Разработка системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции и анализ ее технического обслуживания (стр. 2 из 11)
Для компенсации фазового сдвига за счёт схемы соединения трансформатора
схема соединения трансформаторов тока на стороне ВН выбирается - “треугольник”, а на стороне НН и в ответвлении на ТСН - “звезда”.В соответствии с величинами номинальных значений токов трансформатора со сторон ВН, НН и ТСН на стороне ВН используется встроенный трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI ВН = 1000/1 А, на стороне НН - трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI НН = 30000/5 А, а на стороне ответвления на ТСН - трансформатор тока с коэффициентом трансформации КI ТСН = 1500/5 А.
Вторичный ток в плече защиты на стороне высшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:
(2.9)Вторичный ток в плече защиты на стороне низшего напряжения, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, составляет:
(2.10)Вторичный ток в плече защиты в ответвлении на трансформатор собственных нужд, соответствующий номинальной мощности ТСН, составляет:
(2.11)Максимальное значение первичного тока, приведённое к стороне ВН энергоблока, проходящего через защищаемый трансформатор при коротком трехфазном металлическом замыкании на выводах одной из расщеплённых обмоток трансформатора собственных нужд, составляет:
(2.12)Так как в цепи генераторного напряжения установлен выключатель нагрузки, то в качестве расчётного принимается короткое трехфазное металлическое замыкание на выводах ВН трансформатора блока. Максимальный первичный ток, проходящий через защищаемый трансформатор в этом режиме и приведённый к стороне ВН блока, составляет:
(2.13)Максимальный первичный ток, проходящий через защищаемый трансформатор в этом режиме и приведённый к стороне НН блока, составляет:
(2.14)Минимальное значение тока короткого двухфазного замыкания на выводах ВН трансформатора при работе энергоблока на холостом ходе составляет:
(2.15)Минимальное значение тока короткого двухфазного замыкания на выводах НН трансформатора в минимальном режиме работы энергосистемы и при отключённом генераторе составляет:
(2.16)2.3 Продольная дифференциальная токовая защита генератора
Защита выполняется на реле с тормозным действием и быстронасыщающимся трансформатором типа ДЗТ-11/5. Реле имеет рабочую обмотку с ответвлением посередине и тормозную обмотку.
Тормозную обмотку наиболее целесообразно присоединить к трансформаторам тока со стороны линейных выводов. Наличие торможения позволяет повысить чувствительность защиты за счёт отстройки от коротких внешних замыканий и асинхронного режима.
Выбор уставок защиты сводится к определению числа витков тормозной обмотки при принятом числе витков рабочей обмотки.
МДС срабатывания реле при отсутствии торможения Fср=100 А. При этом минимальный ток срабатывания реле составляет:
А (3.1)При этом для всех типов генераторов первичный ток срабатывания защиты составляет
.Число витков рабочей обмотки принимается в зависимости от соотношения токов в плечах защиты в условиях номинального режима. При соотношении токов 1:1 (обмотка статора имеет одну параллельную ветвь) используются 144 витка рабочей обмотки. При соотношении токов 1:2 (обмотка статора имеет две параллельных ветви) используется ответвление в средней части рабочей обмотки, к которому подключается плечо с большим током.
Необходимое торможение определяется по условию отстройки защиты от наибольшего тока небаланса при коротком внешнем замыкании или асинхронном ходе генератора:
А (3.2)где
- относительная погрешность трансформаторов тока, принимается равной 0,1; 
- коэффициент однотипности, для однотипных трансформаторов принимается равным 0,5; 
- коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимся трансформатором принимается равным 1,0; 
- периодическая составляющая тока короткого замыкания или наибольшее значение тока асинхронного хода, А.На блоках с выключателем в цепи генератора ток
определяется при коротком замыкании на выводах генератора, а при его отсутствии - при коротком замыкании за трансформатором блока.Наибольшее значение тока асинхронного хода определяется по выражению:
А (3.3)где:
- фазное напряжение сети высшего напряжения блока; 
- переходный реактанс генератора; 
- сопротивление трансформатора; 
- сопротивление сети в максимальном режиме.Переходный реактанс генератора:
(3.4)Намагничивающая сила рабочей обмотки реле вычисляется по значению тока в рабочей обмотке, равного току небаланса, и числу витков рабочей обмотки насыщающегося трансформатора реле:
(3.5)где:
- число витков рабочей обмотки, 144 или72 витка; 
- коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,6; 
- коэффициент трансформации трансформатора тока; 
- определяется по выражению (3.2) и принимается большим из двух условий (короткое замыкание и асинхронный ход).Для выбора числа витков тормозной обмотки определяется МДС по тормозной характеристике реле серии ДЗТ-11 из условия минимального торможения Fт=130.
Расчётное число витков тормозной обмотки определяется по выражению:
(3.6)где:
Принимается большее ближайшее число витков по справочным данным Wт расч = 24
Чувствительность защиты при отсутствии торможения определяется при двухфазном коротком замыкании на выводах генератора и его работе на холостом ходу:
(3.7)где:
- полный ток в месте короткого замыкания; 
- определяется по формуле (3.1);При наличии торможения коэффициент чувствительности определяется соотношением:
(3.8)Для нахождения
предварительно для случая двухфазного короткого замыкания на выводах генератора определяется рабочая и тормозная МДС: 
(3.9)где:
- число витков рабочей обмотки (144 витка); 
(3.10)где:
- ток короткого замыкания со стороны системы; 
- принятое число витков тормозной обмотки.Далее по тормозной характеристике при максимальном торможении определяется точка с координатами
и 
, которая соединяется с точкой начала координат. Находится 
по пересечению прямой с тормозной характеристикой при максимальном торможении (верхняя характеристика) и определяется по (1.7) коэффициент чувствительности.2.4 Поперечная дифференциальная защита генератора от межвитковых коротких замыканий в обмотке статора