Таубес И.Р.
Релейная защита мощных турбогенераторов
Библиотека электромонтера
Основана в 1959 г.
Выпуск 521
МОСКВА
ЭНЕРГОИЗДАТ
1981
Редакционная коллегия: В. Н. Андриевский, Я. М. Большам, А. И. Зевакин, Е. А. Каминский, В П Ларионов, Э С Мусаэлян, С П Розанов, Ф И Синьчугов, В А Семенов, А Д Смирнов, А Н Трифонов, П И Устинов, А А Филатов
Таубес И. Р. Релейная защита мощных турбогенераторов. Москва, Энергоиздат, 1981. Библиотека электромонтера, выпуск 521.
Рассмотрены принципы построения и особенности эксплуатации устройств релейной защиты турбогенераторов 150—800 МВт. Даны рекомендации по выбору уставок защиты.
Для электромонтеров и мастеров, обслуживающих устройства релейной защиты.
Редактор В. А. Семенов
Редактор издательства И. И. Лобысева
Обложка художника В. И. Карпова
Технический редактор В. В. Хапаева
Корректор Г. А. Полонская
©Энергоиздат, 1981
Содержание книги
Релейная защита мощных турбогенераторов
Предисловие
1. Виды повреждений в генераторе и ненормальные режимы
2. Расчеты токов КЗ для выбора уставок защит генераторов
3. Продольная дифференциальная защита
4. Поперечная дифференциальная защита
5. Защита от замыканий на землю в обмотках статора генератора
6. Токовая защита обратной последовательности
7. Защита от трехфазных КЗ и сигнализация о симметричной перегрузке
8. Защита от двойных замыканий в обмотке возбуждения
9. Защита ротора от перегрузки при длительном увеличении тока возбуждения
10. Пусковые испытания защит генераторов
Список литературы
Предисловие
Значительный рост производства электрической энергии за последние годы стал возможен благодаря освоению и широкому внедрению в эксплуатацию мощных генераторов Релейная защита таких генераторов, работающих обычно по схеме блока с трансформаторами или автотрансформаторами, имеет ряд особенностей по сравнению с защитами других элементов энергосистемы.
Опыт эксплуатации, выпуск новой релейной аппаратуры, изменение первичной схемы электрических соединений обусловливают необходимость непрерывного усовершенствования защит Поэтому персонал, обслуживающий релейные защиты генераторов, должен не только иметь хорошие навыки по проверке релейной аппаратуры, но должен также ясно представлять принципы построения схем защит, уметь выполнять расчет токов коротких замыканий и выбирать уставки защит.
С учетом изложенного в книге рассмотрены схемы защит генераторов мощностью 150—800 МВт, приведены описания ряда сложных реле Поиведены также методы расчета токов КЗ в объеме, необходимом для выбора уставок рассматриваемых защит При описании схем и принципа выбора уставок учтены требования действующих директивных материалов Главтехуправления VlHH3Hepro СССР, а также «Руководящих указаний» по релейной защите В книге учтен опыт эксплуатации защит генераторов в Тульской энергосистеме
Автор
Виды повреждений в генераторе и ненормальные режимы
Современные генераторы больших единичных мощностей являются сложными и дорогостоящими машинами. Увеличение мощности происходит в основном за счет значительного увеличения плотности токов в обмотках статора и ротора при одновременной интенсификации процесса охлаждения. Повышается давление водорода, применяются жидкие охладители (вода, масло). Температурные режимы обмоток генератора, а также конструкций статора и ротора выбираются на пределе допустимых. С учетом этого ограничены время допустимого действия форсировки возбуждения, время и значения допустимой перегрузки по току статора. Тяжело переносят генераторы несимметрию в токах статора, приводящую к дополнительному нагреву ротора. Наличие жидких охладителей обмоток статора при неплотностях в системе охлаждения повышает вероятность появления замыкания на землю в витках вблизи нулевых выводов, несмотря на низкие потенциалы витков обмоток в этой зоне. Абсолютные значения токов повреждения в генераторах большой мощности велики.
Поэтому к релейной защите мощных генераторов предъявляются требования повышенной чувствительности при расчетных видах повреждения, увеличения быстродействия, уменьшения или полного устранения мертвых зон.
К основным видам повреждения генераторов относятся следующие:
1. Междуфазные короткие замыкания (КЗ) в обмотке 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 параллельных ветвей).
4. Двойное замыкание на землю, одна из точек которого находится в обмотке статора генератора, а вторая на ошиновке генераторного 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 обмотках статора и трансформаторов.
5. Замыкания на землю в одной точке обмотки статора. Значение тока замыкания определяется емкостной проводимостью фаз обмоток генератора, ошиновки генераторного напряжения и обмоток генераторного напряжения трансформаторов. Несмотря на то, что ток повреждения в большинстве случаев не превышает 5 А, известны факты значительных повреждений стали статора. Поэтому признано целесообразным перевести действие защиты от замыканий на землю на отключение генератора.
6. Замыкания на землю в одной точке обмотки возбуждения. Повреждение само по себе не является опасным, однако оно может явиться первым эгапохм возникновения двойного замыкания в цепях возбуждения с последующими тяжелыми повреждениями. Поэтому на ряде турбогенераторов устанавливается специальная защита от этого вида повреждения.
7. Двойные замыкания на землю в цепях возбуждения. При этом виде повреждения резко нарушается симметрия магнитного 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, могут вызвать повреждения обмотки и железа ротора.
Ненормальные режимы работы генераторов.
1. Протекание по обмотке статора больших токов, вызванных внешними КЗ, не отключенными соответствующими защитами. К таким повреждениям относятся междуфазные КЗ на ошиновке генераторного напряжения или в обмотках трансформаторов, подключенных к генераторному напряжению. Поскольку ошиновка генераторного напряжения проложена обычно в закрытых металлических трубопроводах, то междуфазные КЗ на ошиновке представляют собой двухфазные и трехфазные КЗ на землю.
Также с замыканием на землю происходят междуфазные КЗ в статоре генератора. Если учитывать, что сеть генераторного напряжения работает с изолированной нейтралью, наличие заземления поврежденных фаз не влияет на уровень токов повреждения. Однако при КЗ с землей появляется напряжение 3f/0 в цепях разомкнутого треугольника трансформатора напряжения, что используется при построении схем релейной защиты.
При КЗ за трансформатором блока по обмоткам статора генератора также могут протекать большие токи, которые должны ликвидироваться действием резервных защит генератора в случае отказа основных защит или выключателей.
При повреждениях за трансформаторами собственных нужд токи КЗ сравнительно невелики и не могут вызвать срабатывания резервных защит генератора.
2. Несимметрия токов статора. Причиной несимметрии могут быть неполнофазные КЗ, обрывы проводов линий высокого напряжения, неполнофазные отключения или включения выключателей. При протекании по обмоткам статора генератора несимметричных токов может быть выделена составляющая обратной последовательности, которая создает магнитный поток, вращающийся относительно статора с синхронной скоростью, но в противоположном направлении по отношению к вращению ротора. В результате ротор пересекается магнитным потоком, вращающимся по отношению к нему с двойной частотой, что приводит к появлению в бочке ротора больших токов и к дополнительному его нагреву.
3. Перегрузка статора токами симметричного режима.
4. Перегрузка ротора увеличенными токами в обмотке возбуждения.
5. Замыкание на землю в одной точке сети генераторного напряжения, сопровождающееся повышением напряжения на неповрежденных фазах. Как и при замыкании на землю обмотки статора, ток замыкания определяется емкостными проводимостями фаз генератора, ошиновки и обмоток трансформаторов генераторного напряжения и, как правило, не превосходит 5 А.
6. Повышение напряжения в сети генераторного напряжения при отсутствии связи с системой.
Причинами, требующими немедленного отключение генератора от сети или отключения с выдержкой времени, могут явиться также срабатывания технологических защит турбины или генератора (защита осевого сдвига, защита от исчезновения протока воды в обмотке статора генератора и т. д.).
Скачать книгу "Релейная защита мощных турбогенераторов". Москва, издательство "Энергоиздат", 1981
|
