Меню

Генераторы токов обратной последовательности

Токовая защита обратной последовательности

Как уже отмечалось, токи обратной последовательности представляют большую опасность для генераторов.

Рассмотренная ранее максимальная токовая защита с пуском по напряжению из-за недостаточной чувствительности токовых реле включенных на фазные токи может не сработать при опасных для генератора токах. Поэтому на генераторах мощностью выше 30 МВт для защиты от внешних несимметричных к.з. применяется токовая защита обратной последовательности.

Схема комбинированной защиты от внешних к.з., состоящей из токовых защит обратной последовательности и максимальной токовой с пуском напряжения приведена на рис. 7-12.

При возникновении несимметричного к.з. сработает токовое реле РТ4, включенного на фильтр токов обратной последовательности ФТОП5. Токовое реле РТ9 включенное на фазный ток и реле минимального напряжения РН10, подключенное на междуфазное напряжение, предназначены реагировать на симметричные (3-х фазные) к.з. Обе защиты запускают реле времени РВ7, дающего сигнал на отключение генератора. Более чувствительное реле РТ3, подключенное к ФТОП5 через реле времени РВ6 осуществляет сигнализацию появления длительно недопустимых токов обратной последовательности. Фильтр ФТОП5 может подключаться к 2-м ТТ, так как слагающие нулевой последовательности у нейтрали генератора где устанавливаются ТТ обычно отсутствуют. Промежуточное реле РП11 сигнализирует об исчезновении (неисправностях цепей) напряжения от генераторного ТН.

Ток срабатывания реле РТ4 принимается равным:

Принято выбирать ток срабатывания так чтобы он не превышал величины тока обратной последовательности I2, прохождение которого допустимо для генератора данного типа в течение 2 минут (120 с), при этом должно соблюдаться условие:

где:
А постоянная величина для генератора данного типа.

Выбор параметров срабатывания части защиты от симметричных (3-х фазных) к.з. и чувствительной сигнализации при появлении тока обратной последовательности рассмотрены выше.

Схема и характеристика 4-х ступенчатой защиты обратной последовательности с приставкой от симметричных к.з., применяемая на генераторах средней мощности 50-150 МВт, работающих на шины генераторного напряжения, показана на рис. 7-13.

Три ступени защиты действуют на отключение, четвертая ступень – на сигнал. Каждая ступень имеет своё пусковое токовое реле (Т1, Т2, Т3, Т4) и своё реле времени (В1, В2, В3, В4). Токовые реле подключены к трансформаторам тока в нейтрали генератора через два фильтра токов обратной последовательности типа РТФ-2 и реагируют на ток I2.

Первая ступень (Т1 и В1) предназначена для отключения к.з. на выводах генератора, вторая (Т2 и В2) – для резервирования отключения несимметричных к.з. в сети, третья (Т3, В3) является защитой ротора генератора от несимметричных режимов с токами I2, при которых ликвидация несимметрии вручную невозможна так как допустимое время мало (tдоп I2 длит. доп..

В схеме имеется токовое реле Тn, предназначенное для сигнализации о появлении симметричных перегрузок, а также однофазная максимальная токовая защита с пуском минимального напряжения (Тф, Н, В), действующая при симметричных к.з. Токовое реле Тф, включённое на ток одной из фаз (обычно на ток фазы В) и реле минимального напряжения Н, включённое на одно из междуфазных напряжений (обычно на напряжение а-с) надёжно реагируют на 3-х фазные к.з., поскольку изменение тока и напряжения во всех фазах в этом случае имеет одинаковый характер. Поведение и чувствительность защиты от симметричных к.з. во всём аналогичны МТЗ с пуском по напряжению рассмотренной ранее.

В некоторых случаях для блокировки защиты от замыканий на землю генератора устанавливается дополнительное (пятое) пусковое реле, которое подключается к одному из фильтров ФТОП (на рис. 7-13 не показано).

При выборе уставок ступенчатой токовой защиты обратной последовательности используют тепловую характеристику ротора генератора

в котором величина А принимается по данным завода-изготовителя генератора.

Ток срабатывания первой ступени должен обеспечивать надёжное действие защиты при 2-х фазных к.з. на выводах генератора. В этом случае наибольший ток обратной последовательности в генераторе будет в режиме работы генератора изолированного от сети. Величина этого тока в относительных единицах будет равна:

где:
сверхпереходное реактивное сопротивление генератора
Х2 сопротивление обратной последовательности
где:
Кч=1,2 коэффициент чувствительности.

Выдержка времени первой ступени не должна превышать допустимого времени нагрева ротора при к.з. на выводах генератора:

Ток срабатывания второй ступени выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая чувствительность защиты при несимметричном к.з. за резервируемым элементом (например, за повышающим трансформатором) и сохранялась селективность с защитами смежных элементов, а также, чтобы удовлетворялись требования защиты генератора от тока обратной последовательности.

Ток срабатывания второй ступени выбирается из условия достаточной чувствительности для резервирования смежных присоединений, отходящих от шин генераторного напряжения:

где:
I ток обратной последовательности при к.з. в конце зоны

Выдержка времени второй ступени должна равняться tдоп при I2*=Iс.з.1, т.е.:

Ток срабатывания третьей ступени выбирают исходя из её назначения – отключать генератор при токах I2 с tдоп£2¸3 мин.

Выдержка времени третьей ступени выбирается по tдоп при I2*=Iс.з.2 (точка 2)

Четвертая ступень должна действовать на сигнал при токе I2>I2 длит.доп. поэтому

Выдержка времени четвёртой ступени должна быть больше времени отключения к.з. в сети и обычно принимается равной:

tс.з.4 = 5¸9с

Читайте также:  Деформируется ли проволочная катушка если по ней пропускается постоянный ток

Ступенчатая токовая защита обратной последовательности позволяет обеспечивать необходимые требования к защите от перегрузки и требования по чувствительности и селективности при внешних к.з.

К недостаткам защиты можно отнести недостаточное использование перегрузочной возможности генератора и неинтегральность независимой от тока характеристики защиты, а также большое количество релейной аппаратуры для реализации ступенчатой характеристики защиты.

На генераторах большой мощности (160 МВт и более) с непосредственным охлаждением проводников обмоток, которые значительно более чувствительны к перегрузкам токами обратной последовательности защита от несимметричных к.з. и перегрузок выполняется с помощью полупроводникового фильтр-реле типа РТФ-6м имеющего интегрально-зависимую характеристику выдержки времени.

Фильтр-реле РТФ-6м содержит следующие элементы: фильтр тока обратной последовательности (ФТОП); сигнальный орган; пусковой орган; орган с интегрально-зависимой характеристикой выдержки времени (интегральный орган) и два органа не имеющие выдержки времени (отсечки). Защита получает питание постоянным током через общий для всех органов блок питания.

Структурная схема фильтр-реле РТФ-6м приведена на рис. 7-14.

Фильтр тока обратной последовательности предназначен для выявления тока обратной последовательности появляющегося в токе статора генератора при несимметричных к.з. и перегрузках. ФТОП подключается к трансформаторам тока установленным со стороны нулевых выводов обмотки статора.

Сигнальный орган срабатывает без выдержки времени и предназначен для выдачи предупредительного сигнала дежурному персоналу при появлении тока обратной последовательности, превышающего длительно допустимую величину. Ток срабатывания сигнального органа: I2с.з.=0,05Iном.г. Необходимая выдержка времени обычно создаётся с помощью реле времени не входящего в состав фильтр-реле РТФ-6м.

Пусковой орган срабатывает без выдержки времени и используется для подключения (ввода в действие) интегрального органа к ФТОП в случаях появления опасных для генератора значений тока обратной последовательности. Ток срабатывания пускового органа выбирается по условию обеспечения надёжного пуска интегрального органа при его максимальной выдержке времени, равной 600с, что примерно соответствует I2с.з.(П.О.)=0,1Iном.г.

Интегральный орган выполняется с действием на отключение с интегрально-зависимой выдержкой времени, соответствующей кривой tдоп=I(Iг) и настраивается на характеристику перегрузочной способности конкретного генератора.

Интегральный орган срабатывает с выдержкой времени

где:
I2* ток обратной последовательности на входе ФТОП в относительных единицах при базовом токе равном Iном.г.

Отсечки используются в качестве резервных защит от несимметричных к.з. (более чувствительная отсечка Iдля дальнего резервирования, а более грубая отсечка IIдля ближнего резервирования). Отсечки в фильтр реле РТФ-6м срабатывают без выдержки времени, поэтому при необходимости отстройки их от времени действия защит смежных элементов используются отдельные реле времени.

Ток срабатывания и выдержка времени органа отсечки Iпредназначенного для резервирования защит смежных присоединений, выбирается, исходя из согласования с защитами этих присоединений. Выдержка времени отсечки Iдолжна быть меньше времени срабатывания интегрального органа при том же токе.

Ток срабатывания органа отсечки II выбирается такой величины, чтобы при 2-х фазном к.з. на выводах генератора действие органа обеспечивалось с коэффициентом чувствительности Кч³2,0:

Время действия отсечки IIобычно принимается равным tс.з.II=0,5с.

Источник



Токовая защита обратной последовательности. Для генераторов средней и большой мощности токовая защита с блокировкой по напряжению не обеспечивает требуемой чувствительности

date image2015-06-04
views image3332

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для генераторов средней и большой мощности токовая защита с блокировкой по напряжению не обеспечивает требуемой чувствительности, в особенности при дальнем резервировании. Поэтому для защиты таких генераторов от внешних замыканий применяется токовая защита обратной последовательности.

Как указывалось выше, для защиты генераторов мощностью (30–60)МВт от внешних несимметричных замыканий используется двухступенчатаятоковая защита обратной последовательности. Защита выполнена на двух реле тока KA2 и KA3, подключенных к фильтру токов обратной последовательности (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Двухступенчатая токовая защита обратной последовательности:

а) цепи переменного тока;

б) цепи напряжения;

в) цепи оперативного постоянного тока.

Токовое реле первой ступени КА2 должно обеспечивать требования ближнего и дальнего резервирования:

Реле второй ступени КАЗ предназначено для сигнализации возникновения несимметричной нагрузки в сети:

Реле КА1 и КV обеспечивают действие защиты при симметричных замыканиях.

На турбогенераторах мощностью 60 МВт и более для защиты от внешних несимметричных коротких замыканий применяется четырехстпенчатаятоковая защита обратной последовательности.

Рис. 5.5.Структурная схема четырехступенчатой токовой защиты обратной последовательности

Четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности включает в себя две отсечки, сигнальный, пусковой и интегральные органы (Рис. 5.5).

Информация о токе с выхода фильтра токов обратной последовательности ФТОП через входные преобразователи ВП подается в схему. Чувствительная отсечка I предназначена для дальнего резервирования, грубая отсечка II – для ближнего резервирования, интегральный орган ИО – для защиты генератора от перегрузки токами обратной последовательности, сигнальный орган СО – для сигнализации о возникновении несимметричной перегрузки.

Ток срабатывания отсечки II выбирается по выражению:

где kч = 1,5 – требуемый коэффициент чувствительности,

— сверхпереходный ток обратной последовательности при КЗ на выводах генератора.

Применять более высокий коэффициент чувствительности не рекомендуется во избежание излишних срабатываний при КЗ за трансформатором. Выдержка времени отсечки II принимается равной 0,3 с.

Применение отсечки II необходимо на энергоблоках с выключателем в цепи генератора, где она обеспечивает сохранение в работе трансформатора блока и питание собственных нужд при повреждении генератора и отказе основной защиты. На энергоблоках без выключателей в цепи генератора установка отсечки II необязательна.

Читайте также:  Направление линии магнитного поля вокруг проводника с током можно определить используя

Ток отсечки I выбирается из условий обеспечения необходимой чувствительности при двухфазном КЗ в конце зоны резервирования и согласования с резервными защитами от междуфазных КЗ. Отсечка I с первой выдержкой времени, отстроенной от выдержки времени резервных защит присоединений, действует на деление шин, а со второй, принимаемой на ступень селективности больше первой, — на отключение генераторного выключателя или выключателя блока.

Интегральный орган защиты имеет характеристику срабатывания, соответствующую перегрузочной способности генератора к токам обратной последовательности, и запускается пусковым органом ПО.

Ток срабатывания сигнального органа принимается равным

выдержка времени должна быть больше времени действия резервных защит блока.

Источник

Методика наладки защиты генераторов от токов обратной последовательности РТФ-6М

Методика наладки РТФ-6М

Методика наладки защиты генераторов от токов обратной последовательности РТФ-6М, 1980 Методика наладки защиты генераторов от токов обратной последовательности РТФ-6М
Составлено электрическим цехом ПО «Союзтехэнерго»
Составитель: инженер В.Д. Вынаев
Издательство: М.: СПО Союзтехэнерго, 1980

Методика составлена по материалам технического описания и инструкции по эксплуатации, технических условий ТУ 16-523.372-75 на блок-реле РТФ-6МУ4, РТФ-6МТ4 завода изготовителя и обобщения опыта наладки и эксплуатации защиты генераторов от токов обратной последовательности.
В Методике дана краткая характеристика основных органов защиты, изложены методы проверка защиты при новом включении, приведены рекомендованные виды» периодичность и объем технического обслуживания.
В приложениях дается описание работы защиты приведены технические данные и примерный протокол проверки блок-реле.
Методика предназначена для персонала наладочных организаций и служб релейной защиты электрических станций, занимающихся наладкой и эксплуатацией устройств релейной защиты.
Блок-реле тока обратной последовательности РТФ-6М, выпускаемое Чебоксарским электроаппаратным заводом, предназначено для защиты турбогенераторов с непосредственным охлаждением проводников
обмотки ротора мощностью 165 МВт и выше от перегрузок при симметричных нагрузках в нормальных режимах, при внешних несимметричных коротких замыканий при ненормальных режимах энергосистемы. Реле является модернизированным вариантом блок-реле РТФ-6.
Блок-реле предназначено для защиты генераторов от воздействия токов двойной частоты, индуктируемых в поверхностном слое ротора при несимметрии токов в фазах обмотки статора, а также является резервной защитой основных защит блока от сверхтоков при несимметричных коротких замыканиях.
Блок-реле РТФ-6М выполнено на базе защиты РТФ-6 и имеет расширенный диапазон рабочих температур и повышенную виброустойчивость, что достигнуто изменением принципиальной схемы.
Блок-реле РТФ-6М состоит из следующих основных блоков:
ФТОП — фильтр тока обратной последовательности;
ЧИМ — частотно-импульсный модулятор;
ВПУ — входное преобразовательное устройство;
СО — сигнальный орган;
ПО — пусковой орган;
БП — блок питания.
Назначение в краткая характеристика основных органов блок-реле, следующее:
— ФТОП предназначен для преобразования несимметричной «звезды» токов на входе блок-реле в переменное напряжение, пропорциональное симметричной составляющей обратной последовательности;
— ВПУ служат для настройки блок-реле на вторичный номинальный ток генератора и преобразования переменного напряжения с выхода ФТОП в выпрямленные в сглаженные напряжения;
— СО срабатывает без выдержки времени при достижении током обратной последовательности значения, определяемого уставкой органа СО действует на сигнал о независимой от тока выдержкой времени;
— ПО управляет работой интегрального органа и определяет минимальное значение тока обратной последовательности, начиная с которого осуществляется защита генератора от несимметричных перегрузок с действием на отключение. ПО срабатывает без выдержки времени при достижении током обратной последовательности значения, определяемого уставкой органа;
— два однотипных органа «Отсечка 1» и «Отсечка 2» срабатывают при достижении током обратной последовательности значений, определяемых уставками органов; они предназначены для действия на отключение генератора с независимой выдержкой времени;
— интегральный орган имеет интегрально-зависимую характеристику выдержку времени, соответствующую допустимой длительности протекания токов обратной последовательности в генераторе. Интегральный орган обеспечивает правильную работу блок-реле при изменении по времени тока обратной последовательности и учитывает охлаждение ротора генератора после устранения перегрузки.
Интегральный орган действует на отключение генератора от сети и гашение поля;
— БП служит для получения необходимых уровней стабилизированного напряжения постоянного тока для питания основных органов блок-реле и их выходных реле.
Периодичность проведения и объем технического обслуживания блок-реле РТФ-6М устанавливается в соответствии с «Правилами технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления в сигнализации электростанций и линий электропередачи 35-330 кВ» (М.: СТО Союзтехэнерго, 1979) с учетом размещения блок-реле, как правило, в помещении 1 категории.

Содержание

1. Введение
2. Структурная схема назначение и краткая характеристика основных органов блок-реле
3. Приборы я аппаратура, применяемые при проверке и наладке блок-реле РТФ-6М
4. Меры безопасности при проверке и наладке блока
5. Методика проверки при новом включении
5.1. Внешний осмотр, проверка механической части блок-реле
5.2. Проверка сопротивления изоляции блок-реле РТФ-6М
5.3. Проверка и настройка элементов блок-реле
6. Проверка блок-реле в полной схеме
7. Проверка блок-реле на работающем генераторе
7.1. Измерение напряжения небаланса ФТОП
7.2. Проверка токов срабатывания органов с независимой выдержкой времени
7.3. Проверка времени срабатывания интегрального органа
8. Периодичность проведения и объем технического обслуживания блок-реле
Рисунок 1. Структурная схема блок-реле РТФ-6М
Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема блок-реле РТФ-6М
Рисунок 3. Схемы измерения сопротивления изоляции МЭР (магнитоэлектрические реле М237/054)
Рисунок 4. Кривые зависимости времени срабатывания интегрального органа от кратности тока обратной последовательности
Рисунок 5. Схема проверки времени срабатывания интегрального органа
Рисунок 6. Векторные диаграммы фильтра токов обратной последовательности (ФТОП)
Рисунок 7. График зависимостей
Приложение 1. Принцип действия и устройство основных органов блок-реле
Приложение 2. Технические данные блок-реле
Приложение 3. Протокол проверка блок-реле РТФ-6М

Читайте также:  Летальное воздействие электрического тока

Источник

Синхронной машине и параметры прямой, обратной и пулевой последовательности

Действие симметричных составляющих токов в

Синхронных генераторов

Несимметричные режимы работы

Предварительные замечания. На практике встречаются случаи, когда мощные однофазные потребители нарушают симметричную нагрузку фаз синхронных генераторов (тяговые подстанции железных дорог, электрифицируемых на переменном токе, и т. д.). Еще более часто, хотя и кратковременно, несимметричная нагрузка фаз генераторов возникает при несимметричных коротких замыканиях в электрических сетях: при однофазном коротком замыкании – между линейным и нулевым проводами, при двухфазном коротком замыкании – между двумя линейными проводами и при двухфазном коротком замыкании на нейтраль – между двумя линейными и нулевым проводами. Роль пулевого провода в сетях высокого напряжения играет земля, так как пулевые точки в таких сетях обычно заземляются.

Хотя несимметричные короткие замыкания существуют кратко- временно, так как поврежденные участки сетей отключаются релейной защитой, они оказывают сильное влияние на работу генераторов и сети в целом. При внезапных несимметричных коротких замыканиях возникают также переходные процессы, однако ниже для выявления главных особенностей явлений рассматриваются прежде всего установившиеся несимметричные режимы работы.

Общим методом исследования несимметричных режимов является метод симметричных составляющих, при котором несимметричная система токов раскладывается на симметричные составляющие и действие последних учитывается по отдельности. В данном параграфе рассмотрим действие токов разных последовательностей в трехфазной синхронной машине.

Токи и сопротивления прямой последовательности. При симметричной нагрузке синхронного генератора существуют только токи прямой последовательности.

Наиболее существенной особенностью нормального режима работы синхронной машины с токами прямой последовательности является то, что ротор машины вращается синхронно с полем токов прямой последовательности или полем реакции якоря и поэтому это поле не индуктирует в цепях индуктора никаких токов. По этой причине сопротивления и велики.

Составляющими этого сопротивления являются индуктивное сопротивление рассеяния и индуктивное сопротивление от основной гармоники поля в воздушном зазоре (для синхронной машины и ).

Токи и сопротивления обратной последовательности. Представим себе, что обмотка якоря (статор) синхронной машины питается напряжением обратной последовательности

Возникающие при этом токи обратной последовательности создают магнитное поле обратной последовательности, которое вращается по отношению к статору с синхронной скоростью в обратном направлении, а по отношению к ротору, вращающемуся с синхронной скоростью в прямом направлении, – с удвоенной синхронной скоростью. Поэтому относительно этого поля скольжение ротора и в обмотках возбуждения, успокоительной и в массивных частях ротора индуцируются вторичные токи двойной частоты, которые вызывают соответствующие потери и нагрев ротора.

Токи статора содержат составляющую основной частоты и токи тройной частоты, влиянием которых можно пренебречь. Ток основной частоты представляет собой ток обратной последовательности .

Сопротивление обратной последовательности синхронной машины равно отношению основных гармоник напряжения и тока

Обычно значительно меньше и .

Если последовательно с обмоткой статора включены значительные индуктивные сопротивления (например, сопротивления трансформаторов и линий передачи), то токи обратной последовательности синусоидальны, а напряжения обмотки статора несинусоидальны. В этом случае при наличии успокоительных обмоток и контуров

а при их отсутствии

Если машина имеет успокоительные обмотки и контуры, то можно принять

При этом высшие гармоники тока и напряжения отсутствуют.

Вследствие экранирующего влияния вторичных токов сопротивление значительно меньше и . Сопротивления и можно определить по измеренным значениям и потребляемой активной мощности , если подключить синхронную машину к источнику с симметричной системой напряжений и вращать ротор против поля с синхронной скоростью. Во избежание перегрева ротора необходимо, чтобы . Если машина не имеет успокоительных обмоток и контуров, то для получения более правильных результатов надо из осциллограмм выделить основные гармоники тока и напряжения.

Токи и сопротивления нулевой последовательности.Токи нулевой последовательности обмотки статора создают в воздушном зазоре только пульсирующие поля гармоник = = 3, 9, 15. а основная гармоника поля будет отсутствовать. Эти гармоники поля индуктируют в обмотках возбуждения и успокоительной токи, величины которых относительно невелики.

Сопротивление нулевой последовательности

Индуктивное сопротивление нулевой последовательности ввиду отсутствия поля основной гармоники относительно невелико и определяется полями пазового и лобового рассеяния обмотки статора и указанными выше гармониками поля в зазоре. Активное сопротивление нулевой последовательности в результате потерь, вызываемых гармониками поля в роторе, несколько больше активного сопротивления обмотки статора , но разность – невелика и . Вращающий момент, создаваемый токами , практически равен нулю.

Сопротивления и можно определить опытным путем, если при вращении машины с синхронной скоростью питать последовательно включенные фазы обмотки статора током . Указанные сопротивления при этом определяются точно так же, как и у трансформатора.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Adblock
detector