определя-
ется предельным током возбуждения. Значение Eq '110-
жет быть определено одним из следующих Сriо:обов,
а) При известной характеристике КЗ и известном
предельном токе ротора определяется ток трехфазноrо
КЗ установившеrося режима при повреждении на BЫBO
дах reHepaTopa 11':
Е q==1 1(Ха
( 12)
б) При известном значении ОКЗ и предельноrо 10ка
возбуждения ротора I j установившееся значение тока
КЗ, отн. ед., составит 11(==OK3.1 j . По известному зна-
чению тока статора определяется В Ч '
в) При отсутствии характеристики КЗ reHepaTopa и
величины l ! для предварительных расчетов Eq может
быть определена исходя из следующerо. При номиналь-
ном режиме ЭДС определяется по паспортным данным
с заменой в формуле (1) х"а на Ха. При форсировке
возбуждения ток ротора увеличивается вдвое (/1(==2),
что приводит к увеличению вдвое величины Eq. При
этом ошибка из за нелинейной зависимости между на-
пряжением статора и током ротора (см. характеРИСТr1КУ
ХХ на рис. 1) не более 10%.
В тех случаях, коrда КЗ является удаленным и
напряжение при возникновении повреждения значитель-
но не снижается, значение тока КЗ, определенноrо для
начальноrо момента, практически остается постоянным
во времени. К таким видам повреждения может быть от-
несено КЗ за трансформатором собственных нужд
блока.
Опреде.1Iение токов К3 в заданный момент времени t.
Нахболее простым сroсобом являе1'СЯ использоватше
кривых затухания, построенных для конкретных типов
12
Необходимо отметить, что кривые затуха-
rенеР ТяОРrО: ераrоров без форсированноrо охлаждения
иия Д от личающиеся параметры и режимы) не мо-
( имеющих
т использоваться для мощных reHepaTopoB.
ry При отсутствии кривых затухания можно пользовать-
ся следуюЩИМ выражением: t
1'"
It===(l" /oo)e d +/00' (13)
При определении токов обратной последовательности
выражение (13) принимает вид:
t
т,(2)
12, t === (I" 2 12, сю) е d + 12, 00'
( 13з )
При повреждении за трансформатором пОстоянная
времени определяется как [3]
T, 2) === Та. . (х' d + Х 2 + 2x T )/(Xd + Х 2 + 2х т ), (14)
Определение токов при асинхронном режиме и при
потере возбуждения. В асинхронном режиме при увели-
чении уrла между ЭДС до 1800 ток в reHepaTope
1== (Е" q + и с ) / (х" d+ х т +Хс), (15)
rде и с фазное номинальное напряжение системы.
При потере возбуждения и асинхронном ходе reHe-
ратора ток в нем не более
la,x==U c / (X'd+XT+XC)'
( 16)
Определение напряжений на выводах reHepaTOpa
в раечетных режимах. При асинхроНJНОМ ходе I'6HepaTOpa
и==1 а,хХ' d.
(17)
При трехфазном КЗ на стороне высшеro напряжечия
трансформатора связи
U==l и х т . (18)
Для определения напряжения в начальный момент КЗ
или в УстаНОi3ившемся режиме в формулу подставляется
соответствующее значение тока.
13
Kz
Рис 2 Схема блока
reHepaTop TpaHC
форматор.
Определяется Е" q
к /
J
Пример 1. Для схемы блока reHepa-
тор трансформатор мощностью 300 МВт
типа TBB 320 2 на рис. 2 определить токи
1\3 в reHepaTope при поврежденияХ в точ-
ках Kl и К 2 дЛЯ начальноrо момента вре-
мени.
Данные reHepaTopa приредсны в
табл. 1, характеристики К3 и ХХ на
рис 1 Ток ротора прн номинальном pe
жиме 2900 А, при форсировке 5600 А.
Мощность трансформатора связи 360 МВ .А,
номинальные напряжения 242 и 20 кВ,
е ! 12,2%. Трансформатор не имеет pery-
лирующих устройств для изменения Ha
поqжеtJИЯ.
. Решение производится в относительных
сдиницах Для получения расчетных вели
чин в именованных единицах результат
в относительных единицах должен быть
\ \lножен для Tot(a на 10,2 КА (номииаль-
ныи то'( reHepaTopa), для напряжения
на 20 кВ (номинальное междуфазное Ha
пряжение reHepaTopa). В целях упрощения
индекс «*» опускается.
при номинальном режиме reHepaTopa:
Е" q V(l.0,85)2 + (1.0,53 + 1.0, 173)2 1,11.
Определяются сопротивления трансформатора и энерrОGистемы
относительно базисных параметров reHepaTopa:
XI,T X2,T xT==O,122'353/360==0,119;
Хо. T==0,9XT 0,9' о, 119==0, 1 07.
В предположении, что ток трехфазиоrо К3 на шинах системы
(за исключением подпитки места повреждения данным блоком)
составляет 30 кА, с учетом формул (3) и (4)
230 353 ( 20 ) 2
ХС lr 202 242 === 0,025.
r 3.30
Определяются токи кз при повреждении в точке KI. Токи
в reHepaTope:
1"(3)== 1,11/0,173==6,3;
1" 2) === 1,11/(0,173 + 0,211) == 2,83;
l"ф2) == УЗ.2,83===4,88.
Токи от энерrосистемы:
14
/(3)==230/242 (0,025+0,119) ==6,6;
1(2)==0,87' 6,7 5==5 ,74.
Определяются токи кз при повреждении в точке К2. ТОkИ
в rеиераторе:
1"(3)==1,11/ (0,173+0,119)==3,74;
1,,(2) 1,11
2 (0,173+0,119)+(0,211+0,119) 1,75;
,,(1) 1,11 .
1 2 (0,17з+о,119)+(0,211+0,119)+0,107 1,5,
1,11
(0,211 + 0,119) 0,107
(0,173 + 0,119) + (0,211 + 0, 1 19)+ 0,107
0,107
Х (0,211+0,119)+0,107 0,713.
1 ,,(1, 1)
2
х
Токи повреждения прн К3 в точке Кз не определяются, по-
скольку защиты !'енератора к этим повреждениям нечувствительны.
Пример 2. По данным предыдущеrо примера определить токи
в установившемся режиме К3 при повреждениях в точках КI и К2'
По характеристике ХХ (см. рис. 1) определяем, что при номи-
нальном напряжении статора ток в роторе равен 1250 А. KpaT
ность тока форсировки 11 ==5 600/1250==4,58.
1(3) ==O K3' 1 t===O,624' 4,58==2,86;
Е q==2,86' 1,698===4,87.
При повреждении в точке КI токи в reHepaTope:
[(3) === 4,87/1,698 2,86; IJ2) === 4,87/(1,698 + 0,211) === 2,56.
При повреждении в точке К2 токи в reHepaTope:
1(3) 4,87/( 1,698+0,119) 2,68;
1(2) 4,87
2 (1,69 +0,119)+(0,211 +0,119) ===2,27;
1(1) 4,87
2 (1,698+0,119)+ (0,211 +0,119)+0,107 2,15;
4,87
(0,211+0,119).0,107 Х
(1,698 + 0,119) + lб 2 11 + о, 119) + OJ07
0,107
Х (0,211+0,119)+0,107 ===0,64.
1 (1,1)
2
Пример 3. По данным примеров 1 и 2 построить в именованных
е к д з иницах кривую изменении токов 12 во времени при двухфазных
иа выводах reHej)aTopa и блока.
15
Табл"ца 2 Результаты расчетов токов К3
t 1". /2,oo , кА
t t
t. с ""1(2) """""i"(2) f(2)
Td
Td . Td
.
f) о 1 2,8
0,18 1/8 1,14 2,45
0,36 1/4 1,29 2,15
0,48 1/3 1,4 2
0,72 1/2 1,65 1,7
1,44 1 2,72 1,05
2,16 1,5 4,45 0,6
2,88 2 7,4 0,4
со lX) со О
1,,1' кА
28,9
28,5
28,2
28,1
27,8
27,2
26,7
26,5
26,1
Короткое за,\tыкание на выводах инератора: l,, 2) == 2,83 Х
Х 10,2==28,9 кА; I ==2,56.10,2==26,I кА. По паспортным дaH
БЫМ rеиератора T, 2) === 1,44 с, Соrласно (13а)
12, t == (28,9 26.1) e t/1,44 == 26,1 кА.
Результаты расчетов сведены в табл. 2; зависимость тока от
времени приве,дена на рис. 3.
Короткое замыкание на выводах блока: I,, 2) == 1,75.10,2 ==
===17,8 кА; 1 ==2,27.10,2==2З,2 кА. Постоянная времени T, 2)
3,0 1 z *
t=1,35c
ЕМ "'5,0
2,5 I t О,Бч-Б с 1,5
,
, ЕМ = 5,0
I I
, I I I
I I I I
z J I I I
I I I t
i , t l 1,0
I I 1
, с
, 1 G
Рис. 3. 3ависимость тока об
ратной ПОСЛ Довательности от
времени при двухфазно\! К3
на выводах I'eHepaTOpa (по
данным примера 3).
Рис. 4. 3ависимость тока об
ратной последовательности от
времени п ри двухфазном К3
на выводах вЫсшеrо напряже
ния блока (по дaJнHыM приме
ра 3).
16
в рассматриваемом режиме определяется по формуле (14):
,(2) 25820,2 11+0,119.2 .
т d 5,87 1,698+0,211+0,119.2 ==1,95 с,
[2,t==(l7,8 23,2) e t/I,95+23,2 кА.
Полученная в результате расчетов зависимость тока [2 от вре-
мени приведена на рис. 4.
Пример 4. ПО данным примеров 1 и 2 определить в HMeHOBaH
иых единицах максимальный ток в rеиераторе в асинхронном ре-
жиме, ток и напряжение на выводах reHepaTopa при потере возбуж
дения, а также напряжение на выводах rеиератора при Трехфаз
ном К3 на выводах 220 кВ блока.
Максимальный ток в асинхронно'l1: режиме
1,11. (230/242)
1 == 0,173+ 0,119 + 0,62 :; 10,2 === 6,5.10,2 == 66,5 кА.
Л1аксимальный ток при потере возбужде ия reHepaTopa
230(2 42
lа, х === 0,258 + 0,119 + 0,025 10,2 == 2,5. 10,2 === 25,5 кА.
Напряжение на выводах reHepaTopa при этом иа,х==
===2,5' 0,258' 20==0,645.20== 12,9 кВ.
Напряжение иа выводах rепераТО"Jа при трехфазном К3 на
стороне 220 кВ БЛО1,а при [===О И===3, 74. О, 119. 20===0,445.20==
==8,9 кВ; при (==00 и==2,68'0,119'20===0,32'20==6,4 кВ
3. ПРОДОЛЬНАЯ ДНФФЕРЕНЦI-'IАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Продольная дифференциальная защита является oc
новной защиrой reHepaTopa, реаrирующей на между
фазные повреЖдеНИ\I в reHepaTope и на ero выводах.
При условии достаточной чувствительности заrцита MO
жет реаrирова rb также на двойные замыкания на зем
лю, коrда одна из точек замыкания находится в зоне
ее действия.
Наиболее простой вариант исполнения защиты при-
веден на рис. 5. В наrрузочном режиме и при внешних
I(З токи в плечах защиты со стороны нуля reHepaTopa
и со стороны выводов равны, в дифференциальной цепи
(реле) протекают только токи небаланса. При между
фазном повреждении в reHepaTope токи в цепях транс-
форматоров тока поврежденных фаз 00 стороны нулевых
ВЫводов возрастают, а со стороны фазных выводов. кро-
ме Toro, меняют свое направление (эти токи Mory'I' от-
2 1065 17
сутствовать, если блок отключен от сети), в результате
в реле в поврежденных фазах протекают суммарные
токи кз, что и ПрЮЗ0ДИТ К срабатыванию защиты. При
двухфа'3НОМ повреждении срабатывают дВа реле, а при
трехфазном три. В соответствии с припципом построе
ния зона деЙСТВ;'IЯ защиты оrрапичена трансформатора
ми тока, использующимися в схеме. При двойных замы
Е С
t
Рис. 5. Схема ПРОДОЛЬНОЙ
диффереициальной защиты
reиератора с реле РНТ и
токораспределение при двой
ном замыкании на землю.
;........
...
каниях на землю, коrда одна из точек находится в зоне
действия защиты (рис. 5), срабатывает только одно из
трех реле. На витковые замыкания между витками
одной фазы защита не реаrирует, так как токи повреж
дения через rрансформаторы тока не протекаю'!:
(рис. б,а), при замыхании между витками разных ветвей
одной фазы токи кз по трансформаторам тока проте-
каЮ1, но в реле защиты при этом токов нет (рис. 6,6).
Реаrирующими орrанами в схеме защиты являю ся
реле типа РНТ (РНТ 5б2, РНТ.565 11 др.). ПрименеНИЕ
реле с быстронасыщающимися трансформаторами обес
печивает отстройку от токов небаланса при переходных
Процессах в трансформаторах тока при внешних :КЗ
Принцип Действия и характеристики реле типа РНТ ПОД,
робно рассмотрены в [4]. Схемы реле приведены Н2
рис. 7.
Ток срабатывания защиты по схеме на рис. 6 должев
быть больше максимальноrо тока небаланса в переход'
18
ном режиме при внешнем :КЗ:
1 с,З k gI нб,та.х,
rде .k H коэффициент надежности, Принимаемый для
реле РНТ равным ] ,3.
Максимальный ток небаланса определяется по вы.
ражению
! Нб,тах kапеpkоднfJ К,тах,
[де k апер коэффициент, учитывающий переходный ре-
жим, для реле РНТ k апер ==l; ko"fJ).f коэффициент одно'
А В t
А В С
}!
а)
6)
Рис. 6. Схема токораспределения при витковых замыканиях в ста-
Торе.
I!l при замыкаини витков в одной ветви; б при замЫканни витков в раз
ных ветвях одной фазы.
типности трансформаторов тока, для трансформаторов
тока одноrо типа с одинаковым коэффициентом транс-
формации и при мало отличающихся наrрузках вторич-
ных цепей k одн ==0,5, в остальных случаях k одн ==1; 1,
поrрешность трансформаторов тока, принимается 0,1
в предПОложении работы трансформаторов с поrрешно
стью не более 10%; !к,тах максимальный ток внешнеrо
:КЗ, определенный для начальноrо момента времени.
При наличии выключателей в цеП!I трансформатора
собственных нужд, трансформатора связи с системой
ИЛи в цепи reHepaTopa расчетная точка :КЗ находптся
на выводах reHepaTopa. При отсутствии выключателей
2*
( 19)
(20)
н
19
расчетная точка К3 принимается на стороне высшеrо
(среднеrо) напряжеН1lЯ трансформаТ()ра. Такое решение
позволяет повысить чувствительность защиты. При этом
допускается излишнее срабатывание защиты при по
вреждении в трансформаторе. Указанное излишнее сра-
батывание не представляет какой либо опасности, по-
скольку повреждение трансфорыатора ведет к необхо-
димости отключения reH paTapa.
1 'WI,yp
un 16128'+ О
tI
8 lH i' Шl
Br АБвr
о 1 Z 3 А Б
2 '+ w R
01 23
3 '(ууу 16 12 В 'f О
b.---UlJ 5 РТ 7
wIl,YP
1 Wr,yp
28211Ч-70
0123'f56
6
5 6 8 10 13 20 о
T 11 12
10
Ш8т
а)
2
If
0123'+56 3210
UШlIJ 28211'f70 81216202'fZВ32 UlL
3 5 РТ 7 6
...............
Wп,ур РТ
9
w'
к
10
11
12
6)
W8r
Рис. 7. Схемы реле типа РНТ.
а РНТ-562; б РНТ-565.
20
в ряде случаев при асинхронном режиме с расJ\.ОЖ-
дением эдс reHepaTOpa и энерrосистемы на 1800 ток
качаний, протекающий по rE:Heparopy, может оказаться
больше тока внешнеrо КЗ. В этом случае в формуле
(2'0) этот ток подставляется вместо IR,max.
Тдк срабатывания реле
1 с, з
Iс,р==- к{ ' (21)
rде KI коэффициент трансформации трансформаторов
тока.
Число виткав дифференциальной обмотки РНТ опре-
деляется как
Fc. р
WilИФ== '
с,Р
(22)
rде F с,р намаrничивающая сила срабатывания рt;ле.
ДЛЯ PHT 562 Р с ,р==60, дЛЯ PHT 565 Р с ,р==100.
Окруrляя Wдиф до ближайшеrо целоrо числа в MeHЬ
шую сторону, принимаем окончательное значение Wдиф,
Затем по (21) и (22) определяются окончательные зна-
чения Ic,p и I с ,з защиты. Если на рабочей обмотке
РНТ-562 ближайшее меньшее число витков будет на
несколько целых витков меньше расчетноrо значения, то
в целях повышения чувствительности вместо рабочей
обмотки целеоообразно использавать уравнительную,
rде число витков выбирается с точнастью да одноrо вит
ка (на реле РНТ-565 реrулировка с точностью до одноrо
вчтка выполняется и на рабочей и на уравнительС!ой
обмотках). Если число виткав рабочей обмотки меньше
расчетноrо, то допускается последовательное саединение
рабочей и уравнительной обмоток. Расчетное число вит
ков определяется в этом случае как сумма витков, вклю-
ченных на обеих обмотках.
На короткозамкнутой обмотке реле РНТ в цеlЯХ
обеспечения быстродействия защиты принимаются
уставки, соответствующие ее минимальному влиянию. На
реле PHT 562 используется минимальное число витков
на отпайках A A. На реле РНТ-565 в цепь короткозам-
КНутой обмотки включается максимальное сопротивле-
ние 10 Ом. Указанные режимы короткозамкнутой обмот
ки справедливы для всех ПРl1веденных схем продольной
дифференциальной защиты reHepaTopa.
21
Чувствительность защиты проверяется при двухфаз
ном КЗ на выводах reHepaTopa в режимах одинпчно
работающеrо reHepaTopa (на холостом ходу) и в режиме
самосинхронизации
k ч ==lн/lс,з
(23)
и в соответствии с ПУЭ дЛЯ всех вариантов схем про
дольных дифференциальных защит reHepaTopoB коэф-
фициент чувствительности должен быть не менее 2.
А 8 С
. .
Шур,с Шур,В Шур,А
Wдиrp С
,.
. Шди
. WfJatp,A
-=-
Рис. 8. Схема продольной дифференциальной защиты reHepaTopa
с параллеЛЬ!lЫМИ ветвями в каждой фазе при использовании TpaHC
форматоров тока с разными коэффициентами трансформации и pe
ле РНТ.
На ряде reHepaTopoB при наличии двух параллель
ных ветвей в фазе трансформаторы тока со стороны
нулевых выводов устанавливаются в каждой ветви фазы
(рис. 8). При этом номинальный ток трансформа10ра
тока подбирается исходя из номиналЬноrо тока COOTBeT
ствующей ветви. На выводах reHepaTopa трансформаторы
тока устанавливаются на участке, rде протекает пол-
ный ток фазы, а НОiV1инальное значение ero В.1.вое боль
Ше. Так, например, на reHepa1'Ope 300 МВт с НО\1иналь
ным током 10200 А со стороны нулевых вывотюв
установлены трансформаторы тока в каждой ветви фззы
с коэффициентом трансформации 6000/5, а со стороны1
ВЫВОДов по одному трансформатору тока с коэффициен
22
тОМ трансформации 12000/5. Соответственно номина.'IЬ
ные вторичные 1'оки составляют 8,5 и 4,25 А,
)Хля обеспечения правильной работы защиты в T()KO
вые цепи каждой фазы со стороны выводов стороны
с меньшим вторичным током ВЮIючаю1'СЯ витки ypaB
нительной обмотки. )Хля рассматриваемоrо reHepaTopa
по уравнительной обмотке протекает при номинальной
наrрузке вторичный ток 4,25 А, в дифференциальной
цепи протекает разность вторичных токов (8,5 4,25==
==4,25 А). Ток термической А В С
стойкости обмоток реле
PHT 562 и PHT 565 10 А,
поэтому применение TaKO!"l
схемы не встречает оrрани
чений по аппаратуре. При
использовании реле РНТ
друrих модификаций необ
ходимо оценивать ДОПУС1И
масть их применения пс
условию термической с rой
кости обмоток. РИс. 9. Схема продольной днф-
Выбо р У ставок за щ и rы ференциаЛhНОЙ ,ащиты rCHepa-
тора с током срабатывания
по схеме рис. 8. Расчет BЫ меньше номинально! о, не сра-
полняется аналоrично пре батывающая при обрыве токо-
дыдущему. При определении Bыx цепей (С реле РНТ).
максимальноrо тока небаланса k одн принимае1'СЯ paB
ным 1, поскольку в схеме используются трансформ то-
ры тока с разными коэффициентами трансформаuии,
При определении вторичноrо тока срабатывания К09ф
фициент трансформации трансформаторов тока прини
Мается по суммарному коэффициенту трансформаторов
тока, установленных со Стороны нулевых Выводов, по
лученное число ВИТКов выставляется на рабочей (диф-
ференциальной) обмотке реле. Такое же количесrво
ВИтков принимается и на уравнительной обмотке.
Следует Иметь в виду, что ПРОдольная дифференци-
альная защита, выполненная по схемам на рис. 5 И 8
(с u током срабатывания меньше номинальноrо) может
ДеИствовать ЛОЖно в случае обрыва ТОКОвых цепей.
a рис. 9 приведен вариант схемы защиты, не рабо
ТаЮЩеи Пр Т 1 оБРЫ13е токовых цепей, но имеющей при
еждуфазных КЗ в статоре reHepaTopa ток срабатыва
ия меньше номинальноro. Это достиrается тем что
в Н У u ,
левои провод дифференциальной цепи последова-
23
тельно включены уравнительные обмотки всех трех реле
РНТ с учетом приведенной на рисунке полярности.
Число витков уравнительных обмоток выбирается
по условию отстройки от номинальноrо тока по Bыpa
жению
100К[
w .
ур 1, 1I т ,ном
(24)
Число витков дифференциальной обмотки подсчи rbI
вается по двум формулам (22) и (25) и принимастся
меньШИМ из двух полученных значений:
2.100К[
Wф";;;'
АЯ 1,I/ r ,HoM
(25)
Если расчетное значение Wдиф превышает ,,1аксималь
ное число витк;ов дифференциальной обмотки реле, в pa
боту включаются все витки этой обмотки.
При обрыве фазы одноrо из трансформаторов тока
распределепие токов в схеме буд.ет таково, что в двух
реле ток будет протекать только па уравнительным об
моткам, а в третьем по дифференциальной и уравни
тельной. Первые два реле при этом не падействуюТ, так
как Шур выбрано по условию (24). С учетом полярно
стей обмоток (рис. 9) результирующий маrнитный поток
в третьем peJle будет пропорционален 1 (WДИФ W.i'р). Это
реле также не сработает, так как в соответствии с (24)
и (25) 2wур wдиф.
Таким образом предотвращается ложное срабатыва
ние защиты при обрыве токовых цепей.
При междуфазном КЗ в обмотках или на BblBO;I,aX
reHepaTopa ток протекает только по дифференциальным
'Обмоткам реле поврежденных фаз. Чувствительность
защиты при этом определяется W;щф, рассчитанным по
выражению (25). К недостаткам схемы рис. 9 относится
заrрубление защиты при двоЙных замыканиях на зем
лю, одна из точек которor''О находится в reHepaTope, по
скольку распределение токов в схеме защиты анало 'ич
но распределению при обрыве токовых цепей.
Принципиально возможно использование аналоrич
ной схемы [5] для ПОВЫШеНИя чувствительности защи
ты, приведенной на рис. 8. Однако, учитывая, что по
уславию 'Отстройки от токов небаланса при сквозных КЗ
данная схема требует принятия уставок, близких к но-
24
минальн'Ому току reHepaTopa, усложнение схемы защиты
в целях незначительноrо повышения ее чувствительн()сти
(при условии ее несрабатывания при обрыве токовых
цепей) следует считать нецелесообразным.
Поскольку защита по рис. 9 не будет срабатывать
ложно при обрыве токовой цепи одной из фаз, в схеме
предусматривается специальное токовое реле РТ сиrн для
сиrнализации в случае неисправности токовых цепей
включаемое в нулевой провод дифференциальной цепи:
Уставка срабатывания сиrнальноrо реле принимаетl'Я
порядка 1 А (20 25% номинальноrо тока). При этом
обеспечив}ются надежное срабатывание при неисправ
насти (оорыве) токовых цепей и реальных наrрузках
[енератора, а также о'Т'стройка от токов небаланса
в нормальных рабочих режимах. Естественно, что pac
сматриваемая схема контроля реаrирует только на об-
рыв индивидуа.я:ьных цепей трансформаторов тока и не
реаrирует на обрыв дифференциальной цепи. При вит
ковых замыканиях в обмотках трансформаторов 10ка ве-
роятность С'рабатывания устройства контроля и ero чув
ствительность зависят от числа замкнувшихся витков
и появившеrося в нулевом проводе дифференциальной
цепи тока небаланса. В целях обеспечения максималь
ной чувствительности кантроля в таком режиме HeoOoc
нованное заrрубление уставки нецелесообразно. При
выборе типа реле необходимо обратить внимание на обес
пече ие era термической стойкости в режиме обрыва TO
ковои цепи адноrо из трансформа110РОВ TOI<a. При этом
по реле может протекать номинальный вторичный ТО1{
reHepaTopa, составляющий 4 5 А, а в ряде случаев
8 10 А. Ток термичеокай стойкости реле ЭТ-520/2 при
последовательном соедчнении ero обмо'rОК 3,3 А, при па
раллелыIOМ соединении обмоток 6,6 А; дЛЯ реле PT 40/2
то.к термической стойкости с{)ставляет соответственно
4,15 и 8,3 А. Для реле ЭТ 520/6 и PT 40/6 при последо
вательном соединении абматок с диапазоном изменения
уставок 1,5 3 А ток термической стойкости 11 А.
ж Причиной обрывов токовых цепей, как правило, слу
ит обламывание жилы кабеля в месте подсоеДИНСН!1Я
к зажимам трансфО'рматоров тока из-за вибрации KOHCT
рукций. Резко увеЛIIчивает вероятность облома кабеля
надрез жилы в месте снятия изоляции с провада при
МОнтаже. Одной из причин 'Обрыва токовой цепи мажет
сЛужить также самоотвинчивание из за вибрации вин
25
К р епящеrо жилу кабеля к сборке зажимов TpaHC
та, П Д
форматора тока. С учетом изложенноrо вопросу о
соединения кабелей к трансформаторам тока reHepaTopa
при монтаже и проверкам должно быть уделено долж-
ное внимание.
Устройство контроля действует на сиrнал с выдерж-
кой времени 6 9 с. При появлении сиrнала об обрыве
токовых цепей оперативный персон3.л должен принять
меры к разrрузке ]1 отключению reHe'paTopa, поско,rrьку
АВС W r
-:-
РИ(" 10. Схема ПРОДОЛЬНОЙ дифференциальной защиты reHepaTop:
с реле ДЗТ 11/5.
а трансформаторы тока с одинаковыми коэФФициентами трансформации
б трацсФорматоры ТОКа С разными коэффициентамн. трансформацни.
26
длительная ero работа с указанным повреждением Heцe
лесообразна; она представляет опасность из за высоких
уровней напряжения на разомкнутой обмотке и сОответ-
ствующих элементах вторичных цепей (провода, зая\:и
мы, реле) с точки зрения как техники безопасности, так
и возможности возrорания и возникнОвения пожара.
С целью повышения ЧУВСТi!ительности дифференци
альной защиты применяются схемы, приведенные на
рис. 10, в которых примене
ны реле с торможением типа
ДЗТ ll /5, разработанные
апециально для использова-
W б
о--;
Ш т
Рис. 11. Принципиальная
схема реле ДЗТ.ll/5
W p ' w T И w B соответственно
рабочая, ТОРМОЗНые и вторичные
обмотюr.
в
Рис. 12. Изменение маrнит
НОЙ иидукции В стержнях
реле ДЗТ 11/5 при наличии
и отсутствии тормозноrо
тока.
ния В схемах дифференциальных защит rеиераторов,
ОтстроЙка от токов небаланса ,при внешних КЗ в этих
схемах обеспечивается с помощью тормозных обмоток.
Схема обмоток реле ДЗТ-11/5 приведена на рис. 11.
Дифференциальная обмотка реле W p расположена на
среднем стержне маrнитопровода, на крайних стержнях
расположено по одной вторичной и ТОРМОЗНОЙ обмоrке.
В отличие от РНТ реле дзт 11/5 не имеет короткозам-
кнутой обмотки, что несколько ухудшает отстройку от
токов небаланса при наличии апериодической COCTaB
Ляющей. Маrнитныи поток от дифференциальной Ot1!\IOT-
ки разветвляется по обоим крайним стержням и наводит
ЭДС во Вторичных обмотках, которые соединены так,
что наводимые в них ЭДС складываются. При OTCYTCT
вии тормозноrо тока эти ЭДС равны. При увеличении
Тока в дифференциальной цепи и ЭДС вторичны" обмо
27
ток до заданной величины реле срабатывает. Реле
Д3T 11/5 имеет быстронасыщающиеся промежуто:ны
трансформаторы тока (БНТ). Зависимость между v!ar
нитной индукцией в стержнях и током в дифференци
альнои обмотке при заданном числе ее витков предсrав
.пена на рис. 12.
Индукция, соответствующая режиму срабатывания:
как и д.пя друrих ре.пе с БНТ, выбрана на изrибе кривои
намаrничивания. При протека
нии тока по виткам тормозной
обмотки создается тормозной
маrнитный поток. Поско.пьку
число витков в них принимается
одинаковым и токи в обмотках
равны, то и тормозные маrнит
ные потоки в крайних стержня \
также равны. Соединение об:\ю
ток выполнено так, что TOpM03
ной поток В одном стержне скла
дывается с рабочим потоком, а II
друrом вычитается из Hero u '
В среднем стержне тормознои
маТ'нитНЫЙ поток не протекает.
.однако если увеличение маrнит
Horo потока в одном из крайних
Рр и р т намаrиичиваю- стержней приводит к увеличению
щие силы рабочих и тормоз В нем маrнитной индукции на
ных of'5'1rJ О!{ соответственно
+ B и, соответственно, к YBe
личениIO ЭДС, то уменьшение на
такую же величину маrнитнOl'О потока в друrом край-
нем стержне приведет к уменьшению индукции на "\B
и ЭДС в значительно боль:пей степени (1 +..iB 1<
< I !J.B I с учетом расположения рабочей точки на из-
rибе кривой намаrничивания). В резу.пьтате су !марпая
ЭДС вторичной обмотки уменьшается, и для срабатыва-
Ния реле потребуется большее значение тока в диффе-
ренциальной цепи. Чем больше тормозной ток (при за-
данном числе витКов обмотки), тем больший рабочий
ток требуется для срабатывания реле. Тормозные xap 'K-
теристики ,реле предсrоо.пены на рис. 13, rде кривая 1
COOTB TCTByeT совпаДi'!lИЮ по фазе токов в рабочеи и
тормозной обмотках, а кривая Il случаю, коrда уrол
\1ежду этими токами состав.пяет 900. Очевидно, что пр
совпадении токов по фазе более резко растет суммарныи,
А F, P ' А
1'1-00 I
I 1 /
I I
I /
I Зона I
800 сlа6атbJба ия
I л
БОО I
I
'+00 J
Б
200
1200
1000
О
F T
200 'f00 БОО 800 А
Рис 13 Тормозные xa
рактеРИСf;-IК>I реле
ДЗТ 11/5.
28
маrнитный поток в одном из крайних стержней и умень-
шае1'СЯ в друrом, растет также и L:тепень заrрублеl-JИЯ
(торможения) реле. При изменении направ.пения тока
в тормозной оБМОТке на 180" меняется режим работы
крайнпх стержней, но результирующая картина не Me
няется. В том стержне, в котором потоки ранее скла """Ы
вались, они теперь вычитаются, в том, в котором вычи-
тались, складываются. Результирующая ЭДС не
1 O :: fj
5 РТ 7
Q......../ ............о
2 R
ШТ
'(III''('(Y'('('('(
7 13 19 25 31 5 If 3 2 1 О
1
3
72
Рис 14 Схема Д3T 11/5.
меняется. Поэто"!у не требуется соrласования по полярно-
сти дифференциальной и тормозной обмоток. Зона меж-
ду кривыми 1 и II может соответствовать как зоне сра-
батывания, так и зоне торможения в зависимости от
у! ла между токами. Поэтому при отстройке от токов
небаланса необходимо обеспечить работу реле в 'Зоне
ниже кривой 11, а при оценке чувствите.пьности выше
кривой 1.
Рабочая (дифференциальная) обмотка реле Д3Т 11/5
имеет 144 ВИ1ка, что соответствует току срабатывания
0,7 А. Единственная отпайка от половины витков обеспе-
чивает выполнение схем защит, коrда номинальный BTO
ричный ток одноrо из плеч дифференциальной защиты
вдвое больше, чем ток друrоrо плеча. Тормозные витки
це.песообразно включать в плечо защиты со стороны
фазных выводов reHepaTopa. Это обеспечивает повыше-
ние чувствительности защиты в минимальных режимах,
J{оrда токи повреждения притекают только по трансфор-
маторам ТОКа, установ.пенным со стороны нулевых BЫBO
дОВ (например, повреждение reHepaTopa при ПОДЪf'ме
напряжения с нуля). Общее число витков в каждой из
тормозных обмоток 36; имеется возможность изменения
их числа через один Виток (рис. 14). Длительно допу-
стимый ток рабочей и тормозной обмоток реле 5,5 А.
Реаrирующий opraH реле типа PT 40.
29
Выбор уставок защиты по схеме рис. 10. Число вит
ра бочей об\1:0ТКИ ПРИНИ'Vfается равным 144 виткам
ков " ф
По схеме на рис 10,6 вдвое большии ток от транс ор-
матоРОВ тока со стороны нулевых выводов включается
на половинное число витков Тормозные обмотки вклю
чаютСЯ в цепь трансформаторов тока со стороны dJазных
выводов, число их витков определяется по выражеr!ИЮ
1 ,5/ н б, таХ
WТОD'М :=:: 1 к
WднФ
tg а J
(26)
rде /нб та'\; максимальный ток небаланса, определен
ный по (20); tg а TaHreHC уrла наклона кривой J1, на
тормозной характеристике ДЗТ 11/5 (см рис. 13)
tg а==0,75 При выборе числа витков тормозных обl\1.010К
принимается ближайшее большее целое значение
Пример 5. Выбрать уставки дифференциальной защиты reHepa-
тора 300 МВт
а) При выполнении схемы по рис 5 с реле PHT 562 IHoM
10200 А, KI==12 000/5==2400, IHoMBTop 425 А Токи КЗ приня
ТЫ по данным примера 1 Ток внешнerо КЗ на выводах reHepaTopa
IfI(З) 6,3.10,2==63,2 кА, иа выводах высшеrо напряжения транс-
форматора связи IfI(З) 3,74'10,2 38,2 кА, ток асинхронноrо режи-
ма I 6,5.10,2==66,5 кА При двухфазном КЗ на выводах reHepa-
тора ток от reHepaTopa 4,88.1 0,2 49,6 кА, ток от энерrосистемы
5,85'10,2==59,6 кА
По условию отстройки от максимальноrо тока небаланса
в предположении k од н==0,5 по выражению (19) Ic з==1,3 1.0,5.0 lХ
X[I< max 0,0651I< тах Если учитывать, что ток асинхронноrо режи-
Vla больше тока внешнerо КЗ, [с з==0,065 66,5 4,35 кА
60
Предварительно Ic )==4350/2400 1,82 А, WдпФ с=о 182 32,9
витка, принимаем Wдиф==32 витка С учетоVl Toro, что ','аксчм:а ь
ное число витков дифференциальной оБМОТhИ равно 20, ПРOJ"зводпт
ся последовательное соединение дифференциаlIЬНОЙ и уравните%НОЙ
обм:оток При этом становится возможны'll набор 32 витко'3 Око!
60
чательно [с p 32 1,875 А, [с з 1 875 2400 4500 А На короТКО
замкнутой обмотке уставка A A Чувствительность защиты прР КЗ
на выводах reHepaTopa (отключена связь с энерrОСfТстемой) Рч
49,6/4,5 11,05, при повреждении в режиме самосинхронизаци
kч 59,6/4,5 13,3
б) При выполнении схены по риС' 8 с реле РНТ 565 Токи К.::
принять по вариаиту «а» Трансформаторы тока с коэффициентаю
трансформации' со стороны нулевых выводов 6000/5 (общий коэф
фициент трансформации 12 ОООjlО 1200), со стороны фазных вР
водов reHepaTopa 12 000/5
По условию отстройки от максимальноrо тока J.!ебалаf'са [с 3='
==1,3'1'1'0,1II<max==0,13 66,5 8,71 кА При этом учитываеrся, ЧТI
3()
используются трансформаторы тока с разными коэффициентами
100
трансформации (kодн I), Ic p 8710/1200==7,26 А, Wдпф r26
===13,8 Принимаем Wдиф==13 витков Окончательно Ic р==100/13==
===7,7 А, Ic з 7,7'1200==9240 А Чувствительность защиты при пи
таниИ от reHepaTopa и КЗ на выводах k ч ==49,6/9,24==5,37, при по-
вреждении в режиме саVlосинхронизации kч==59,6/9,24 6,45 На
короткозаVlКНУТОЙ об'.!отке R 10 О'.!
в) При выполнении схемы по рис 9 с реле PHT 565 KI==
===12 000/5 2400 Токи 1(З по Прl1\lеру «а»
100.2400
По усrовию (24) ШуР 1,1 102{)0 21,4 витка. ПрРР lоем Шур
21 виток
По условию ОТСТРОЙКrI от максимальноrо тока небаланса (см
прим:ер «а») [с з 4,35 кА, [с p 4350/2400 1,81 А, Wдиф==100/1,81
2.100.2400
===55 витков По выражению (25) Wдиd, 1,1 10 200 42,8 Битка
Поскольку максимальное число ВI1ТКОВ обмотки реле равно 35, окон-
чательнО принрм:аем Wдиф 35 витков, Шур==21 виток При двухфаз
100
ном КЗ в reHepaTope J c p з-5 ==2,86 А, Ic з 2,86 2400 6860 A
0,675 [НаМ
При обрыве токовой цепи или при двойиом замыкании на зеVl-
лю, hоrда од {а из точек замы (ания находИ1 СЯ в reHepaTope реле
повреА{денноi'< фазы имеет ток срабатывания [с p==F с р / (Wдиф
Шур) 100/(35 21) 7,15 А, а реле в неповрежденных фазах бу
дут иметь [с p Fc p/wyp IOO/21 4,76 А Соответственно первич
ные ток!! срабатываНI!Я будут 17100 А (167 [НаМ) н 11400 А
(1,12 [НаМ) Чувстврте1Jьчо r ть защиты прч двухфазноVl 1(З на вы-
водах reHepaTopa kч 9,6/6,86 7,23 и в режим:е самосинхрониза
ции kч 59,6J6,86 8,7 В цепи 1(3 обмотки включается СОПрОТI!В
ление 1 О Ом
r) При выполне ти схелtы по рис 10 б Коэффициенты транс
формации трансфор'.!аторов тока со стороны фазных выводов
12000/5, со стороны нулевых выводов 6000/5 Защита выполнена
с реле ДЗТ 11 /5 Токовые цепи стороны нулевых выводов включе-
ны на половину витков дифференциальной обмотки, стороны фаз-
ных ВЫводов на все витки дифференциальной обмотки Токи КЗ
по ПРИ1Vrерv «а»
Для цепи стороны нулевых выводов [с р 100Л2==1,39 А,
[с з I,39 12 oooпO 1670 А (0,163I HoM )
Для цепей стороны фазных выводов [с,р== 1 00 /144 0,7 А
[с з 0,7 1200/5==1670 А (0,163 [НаМ) ,
Защита не отстроена от обрыва токовых цепей и в указанно'.!
реЖИ\1е действует на отключение reHepaTopa
Х По формуле (26) определяется Шторм==1,5'1 l'0,I'[I<.144/II<X
0,75 29 витков
Чувствительность защиты при междуфазных повреждениях re
нератора всеrда выше HOpVlbI и может не проверяться Протекание
Т ба по тормозным виткаVl реле незначительно заrрубляет защиту,
р очая точка режима (точка А на Р'lС 13) всеrда находится в зо-
не срабатывания
31
П ОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
4.
Поперечная дифференциальная защита предназначе-
на для защиты reHepaTopa при витковых замыканиях
в обмотке статора. Применяемая в настоящее время
односистемная (состоящая из одноrо трансформато а
тока и одноrо реле) защ та устанавливается при нали
чии параллельных ветвеи в фазах reHepaTopoB и при
условии, что СО стороны нулевых выводов каждая ветвь
11,А.
+ Ha отключение
еенератора
Рис. 16 Схема токорас-
пределения в односи
стемной поперечной диф-
ференциальной защите
при витковом замыкании
Рис. 15. Схема исполнения ОД-
носнстемной поперечной диф
ференциальной защиты
имеет изолированный вывод (рпс. 15). Принципuдействия
защиты основан .на ср.авнен.ии r ометрическои суммы
токов il А +i 1 ,B+l1,C И 12,А + 1 2 ,В +1 2 ,С. В норма";,ьном ре-
жиме и при внешнем КЗ сумма токов каждои rрунпЫ
фаз, соединенных в ЗВЕЗду, равна нулю, и в pe.le проrе-
кает только ток небаланса.
При витковом замыкании в одной из ветвеuй (нar:ри-
мер, фазы А на рис. 16) сопротивление этои ветв..:! и
ЭДС Е 1 ,А уменьшаюrся. В результате в контуре, оора-
зованном обеими ветвями фазы А, возникают разность
ЭДС I1Ё==Ё2,A Ё1,A и ток, равный l и ==I1Е / (Хl,А +Х2,А).
ТОК КЗ протекает по трансформатору тока защиты и
вызывает ее срабатывание. При этом 11{ зависит от ко-
личества замкнувшихся витков, поскольку I1Е прямо
пРопорциоыально их числу. Необходимо отметить, что
32
в месте повреждения значение тока может оказаться во
MHoro раз больше за счет тока, циркулирующею в кон-
туре, образованном собственно короткозамкнутыми вит-
ками (см. примеры 7 и 8). Действие поперечной диффе-
ренциальной защиrы обеспечивается также при замыка-
ниях между витками ветвей разных фаз. Защита может
отказать при замыкании между витками разных ве1-
вей одной фазы при одинаковом числе замкнувшихся
витков, В этом случае L1E==E2,A El,A==O.
Рассмотрим более подробно причины, вызывающие
протекание в нормальном режиме тока в дифференци-
альНОЙ цепи (ток небаланса),
а) Напряжения третьей rармоники в ЭДС reHepaTo-
ра. За счет неравенства значений этих ЭДС в 1 и Il
rруппе ветвей обмоток под воздействием их разности
по всем трем контурам протекают токи, совпадающие
по фазе и арифметически СУМ!.1ирующиеся в цепи транс-
форматора тока защиты (I'нб). В целях уменьшения
влияния на защиту токов тройной частоты в реле за-
щиты выполнена фильтр пробка третьей rармоники, за-
rрубляющая защиту в 8 10 раз по сравнению с чувст-
вительностью реле к токам промышленной частоты,
б) HepaBeHcrBo ЭДС основной частоты соответствую-
щей пары ветвей каждой из фаз. Под воздействием раз-
ности ЭДС в каждой фазе протекает ток, также замы-
каясь через уравнительную связь между двумя нейтра-
лями. В результате через трансформатор тока защиты
протекает rеометрическая сумма токов небаланса всех
трех фаз (I"пб).
Оба тока небал:шса l' нб И 1" нб для KOHKpeTHoro re-
нератора зависят от уровня напряжения на reHepaTope.
Максимальное значение их будет при максимальном ра-
бочем напряжении на выводах reHepaTopa и может быть
оценено (замерено) при работе reHepaTopa на холостом
ходу,
в) Неравенство сопротивлений ветвей соответствую-
щих фаз reHepaTopa, что приводит к неравномерному
распределению токов по ветвям данной фазы. В ре-
Зультате rеометрич кая сумма токов каждой из rрупп
обмоток не будет равна нулю и в перемычке между
нейтралями будет протекать ток небаланса. Указанный
ток может быть наиболее правильно оценен в режиме
трехфазноrо КЗ на выводах reHepaтopa при снятии ха-
рактеристики КЗ. Пересчитав эroт ток на полный воз-
.з 1 065
33
и ток вне шнеrо К:З оп р еделим максимальный ток
можныи '
небаланса:
1'" нб==IнбIR,тах/ 1,
(27}
rде Jнб ток не5аланса, измеренный в режиме тре фаз-
Horo КЗ при токе статора 1; IR,тax максимальныи ток
внешнеrо трехфазноrо К:З, определенный как ток Tpex
фазноrо КЗ на шинах высшею (или среднеrо) напряже
ния блока.
В схемах блоков с выключателем в цепи reHeparopa
или трансформатора собственных нужд, коrда действие
защиты при внешних КЗ недопустимо, IR,тax должно
определяться при повреждении на выводах reHepaTopa.
Если ток асинхронноrо режима с расхождением Э;J,С
reHepaTopa и энерюсистемы на 1800 больше 110ка внеш-
нето КЗ, то он используется в формуле (27) вместо
1 Н,тах.
В условиях эксплуатации необходимо иметь в виду
возможность резкоrо заrрубления защиты вследствие
шунтирования ветви ошиновки с трансформатором тока
(например, в результате замены изолирующей вставки
на металлическую прокладку или объединения пакето
шин в местах входа в проходные трансформаторы тока
или ПрОХОДНЫе изоляторы за счет касания с металличе-
скими элементами). Поэтому при монтаже [енератора,.
а также после ремонтов, связанных с разборкой шин
нулевых выводов, необходимо проверять правильность
установки изолирующих прокладок, а такЖе произво-
дить замеры токов небалансов в режимах холостоrо
хода и KopoTKoro замыкания, сравнивая эти замеры
с ранее проводившимися.
Для выполнения защиты применяются реле ЭТ 521 jФ
и РТ 40 / ф, принципиальные схемы которых приведены
на рис. 17. Каждое реле состоит из входноrо трансфор-
матора Т р с отпайками для ступенчатоrо изменения
диапазонов реrулирования. Плавное изменение уставки
в пределах данноrо диапазона производится изменением
натяжения пружины исполнительноrо opraHa ПО.
Емкость С предназначена для фильтрации токов высших
rармоник. За счет этоrо степень заrрубления реле к TO
кам третьей rармоники составляет 10 для реле ЭТ-521 /ф.
и 8 для реле РТ-40 !Ф. Токи срабатывания реле в зави-
симости от Принятоrо диапазона приведены в табл. З.
34
Параметры реле выбраны таким образом, что при
токах в пределе шкалы реле сохраняется линейная за-
висимость между током на входе реле и током (напря-
жением) в исполнительном opraHe. Указанные зависимо-
сти от тоКов промышленной частоты приведены на
z
6)
'f
'+
[!Jио
6
О=с } ио : :
6
8
а) В
Рис. 17. Принципиальные схемы реле.
а ЭТ 521JФ; 6 РТ 40/Ф.
рис. 18. Для замера тока в исполнительном opraHe реле
РТ-40 /Ф предусмотрена съемная накладка, для замера
тока в исполнительном opraHe реле ЭТ-521/Ф требуеrся
отключить реле и разобрать провода на входных зажи-
мах.
т а б л и ц а 3 ТОКИ срабатывания реле
Тип реле
ЭТ 521/Ф РТ-40/Ф
4 6 6 8 I 4 6 4 8 6 8 4...-6 2.....4
1,75 3.& 2 9 5.8 4,4 8,8 1.75 3.5 2.9 5.8 4.4 8,8 8,8 17,6
15 30 2().......40
Подсоеди
ненне к
зажимам
Пределы
уставок,
А
ТОК сраба
тЬ!вания
Но, MI\.
Выбор ус.тавок. Выбор уставок защиты про'Изводится
с учетом действительных значений токов небаланса [7],
что позволяет обеспечить более высокую чувствитель-
Ность и соответственно меньшую мертвую зону защиты.
Методика выбора уставки по току состоит в след} юще\1:
при испытаниях reHepaTopa производится замер тока не-
баланса в исполнительном opraHe реле при максималь-
Ном возможном напряжении статора Б режиме ХХ,
а также в режиме трехфазноrо КЗ при всех сочетаниях
(в соответствИИ с табл. 3) подключенных к траНСфОр1v1а
тору тока витков реле. Сопротивление используемоrо
при испытаниях прибора должно быть значительно менЬ-
ше сопротивления цепи исполнительноr.о opraHa. ПО pe
зультатам испытаний с учетом выражения (27) опреil:.е
ляется /"'пб.
J\ Ic,p
9
I
I
j
,1
/!
I :
, '
I
I I
I ,1 1//
11 't>
3 I I /1 I
2 I 11 I
11; /I- i
1 1 1/ / I
! I !
о 10 20 30 '10
о)
/
/
А [с,р
1/
V
( /
!: 1
t 1
1/
9
8
8
7
7
Б
6
5
5
't
'f
3
2
1
I иа
! I
50 мА
I иа
30 иА
а)
Рис. 18. Характеристики токов срабатывания реле.
а ЭТ 521/Ф; б РТ 40/Ф; 1 ер зона срабатывання исполнительноrо Opri\Ha.
Ток срабатывания исполнительноrо opraHa 1 оп
с. р, ио
ределяется по следующему выражению:
Ic. р. ио==.k'зan(l" нб+ 1'" нб)'
(28)
rде k'зап коэффициент запаса, принимаемый рав-
ным 1,5.
Ток срабатывания вначале определяется по l"п5 и
! '"
нб, определенным при максимальном числе витков
входноrо трансформатора реле, и может считаться окон-
чательно принятым, если (для РТ 40/Ф) полученное зна-
чение I c , р, Но находится в пределах 20 40 мА. Если
36
значение Ic. р, Но менЬше 20 мА, то целесообразно при-
нятЬ ток срабатывания 25 27 мА в конце одной трети
IlIкалы ИСПОJlнительноrо opraHa (то же при расчетном
значении тока срабатывания 20 27 мА). Если Же рас-
четный ток срабатывания получился более 40 мА, то
расчет по формуле (28) повторяется при ближайшем
меньшем числе витков обмотки Тр реле с использоза-
нием соот:аетствующих значений !" иб И !'" иб. Для реле
ЭТ 521/ Ф диапазон срабатывания ИСПОЛНительноrо opra
на составляет 15 30 мА. По окончательно Принято1v1У
значению I c , р, ио и зависимостям по рис. 18 опреДСJ1Я
ется ток срабатывания реле ! с,р при подаче тока про
мышленной частоты на первичную обмотку реле. Далее
с учетом коэффициента трансформации трансформатора
тока защиты определяется первичный ток срабатывания
защиты.
При очень малых замеренных и определенных токах
небаланса в исполнительном opraHe в отдельных слу-
чаях Ic, р, ио может оказаться значительно меньше
20 мА (15 мА) даже при полностью выключенных вит-
ках на входном трансформаторе реле. Защиту при этом
приходится значительно заrрублять. Для повышения чув-
ствительности защиты можно применить траНСфОР:\f3ТОР
тока с меньшим коэффициентом трансформации. Одна-
ко замену трансформатора тока необходимо производить
осторожно, поскольку выбор коэффициента трансфор-
мации может определяться динамической или термиче-
ской стойкостью трансформатора тока и реле при мак-
симальных токах КЗ.
Выбор уставки защиты по рассмотренной методике
позволяет во мноrих случаях принять уставку заЩJIТЫ
равной (O,05 O, 1) !НОМ. ДО проведения пусковых испы-
таний временно на заЩИте reHepaTopa целесообразно
принять ток срабатывания (О, 1 0,2) !ио'\!. После прове
дения испытаний и соответствующих расчетов уставка
защиты должна быть уточнена и перестроена.
Поперечная дифференциальная защита reHepaTopOB
действует на отключение reHepaTopa (блока) без вы-
держки времени. При двоЙных замыканиях на землю
в обмотке ротора reHepaTopa и возникновении при этом
резкой несимметрии маrнитноrо потока в воздушном за
зоре ЭДС по ветвям статора MorYT оказаться неОДIIна-
ковыми, что при едет к протеканию уравнительных TO
37
ков через трансформатор тока защитЫ и к ее излишнему
срабатыванию. Однако с учетом возникновения при этом
сильно и опа,:ной для reHepaTopa вибрации срабатывание
поперечноЙ дифферейциальной защиты на отключение
reHepaTopa следует считать допустимым.
К недостаткам рассматриваемой схемы поперечной
дифференциальной защиты необходимо отнести наличие
мертвой зоны при малом числе замкнувшихся БИТКОВ.
Поэтому в настоящее время ведется разработка защи-
ты без зоны нечувствительности.
К достоинствам защчты относятся простота исполне-
ния, а также более высокая чувствительность по сравне-
нию с друrими извес:тными схемами.
Пример 6. Выбрать уставки поперечной одно системной защиты
reHepaTopa 300 МВт с параметрами и токами по примеру 1. Дан-
ные пусковых испытаний (приведены замеры только при полном
числе витков на реле)
Замер небалансов в реле при работе reHepaTopa на холостом
ходу
и, кВ
I"нб, мА
. 14 18,2 20 23
. о, 26 О ,38 о, 45 о, 63
Замер небалансов в реле в режиме 1(З: при токе статора
9850 А ток небаланса равен 2,2 мА Защита выполнена с реле
ЭТ 521 /Ф Трансформатор тока 1500/5
По форму е (28) I c , р, ио == 1,5 (0,63 + 66,5.2,2/9,85) == 15,7 мА.
Прин!'маем Ic р ио == 20 мА (в к"'нце первой трети шкалы). По рис. 18
I c ,p==2,3 А Ток срабатывания защитЫ 2,3.1500/5==690 А
(6,75% 1 ном)
Пример 7. По данным предыдущеrо примера определить МE pT-
вую зону защиты при замыкании витков в одной ветВи Число вит-
ков каждой ветви 9
При оценке токов КЗ принимаются следующие допущения [7J:
ЭДС обмотки статора reHepaTopa прямо пропорциональна числу
витков, сопротивление обмотки статора пропорционально квадрату
числа витков и определяется из значения Xпd, активные и переход-
ные сопротивления не учитываются
а) Короткое замыкание одноrо витка ,;I,.В==Е п d/9== 1,11 } 9==
0,123 Сопротивление неповрежденной ветви х===2х п d 0,346
Сопротивление поврежденной ветви .\,== (8/9) 2. 0,346==0,272 Ток
КЗ в защите l!{== I1Е/ху: ==0,123/(0,346+0,272)==0,199 Чувстви
тельность заЩdТЫ kч==1 и/ 1 с р==о, 195 /0,0675==2,95 Если бы принять
уставку защиты (0,2 0,3)/HOM' то чувствительность защиты COCTa
вила бы 0,99 0,66 (т е была бы недостаточной)
б) Короткое замыкание двух витков АЕ==0,246 Сопротивление
поврежденной ветви х== (7/9) 2 0,346==0,208 Ток в заЩнте 1 к==
==0,246/ (0,346+0,208) ===0,44
Чувствительность защиты k ч ===0,44/0,0675==6,5
Если бы принять уставку (0,2 0,3)/HOM' то чувствительиость
защиты снизилась бы до 2,2 1,46
38
Пример 8. По данным предыдущеrо примера определить токр[
в цепи одноrо замкнувшеrося витка (см рис 16)
Электродвижущая сила в контуре ,;I,.Е==О,123 Сопротивление
короткозамкнутой части об\!отки х== (l /9) 2. 0,346 O,00425.
Ток в контуре 11<==0,123/0,00425==29,0 За счет переходноrо со-
противления в месте повреждения ток будет меньше, однако все
равно останется достаточно большнм. Наличие мертвой зоны при
это\! нежелательно, так как может привести к развитию повреж
дения
5. ЗАЩИТ А ОТ ЗАМЫКАНИ'" НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКАХ
СТАТОРА rEHEPATOPA
Наиболее широко применяемая в настоящее время
схема защиты приведена на рис. 19. К обмотке разом-
KHYToro треуrольника трансформа110ра напряжения
НТМИ или ЗНОМ подключено реле напряжения с устав-
кой порядка 15 В. При указанной величине уставки за-
щита отстроена от напряже
ний небаланса, возникаю
щих на выводах обмотки pa
зомкнутоrо треуrольника ТН
в реальных эксплуатацион
ных режимах (в основном
это напряжение третьей rap
моники). Увеличенное напря
жение промышленной часто
ты может возникнуть также
при замыканиях на землю j3
сети высшеrо (среднеrо) на-
пряжения трансформатора
связи с системой или в сети
низшеrо напряжения TpaHC
форматора собственных
нужд из за наличия емкост-
ных связей обмоток силовых
трансформаторов. При этом образуется емкостный дели-
тель напряжения: шины сети, в которой произошло замы-
кание на землю, емкость между обмотками трансфор-
MaTopa eMKOCTЬ на землю сети reHepaTopHoro напряже-
Ния земля. Соответственно значениям емкостных
сопротивлений на шинах reHepaTopHoro напряжения по-
ЯВляется часть напряжения и о Б месте повреждения.
При уставке на реле 15 В защита не реаrирует на замы-
кания в сети собственных нужд, но может срабоrать
при замыканиях на землю в сети высшеro (среднеrо)
39
Рис. 19 Схема защиты от за-
мыканий на землю в обм:отке
статора с реле напряжения
напряжения трансформатора связи с энерrосистемойо
Если учитывать, что эти сети в основном работают с за
земленными нейтралями трансформаторов и замыкания
на зеМЛЮ отключаются автоматически соотвеТСТВУЮIЦИ
ми защитами, рассматриваемая защита reHepaTopa OT
страивается от таких повреждений по времени. В peд
ких случаях, коrда сеть среднеrо напряжения трансфор
матора блока работает с изолированной нейтралыо и
при замыканиях на землю не происходит автоматиче-
cKoro отделения поврежденноrо участка, защиту reHe-
ратора необходимо отстраивать по напряжению в соот-
ветствии с рекомендациями [5].
В ряде случаев для подключения реле напряжения
защиты используется однофазный трансформатор Ha
пряжения, включенный между нейтралью обмотки CTa
тора и землей. Уставка реле напряжения в этом случае
принимается равной 15% напряжения, которое будет на
реле при металлическом замыканий на землю на BЫBO
дах reHepaTopa.
Для контроля за напряжением небаланса или напря
жением в цепях разомкнутоrо треуrольника при нали
чии замыкания на землю используется вольтметр. При
установке прибора со шкалой на 100 150 В ею обмот-
ка подключается параллельно реле напряжения защитыо
Для более точноrо замера напряжения при замыканиях
на землю используется вольтметр со шкалой менее 100 В,
который подключается к трансформатору напряжения
кнОпкой.
Турбоrенераторы мощностью 150 МВт и более при
срабатывании защиты от замыканий на землю в обмотке
статора должны автоматически отключаться от сети
с rашением поля возбудителя независимо от тока замы-
кания на землю. При отказе защиты reHepaTopa опера
тивный персонал обязан немедленно, без производства
предварительноrо осмотра отключить reHepaTOp от сети
и снять возбуждение. Указанные требования вызваны
возможным развитием повреждения с переходом в меж
дуфазное к. з., длительным Простоем и последующим
дороrостоящим ремонтом reHepaTopa.
Выдержка времени защиты должна быть больше BЫ
держек времени защит от к. з. на зе:\1ЛЮ в сети высшеrо
(среднеrо) напряжения трансформаторов связи. Допу-
скается использование меньших выдержек времени при
условии отстройки уставки по напряжению реаrирующе-
40
rO opraHa защиты от напряжения в uепи разомкнутоrо
треуrольника трансформатора напряжения reHepaTopa
при повреждении в сети высшеrо (среднею) напряже-
ния.
Учитывая, что составляющие третьей rармоники в Ha
пряжении небаланса цепей разомкнутоrо треуrольника
составляют основную часть, применечие реле типа
PHH 57 (диапазон изменения уставок 4 8 В), не реаrи-
рующих на это напряжение, позволяет значительно сни
зить уставку защиты. За счет BCTpoeHHoro в схему этоrо
реле фильтра-пробки третьей rармоники реле заrрубле
но к напряжению третьей rармоники не менее чем в 8
раз. При двух трехкратной отстройке от напряжения
небаланса промышленной частоты на реле может быть
принята уставка 4 5 В. Степень отстройки от напря-
жения небаланса промышленной частоты может бь,ть
оценена замером напряжения небаланса и напряжения
срабатывания непосредственно на реаrирующем opraHe.
Поскольку реле PHH 57 термически нестойко при дли-
тельном замыкании на землю одной из фаз reHepaTopa
(реле при напряжении 115 В термически стойко в тече-
ние 6 с), применение реле допустимо толЬко при деЙст-
вии защиты на отключение с временем не более 6 с.
В ряде энерrосистем разработаны и используются pe.Ie,
отстроенные от напряжения тройной частоты, с диапазо-
ном уставок 3 10 В и обладающие термической стой-
костью при длительном подведении напряжения 110
120 В.
Недостаток рассмотренной схемы защиты наличие
зоны нечувствителыlOСТИ при замыкании вблизи нуле-
вых выводов обмотки статора. Вероятность повреждений
в указанной зоне возросла как в связи с использованием
воды для охлаждения проводников обмотки статора, так
и с возможностью пробоя изоляции в нейтрали отражен-
ной волной атмосферных перенапряжений, проникаю-
щих через относительно большие межобмоточные емко-
сти мощных трансформаторов или автотрансформато-
ров блока. Поэтому в настоящее время разрабатываются
и внедряются в эксплуатацию защиты без зоны нечувст-
Вительности. Один из вариантов такой защиты разрабо
тан ВНИИЭ [8, 9] и выпускается Чебоксарским элек-
троаппаратным заводом. Схема этой защиты приведена
На рис. 20, схема подключения на рис. 21. Защита
Ззr-1 состоит из двух реле. Первое из них включается
41
:х::
о>.!
с<:: cl..
.:j--
<'-о
"'=:
"" Lt)
"'{ со
о::
....
cl..
fi Iv:>
Iv:>
Q:: с>:::
Л ......
Iv:>
с>:::
""
""' с;;:
с>::: "'{
""
с<::
......
Q.
са
'-:f.
'" ;t
'" Iv:>
E @
.....
"'-
h
42
..:.
(у)
(у)
:д
f-<
::.::
S
o;j
со
o;j
::Е
а>
><
U
о
CN
с5
:.:
t:l.
на напряжение раЗО'\1:кнутоrо треуrольника и реаrирует
на напряжение промышленной частоты. Назначение ЭТО-
ro реле защита 85 95% обмотки статора со стороны
фазных выводов при уставке на реле соответственно
15 5 В. Отстройка от напряжения третьей rармоники
выполняется на входном фильтре Сl, Трl, С2, который
настроен на частоту 50 [ц и имеет при этой частоте
максимальное сопротивление. Поэтому при подведении
к делителю Rl Cl, Трl, С2 напряжения основной ча-
стоты большая часть напря-
жения оказывается прило-
женной к первичной обмотке
трансформатора. При под
ведении напряжения треть-
ей rармоникисопротивление
фильтра резко уменьшается
и основная часть напряже-
ния оказывается приложен
ной к резистору Rl. Степень
заrрубления реле к напря
жению третьей rармоники
не менее 8. Выделенное на
вторичной обмотке транс. Рис 21. Схема подключения
форматора напряжение BЫ защиты ззr-l.
прямляется. Конденсатор СВ
сrлаживает форму кривой напряжения. Набором резисто
ров R4 R7 производится ступенчатое изменение уставок,
а резистором R2 плавное изменение в пределах кзж
доrо диапазона. Далее напряжение подается на вход
двухкаскадноrо усилителя, собранноrо на триодах Т 1
и Т2. Выходным реаrирующим opraHoM схемы является
реле Р 1. Коэффициент возврата реле по входному c}[r
налу не менее 0,8.
Второе реле предназначено для работы при заl\lЫ
капии на землю вблизи нейтрали. Зона OCHoBHoro дейст-
вия начало обмотки, поскольку при замыкании в этой
области первое реле недостаточно чувствительно. Прин
цип действия реле основан на сравнении напряжений
т!)етьей rармоники на фазных выводах reHepaTopa и
в нейтрали. При этом используются следующие свойст
ва напряжения третьей rармоники в кривой напряжения
reHepaTopa.
Векторы напряжения по концам обмотки каждой фа-
зы reHepaTopa в нормальном режиме равны по значению
l'
I
Tp,IHGqJapf'1a
rr ер бла а.
Х тн
! /)
Xr U <i.!
J2[J I
Ltr " ;i
1 .; 7 9 11 13
Z Ч s J I1UfZ1<f
оооЦ!,ооо
Защита ззr -1
х а
43
и нахоДЯТСЯ в противофазе, потенциал напряжения
т етьей rармонИКИ в середине обмотки reHepaTopa равен
р Ю В Р еальных У словиях с учетом емкости на землю
нул . Ф
подключенных к reHepaTopy транс орматоров напряже-
ния по концам обмотки несколько отличаются по всл -
чине. При металлическом замыкании на землю в неи-
трали напряжение третьей rармоники снижается до нуля,
а на выводах удваивается. При металлическом заиы-
кании на землю на выводах одной из фаз reHepaTopa
потенциал напряжения тре1Ьей rармоники на этой фазе
снижается до нуля, потенциал нейтрали увеличивается
вдвое. Напряжение третьей rармоники на выводах двух
друrих фаз (все напряжения третьей rармоники в фазах
не имеют значительных уrловых сдвиrов) отличается от
напряжения в нейтрали на величину ЭДС, наводимую
в фазе, и поэтому, так же как и на поврежденном выво-
де, равны нулю.
Значения напряжения третьей rармоники как на фаз-
ных выводах, так и в нейтрали относительно малы, они
значительно (в несколько раз) изменяются при изме-
нении . наrрузки. Однако отношение этих напряже-
ний практически неизменно и не зависит от режима pa
боты.
Реле реаrирует на отношение моцулей веIПОI'f'В
/Ив+И н / и Iи н ], rде ив и Ин векторы напряже-
ния третьей rармоники на ВЫВОДах reHepaTopa и в ней-
трали соответственно. В исходном режиме без замыка-
ния на землю суммарное напряжение ИВ + ИН в рабочем
контуре реле близко к нулю. В тормозном контуре дей-
ствует напряжение Ин, равное половине фазноrо напря-
жения третьей rармоники и обеспечивающее надежное
несрабатывание реле. При замыкании в нейтрали напря-
жение третьей rармоники ИН сНижается до нуля, а И&
возрастает. При этом тормозное напряжение также сни-
жается до нуля, а рабочее напряжение возрастает, обес-
печивая срабатывание реле. При замыкании на землю
на выводах одной из фаз напряжение ИВ равно нулю,
напряжения в рабочем и тормозном контуре будут рав-
ны. Срабатывание или несрабатывание защиты в этом
случае будет зависеть от коэффициентов пропорциона.JIЬ-
ности вводимых в схему напряжений рабочеrо и тормоз"
Horo плеч реле.
При рассмотрении ПDИНЦИпа действия реле и выбора
уставок предполаrается: что при равенстве напряжений
44
и в И ИН В первичной сети соблюдается ,равенство (или
почти равенство) вторичных напряжении.
Это условие выполняется, если трансформатор на-
пряжения, установленный на выводах reHepaTopa, имеет
номинальное напряжение, равное номинальному напря-
жениЮ reHepaTopa, а однофазный трансформатор напря-
жения, установленный в нейтрали, имеет номинальное
напряжение, соответствующее фазному напряжению се-
ти reHepaTopHoro напряжения. И если первое условие
практически всеrда выполняется, то выполнить второе
условие не всеrда возможно. При значительных отклоне-
ниях номинальноrо напряжения трансформатора напря-
жения в нейтради reHepaTopa от желаемоrо необходимо
проведение специальных меропри тий по компенсации
неравенства вторичных напряжении (например, установ-
ка промежуточноrо трансформатора).
В исходном режиме за счет начальноrо смещения
на диоде Д8 обеспечивается работа триода Т3 в откры-
том состоянии. На вход измерительной схемы подается
напряжение с трансформаторов Тр2 и Тр3. Контуры
C13 Tp2 и C14 Tp3 настроены в резонанс на часuтот
150 [ц, что обеспечивает усиление напряжен,ИЯ троинои
частоты на входных трансформаторах. После трансфор-
маторов соответствующие сиrналы ВЫПрЯМЛЯЮ1'ся на вы-
прямительных мостах ВМ2 и ВМ3, сrлаживаются с
помощью емкостей и поступают на реrулируемые сопро-
тивления R26 и R27. Напряжение, приложенное к со-
противлению R27, пропорционально I инl. Схема под-
ключения сопротивления такова, что падение напряже-
Ния в нем обеспечивает снижение напряжения базы по
<отношению к эмиттер у Т3, что приводит к еще более чет-
кому открытию триода, Напряжение на R27 является
тормозным. В нормальном режиме работы reHepaTopa
тормозное напряжение относительно велиКо. Напряже-
Ние, приложенное к сопротивлению R26, пропорциональ-
Но I ив + ИНI. Падение напряжения в сопротивлении
обеспечивает повышение потенциала базы, что способ\:т-
вует закрытию триода Т3. Напряжение на R2б является
рабочим. В нормальном режиме работы reHepaTopa зна-
чение I И в + инl определяется разностью этих напряже-
ний и относительно Мало.
В связи с малыми уровнями входных сиrналов приня-
та четырехкаскадная схема усиления. В нормальн м ре-
.жиме триоды ТЗ и Т5 открыты, а Т4 и Тб закрыты,
45
реле Р2 обесточено. При замыкании на зеJ\f.1IЮ
выходное Т4 Тб
и > U Т р иоды ТЗ и Т5 закрываются, а и
19 16 20 16, Р2
открываются, срабатывает реле .
Сиrнализация о срабатывании каждоrо из 'реле HЫ
п лнена на тиратронах с холодным катодом Лl и Л2,
c eM сиrнала производится кнопкой Кн. Выходные кон-
такты реле Р 1 и Р2 выведены отдельно. Защита с реле
р 1 должна действовать с выдержкой времени, lIpeBЫ
шающей время срабатывания защит от замыканий на
землю в прилежащей сети высшеrо напряжения.
Допускается уменьшение выдержки времени при
условии, что уставка реле Р 1 отстроена по значению
от напряжения 3И о трансформатора напряжения reHe
ратора, появляющеrося при замыканиях на землю ,в сети
высшею (среднеrо) напряжения блока. Защита с реле
Р2 может действовать без выдержки времени. Действие
ззr l на отключение reHepaTopa или на сиrнал выпол
няется по тем же условиям, что и для защиты с реле
напряжения PH 50.
у ставка по напряжению реле Р 1 может приниматься
порядка 5 7 В. Уставка по напряжению реле Р2 выби
рается по следующему условию:
и 2О _ 16 ?3 kИU19_16 (напряжения выражены в вольтах),
rде kH 3. Сопротивление R27 полностью введено. Ha
стройка производится на возбужденном и включенном
в сеть reHepaTope. По этому условию обеопечивается
превышение тормозноrо напряжения над рабочим 'В экс-
плуатационных режимах.
Реrулировка выполняется резистором [(27.
При отсутствии тормозноrо напряжения реле должно
срабатывать при напряжении тройной частоты на входе
рабочеrо плеча схемы не более 0,3 В.
К недостаткам защиты необходимо отнести необхо
димость установки в нейтрали reHepaTopa трансd)Орча
тора напряжения, что не всеrда возможно.
Защиты от замыканий на землю в обмотках статора,
отключая reHepaTop от сети при возникновении замыка
ния на землю, предотвращают переход повреждения
в витковые и междуфазные к. з., сопровождающиеся TO
ками и повреждениями обмоток и стали статора.
6. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА О&РАТНОй
ПОСЛЕДОВА ТЕЛЬНОСТИ
Токовая защита обратной последовательности reHepa
тора отключает ero при неполнофазном КЗ в пределах
блока, а также при повреждениях на стороне высшеrо
напряжения трансформатора связи при отказах соот-
ветстВУЮЩИХ основных защит или выключателей. За
щита выполняется с выдержкой времени и при КЗ
в пределах блока является резервной к дифференциа.1Ь-
ным защитам соответствующих элементов схемы. Целе-
сообразно обеспечить чувствительность защиты при КЗ
в конце отходящих линий высшеrо напряжения. При
этом должна быть проверена селективность reHepaTopa
с защитами линий по Т'Оку И времени. В связи с отно('и
тельно небольшой мощностью трансформаторов собст-
веннЫх нужд блока, подключаемых отпайкой на reHepa-
торном напряжении, обеспечить чувствительность pac
сматриваемой защиты к повреждениям на стороне низ
шеrо напряжения этих трансформаторов, как правило,
не удается. Защита также отключает reHepaTop при ero
переrрузке токами обратной последовательности в целях
предотвращения возможноrо переrрева и повреждения
ротора.
Причинами появления опасных для reHepaTopoB то-
ков обратной последовательности MorYT Явиться: неот-
ключаемые основными защитами повреждения блока,
неотключаемые основными или резервными защитами
линий повреждения в прилежащей сети, обрывы ПрОБО-
дов BbIcoKoro напряжения с созданием режимов несим-
метричной наrрузки, неполнофазные отказы 'Выключате-
лей при включении или отключении наrpузки или КЗ
и т. д. Время действия защиты определяется тепловой
характеристикой reHepaTopa A I *t, rдe А тепловой
параметр reHepaTopa, определяемый заводом изrотовите-
лем (исключением являются reHepaTopbI 300 МВт серии
TBB-320 2 без успокоительных обмоток, для которых
в отклонение от заводских данных установлено А==5).
Величина А в зависимости от типа reHepaTopa и ero
Мощности изменяется в широких пределах и составляет
[10]: для турбоаrреj'атов с воздушным и ко'Свенным во-
Дородным охлаждением 30; для турбоrенераторов ТВФ
15; для турбоrенераторов ТВВ и TrB до 300 МВт вклю-
Чительно 8; для турбоrенераторов ТВВ-320-2 без успо
КОительной системы на роторе 5.
47
При выборе выдержек времени защиты не требуется
вводить коэффициент надеЖНОСТИ 1 а:остаточно выпол-
нить условие, чтобы время действия защиты при задан
ном токе было бы не больше, чем допускается по xapaK
теристике.
С учетом больших времен действия защиты He06'{o
ДИМО считаться с тем, что ток обратной последователь
ности будет меняться в процессе затухания токов КЗ
с учетом каскадноrо действия защит. Поэтому к защи
там предъявляется требование интеrральности, т. е. за-
щита должна суммировать l z z *l'1t за весь период срабо-
тавшеrо СОСТОЯНИЯ ее пусковых opraHOB, причем защита
должна отключать reHepaTOp, если 'EJ2 z *l'1t достиrает
заданноrо значения А. Возможны также случаи, коrда
несимметрия появляется и исчезает периодически. При
определенных условиях и периодичности появления TO
ков обратноl'l последовательности дополнительно Bыдe
ленное тепло может оказаться выше допустимоrо, что
приведет к повреждению reHepaTopa. Защита между тем
моrла неоднократно пускаться и, не набирая ПОЛНОЙ
выдержки времени, возвращаться. Такие режимы MOI ут
возникнуть при АПВ или при оперативных переключе-
ниях, проводимых при отыскании истоЧНика несиммет .
рии. В целях устранения указанноrо дефекта к COBpe
менным защитам мощных reHepaTopOB предъявлено
требование, чтобы защита после срабатывания последую
щеrо возврата не сразу сбрасывала предварительно на-
бранное вреl\1Я, а постепенно «остывала». Причем CKO
рость ее «остыв:з.ния» ПО возможности должна прибли-
жаться к скорости остывания ротора reHepaTopa.
Минимальные значения токов обратной последова
тельности, которые считаются опасными для reHepaTopa
и требуют автоматическоrо отключения составляют 8
20% l ном . При токах обратной последова ельности 5 7%
номинальноI'О допустимо действие защиты на сиrнал.
При этом за время, допустимое по тепловой характе-
ристике reHepaTopa, оперативный персонал обязан об-
наружить и отключить источник несимметрии или раз-
rрузить (а при необходимости и отключить) reHepaTop.
Не"симметрия с токами менее 5 7% не считается опас-
нои для турбоrенераторов. При эroм разница токов по
фазам статора не превышает 10%.
Наиболее чувствительные ступени защиты во мноrих
случаях оказываются несоrласованными по току не
48
только с дистанционными защитами оrходящих .ТIИНИЙ
.JJ1ектропередачи, но и с защитами от КОрОТКИХ замыка-
ний на землю. Селекrивность при этом обеспечиваf' rся
только по времени. УказаннЫЙ неДостаток может при
весrИ в ряде случаев, например при обрыве провода ЕЛ
при небольших токах наrрузки, не обеспечивающих cpa
бdтывание защиты от КЗ на землю, к излишнему CDa
батыванию защиты [енераторов rрэс с неселеКТИВhЫМ
их отделением от энерrосистемы. Поэrому в каждом
конкретном случае необходимо рассматривать варианты
повышения селективности защиты reHepaTopOB с заш,И
той сети. Если учитывать, что соrласование защиты
[енератора по току обратной последовательности с за
щитами по току нулевой последовательности прилежа-
щей сети очень сложно [5], может быть рассмотрен
вариант выполнения на отходящих линиях специальной
токовой защиты обратной последовательности с боль-
шой выдержкой времени, селективной с защитой reHe
ратора.
РаССС'v1атриваеl\1ая защита reHepaTopa подключается
к трансформаторам тока со стороны нулевых выводов,
тем самым в ее зону действия вводятся как reHepaTop,
так и все последующие элементы сети. К тем же транс-
формат?рам To a подключаются токовые реле макси-
мальнои токовои защиты при трехфазных к.з и защиты
от симметричной переrрузки обмоток статора. В тех слу
чаях, коrда от этих же трансформатороi3 тока питаются
токовые обмотки электроизмерительных приборов, по-
следние подключаются через разделительные трансфор-
маторы тока.
В настоящее время на I енераторах большой МОЩIIО
сти эксплуатируется несколько вариантов исполнения
защиты по току обратной последовательности с исполь-
зо анием в качестве пусковых opraHOB реле тока обрат
нои последовательности разных типов. Общим элемен-
10М для всех этих реле является фильтр токов обратной
последовательности (ФТОП), выделяющий на своих
ВЫходных зажимах напряжение, пропорциональное со-
ставляющей тока обратной последовательности на входе
фильтра. При подведенип к ФТОП токов прямой IIЛИ
нулевой последовательности напряжение на выходе
фильтра равно НУЛlO.
Фильтры токов обратной последова-
тельности. Фильтр реле PT 2. ФТОП (рис. 22)
4 1065
49
Ф О матО а ТФ имеющеrо две первич
состоит из транс ч тю tбмотк , rрансформатора тока
ние и одну вт к ори J ора R Нап р яж"ние на выходе
и Т и резист .
компенса р . состоит из падения напряжения на участ
фильтра вых ке 66 резистора и н пря
жения на вторичнои об
мотке ТФ.
При подведении к схе-
ме фильтра системы TO
ков прямой последова
тельности напряжение на
ВТОРI1ЧНОЙ обмотке TpaHC
форматора пропорци
нально rеометрическои
разности токов j А II j в И
отстает от этоrо вектора
на 900 (рис. 23,а). Паде
ние напряжения на рези
сторе совпадает по фазе с протека.ющим по резистору TO
ком j с. Таким образом, Обв И Е 2тф находятся в про
тивофазе. Если реrулнровкой ДВИЖКа резистора Ha
10 fт 12 1'1 pz 111
Рис. 22. Схема ФТОП реле PT 2.
а.)
Рис. 23. Векторные диаrраммы ФТОП реле PT 2 при подведении
токов.
а ПрЯМОЙ последовательности; б обратной последовательности.
строить U бе ==Е 2 ,тФ' то напряжение на выходе фИ.[lьтра
будет равно нулю. При Подведении к фильтру T KOB
обратной последовательности (рис. 23,6) векторы Е 2 ,тф
и Обв Совпадают по фазе, и напряжение на выходе
фильтра равно их сумме. При протекании на входе
50
фильтра системы токов нулевой последовательности,
совпадающих по фазе и значению во всех трех фазах,
напряжение на вторичной обмотке ТФ будет равно HY
лю с учетом равенства токов в фазах А и В и соответ-
ствующих ПОлярностей первичных обмоток. Напряже
ние на разисторе также равно нулю, так как в pac
сматриваемом режиме по нему в Противоположных
направлениях ПрОХОДят токи нулевой последовательно
сти фазы С и ток ВТОРИчной оБМОТКТ1 трансформатора
тк. В связи с тем, что в первичной обмотке ТК прохо
дит утроенный ток нулевой последовательности, число
витков ВТОРИЧНой обмотки принято втрое большим, при
этом ток вторичной обмотки тк равен току в фазах.
Таким образом, напряжение на Выходе ФТОП Появляет
ся только при протекании токов обратной последова
тельности. На выходе фильтра Подключены два токовых
реле серии ЭТ 520 со специально подобранными обмо
ТIQЧНЫМи параметрами. Поскольку наrрузка фильтра
в ОСНовном определяется СОпротивлением чувствитель
Horo реле Р2, то переключение обмоток Р2 с последо
вательноrо на параллельное не дОпускается. Уставки
реле реrулируются изменением натяжения пружины,
а у реле Р 1, кроме Toro, изменением соединения обмо-
ток с последовательноrо на параллельное. При испол
нении PT 2 на НОминальный ток 5 А диапазон измене-
ния уставок для реле Р2 O,5 l А и аля реле Р1 1,5
6 А обратной последовательности.
В ряде случаев при необходимости ВЫполнения
ДОполнительной первой ступени по току обратной ПОСле
довательности (Jc р>6 А) ВОЗМожно ПОДКЛючение дo
бавочноrо реле ЭТ-520/6 или PT 40/6 в рассечку зажч
мов 18 19 Сопротивление обмотки добавочноrо реле не
ПОвлияет Существенно на наrрузку фильтра и на устав-
Ки двух основных реле схемы.
Коэффициент возврата (по входу) для ЧУВСтвитель
Horo opraHa определяется коэффициентом возврата pe
ле Р2 (для реле серии ЭТ-520 порядка 0,85) с учетом
Линейности всех элементов схемы. Длs:r реле Р 1, а таКЖе
для дополнительноrо реле коэффициент возврата, за
меренный на входе PT 2, может оказаться на 5 10%
НИЖе, чем у собственно реле ЭТ 520, за ("чет Влияния
наСЫщения чуВСтвительноrо opraHa Р2.
Ф и л ь т р р е л е Р Т Ф 2. Фильтр (рис. 24) со-
стоит ИЗ двух трансФорматоров тока тт ! и ТТ2, резисто
4*
51
ров R1 И R 2 И емкостей С ! и С 2 . Трансформаторы
тока имеют по две первичные обмотки и вклю
чаются на разность токов: ТТ 1 jA JB, ТТ 2
JB jC. Включение обоих трансформаторов на разность
ТТ 1
r: 511
Аз
85 0
'f
,. 6
С 7 О
.. 8
JJj
9 Pz 11
Рис. 24. Схема ФТОП реле РТФ 2.
TO OB исключает влияние на работу схемы токов нуле-
вои последовательности. При рассмотрении работы
фи,:rьтра с подведением к нему токов прямой и обрат-
нои последовательностей учитывается, что ФТОП рабо-
тает в ненаrруженном режиме, Для фильтров с исполь-
зованием трансформаторов тока это соответствует бес-
конечно малому значению сопротивления наrрузки п()
\'i?
сравнению с внутренним сОпротивлением фильтра, что
равнозначно закорачиванию выходных зажимов ФТОП.
Такое допуrцение значительно облеrчаст анализ работы
фильтра. Результаты анализа при этом близки к ое-
альны.. Таким образом, если предположить, что a-
rрузка рассматриваемоrо фильтра зашунтирована, ток
промежуточноrо трансформатора ТТ 1 разветвляется
по резистору R 1 и емкости С 1 . Напряжения на R1 и С 1
Т 2 ,с
izec
,
6)
Ip JR2 + IC1 D а)
Рис. 25. ВеКТОрНЫе диаrраммы ФТОП реле РТФ.2 при подведении
ТОКОВ.
а ПрЯМОЙ последовательности, 6 обратной последовательиости
равны, а вектор тока в С 1 опережает на 900 вектор
напряжения, а следовательно, и вектор то!{а в R1.
j1Ри выбраннном соотношении между сопротивлениями
V,з Х С1 === RJ значение тока в емкости в V3 раз боль-
Ше, чем в резисторе. Соответственно вторичный ток ТТ 2
протекает по С 2 и R 2 По принятом VЗ- R 2 === Х С2 вектор
тока в емкости в Vз раз меньше тока в резисторе и
опережает ero на 90" (рис. 25). Выполнение требуемых
СОотношений между сопротивлениями резисторов и ем-
костей обеспечивается при наладке изменением сопро
Тивлений реrулируемых реЛIСТОрОБ. Ток в наrрузке
с учеТО1\1 принятых полярностей обмоток ТТ будет равен
[;:)
i p ====i R2 +i c 1. Из векторных диаrр мм видно, что при
подведении к фильтру токов прямои последовательности
ток на выходе равен нулю; при подвеДРRИИ токов об
ратной последовательности ток на BЫXOД пропорцио
нален току обратной последовательности на входе.
Исполнительные opraHbl РТФ 2 реле типа РП7 вклю
чены на выпрямленный ток. Для выпрямления исполь-
зуется диодный четырехплечий мост, емкость С преk
назначена для сrлаживания напряжения. Включенные
на входе выпрямителей стабилитроны с разной поляр
ностью обеспечивают оrраничение напряжения на схеме
при больших уровнях токов неполнофазных КЗ и за-
щиту диодов.
Основной наrрузкой схемы является сопротивление
чувствитеЛЬНОl'О реле Р 1. В целях обеспечения стабиль
ности наrрузки при изменении уставки реле реrулиро-
вание осуществляется изменением тока в друrой об-
мотке, включенной на напряжение оперативноrо посто
янноrо тока. Такое решение позволяет иметь на реле Р 1
высокий коэффициент возврата (0,7 при МИНИ\1альной
уставке и 0,85 при максимальной), что необходимо для
улучшения отстройки чувствительноrо реле от токов
небаланса. Реле Р2 имеет значительно меньшее сопро
тивление, поэтому реrулировка ero уставки путем шун
тирования обмотки изменяющимся сопротивлением
практически не влияет на изменение наrрузки схемы
и как следствие на уставку реле Р 1. При исполнении
реле РТФ-2 на номинальный ток 5 А уставка Р 1 изме
няется в диапазоне 0,2 0,4 А, а уставка Р2 2 4 А
обратной последовательности (при исполнении реле на
номинальный ток 10 А уставки увеличиваются вдвое).
В условиях эксплуатации иноrда требуется выпол
нить уставку реле выше BepxHero предела, указанноrо
в технической характеристике. Это может быть выпол
нено путем дополнительноrо уменьшения сопротивления
резистора R4 или включения еще одноrо реле с MeHЬ
шим числом витков, а также путем включения реле
ЭТ 521/0,6 или PT 40/0,6 в рассечку на выходе ФТОП
в цепь переменноrо тока. При этом учитывается, что
результирующее сопротивление наrрузки практически
не изменяется. При таком решении в обязательном по-
рядке необходимо соrласовать напряжение зажиrания
стабилитронов с напряжением срабатывания наиболее
rрубоrо из реыируlОЩИХ орсанов схемы И'3пеетны елу-
54
чаи отказа в срабатывании реле Р2 из за неучета вЫШ<:>
указанноrо при заrрублеиии усташ ;! срабатывания реле
от 4 до 6 А. 1V10ЖНО считать достаrочным, если начало
оrраничения напряжения с помощью стабилитронов
(начало их свечения) не менее чем в 1,4 1.5 раза
больше напряжения на них при срабатывании наиболее
сру60ТО реле. В целях снижения напряжения на С1 аби
1итронах при данном значении тока обратной последо
вательности может быть рекомендовано включение
параллельно им добавочноrо резистора сопротивлением
не менее 150 Ом мощностыо 25 50 Вт. У ставки на
реле Р 1 и Р2 при этом MorYT измениться. Поэтому после
установки TaKoro резистора реле должно быть повторно
проверено. В случае длительноrо протекания токов об-
ратной последовательности возможно некоторое за
rрубление реле за счет увеличения сопротивления Ha
rруЗКи из за HarpeBa, что необходимо учитывать при
настройке и проверке характеристик реле.
Последовательно с исполнительными орrанами вклю-
qeH миллиамперметр. Резисторы Rб и R7 используются
при реrулировке шкалы прибора. Полное отклонение
стрелки соответствует току обратной последовательно-
сти 0,25I иом (1,25 А при исполнении реле на 5 А). По
показаниям прибора оперативный персонал может опре-
делять степень несимметрии токов статора [енератора
и в зависимости от нее определять допустимую длитель
ность данноrо режима. Нормально Прr!бор зашунтиро-
ван кнопкой К.
Реле РТФ 2 устанавливается в цепях, в которых ток
КЗ не превосхоДИТ 6 I иом , что снижает надежность дей
ствия защиты при внутренних поврежлениях в [eHepa
торе и требует после этоrо контрольной проверки для
установления исправности реле.
Ф и л ь т р т о к а о б р а т н о й п о с л е Д о в а т е л ь
ности реле РТФ-7j1 и РТФ 7/2 практически
Не отличается от схемы реле РТФ2. На участке между
выходными зажимами ФТОП и стабилитронами преду
смотрены зажимы для возможности поцключения TOKO
Boro реле PT 40/0,6 в целях выполнения наиболее rpy
бой ступени защиты [енератора. В целях соrласования
тока срабатывания дополнительноrо реле с папряже
Нием зажиrания стабилитронов допускается параллель
но им включить добавочный резистор с сопротивлением
порядка 400 Ом. При наладке защиты подбор сопро-
55
1ивлеИия ДОЛ2Кен выполняться До настройки токов ера-
ба rывания реаrиру ющих opraHoB Для уменьшения
влияния температуры ОКРУ2Кающеи среДЫ и HarpeBa ре-
ле в процессе наладки или проверв.-и на параметры реле
11 13 15
17 ши
RA
1-0
....
2 Р в 'f
10 12 1'(-
8 ШИ
РЛ
9
110
(f ZO ) 8
.
РЕ Ш
G
Рис 26 С,ема ФТОП и Оf'еративных цепей реле РТФ 3
последов а rелыю ( 1 або'lИVIИ обмотками Р 1 и Р 2 вк ттю-
чено 1 ер ;IОСОПI ОТИ[З rение (в схеме РТФ 2 термосопро-
тивлt'11 J j:'; OTCY1CTBYt:'1) YCTaвr(ri реле РТФ 7/1 изменяют
ся в r<"Lдслах (O,04 O,08) IrlOM для реле Р 1 и (o,4
0,8) J HO \1 дЛЯ репе Р2 ДЛЯ РТФ 7/2 уставки COOTBeTCT
венно ((),1 O,2) н (0,3 ],2) I HoM В целях расширения
диаr<азона уставок реле Р2 в схему включен добавочный
резистор, ШУНТI1РУЮЩИЙ ero обмотку При работе в диа
56
пазоне уставок (0,З 0,6) I иом резистор должен быть
отключен Коэффициенты возврата реле Рl у РТФ-7{1
и РТФ-7/2 в полной схеме находятся в пределах O,7
0,85 и зависят от уставки реле Коэффициент возврата
Р2 низкий (0,4 O,6), что необходимо учитывать при
соrласовании защиты [енератора с защитами сети Оба
типа реле MorYT устанавливаться в цепях, rде токи КЗ
не более 6 I ИОМ В схемах реле таК2Ке установлены
амперметры обратной последовательности
1 1,АС;1 I 1 ,,..
I R1 I !
U R1 I
I 1 ,8
Е тр
б)
а)
Рис 27 Векторные диаl'раммы ФТОП реле РТФ-З при подведении
токов
а прямои последовательностн б обратной IlОCJ!едовательности
ф и л ь т р т о к а о б р а т н о и п о с л е Д о в а т е л ь-
ности И схема оперативных цепей реле
р Т Ф 3 (рис '26) ФТОП состоит из трансформатора
ТТ, включенноrо на разность токов [А и [с, трансреак-
тора ТР, включснноrо на разность токов [в и [с, и
переменных резисторов R,1 и R2 Схема включения ТТ
и ТР исключает влияние на работу реле токов нулевой
последовательноv й Принцип действия ФТОП поясняет-
ся векторными днаrраммами (рис 27) Ток вторичной
обмотки трансформатора тока ТТ пропорционален току
в первичной оБМОТКе и совпадает с ним по фазе Этот
ток протекает по резистору R!, наПРЯ2Кение на нем
совпадает с вектором тока, значение этоrо наПрЯ2Кения
будет изменяться при изменении сопротивления R,! Век-
тор ЭДС вторичной обмотки трансреактора отстает от
вектора rеометрической разности токов [в и Ic на 900
Наrрузкой дЛЯ ТР является резистор R2 Ток в наrрузке
будет определяться суммарным сопротивление I цепи,
в которой трансреактор имеет неизменное активно ин-
5 1065 57
дуктивное сопротивление, а значение активноrо сопро
тивления наrрузки может быть изменено. Таким обра
зоы, ток имеет индуктивный характер, причем уrол rx
мОжет изменяться при изменении R2. При этом, конечно,
меняется и значение тока в резисторе. При подведении
токов прямой последовательности реrулировкой R 2 и
уrла rx можно выполнить условие, чтобы уrол между
И Ri и И R2 был равен 1800. Если далее реrулировкой
значения И Ri добиться их равенства, то напряжение на
выходе HacTpoeHHoro фильтра будет равно нулю. При
этом уrол а===30 0 . При подведении токов обратной по
следовательности напряжение на выходе ФТОП будет
равно rеометрической сумме напряжений на резисторах
Rr и R2 И пропорционально току обратной последова
тельности на входе ФТОП.
Напряжение с выхода фильтра, ВЫПРЯМ,lIенное диод
ным мостиком И crлаженное конденсатором С, подво
дится К двум параллельно включенным поляризованным
реле РП7. Реле Р П является пусковым, обеспечивает
работу шаrовоrо искателя и постепенное ступенчатое
уменьшение сопротивлею;я в цепи выходноrо реле Рв'
Последовательно с Р в включен набор резисторов (в ис
ходном режиме цепь ero обмотки ПрI1 заводском испол
нении разомкнута), поэтому ток срабатывания этоrо pe
ле зависит от добавочных сопротивлений и от времени,
в течение KOToporo пусковая схема обеспечит при опре
деленном токе повреждения уменьшение добавочноrо
сопrотивления до необходимоrо значения. Таким обра
зом, при большем значении тока 12 время срабатывания
реле меньше, при уменьшении 12 время срабатывания
увеличивается. Ток срабатывания пусковоrо opraHa pe
rулируется изменением сопротивления резистора Rз и
может составлять (0,2 0,4) l ном . Чувствительность BЫ
ходноrо реле при полностью ВЫ13еденном внешнем co
противлении целесообразно принимать на 2 5% ниже,
чем у пусковоrо реле, что обеспечивает срабатывание
защиrы при срабатывании пусковоrо реле. Коэффициент
возврата РТФ 3 определяется параметрами реле РП7
и составляет 0,5 0,7, поэтому в целях улучшения усло
B:II"; соrласования защиты [енератора с защитами сети
необходимо при наладке и эксплуатационных проверках
обеспечить максимально возможное ero значение.
Изменение значений добавочных сопротивлени;:I в пе
пи реле Р в производится с помощью шаrовоrо искателя
58
и оперативной cxe'V1bI (рис. 26). Шаrовый искатель
типа ШИ50/4 состоит из неподвижноrо KOHTaKTHoro по
ля, четырех рядов изолированных друr от друrа KOHTaK
тов. С пластинами cBoero ряда, поворачиваясь на общей
оси, по очереди соединяются изолироваНные одна от
друrой щетки, собранные в ротор. Ротор перемещается
не плавно, а шаrами, перемещаясь при каждом шаrе на
одну пластину. Шаr искателя происходит при обесточе
нии электромаrнита Ш И при ero возврате. При KOHKpeT
ном исполнении схе.\1Ы первые два поля и объединенные
две соответствующие щетки представляют собой систему
из 54 контактов, между которыми включены резисторы.
В исходном состоянии щетка находится на 54 й пласти-
не (холостой), при этом цепь Р в разомкнута. При пер
вОМ шаrе щетка перемещается на 53 ю пластину, после
довательно с обмоткой реле включены все сопротивле
ния. При дальнейшем перемещении щетки добавочные
сопротивления уменьшаются, уменьшается и ток сраба
тывания реле. Добавочные сопротивления подобраны
таким образом, чтобы при конкретно принятой постоян
ной величине времени, с которой перемещается шаrовый
искатель, обеспечивать заданную величину А характери
стики [енератора. Меняя время перемещения шаrовоrо
искателя, можно менять величину А от 5 до 15. Если
номинальный вторичный ток [енератора не равен номи
нальному вторичному току трансформаторов тока, то
величина А, принимаемая для реле, отличается
в (/НОМ, втор, т/1ном, втор, Т, Т) 2 раз от А, принятоrо для [e
нератора. Выдержка времени реле РВ, определяющая
скоросТь движения шаrовоrо искателя, ориентировочно
находится как t ш === А/2 и в соответствии с техническими
данными не должна быть менее 2,5 с. При действии
РТФ 3 на выходные реле через добавочное реле Bpe
мени в целях получения требуемой характеристики за
щиты в целом значение t ш необходимо принимать MeHЬ
ше расчетноrо. Значительные отличия номинальных
вторичных токов reHepaTopa и трансформаторов тока
также при водят к уменьшению t ш , так, для reHepaTopa
200 МВт с А===8 при l ном ===8625 А и трансформаторах
тока 10 000(5 tш 3 с.
В условиях эксплуатации целесообразно конечную
54-ю пластину шаrовоrо искателя соединить через дo
полнительный резистор с пластиной 53, при этом в ис
ходном режиме реле Р в будет подключено к схеме
5*
59
ФТОП. Таким образом возможно образование дополни
тельной rрубой отсечки. Значение добавочноrо сопро
тивления определяется при выборе уставки. Токи cpa
батываltИЯ реле Р в KOHKpeTHoro исполнения, замеренные
на каждой пластине, отличаются один от друrоrо на
lO 15% и должны проверяться для каждоrо экземп
ляра РТФ 3. В табл. 4 при
ведены параметры срабаты
вания реле РТФ-3 дЛЯ BЫ
шеупомянутоrо reHepa 1 ара
200 МВт. Выдержка B;)eMe
ни на выходном реле Bpe
мени принята 2,5 с. XapaK
теристики реле и reHepaTopa
приведены на рис. 28.
Третье и четвертое поля
РТФ 3 и две соответствую
щие щетки также объеди
нены в единую систему из
54 контактов, используемых
в схеме оперативных цепей.
Между 53 контактами YCTa
новлены перемычки. В ис
ходном СОСТОянИИ щетка на-
ходится на 54 й конечной
плаСТине. При срабатыва
нии пусковоrо реле Р П cpa
батывает реле РВ. После за
мыкания контакта РВ cpa
батывает электромаrнит
Ш Н и своим размыкающим
контактом разрывает цепь РВ, которое на возврате
разрывает цепь электромаrнита ШН, Ш Н, отпадая,
обеспечивает передвижение щеток шаrовоrо искателя на
один шаr. При этом образуется цепь для срабатывания
кодовоrо реле Ш (реле имеет выдержку времени на OT
падание порядка 0,2 с, предотвращающую ero возврат
при кратковременном обрыве цепи в процессе переме
щения щеток шаrОВОfО искателя). Своим контаКТО\1
реле Ш шунтирует контакт nycKoBoro реле РП, образуя
постоянно действующую пульс пару РВ ШН. Работа
пульс пары прекращается после полноrо оборота щеток
шаrовоrо искателя при повторном попадании щетки на
пластину 54 и отпадации реле Ш при условии, что к это-
с
lZD
100
80
60
'1-0
20
о
0,2 D, '1- 0,6
Рис. 28 Характеристики реле
и rеиератора.
1 тепловая тенератора при A 8;
2 защиты с реле РтФ-з, 3 за.
щиты с реле РТФ-2.
60
Таб.1ица 4 Параметры сраб атывания реле рТф.3
Но\!ер П1а-1 /2 с р 11 I t [! HO\fep \ 12 с [ / I
СТИНЫ ' А"' 2, с, о, * с, r, с Пластины ' А' р, 2, с, р,.
I
54 5,36 ] ,24 2,5 43 42 i 1,76 0,41 35,5
33 4,8 l' I
1,12 5,5 41 40 I 1,С5 0,39 41,5
:':2 3,84 0,9 8,5 11 39 38 1,,54 0,Q7 47,5
51 3,26 0,76 11,,5 I 37 36 1,44 I 0,3,5 ,53,5
,50 2,89 0,67 14,5 11 3,5 33 1,33 0,31 62,5
49 2,59 0,6 17,,5 32 29 1,23 0,29 68,5
48 2,42 0,,56 20,5 il 28 24 1,15 0,27 80,5
47 2,21 0,,51 23,,5 23 19 1,06 (',24 9,5,5
46 2,1 0,49 26,,5 18 ]2 0,95 0,22 110,5
45 1,97 0,46 29,5 11 4 0,9 0,21 131,5
44 1,76 0,41 32,,5 11 3 1 0,86 0,2 155,5
му времени пусковое реле обесточено и ero контакты
разомкнуты.
При замыкании контактов Р В защиты действуe:r
с ВЫДержКОЙ Времени, определяемой реле времени
РВ вых , которая должна быть меньше выдержки време-
ни РВ шаrовоrо искателя,
fJ С В
r .
j ТТR
I
L
r .
I ТХ
1 .
L
I .
1 ТТС
1 .
L
На отключение
с неза8иCUl-'оi2
8ыiJержкои
Времени
На. сиенал
На Отключение
с заВисимаii.
бы[}ержкац,
бремени
+
2Za
Рис. 29. Схема ФТОП и блок-схема реле РТФ-6,
ф и л ь т р т о R а о б р а т н о й п о с л е Д о в а т е л ь-
н о с т и и б л о к - с х е м а р е л е Р Т Ф - 6 (рис. 29).
ФТОП содержит трансформатор тока активной состав-
Ляющей TTR, трансформатор тока емкостей составляю-
щей ТТС, трансреактор ТХ, резисторы активной
наrрузки 8R и 9R, кондеllсаторы 6С, подстроеЧliые KOH
61
денсаторы уrловой компенсации 5С, настроечные резис-
торы lOR и llR. Первая обмотка TTR ключена на ток
фаЗbI А, дЛЯ ко пенсации токов нулево последователь-
ности в нулевои провод токовых цепеи включена еще
одна первичная обмотка, имеющая в 3 раза меньше
витков. Вторичная обмотка включена на резисторы 8R
и 9R. Ток в наrрузке и напряжение на резисторах совпа-
дают по фазе с током в первичной обмотке. Трансреак-
тор ТХ и трансформатор тока емкостной составляющей
включены каждый на разность токов 1 в и 1 с. Электро-
движущая сила на выводах ТХ отстает на 900 от век-
тора cYMMapHoro тока первичных обмоток. Ток в KOH
денсаторах наrрузки БС совпадает с суммарным током
первичных обмоток, а напряжение на БС отстает от
вектора тока на 900. В результате при заданном вклю-
чении первичных и вторичных обмоток ТХ и ТТС BeK
торы напряжений на зажимах их вторичных обмоток
совпадают по фазе и арифметически складываются. ПрII
номинальной частоте эти напряжения равны между со-
боЙ, а их сумма равна напряжению на вторичной об-
мотке TTR. Результирующее напряжение на выходных
зажимах ФТОП О вых === UT TR +Оттс + Отх. Векторные
диаrраммы при подведении к фильтру-реле тОКОВ пря
мой и обратной последовательностей приведены на
рис. 30. Суммирование напряжений ТТС и ТХ обеспе-
чивает снижение поrрешности на выходе ФТОП при
изменении частоты в энерrосистеме. С помощью под-
строечных Конденсаторов 5С выполняетСЯ компенсация
поrрешности TTR. Реrулировочными резисторами lOR
и 11 R обеспечивается заданное значение напряжения
на выходе ФТОП при различии номинальных вторичных
ТОКОВ reHepaTopa реле (5 или 10 А). Выходные цепи
реле состоят из четырех однотипных элементОВ: токо-
вых реле обратной последовательности без выдержки
времени и TOKOBoro реле обратной последовательности
с интеrрально зависимой выдержкой времени.
Первое реле действует через внешнее реле времени
в схему сиrнализации о переrрузке reHepaTopa токами
обратной последовательности. Второе реле является
пусковым для реле с завиСИМОЙ характеристикой. Третье
и четвертое реле выполняют роль ОТСечек с выдержками
ВРf'мени, выполняемыми с помощью выносных реле вре-
мени. Время возврата реле в полной схеме при исчезно-
вении тока обратной последовательности может дости-
62
raTb 0,2 с, что должно учитываться при соrласован 1.1
с защитами отходящих линий.
Токи срабатывания отдельных ступеней защиты в за
висимости ОТ модификации реле приведены в табл. 5.
11 А
,
1 u бйlХ
Ji2,A
It U HR
l'
. &,
1Z,B 1 2с I
jz ее
I
U HR
[1 В
I
И ТХ JТТС . .
ИВы:;: =U HR + и тте +итх=а
а)
UBbIX=UYТR Ипс'" и ТХ
6)
Рис. 30. Векторные диаrраммы ФТОП реле РТФ 6 при подведении
токов.
а пря\!ой последовательности; б обратной последовательности.
Задачей opraHa с ИНТеrрально зависимой выдержкоЙ
времени является защита ротора от ДОПОiII-IИтельноrо
переrрева токами обратной последовательности ПjИ
уда.lенных неотключаемых КЗ или несимметричных
т а б.1 И Ц а 5. ТОК l срабаТЫ9'1НИЯ обр,тной ПЭСJJеДl)ватеЛLfЮСТ!,
отн. ед., отдельных ступеней заЩhТЫ
МОДИ ;>иках.ия реле, I
, отеечк 1 I о [сеч' 3 1 1
Сиrнальиое реле
Пусковой opraH
5 10
10 20
22, 5 45
0,05 0, 15
0,05 0, 15
0,1 0,3
о , 4 1 ,2 О, 7 1 , ()
0,4 1,2 O,7 1,9
О, 4 1 ,2 О, 7 1 ,9
0,08 0,24
O,08 O,2'>
О, !2 0, 36
режимах. В схеме реле предусмотрена возможность сту-
пенчатой реrу.1ИрОВКИ величины А. Сложная полупро-
Водниковая схема обеспечивает интеrральное HaKoc e
нне величин с учетом изменения тока обратноЙ ПОСlе.':о
вательности в процессе КЗ. При краТ1 (1вреl\1еННi,r\:
63
исчезновениях токов обратной последовательности обес
печивается не мrновенный возврат схемы в исходное
состояние, а постепенный возврат «остывание» по
законам, приближенным к закона'l/! остывания ротора
reHepaTopa. Коэффициент возврата всех реле схемы не
менее 0,95.
С т у п е н ч а т ы е за Щ и т ы по току обратной по
следовательности рекомендованы для применения на
РТ
РВТ
РВ К
На ОIП/(л,{)ченuе
Выключателя
блока
L .J
r P2 '"
I pr I
На отключенu!!
блика
РВе
!
I Rs
R3
I
I pтrp Z
I Р I
, !L ..J
и РВс
.. На сu на.л
Рис. 31. Схема оперативных цепей ступенчатой токовой защиты об
ратной ПО 1едовательности.
reHepaTopax мощностью менее 300 МВ т, а также на
reHepaTopax мощностью 300 МВт, коrда они временно
работают без защит с реле РТФ 6. Схема такой защиты
приведена на рис. 31. Для выполнения схемы исполь-
зуются реле PT 2 с РТФ-2 или РТФ 7j1 с РТФ 7j2. Воз-
можны и друrие сочетания реле. Схема, как правило,
состоит из четырехступенчатой защиты, действующей на
отключение, и одной ступени, действующей на сиrнал.
Поскольку с помошью двух реле можно выполнить че
тЫре Ступени защиты и технические возможности реле
не позволяют применить их для выполнения первой
самой rрубой ступени с током срабатывания порядка
2/ ном , в реле PT 2 или РТФ 7/l подключается дополни
тельное токовое реле РТ типа ЭТ 521j,0,6 или PT-40jО.6.
Уставка на этом реле настраивается в полной схеме
PT 2 (РТФ 7/l) при подаче тока на вход ФТОП,
64
Основной задачей токовой защиты обратной после
довательности является ОТКлючение блока от сети или
ОТК.'Iючение reHepaTopa с rашением поля возбуждения
при КЗ, u а таКже при ненормальных режимах с токами
обратнои после овательности выше допустимых. Время
деиствия каждои ступени должно быть не больше допу
стимоrо по тепловой характеристике с учетом величи-
ны А reHepaTopa (рис. 32). с t
При этом необходимо CTpe 50a'
миться к соблюдению ce
лективности с защита 'АИ
прилежащей сети. 100
Первая ступень защиты
предназначена для срабаты
вания при двухфазном КЗ
на выводах reHepaTopHoro
напряжения. Уставка по TO
ку выбирается по меньшему
из двух значений: 12, с, Р, I
=== V Ajt II , rде t II время
срабатывания второй ступе
H/ ' и 12, с, р, I Y2jl,2, rде
1 2 ток обратной последо
вательности при двухфазном
КЗ на выводах reHepaTopa.
Первое условие обеспечи
вает отключение reHepaTopa
с допустимым временем при токе, большем тока сраба-
тывания второй ступени. Второе усЛовие обеспечивает
минимально допустимую чувствительность при КЗ на
выводах reHepaTopa (поэтому при определении 1//2 по
этому условию целесообразно принимать минимальное
значение Е// q в рабочем режиме; в пределе Е// q== 1).
Снижение чувствительности за счет затухания тока К3
может не учитываться.
Время срабатывания первоЙ ступени выбирается по
выражению
50
IZJl!
а 0,2 0,5 1,5 Z
Рис. 32. Временная характери-
стика ступенчатой токовой за-
щиты обратной Последовате.1Ь
ности.
t I ==AjI22, знп,
rДе 12, Зl\В эквивалеНтное значение тока обратной по-
следо ательности, при котором в роторе от токов об-
ратнои последовательности выделяется за время t I та-
кое же количество тепла, как за то же время от реаль-
Horo тока повреждения, меняющеrося с учетом фактора
65
tr
з,нулан!!я и :8 Р 2 М==А (см рис 3) При этом изме
о вре ени реальноrо тока обратной последова
Нl иео ти оп р еделяется по выражению (13а)
Tl lLrJ: u то д ики можно pac
УЧrIТывая сложность даннои ме ,
с\ отреть упрощенный способ выбора t r по формуле
tr==A/ (1" 2) 9,
r ' e /" 2 ток обратной последовательности сверхпер
u О (7) при максималь
XO,JJlO! о режим д п е еаЛr Ну: н м режиме ОпредеJ1ен
HO ЗН:: Н разом время срабатывания получается на
oe T меньше чем рассчитанное по методике с lIC
И 1 О Уо 1 l' ЭТО можно считать допустимы ,
!10льзованием 2 ЗКВ ток отстроена от К3
LL 1И первая ступень ( ЗdЩИТЬ о)Онапр жения В тех C1Y
ria CiopOHe высшеrо cpe e защиты не отстроена от КЗ
Ч<l?Х, кос:!,а первая ступе ешение таI<же до!!)
зJ Т'I }ТiСфОР\1атором блока, такое ро а О 1 0 15 с
с t '), еСЛИ) меньшение В : :а СТ И:а ит и ети
t с ) СJ10ЖНЯС:Т условия со u L ст \ пени нецелесообразно
У В р е ени первои J
L L дер1h.I-, О 9 1 с так как при ЭТО'\i невоз V!ОI"'ЧО
'Н ыq"D \1енее, , rновенными ступенями л!l
б\дет соrласование дa e о:можноrо действия УРОВ
H rIИbIX защит с учето ток от КЗ за трансформа
Ес 'IИ ступень отстроена по У 1 3 1 4 то выдерЖ
hоэ фф ициентом надежноСТИ, "
TOpO С ДО О 5 с
1 а вреv1ени может :Ь T : : меж у reHepaTopoM и
В условиях, ко :'IПолнена комплекrными ТОКОПрОВО
т. ансформатором КЗ как на ошиновке, так и в rel1"e
1 v]и, двухфазное к ть только как двухфазное КЗ на
раторе может возни а елью скорения действия защит
"члю При этом с Ц деисiвия первои зоны через 1'\1
l'l)и еhяется ускорени: кт еле в емени с контра
IIУЛЬСНЫЙ замыкающии KOH aи рв ceT reHepaTopHoro
1Je наличия напряжения о 40 В
П У ставке Ра реле напряжения
}!JПрЮ1( НИЯ ри u зu небаланса и напря
тстроена от напряжении о
: ай о возникающих в сети reHepaTopHoro на ( пряжеН r Я )
, в сети высшеrо средне
при замыканиях на землю б П р и двухфазныХ
tdпряжения трансформатора лока
КЗ на землю на выводаХ rеиератора чувствительность
()J
блокировки по напряжению составляет примерно 1,25
Блокировка с помощью реле напряжения нулевой {то-
слеДовательности может применяться также для уско-
рения второй ступени защиты Воз ожно самостоятель
ное действие реле напряжения на О hлючение, при этом
первая ступень токовой защиты может не выполняться.
ВреV1Я действия ускоряемой по цепи зи о ступеН!1 за
щиты, так же как и самостоятельнои защупы {то напря
жен ию, принимается 0,5 с Необходи о однако, учиты
вать вОЗможность отказа реле напряжения из за Heдo
статочной чувсrвительносrи при двоцном iамыкании на
зеV1.1Ю, одна из точек KOToporo находится на фазном
выводе, а друrая, например, в неитрали reHepaTopa
Поскольку первая ступеf"Ь защиты, ка« правило не дей
ствует при КЗ вне блока и ее срабатывание может
ПРОИЗОЙТV! только при повремдечии reHepaTopa или
траНСфОРi\'атора блока, защйта деиствует сразу на OT
]{лючение Bcero б тюка с отключеН'lем лrп
Вторая ступень защиты предназначена для резерви
рования первой ступени при повре:t,l.дений la ошиновке
или в обмотках reHepaTopa ПРV! ее отказе И'IЧ HeДOCTa
точной чувствительности, а также для о ключенV!я ДByX
фазных КЗ на стороне высшеrо (среднеrо) напряжения
б 'IOKa Уставка по току выбирается по меньшему из
двух значений /2 Р П==/"2(l ,2, r де /" 2 ток обратной
последовательности при двухфазно'V' КЗ на BblBoJ,ax
блока в режиме работы блока на ХОТJOстом ходу без
Связи с энерrосистемой, 12 с р II =:::::: V А/t ш , rДе t ш
время срабатывания третьей ступени СЧ}fмение чувст
вительности за счет затухания токов КЗ, так ж!' Как у1
для первой зоны, может не учитываться Прll YCTaH03i\:e
трехобмоточных трансформаторов первое условие 06ы 1
но Может быть вЫполнено только для стороны Tpi1J'IC
форматора с меньшим сопротив Т]ение При однофаЗНО,J
или двухфазном КЗ на землю со стороны вь'сшсrо
(среднеrо) напряжения блока работаю третья и четвер
тая ступени защиты (при КЗ на зеМJ'Ю ра601ают Tar А,е
защиты от замыканий на землю в сетV! СООТ13етсrвvю
щеrо напряжения блока) .
Выдержка времени второй ступени выБV!Dается по
выражению t п ==А/J2 2 ЗКВ, rде /2 ЭКВ ЭКВJшалеНТf"ое
Значение тока обратной последоватеЛh ОСТИ, пр CTO
[ОМ выделяется за время t п такое же количество Terr '1а,
как за то же время от реальноrо TOh:a поп;,"л,дс:н я
С7
tII
С учетом затухания при условии, что 1 2 2 !1t===A (см.
о
рис. 4). На импульсном замыкающем контакте ре ле
времени второй ступени принимается уставка на 0,3
0,5 с меньше.
Данная ступень чувствительна при I(З на стороне
высшеrо (среднеrо) напряжения блока и поэтому долж
на быть соrласована по току и времени с защитами
прилежащей сети. При двухфазном КЗ защ та reHep
тора должна быть соrласована с междуфаознои отсечкои,
дйстаhЦИОННОЙ защитой первой или второи ступени каж
дой из ОТХОДЯЩlIХ линий В режиме, коrда в работе
hаходиТся наименьшее реально возможное число reHe
раторов и питающиХ линий, а число включенных парал
лельно с рассматриваемой линией связей максимальн
При соrласовании со ступенью защиты, блокируемои
при качаниях, необходимо иметь в виду возможность
неселективноrо отключения reHepaTopa, если блокируе
мая ступень будет предварительно выведена блокиров
кой при качаниях, поэтому це есообразно соrласованис
с защитами, не блокируеМЫ\lIИ при качаниях. При К3
на землю защита reHepaTopa должна быть соrласован
с соответствующими ступеНЯ\IIИ защиты от замыкании
на землю в аналоrичных ремонтных режимах.
В тех случаях, коrда наличие в схеме защиты двух
выдержек времени усложняет соrласование или делае
ero невозможнЫМ, целесообразно исключать импульс ыи
З<1мыкающий контакт реле времени и выполнять деист
вие ступени защиты сразу на отключение блока. В тех
случаях, коrда соrласование с защитами сети не обес
печивается, необходимо рассмотреть возможность BЫHe
сеdЧЯ неселективности в сеть. Соrласование при непол
носЬазных включечиях или отключениях с защитами
сет'и, как правило, не производится в связи С rрубым!!
уставками рассматриваемой ступени.
Третья и четвертая ступени защить! предназначены
для резервирования при недостаточнои чувствительно
сти первых ступеней, для срабатывания при КЗ с зе 1
лей на ошиновке высшеrо (среднеrо) напряжения блока,
а также для отключения удаленных КЗ или непо.'1НО
фазных режимов с токами обратной последовательности,
превышающими допустимые для reHepaTopoB. CTaBKa
по току обратной последовательности для третьеи и чет-
68
вертой ступеней принимается: 12, с, р, IП === 0,6 l ном ,
12, С, Р Iv===0,2 l иом . Для reHepaTopoB 300 МВт серии
TBB 320 2 без успокоительных Of)\10TOK 12, с, р, IV==
===0,1 l тlOм Время действия третьей ступени выбирается
по условию t III ===A/1 2 2 , с, р, п, время срабатывания им
пульсноrо заыыкающеrо контакта принимается на 0,3
0,5 с меньше. При выборе выдержки времени третьей
ступени необходимо учитывать то, что во мноrих схемах
реле времени используется одновременно и для резерв
ной токовой защиты от трехфазных КЗ. По условию
соrласования с защитами прилежащей сети t 1п целесо
образно принимать равным 5 6 с. Возможно, задав
Шись времене:.\1 t ш , определить по характеристике reHP
ратора 1 2 ,с,р,ПI. После этоrо необходимо проверить, что
12,с,рЩ V A/t IV .
Выдержка времени четвертой ступени, определенная
по выражению t 1v ===A/J2 2 , с, р, ПI, получается очень боль
шоЙ. В этих случаях принимают t 1v ===20 с максималь
ное время, которое может быть установлено на реле
типа ЭВ 144. На импульсном замыкающем контакте
реле времени принимае1СЯ время на 0,5 1 с меньше.
В ряде случаев для увеличения вре\1СНИ четвертоЙ CTY
пени включают последовательно два реле времени с об
щеЙ выдержкоЙ времени 40 с
Обе ступени должны быть соrласованы с послеДНИМ;1
ступенями защит линий в режимах удаленных КЗ,
а также с последними ступенями защит от КЗ на землю
при возможных неполнофазных режимах. Соrласование
защиты reHepaTopa с защитами сети является очень
трудоемкой, однако необходимой работой. Если обеспе
чить селективность не удается, необходимо рассмотреть
возможность вынесения неселективности в сеть. Нужно
также проверить отстройку защиты от КЗ в сети СН
блока или провести соrласование с защитами этой сети.
Сиrнализация о переrрузке обмоток
с т а т о р а т о к а м и о б Р а т н о й п о с л е Д о в а т е л ь
н о с т и. Для отстройки от кратковременно появляю
щейся несимметрии сиrнализация работает с выдержкой
времени 7 9 с. Уставка по току принимается 12 С, р===
== (0,05--:'--0,06) l иом . В общем случае допустимое время
для ликвидации несимметрии оперативным персоналом
установлено 3 5 мин [1 о]. В целях более точноrо опре
деления несимметрии в схеме реле РТФ 2, РТФ 7 вклю
чены амперметры обратной последовательности, шкала
69
которых рассчитана на 0,25 l ПОМ в токах обратнои по
сл('довательности. Для ориентации оперативноrо пер
сонала целесообразно рядом с прибором помеСТ!l:-
шкалу перевода показаний прибора в допустимое вре,IЯ
существования несимметричноrо режима с определен
ным током 12. Таблица должна выполняться в диапа
зоне от тока срабатывания pehe сиrнализации до тока
С}iаоатываНJ:!Я четвертой ступени защиты. Однако pe
лейные Щ:IТы часто расположены на значительном pac
стоянии от щитоз управле
ння, и оперативный персо
t!a.l пр!. появлении сИТ наш!
о переrрузке reHepaTopa TO
каии обратной послеD.ова
тельности лишен возможн()
сти оценить допустиыу!О
длительностЬ несимметрич
Horo режима. Для yCTpaHe
ния указанноrо недостаТКi
разработан и применяется
в ряде энерrосистем ампер
метр обратной послеТJ,овательности, включаемый в TOKO
вые цепи измерения reHepaTopa и устанавливаемый на
пульте управления тенератора. Шкала прибора при:ве
дена на рис 33, описа!-Jие в [11].
кА
, 2
.>'
\J\\J.Hymb/ <?
12
ИНДIfКлrор 1DI <:1
IH 102001L А=В --*
Рис 33 А'IIперметр
последоватеflЬНОСТИ
обраТНОl1
Пример 9. Выбрать устав!ш четырехступенчатой защиты обрат
ной последовательности reHepaTopa TBB 320 2, A 5 Расчет токов
К3 дан в примерах 1 3 3ащита выполнена с реле типов РТФ 7 fl
и РТФ.7/2
Уставка по вре',lени первой ступени должна определяться по
режиму К3 на выводах [енератора и выбирается следующим обра
зо'll (см. рис 3) Кривая /2* f(t) за'llеняется на ступенчатую с He
большими интервалами времени /',.t На каждо'll участке определя
ется среднее значение / ер и A /2cpM. В данном случае A 5
при t 0,646 с
Учитывая, что при такоЙ выдержке вре'llенИ защиты не соrла
суются с защитами прилежащей сети, а TaKlhe то, что выв:щы re
нератора выполнены закрытыми шинопровода'llИ, вместо токовой
ступени выполняют защиту по 3U о с выдержкОЙ времени 0,5 с
По УСЛОВIlЮ отключения двулфазных К3 на выводах блока
с допустимым вреченем (см рис 4) выдержка вре'llени вторJЙ CTY
пени не должна быть более 1,35 с Поскольку защита может быть
cor ласована только с быстродеЙСТВУЮЩАМИ ступенями .1fIнейных
защит с BpeMeHe'll не более 0,5 0,6 с, уставку по току защиты [ене.
ратора целесообразно ПРИНИ'llать по ВОЗ\IОЖНОСТИ больше В пред
положении, что t]]I 3,5 с, /2 с р]] V573 5 1,2 ЭТО условие явля-
ется определяющим Принимаем /2 с р ]] 1,2.1 0200=== 12240 А BTO
ричньтй ток срабатывания /'2,с,р,II 12 240/ (12 000/10) 10,2 А
70
Уставка ВЫПО.1няется на rрубом ре.1е РТФ == 7/2. При повреж
дении на стороне 220 кВ k 2) == 1 ,45, k l) == 1, 25, k I, 1) == 1. Д.1Я
третьей ступени /2, с р, III == V 5/20 == 0,5. При необходимости за
rрубленvя тока срабатывания по условию соrласования с линейными
защита'llИ мо)Кно принять trv 15 с, торда /2'C,P,!II==V 5/15
==0,575 ПРИfJимаеМ/2с р ш==0,5102СО==5100А /'
, , , 2, с, Р, II!
5100/ (12000 /10) 4,25 А Для ступени используется [ру бое реле
РТФ.7/1 Выдержка времени, как принято ранее, равна 3,5 с Имея
в виду TPYД OCTЬ соrласоваН1JЯ с линеными зашитами по времени,
ИМипульоные за'llыкающие KOHTa TЫ в схеме второЙ и третьей ступе
неи не использу,от, защиты 'J,еиствуют на отключение блока Чvв,
СТВИ1 ельность третьеЙ ступени при повреждении на стороне 220 'кВ
k(2) == 35 k(l) == 3 k(J, 1) == 1 43
ч "Ч ' Ч '
Ток срабатывания ;етвертой ступени принимается: /2,C,P,IV==
0,1.10 200 1020 А, / 2,с p,Iv 0,85 А Уставка выполняется на
чувствительном реле РТФ 7 /2 При К3 на шvнах 220 кВ k l, 1)
7,15 Выдержка времени на упорном контакте реле времени 20 с,
на импульсном замыкающем 19 с
На чувствительном реле РТФ 7/1 ВЫПОЛНl1ется сиrнальная сту'
пень за иты. При уставке в 5% /HOM /2 c,p 0,05 10 200 510 А,
вторичныи ток срабатывания равен 0,425 А
Четырехступенчатая токовая защита, обеспеЧЕвая
защиту reHepaTopa от токов при несимметричных КЗ
и ротор reHepaTopa от переrрева токами обратной по
следовательности, имеет следующие недостатки:
1. Не обладает интеrральной характеристикой, что
не обеспечивает правильной работы защиты при изме
нении тока обратной последовательности в процессе КЗ
или несимметричноrо режима.
2. При исчезновении несимметрии полностью воз
вращается в исходное поло:жение, что не обеспечивает
полноценной защиты reHepaTopa при периодически по
вторяющейся несимметрии.
3. Относительно небольшая выдержка времени чет
вертой ступени (порядка 20 с) может оказаться Heдo
статочной для выявления и ликвидации Fсточника He
симметрии, хотя значение тока 12 допускает большую
длительность существования несимметричноrо режима
4. При повреждении в статоре reHepaTopa и отказе
основной быстродействующей защиты с учетом увели
чения токов КЗ по сравнению с повреждением на BЫ
водах время действия первой ступеRИ моЛ\ет оказаться
недопустимо большим. Это особенно опасно, коrда reHe
ратор не имеет поперечной дифференциальной защиты,
71
а диффереициальная защита трансформато .а связи H
является одновременно дифференциальнои защитои
блока.
5. При двойном замыкании на землю, коrда одна и:
точек находится в reHepaTope, чувствительнОсть первои
ступени как по току, так и по напряжению может OKa
заться недостаточной. Время же действия второй CTY
пени в этом режиме может оказаться недопустимо
большим. В целях устранения указанноrо недостатка
может быть предусмотрено ускорение второй или даже
третьей ступени по фактору срабатывания opraHa Ha
правления мощности обратной последовательности [6],
подключенноrо на ток и напряжение стороны высшеrо
напряжения трансформатора блока. При использовании
в схеме ускорения размыкающеrо контакта реле мощ
ности защита может обеспечить отключение в пределах
блока reHepaTop трансформатор с временем 0,3 0,Б с
даже при относительно малых уровнях тока.
6. При малых значениях А reHepaTopa (например,
А==5) выдержка времени третьей ступени защиты обыч
но принимается 3 4 с, что требует ее соrласования со
вторыми ступенями защит линии. При этоМ в ряде
случаев требуется вынесение неселективности в сеТЬ.
7. Четвертая ступень защиты имеет чрезмерно BЫ
со кую чувствительность по току. КаК правило, эта CTY
пень чувствительнее последних ступеней дистанционных
защит и во мноrих случаях чувствительнее последних
ступеней защиты от КЗ на землю. Соrласование с по-
следними ступенями защит от КЗ на землю в режимах
удаленных КЗ или при неполнофазных режимах чрез
вычайно сложно. Целесообразно рассматривать вопрос
о выполнении специальных ступеней защиты по 12 в се-
ти высшеrо напряжения с большими выдержками Bpe
мени, выносящими неселективность в сеть и упрощаю
щими выполнение расчетов при соrласовании.
8. Низкие коэффициенты возврата реле усложняют
условия соrласования с защитами ВЛ высшеrо напря
женю!.
Защита с зависимой характеристикой
с р е л е Р Т Ф 3. Защита рекомендована для ПрИlViе
нения на reHepaTopax мощностью менее 300 МВт, а TaK
же на reHepaTopax мощностью 300 МВт, коrда они Bpe
менно работают без реле РТФ 6. Схема защиты ВЫПОk
няется на реле РТФ 3 и РТФ 2. Схема ИМеет две
72
Отсечки: одна выполняется за счет реконструкции рел
РТФ 3 путем замыкания конечной пластины на доба
вочное сопротивление. Выдержка времени этой ступени
определяется реле времени. В реальных условиях доба
вочное сопротивление подбирается таким. чтобы ток
срабатывания соответствовал бы току срабатывания
второЙ ступени четырехступенчатоЙ защиты. Вторая
ступень выполняется на rрубом реле РТФ 2 суставкоЙ
третьей ступени четырехступенчатой защиты. Реле Bpe
мени отсечки, как правило, является общим с защитоЙ
От трехфазных КЗ. Через импульсный замыкающий
контакт реле времени при условии наличия напряжения
зи о происходит ускоренное отключение reHepaTopa при
повреждении ОШИНОВЮf reHepaTopHoro напряжения (вы-
полненной комплектными шинопроводами) . На реле Ha
пряжения принимается уставка 40 В, на импульсном
замыкающем контакте реле времени 0,5 с. При А [ене-
ратара более 5 необходимо рассмотреть возможность
выполнения защиты с двумя выдержками времени.,
С первой выдержкоЙ времени производится отключение
[еНера1'ора от сети, со второЙ защита деЙствует на BЫ
ходное реле блока (reHepaTopa) с отключением от сети
и rашением поля возбуждения.
Защита reHepaTopa при токах менее тока срабаты
вани я второЙ отсечки обеспечивается наличием зависи
моЙ части характеристики реле РТФ 3. При этом BЫ
держка времени защиты должна быть меньше допусти-
Moro времени, определенноrо с учетом величины А.
При выборе уставак защиты с зависимой характе-
ристикоЙ, кроме рекомендациЙ приведенных при описа
нин реле РТФ 3, необходимо руководствоваться следу
ющим.
1. Ток срабатывания пусковоrо реле необходимо
принимать равным току срабатывания четвертой ступе
ни четырехступенчатой защиты. В тех случаях, коrда
необходимая уставка не обеспечивается даже при пол-
ностью введенном резисторе Rз, допускается включение
последовательно с Rз добавочноrо резистора с сопротив
лени ем 200 300 Ом.
2. Выдержка времени на выходном реле времени
выбирается по условию соrласования с защитами сети.
Кроме Toro, это время сильно влияет на зависимую
часть характеристики реле в зоне больших токов, по-
этому должна быть проверена допустимость принятой
6 I065
73
выдержки времени с точки зрения получения у довлетво
рительной характеристики защиты reHepaTopa
3 Выдержка времени РЕ шаrовоrо ИСh.ателя выби
рается исходя из обеспечения требуемой величины А
КрО\1е Toro, неоБХОДИ\10 стремиться к тому, чтобы это
время перекрывало длитеlЬhОСТЬ цикла неполнофазноrо
режима при ОАПВ на отходящих линиях, а также по
ВОЗ'viожности время действия резервных защит при по
вреждениях в пределах своей линии
4 По принятому значению t ш строится характерис
тика реле с учетом следующеrо при токе срабатывания
отсечки (пластина 54) t c p==t oT , rде t OT время cpaGa
тывания отсечки, при токе срабатывания на 53 й плас
тине t c p==t OT + t ш , при токе срабатывания на 52 й плас
тине t c р== t от +2t ш и т Д (см табл 4) Резулыирую
щая ступенчатая характеристика не должна ни в одной
точке (с учетом характеристики отсечки на РТФ 2) быть
выше характеристики reHepaTopa Если в отдельных
точках характеристика реле оказалась выше, то необ
ходимо уменьшить t ш и повторить построение На рис 28
приведена характеристика reHepaTopa и защиты при
следующих исходных данных reHepaTop 200 МВт, А==8,
l ноч ==8625 А, трансформаторы тока 10000/5, уставт,а
отсечки на РТФ 3 12 с р== 1,14, t==2,5 с Уставка отсечки
на РТФ 2 12, с р==0,8, t==5,5 с, t ш ==3 с
5 Необходимо стремиться к обеспечению селектив-
ности рассматриваемой защиты с защитами сети во
всем диапазоне ее токов срабатывания Имеющуюся
неселективнОСть целесообразно выносить в сеть
Сиrнализация от переrрузки reHepaTopa токами об
ратной последовательности выполняется на чувствитель-
ном реле РТФ 2 Уставки устройства сиrнаЛFЗации
ВЫпОлняются такими же, как и у ступенчатой защиты
ЦелесообраЗdО также рассмотреть вопрос об установке
на панели управления reHepaTopa специальноrо ампер-
метра обратной последовательности для ориентировки
оператйвноrо персонала при срабатывании сиrнальноrо
реле РТФ 2
Защита с реле РТФ 3 имеет лучшую характеристику
12 с р== f ([), особенно в зоне малых токов, однако ей
свойственно и большинство недостатков ступенчатой
защиты Необходимо также учитывать, что при дли
тельности несимметрии более t ш происходит полный
цикл работы шаrовоrо искателя с постепенным повы-
74
шением чувствительности реле Если в течение этоrо
премени rтoBTopHO появится неСИМ\lетрия, защита может
оказаться болре чувствительнои и с меНЬШh временем
неселективно отключит [енератор. u
Зdщита с зависимой лараl{теристикои
С р е л е Р Т Ф 6 Защита устанавливается на reHepa-
торах мощностью 300 МВт И более. На 1 и Il о сеч-
ках выполняются уставки соответственно второи и
третьей ступеней четырехступенча rой защиты ",С по-
мощью реле напряжения, подключенноrо к оомотке
ЗU О ТН reHepaTopa, выполняется защита при двухфаз
ных КЗ на выводах [енератора Схема оперативных
цепей аналоrична защите с РТФ 3, за исключением
c,evlbl управления шаrовы'vi искаlелем РТФ 3 Аналоrи
чен и выбор уставок На реле РТФ 6 дополнительно
устанавливается в соответствии с заводскими данныМИ
время охлаждения reHepaTopa tоь-л, определяющее CKO
рость возврата схемы в исходное состояние после за-
пуска реле от кратковременной несимметрии Для
rCHepaTopoB ТВВ 320 2 в связл со СН,Iжением значения
А с 8 до 5 при выборе уставок предлаrается pyKOBOД
ствоваться следующим при относительном зна",чении
реактивноrо сопротивления трансформатора олока,
равном 0,1 и более, уставки по времени пр нимаются
не более 0,7 с дл'1 первой, 1,35 с для второи И 3,4 с
для третьей ступени Уставка пусковоrо opraHa 12 с р==
==008 а сиrнальноrо 12 с р==0,05, t о ь-л==200 с Пара
метры' и характеристики реле РТФ 6 наиболее поrшо
соответствуют требованиям, предъявляемым к защите
reHepaTopa от токов обратной последовательности
К недостатка\1 защиты следует отнести сломную схему,
значительные поrрешности временной характеристики,
отсутствие BbIHocHoro амперметра обратной последова-
тельности Защита также обладает недостатками сту-
пенчатых защит, связанными со сложностью соrласова
ния ее с линейньтМи защитами, а также с возможным
недостаточным быстродействием при сложных повреж-
дениях в [енераторе
1. ЗАЩИТА ОТ ТРЕХФАЗНЫХ КЗ И сиrНАЛИЗАЦИЯ
о СИММЕТРИЧНОЙ ПЕРErРУЗКЕ
Защита от трехфазных КЗ выполняется с помощью
одноrо TOKOBoro реле, включенноrо в одну из фаз TpaHC
форматоров тока со стороны ыулевых выводов reHepa-
75
6'
тора, обычно вместе с защитой от несимметричных КЗ.
Защита обеспечивает резервное действие при поврежде-
нии в reHepaTope, на ошиновке reHepaTopHoro напряже-
ния, трансформаторе связи и шинах высшеrо напряже-
ния, а также на прилежащих участках ВЛ. 13 це.ilЯХ
отстройки от возможных переrрузок защита выполняет
ся с пуском М11liимальноrо напряжения с помощью oд
Horo реле напряжения, ВКЛюченноrо на междуфазное
напряжение трансформатора напряжения, YCTaHOBJ1eH-
Horo на ВЫводах reHepa"I'Opa. В ряде случаев для повы-
шения чувствительности и возможностей дальнеrо ре-
зервирования на стороне высшеrо (среднеrо) напряже
ния блока защита дополняется реле напряжения,
подключенным к трансформаторам напряжения стороны
высшеrо (среднеrо) напряжения. Контакты обоих реле
напряжения при этом включаются параллельно. Схема
опсративноrо тока, как правило, является общей с за-
щитой от токов обратной последовательности. Защита
от трехфазных КЗ действует через реле времени третьей
стуПени четырехступенчатой защиты обратной последо-
вательности или через реле времени второй отсечки
в схемах с реле РТФ 3 или РТФ 6.
Ток срабатывания защиты принимается:
Ic, p==kHI HoM , r/k B ,
Тде k H коэффициент надежности, приниу!аемый paB
ным 1,1 1,2; k B коэффициент возврата, равный 0,8;
J HOM номинальный ток reHepaTopa.
Напряжение срабатывания реле напряжения должно
обеспечивать возврат реле после ОТКЛЮчения внешнеrо
КЗ И с , р== И mт , раб/kнk в , {'де И mщ раб минимальное ра-
бо:,ее напряжение; k H коэффициент надежно'Сти, paB
ныи 1,2; k B коэффициент возврата. равный 1,25.
Уставку по напряжению целе( разно также ОТ-
строить от напряжения в асинхро ! режиме при по
тере возбуждения (расчет см. в примере 4). По этому
условию И с , р== И а , х/1,2.
Уставка по напряжению обычно принимается (0,5
0,6) ИНОМ; дЛЯ реле, подключенноrо к ТН высшеrо Ha
Пряжения, (0,6 0,7) ИНОМ,
Чувствительность защиты по току должна прове-
ряться при трехфазных КЗ на выводах reHepaTopa и на
стороне высшеrо (среднеrо) напряжения блока. В связи
с наличием ВЫдержки времени чувствительность долж-
76
на проверяться при t==O и t==ею. При уменьшении чув-
ствительности по току при t== ею допускается опреде-
лять ее с учетом коэффициента возврата и срабатывания
защиты при t== О. Чувствительность по напряжению
(при использовании реле напряжения, подключенноrо
к ТН reHepaTopa) проверяется только при КЗ на CTO
роне высшеrо (среднеrо) напряжения блока. В случае
УI3С1ИЧСНИЯ тока rтри t== ею и увеличения при этом
напряжения на вывсдах reHepaTopa при оценке чувст
вительности реле напряжения также допускается учи-
тывать коэффициент возврата. КО'Jффпциент чувстви
тельности реаrирующих opraHoB защиты при рассмат-
риваемых видах повреждения в расчетных режимах
допускается иметь не ниже 1,2. Защита от трехфазных
1\3 должна бь:ть corolacoBaha по току или наПРЯ1Кению,
<l также по вр мени с защитами от междуфазных КЗ
в сетях высшеrо (среднеrо) напряжения.
Необходимо отметить, что рассмотренная защита от
трехфазных КЗ обладает рядом недостатков:
1. Низкая чувствительность TOKoBoro реле. С учетом
оrраничения форсировки возбуждения затухание тока
в установившемся режиме стало еще более значитель
ным. Реальная чувствительность защиты при поврежде-
нии на стороне высшеrо напряжения блока не превы
шает 1,55 1,65 и близка к минимально допустимой.
2. Влияние затухания токов К-З при более удален
ных повреждениях в связи с увеличением Ха мощных
тенераторов.
3. Усложнение условий соrласования из за разно-
типности защиты reHepaTopa и заЩllТ сеrи.
4. Наличие в схеме защиты реле напряжения, ВКJIЮ-
ченноrо на линейное напряжение трансформатора на-
пряжения выводов reHepaTopa, не дает возможности OT
строить уставку от асинхронноrо режима, что может
привести к излишнему срабатыванию защиты при потере
возбуждения.
5. Включение дополнительноrо реле напряжения от
трансформатора напряжения стороны высшеrо напря
жения блока при сложных первичных схемах с несколь
кими выключателями на присоединение усложняет схему
защиты.
С учетом изложенноrо решением rлавтехуправления
Э-2j78 от ЗОjI 1978 «О применении блок реле сопротив-
.тIения К-PC 2 дЛЯ защиты от симметричнЫх коротких
77
{рис 34) представляет собой четырехплечий мост,
Е диаrональ KOToporo включены реаrирующие opraHbI
защчты Два плеча моста составляет обмотка ротора,
разделенная местом первоrо замыкания на землю, два
друrих плеча потенциометр устройства защиты При
появлеПl1И первоrо замыкания на землю и включении
защиты в работу движком потенциометра П 1 IIрОИЗВО
дится ПОДLтройка моста Ta
KI1Y! образом, чтобы напря
ЖР,;,lе ра ero диаrонали
было бы бiТРЗКО К нулю
ДЛ5l более то ШОД подС1 р"Й
ки используется потеIШИО
метр П2 с плавнО!'! реr:.IИ
РLВ,(ОЙ НастроЙка МОС1 а
ведется по вольтметру V,
встроСНЬО\1У в КОУ!ПЛеКТ,
Вольт L т') имеет переклю
ча1СЛЬ J'J11: нзменения диа
па <O!fa изУ!ерения (300, 30
ч 3 В) Прп появлении BTO
poro 31 \1ыкания на землю
в обмотке ротора часть об
мотки ILjнтируется, что при
>'::щит к наруu..ению балан
L рОВКИ M CTa, появлению
Н1ПРЯА\:ения на нейтрали
II LРdбатыванию защитЫ,
еслv! ток в диаrонали при
ЭТОl\1 превышает ток сраба
ТJJшаНI1Я реле
Выпускаются четыре модификации защиты с раз
ными сопротивлениями потенциометров, предназначен
ные для использования на reHepaTopax с раЗtIЫМИ
рабоччми напряжениями ротора
замыканий и от потери возбуждения турбоrенсратора
мощностью 160 МВт и выше» предложено выполня [Ь
защиту от трехфазных К3 reHepaTopa с ПОУ10ЩЬЮ OДHO
[о из реле сапротивлен lЯ комплекта KPC 2 При этом
токовые цепи подключаются к траНСфОР\1аторам ТОI,а
со стороны нулевых выводов reHepaTopa, а цепи напря
жения к трансформатору напряжения Фd3НLIХ ВЬТtЗо
дов При такой схеме замеряется сопротивление от
фазных ЫBOДOB reHepaTopa в сторону систе'vlЫ Д 151
надежнои раБО1 ы при повреждении на ОШИНОI3ке reHe
paTopHoro напряжения реле имеет смещение xapa'<Te
ристики в тр:тий квадрант При выборе уставак, КрО\!С
рекомендации указанноrо решения, целесообразно учи
тывать с lедующее
1 Переrрузка reHepaTopa может вызываться Не 101.
ко токами активнои наrрузки, но и реактивной мощ
ностью Это И потеря возбуждения одноrо из reHepa
торов электроста ции, форсировка возбуждеНИ5l Пр;l
длител!>ных аварииных ситуациях и т Д ПОЭТО\1У при
отстроике от токов наrрузки целесообразно не учиты
вать разницу в уrлах максимальной ЧУВСТВИ1еЛЬНОСТ!1
реле и уrлах наrрузки
2 Уставки защиты должны соrласовьшаТLСЯ
с уставками защит отходящих ЕЛ
Сиrнализация о симметричной переrрузке выпоЛIИ [
ся с помощью одноrо TOKoBoro реле, включенно:'О на
ОДI1Н из фазных токов трансформаторов тока со СТОРОllЫ
нулевых выводов Ток срабатывания принимается / ==
== П/НО" r/k B == 1,05 /ПОМ т/О,85== 1,3 /ПОМ r Сиrнали а fjq
деиствует с выдержкой времени, превышающеЙ время
срабатывания защиты
8. ЗАЩИТА ОТ ДВОЙНЫХ ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКЕ
ВОЗБУЖДЕНИЯ
Комплект защиты является переносным УСТрОЙСТВО\1
включае1\1ЫМ в работу на том из reHepaTopoB, на !\o o'
ром выявлено первое замыкание в обмотке возбуд\
ния. Поскольку замыкания на землю в обмотке 1\10
возникнуть только как замыкания на бочку ротора
при выпо ТlНении схемы защиты в целях повышеIШ; се
чувствитеJТЬНОСТИ «земля» снимается с вала ротор<,: Сl
циально устанавливае1\10Й щеткой Схема защ' l'
78 '
НО\'ИfJа" ,HCJe наl1ряжение
цепей ВJЗОjждеrИЯ, В
:00
400
2::;0
150
I
()
РН 1
Рп'
r
,он, ,08
,оп
РЧ f!{U
N'7 '1 ,o :l Hz
и "
,0'/1 'Ч 3
0---0-----0
Рис 34 Схема защиты от двои
ных замыканий в обмоне !30З
буждения
СОПРОТИВ1ение потенцис
метра, Ом
2050 2550
1150 14EO
330 410
125 155
Применение защиты с малым сопротивлением потен-
циометрОВ на reHepaTopax с более высоким напряже-
I1!1;:r'll: может привести к переrреву потенциометра и к вы-
79
ходу ero из строя. Применение защиты с большим co
противление1\1 потенциометров на reHepaTopax с более
низким напряжением возбуждения приведет к увели
чению \1ертвоЙ зоны qащиты.
Измерительным opraHoM защ!'тЫ яв 1ЯЮТСЯ два
параллельно включенных поляризованных реле типа
РП7 с разной полярностью, чrо необходимо в связи
с тем, что полярность тока в реле в с учае появления
второй точки замыкания по одну ил,,! ПО ДlJУl ую CTO
рону от первой из ениеrся на об аТНУfО Ток срабаты
вания каждоrо из реле 2,45 2,55 мА, козффициент ВОЗ
врата O,3 0,5 ДЛЯ улучшения отстройки от токов
высших rармоник обмотки ПО.1яризованных реле шун
тированы емкостью 10 1\ЛКф, а последовате.r;ьно с обмот
ка,,"и реле вкпочен дрос.сель с СОПРОТIIвлечне'>1 перемен
ному току 50 [ц 70 кОм при напряжении 500 В и с co
противлеНlIем на постоянном токе порядка 160 Ом
Низкий коэфф,щиент возврата повышает надежность
работы" реле, предотвращая появление вибрации KOH
тактнои системы при Пр01екании по об'v!Отке реле перЕ-
менных токов Вместе с Te'v! необходимо контроЛtIровать,
чтобы напряжеьие небаланса на диаrонали измеритель
Horo моста не было больше напряжения возврата поля
ризованных реле, в противном случае возможна Hece
лективная работа защиты при кратковременном сраба
тывании реле. Обычно это условие выполняется, если
напряжение небаланса менее 0,5 В Необходимо учиты
вать, что наличие шунтирующей емкости может приво
дить к заv,:едлению вре\1ени срабатывания защчты (при
токах, близких к срабатыванию, до 1 с, при увеличс
НИlf токов время срабатывания уменьшается)
Схе1\1а оперативных цепей состоит из реле времени,
промежуточноrо и указательноrо реле, сиrнальнои лаv!
пы, отключаЮЩI1Х устройств и КНОПКи НаК.1адкой Н z
производятся включение и отключение защиты Сраба
тывание защиты сиrнализируется с помощью указатель
Horo реле и сиrнальнои лампы, установ.:енных на пане
ли защиты При необходимости вывода сиrнала на
друrие панели предусмотрен дополнительный контакт
выходноrо реле с установленной в этой цепи наклад
кой Нз
Выдержка времени на реле времени выпОлняется
порядка 0,5 с в целях отстройки от возможных пере'
Ходных процессов в цепях возбуждения В схеме преду
80
смотрена фиксация срабатывания ВЫХОДноrо реле за
щиты для обеспечения надежноrо действия при перио
дически появляющихся зам:ыканиях Де блокировка
защиты производится вручную кнопкои К В случае
действия защиты на отключение rCHepaTopa цепь фик
сации выходноrо реле может быть исключена
Защита должна действовать на отключение или на
сиrнал, а на reHepaTopax с повышенной вибрацией
'IOлько на отключение Для reHepaTopoB с непосредст
венным охлаждением проводников обмоток ротора за
щиту выполняют с действием на отключение.
При вводе защиты в работу на данном reHepaTope
должны быть запрещены любые работы в цепях воз
буждения, в ТО1\1 числе и в цепях щеточноrо аппарата.
При необходимости производства таhИХ работ необхо
дим о с разрешения оперативноrо персонала перевести
защиту на сиrнал для предотвращения ее ложной ра-
боты За reHepaTopoM при необходимости на это время
устанавливается дополнительный контроль После OKOH
чания работ перед переводом защиты на отключение
необходимо повторно проконтролировать величину He
баланса, а также убедиться в отсутствии сработавших
табло и указательныл реле в схеме защиты Нажатием
кнопКи К необходимо убеДtIтьцr в том, что схема не
находится в сработавшем состоянии
К недостаткам защиты следует отнести наличие
мертвой зоны при за\1ыкании небольшоrо числа витков.
По прчнципу действии защита не может быть налажена
и введена в работу, если первое замыкание на землю
произошло вблизи одноrо из пол/осов ротора Замыка
ние обмотки возБУ2hдения во второй точке в этом слу
чае практически не изменяет ток в диаrонали моста
В схемах с машинными возбудителями защита не может
быть введена в работу, если точка первоrо замыкания
находится в схеме реrулирования возбуждения, в про
тивном случае возможна разбалансировка измеритель
Horo моста при реrулировании
9. ЗАЩИТА РОТОР А ОТ ПЕРErРУЗКИ
ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ УВЕЛИЧЕНИИ ТОКА
ВОЗБУЖДЕНИЯ
В связи с увеличением п 10ТНОСТИ тока в обмотках
возбуждения мощных [енераторов их способность BЫ
держивать длительные переrрузки уменьшил ась При
81
этом дежурный персонал уже не в состоянии обеспс
чивать своевременную разrрузку [енераторов. Поэтому
при длительной переrрузке ротора необ одимо оrрани
чивать ток возбуждения, а при неВОЗМОЖНОСТI1 оrрани
чения отключать reHepaTop от сети с rашение'l1 ПО,1Я
ротора. Для этой цели используется заЩ'fта тина
ИзнерumеJlьное
устройстВо
r ЗР 1 1
I
I
I
Сиzнальныи
ар"ан
Си;:нал
о пере"Р!:1зке
нальноrо тока ротора reHepaTopa с номинальным током
реле.
При выборе уставок необходимо учитывать, что при
переrрузке ротора током возбуждения в 1,06 раза дo
пустимая длительность режима равна 3600 с, при пере
rрузке в 1,2 раза 240 с; при переrрузке reHepaTopoB
тУ!пов ТВВ и TrB в 1,5 раза или reHepaTopoB типа ТВФ
в 1,7 раза 60 с. Двукратную переrрузку reHepaTopbI
типа ТВФ допускают 30 с, а reHepaTopbI типа ТВВ и
TrB 20 с.
ПускоВой
ореан
10. ПУСКОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЗАЩИТ fEHEPATOPOB
Dр"ан С u.нте;:рало
на заВu.сu.мои
характеристикаи.
1. "< j l
I Z20 В 71C таi1UЯ
L
PCl з 3 Dз5:fJ-rUJен :;
DтключеН.1 е
Включение [енераторов в работу после монтажа или
pC OH::a должн? производиться с работоспособной ре-
,'lеинои защитои. Вместе с тем проверка исправности
токовых цепей защиты в полно объе е на остановлен
HO reHepaTope невозможна. Из за больших номина.1Ь
ных токов статора проrрузка токовых цепей заЩI1ТЫ
первичным током от постороннеrо источника не может
быть выполнена Косвенные методы проверки не дают
полной rарантии исправности цепей. Поэтому в настоя
щее время принята методика проверки цепей перемен
Horo тока защиты на вращающемся возбужденном [eHe
раторе с установкой на ero выводах трехфазной
закоротч:VI
При отсутствии необходимости СНЯТJ1Я характеристи
ки КЗ закоротка может устанавливаться на стороне
высшеrо напряжения блока, что дает возможность ис
пользовать стационарные заземляющие ножи. Это
позволяет уменьшить время, затрачиваемое на прове
дение испытаний, поскольку снятие в процессе работы
по проверке защит специальных закорачивающих шин
на CTO OHe reHepaTopHoro напряжения является TPYДO
е'l1КОЙ и длительной операцУ!ей. Установка закоротки
производчтся до начала испытаний. В ряде случаев для
облеrчения режима работы стационарных заземляющих
ножей с учетом длительноrо протекания тоКов параk
.1ельно И1\1 подключаются переносные заземления.
При подrотовке к проведению проверки защит на
вращающемся reHepaTope необходимо принять меры
к уменьшению длительности всех проводимых работ.
83
Рис 35 СТj'уктурная Слеvlа ЗdЩ"ТЬ, ро [ора от переrРJ"' IJ тр, а
рзр.j
РЗР 1, СТРУ!\.JУРlIая схема hGТopOH ПРI1ведена ,:а Р ,'- З
Защита обеспечивает:
1) пода чу сиrнала о превышенил ТОКО\1 ротор а o
пустимоrо значения с независимой выдержкой временн
(10 20 с); уставки сиrнальноrо opraHa состаЗЛЯЮ1 1;
1,05; 1,1; 1,15 и 1,2 номинальноrо значения'
" ) '
L сраозтывание защиты с интеrрально'зависимой
выдержкой времени. Защита с первоРr ВЫДСрЖhо1"r в')[-
l\1е и производит развозбj ждение reHepaTopa, а со вто,
рои (с вре лснем на 25% больше) действует на отклю
чение reHepa10pa от сети OpraH с интеrральн') заВЧСУI
мой выдержКОЙ времени снабжен пусковым opraHOM
с уставками от 1,05 до 1,25 номинальноrо тОка ротооа
Как 11 в защ е от токов обратной П02ледова еЛЬНО ТА
типа РТФ 6, в защите РЗР 1 предусмотрено суммиро
Вание периодически повторяющихся переrрузок и «осты-
вание» заutиты по закону остывания ротора reHcpaTopa
ПОСТОЯhhая вреrv:ени остываНI1Я может измеНЯТЬСJl пт
15 до 400 с. В схе\1е предусмотрено соrласование но M1
82
Это требуется как по условию скорейшеrо включения
reHepaTopa в сеть, так и по условию недопустимости дли
тельной работы турбины на холостом ходу из за пере
rpeBa элементов цилиндра низкоrо давления. Целесооб
разно соrласно предварительно составленной проrрамме
испытаний четко определить порядок проведения работ,
подrотовить весь необходимый набор приборов, HaMe
тить места и способы их подключения. При использова
нии при бора ВАФ 85 проверить, что ero клещи захва
тывают соответствующие провода или ИЗО.'Iированные
колки реле. Если необходимо, то нужно предварительно
вскрыть соответствующие перфорации, развести ЖИ.iЫ
кабелей и.'Iи проводов в жrутах.
Наиболее ответственной операцией является провер
Ка целостности токовых цепей защиты и измерений, по
скольку работа трансформаторов тока с разомкнутой
вторичной обмоткой даже при сравнительно небольших
токах может привести к повреждению как caMoro TpaHC
форматора тока, так и элементов вторичных цепей.
Указанные работы целесообразно проводить при небо.'lЬ-
ших уровнях токов, обычно не превышающих 10 150f0
номинальноrо тока reHepaTopa. Проверка исправности
схем, замер небалансов в фильтрах тока и во вторичных
цепях дифференциальных защит производятся при TO
ках не более номинальноrо. Увеличивать токи до сраба
тывания защит нецелесообразно, так как это требует
усиления закорачивающих элементов, увеличивает вре-
мя проведения испытаний.
В целях обеспечения стабильноrо возбуждения при
пониженной частоте вращения reHepaTopa испытания
проводятся при работе на резервном возбудителе.
Перед первым включением Аrп и подъемом тока
КЗ необходимо убедиться в том, что реrуляторы воз
буждения отключены, шунтовой реостат возбудителя
находится в положении минимальноrо возбуждения.
Все защиты reHepaTopa (блока) должны быть переведе
ны на сиrнал, а с выключателей (кроме Аrп) должен
быть снят оперативный ток. Этому необходимо уделит!>
особенно серьезное внимание в тех случаях, коrда за
коротка устанавливается за выключателе),I, поскольку
при ero отключении в процессе испытаний напряжение
на статоре может увеличиться выше номинальноrо.
Если известно, что при полностью введенном шун
товом реостате резервноrо возбудителя ток при вклю
84
чении Аrп получается выше необходимоrо (например.
при проверке целостности токовых цепей), возможно
временное включение последовательно с шунтовым peo
статом добавочных сопротивлений.
Первый этап испытаний проверку целостности цe
пей переменноrо тока желательно начинать еще при
пониженных оборотах начиная с 30 40% номиналь
ных. Это ПОЗВОляет выявить, а в большинстве случаев
и устранить выявленные дефекты до полноrо набора
скорости вращения турбоrенератора и значительно co
кратить время испытаний. Во время этих испытаний
проверяются наличие тока в токовых цепях и соответ-
ствие ero коэффициенту трансформации трансформато
ров тока.
При испытаниях на пониженной частоте вращения
не представляется ВОЗМОЖНЫМ проверить правильность.
сборки схем, в которых параметры или значения полу
чаемых токов или напряжений зависят от частоты. Так,
при полной частоте вращения производятся окончатель
ная проверка дифференциальных защит с использова
ни ем реле РНТ или ДЗТ, замер небалансов в реле по
перечной с дифференциальной защиты, а также произ-
водится оценка правильности включения токовых
защит с фильтрами токов обратной последователь
ности.
При проверке цепей продольной дифференциальной
защиты необходимо убедиться в соответствии токов
в плечах трансформаторов тока и в дифференциальной
цепи. При этом замеряется напряжение (ток) небаланса
в реаrирующем opraHe реле РНТ или ДЗТ. Учитывая,
что при таком объеме проверки не выявляются все воз
можные дефекты, необходимо проверить правильное
распределение токов В плечах защиты и появление Ha
пряжения на реаrирующем ортане при поочередном
исключении из схемы цепеЙ трансформаторов тока со
стороны фазных выводов и СО стороны нейтрали. После
восстановления цепей проводится повторная проверка'
небаланса. Векторные диаrраммы не снимаются, по-
скольку остаточное напряжение на вторичной обмотке
ТН, подключенноrо на выводах тенератора, недостаточ
но для работы прибора ВАФ 85.
Целостность цепей поперечной односистемной диф
ференциальной защиты предварительно проверяется на
остановленном reHepaTope от постороннеrо источника.
85>
При пусковых испытаниях производится только замер
тока небаланса в реле
Проверка исправности цепей защиты по току обрат
ной последовательности производится путем замеров
тока в цепях трансформаторов тока защиты, а также
небалансов в реаrирующю. opraHax реле. Проверка
небалансов должна проводиться приборами с малым
потреблением, не искажающими работу ФТОП С уче
том работы reHepaTopa с частотой, отличнои от номи
нальной, значения небалансов MorYT быть несколько
увеличены Путем перекрещивания токов двух фаз (Ha
иболее рационально выполнять это на испытательных
блоках с предварительно подrотовленными для этоrо
испытательными крышками) подаются на вход защиты
токи обратноrо чередования фаз и проверяются токи
в реаrирующих opraHax После восстановления цепей
вновь проверяются токи небаланса Целесообразно про
верку рабочих токов и токов небаланса проверять на
ОДноч диапазоне измерений прибора, чтобы Iарантиро-
вать ero исправность при замере малых величин неба
ланса Одновременно проверяется исправность цепей
защиты от трехфазных к.з и сиrнализации от пере-
rрузки
После проверки исправности токовых цепей защиты
снимаются трехфазные закоротки и все защиты пере
водятся на отключение (предполаrается, что проверка
оперативных цепей проведена при отключенном reHepa
торе) Устанавливается однофазное заземление в сети
reHepaTopHoro напряжения, и при плавном подъеме
напряжения определяется срабатывание защиты от за-
мыкания на землю Затем (после снятия однофазноrо
зазеwления) напряжение плавно поднимается до номи-
нальноrо, а при необходимости и выше Оценивается
работа реле вольтметровой блокировки, форсировки
возбуждения, а также определяется ток небаланса
в поперечной дифференциальной защите
После включения reHepaTopa в сеть и набора Ha
rрузки снимаются векторные диаrраммы и за1V!еряются
небалансы в реле дифференциальной защиты и защиты
по току обратной последовательности На период снятия
и установки крышек реле подключения измерительных
приборов защиты при необходимости ПООlJ.ередно от-
ключаются
СпИСОК ЛИТЕРАТУРbJ
1 Электрическая часть электростанций и подстанций (справоч-
ные материалы)! Под ред Б Н Неклепаева M Энерrия, 1972
336 с
2 Соколик Э. В., Таубес И. Р. Определение сопротивлений
трансформаторов и автотрансформаторов Э.ттектрические станции,
1976, .N'2 8, с 49 52
3 Ва'Вин В. Н. Токовая защита обратной последовательности
[енераторов с непосредственным охла де.нием проводников обмо-
ток В сб Опыт эксплуатации релеИI!ОИ защнты и электроавrо-
матики в ::>нерrосистемах М' Энерrия, 1968, вып 1, с 130 136
4 Овчинников В. В. Ре.1е РНТ в схемах дифференциаЛЬН IХ
защит М Энерrия, lЭ73 96 с
5 Руководящие укаЗdНИЯ по релейной защите Вып 5 Защита
бlОКОВ reHepaTopoB трансформаторов М л Энерrия, 1963
112 с
б Махарадзе О. П. Защита мощных reHepaTopoB от переrРУЗhИ
токами обратной последовательности В кн Опыт ЭhСПЛУdтации
релейной защиты и электроавтоматики в Тульской энерrосисте\lе
М Энерrия, 1967, с 17 23
7. Инструкция по прЬверке и эксплуатации односистемной по-
перечной защиты reHepaTopoB с реле РТ 40!Ф М: СЦНТИ,
1975 39 с
8 Кискачи В. М., Сурцева С. Е. Защита reHepaTopoB энерrобло
! он от за\lыканий на землю Энерrетик, 1974, И2 11, с 12 14
9 Кискачи В. М. Защита reHepaTopoB энерrоблоков от за\!ьша-
ний на зе\lЛЮ в обмотке статора Электричество, 1975, N2 11,
С 25 31
1 О Инструкция по эксплуатации и ремонту reHepaTopoB на элек
тростачциях М Энерrия, 1974 80 с
11 Ка.:iзер Ю. П, Таубес И. Р. Амперметр обратной послед')
нательности В кн Опыт эксплуатации релейной защиты и элек
троаВТО\lатию! в Тульскои энерrосистеме М Энерrия, 1972
с 33 35
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . 3
1. Виды повреждеиий в reHepaTope и ненормальные режимы 4
2. Расчеты токов КЗ дЛЯ выбора уставок защит reHepaTopOB 7
3. Продольная дифференциальная защита . 17
4. Поперечная дифференциальная защита. . 32
5. Защита от замыканий На землю в обмотках статора reHe
ратора. .. ... .. 39
6. Токовая защита обратиой последовательности 47
7. Защита от трехфазных I(З и сиrнализация о СЮlМетрич
ной переrрузке. .. . 75
8. Защита от двойных замыканий в обмотке возбуждения 78
9. Защита ротора от переrрузки при длительном увеличенни
тока возбуждения . 81
10. Пусковые испыrания защит rенератороIЗ 83
,:Список литературы 87