Дифференциальная защита ошиновки 330 - 750 кВ

2.7 Дифференциальная защита ошиновки 330 - 750 кВ

Общие положения.

Для подключения защиты используются трансформаторы тока с одинаковыми или различными коэффициентами трансформации с номинальным значением вторичного тока, как правило, 1А. Защита выполняется с использованием дифференциальных реле с быстронасыщающимися трансформаторами типа РНТ-566 в связи с тем, что общая резервная дифференциальная защита энергоблока, охватывающая и ошиновку в том числе, выполнена на реле с торможением.

Определение минимального тока срабатывания и расчёт числа витков рабочей обмотки.

Первичный минимальный ток срабатывания дифференциальной защиты  выбирается из условия отстройки от максимального рабочего тока небаланса  при переходном режиме внешнего короткого замыкания:

(2.66)

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,3.

Расчётный ток небаланса:

(2.67)

где: -коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока, может быть принят равным 1,0;

 - коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным1,0;

 - относительная полная погрешность трансформаторов тока, принимается равной 1,0;

 - периодическая составляющая тока внешнего трёхфазного короткого замыкания (при ); при этом за расчётную точку принимается место установки одного из выключателей, где ток короткого замыкания имеет большее значение.

(2.68)

Расчётное число витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора:

(2.69)

где:  - минимальная МДС срабатывания реле (для реле РНТ-566 ).

Определяется уточнённое значение тока срабатывания защиты исходя из фактически установленного числа витков рабочей обмотки реле  по выражению:

(2.70)

Определение чувствительности защиты.

Чувствительность защиты при повреждении в защищаемой зоне оценивается коэффициентом чувствительности , который определяется отношением минимального тока короткого замыкания к току срабатывания защиты:

(2.71)

где:  - периодическая составляющая () минимального тока металлического короткого замыкания в защищаемой зоне.

(2.72)

2.8 Резервная дифференциальная защита энергоблока

Основные положения по расчёту резервной дифференциальной защиты блока, выполненной на реле типа ДЗТ-21.

Расчёт рабочей цепи защиты включает в себя определение минимального тока срабатывания защиты и выбор ответвлений трансреактора, а также ответвлений выравнивающих автотрансформаторов при их наличии. Минимальный ток срабатывания защиты выбирается по большему из двух условий:

-отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора блока под напряжение по выражению (2.40);

-отстройки от максимального тока короткого замыкания за трансформатором собственных нужд:

(2.73)

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,5;

 - периодическая составляющая тока трёхфазного металлического короткого замыкания на выводах одной из обмоток трансформатора собственных нужд в максимальном режиме работы станции и системы.

(2.74)

Для резервной дифференциальной защиты допускается загрубление по сравнению с основной, поскольку она предназначена для быстрой ликвидации коротких замыканий на ошиновке высокого и низкого напряжения блока и не предназначена для защиты от межвитковых коротких замыканий. Определяются вторичные номинальные токи в плечах защиты по выражениям (2.41) и (2.42).

При необходимости установки во вторичной цепи дополнительных трансформаторов тока со стороны высокого и низкого напряжения (повышающих автотрансформаторов тока типа АТ-31-У3 и понижающих автотрансформаторов тока типа АТ-32-У3 ) коэффициент трансформации последних выбирается таким образом, чтобы значение тока , подающегося на защиту от автотрансформатора, находилось в диапазоне номинальных токов трансреактора(2,5 - 5,0А):

где:  -номинальный ток ответвления, присоединяемого к трансреактору, равный 3 А;

 -номинальный ток ответвления, присоединяемого к трансреактору, равный 5 А;

 - ток ответвления, присоединяемого к трансформаторам тока, ближайший больший тока .

 - ток ответвления, присоединяемого к трансформаторам тока, ближайший меньший тока .

Определяется рабочий вторичный ток , подающийся на защиту со стороны высокого напряжения трансформатора блока с учётом автотрансформаторов тока, установленных в этих цепях, и номинальный ток ответвления трансреактора:

(2.75)

Определяется рабочий вторичный ток , подающийся на защиту со стороны низкого напряжения трансформатора блока с учётом автотрансформаторов тока, установленных в этих цепях, и номинальный ток ответвления трансреактора:

(2.76)

Выбираются ответвления трансреактора рабочей цепи для стороны высокого напряжения. Номинальный ток ответвления трансреактора  выбирается ближайшим меньшим по отношению к вторичному номинальному току :

(2.77)

(ответвление 6)

Для стороны низкого напряжения номинальный ток ответвлений трансреактора определяется по выражению:

(2.78)

Принимается =3А (ответвление 5 )

Определение уставки резистора R13.

Уставка реле защиты  выставляется переменным резистором R13. Выбор уставки сводится к определению для каждого плеча защиты минимального тока срабатывания реле , выраженного в долях номинального тока выбранного ответвления трансреактора. При этом следует учитывать наличие автотрансформаторов тока в цепях защиты. Далее для каждого плеча защиты определяется относительное значение минимального тока срабатывания защиты:

(2.79)

(2.80)

В случае значительных расхождений  для отдельных плеч защиты рекомендуется уточнить выравнивание токов автотрансформаторами. Уставка защиты  принимается равной наибольшему значению, полученному по (2,73) выставляется с помощью резистора R13. Расчёт цепи торможения включает в себя определение ответвлений на выходных трансформаторах тока тормозной цепи и расчёт коэффициента торможения. Номинальные токи ответвлений трансформаторов тока цепи торможения выбираются ближайшими большими подведённых к защите токов  или  и  для ТLА2:

(2.81)

(ответвление 3)

для ТLА1:

(2.82)

(ответвление 6)

Ток начала торможения (длина горизонтального участка тормозной характеристики) определяется так же, как для основной дифференциальной защиты трансформатора блока. С целью повышения чувствительности защиты к межвитковым коротким замыканиям в трансформаторе рекомендуется принимать длину горизонтального участка тормозной характеристики . Коэффициент торможения определяется при внешнем трёхфазном коротком замыкании на стороне высокого напряжения блока по условию отстройки защиты от максимального значения тока небаланса. При этом расчётным является короткое замыкание за одним из выключателей высокого напряжения, через который протекает максимальный суммарный ток системы и защищаемого блока. В этом случае погрешности трансформаторов тока в цепи указанного выключателя создают максимальные токи небаланса. Ток в рабочей цепи защиты принимается равным току небаланса согласно (2.60),

=10,4+0=10,04А (2.83)

Ток небаланса определяется по выражениям (2.61) и (2.62),

(2.84)

= (2.85)

относительное значение тока в рабочей цепи по (2.63).

(2.86)

Минимальные значения тормозных токов для каждой тормозной цепи определяются в тех же расчётных точках, что и при расчёте рабочих токов реле по выражению (2.64).

Коэффициент торможения защиты  определяется по выражению (2.62).

(2.87)

где:  - первичный ток короткого замыкания при внешнем повреждении;

 - коэффициент схемы.

Относительные значения токов в тормозных цепях:

(2.88)

(2.89)

Коэффициент торможения реле , характеризующий тормозное действие реле, определяется как отношение приращения тока в рабочей (дифференциальной) цепи реле  к полусумме приращения тока в тормозной цепи реле :

Из тормозной характеристики реле видно, что:

(2.90)

(2.91)

(2.92)

где:  - коэффициент отстройки, принимается равным 1,5;

 - относительное значение тока рабочей цепи реле при внешнем повреждении в расчётной точке;

 - определяется ранее;

 - относительное значение суммы тормозных токов при внешнем коротком замыкании,

 - ток начала торможения, принимается равным 1,0.

Так как  получился меньше чем 0,3, то принимаем =0,3

Уставку дифференциальной отсечки во всех случаях можно принимать минимальной (), поскольку при этом обеспечивается её отстройка от токов включения и от токов небаланса при внешних коротких замыканиях. Чувствительность защиты при внутренних коротких замыканиях всегда высокая в связи с малым значением минимального тока срабатывания и наличием горизонтального участка тормозной характеристики. В соответствии с требованиями ПУЭ коэффициент чувствительности резервной дифференциальной защиты должен быть не менее двух (). Чувствительность защиты на рассматриваемых энергоблоках при повреждении в защищаемой зоне следует определять при отсутствии торможения. При коротком замыкании в зоне защиты полусумма тормозных токов всегда оказывается меньше тока в дифференциальной цепи. Поэтому расчётная точка, соответствующая минимальному короткому замыканию в зоне защиты, в плоскости координат(, ) всегда лежит выше тормозной характеристики реле, а прямая, соединяющая эту точку с началом координат, является геометрическим местом точек, соответствующих изменяющемуся переходному сопротивлению в месте короткого замыкания. Эта прямая всегда пересекает горизонтальную часть тормозной характеристики. На этом пересечении защита работает на пределе чувствительности с током .

Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению:

(2.93)

где:

=(2.94)

- относительное значение тока в месте двухфазного короткого замыкания (для отсечки ток короткого замыкания рассчитывается в рабочем, а не в минимальном режиме);

 - относительное значение минимального тока срабатывания реле;

Чувствительность защиты определяется при металлическом повреждении на выводах трансформатора блока. Расчётными для станции и системы являются реально возможные режимы, обусловливающие минимальный ток повреждения. В соответствии с ПУЭ коэффициент чувствительности должен быть . Резервная дифференциальная защита, устанавливаемая на блоках с выключателем в цепи генератора, должна иметь выдержку времени .