Защита обмотки статора генератора от однофазных КЗ
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?дмагничиванием шинного типа (ТНПШ)
Тип трансформатора токаНоминальный ток Iном.т.т, АЭ. д. с. небаланса по вторичной цепи, ВЕ нб. несЕ нб. подмТНПШ-117500,060,1ТНПШ-230000,0850,1ТНПШ-345000,10,1
Вторичные обмотки всех трансформаторов тока содержат w2 = 39 витков. Сопротивление ветви намагничивания ZНАМ, приведенное ко вторичной цепи, меняется в пределах 10 - 15 Ом. В защите применено реле с сопротивлением обмотки Zp = 9 ом и коэффициентом возврата kB = 0,85. Сопротивления Zp и ZНАМ имеют одинаковый угол. Параметры генератора приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2 - Параметры генератора
ВариантеНоминальная мощность РНОМ, МВт30Номинальное напряжение UH0M, кВ10,5Коэффициент мощности cos ?0,85Емкость обмотки статора по отношению к земле C0, мкФ/фазу0,16
Решение.
Номинальный ток генератора:
По номинальному току выбираю трансформатор тока ТНПШ-2.
Собственный емкостной ток генератора:
Ток небаланса, приведенный к вторичной стороне ТНПШ:
Ток небаланса ТНПШ, приведенный к первичной стороне трансформатора:
Первичный ток срабатывания защиты:
Ток срабатывания реле:
3.Особенности защиты
Замыкания на землю обмотки статора генератора, работающего в режиме изолированной нейтрали, могут быть достаточно опасными вследствие того, что, несмотря на сравнительно небольшие емкостные токи КЗ, возникающая электрическая дуга повреждает изоляцию и оплавляет активную сталь статора. Защиты генераторов в блоках генератор-трансформатор выполняются наиболее простым образом на основе контроля значения напряжения нулевой последовательности 3Uo при изолированной нейтрали или тока 3I0, протекающего через заземляющий трансформатор.
Возможность селективного отключения КЗ на землю в генераторе и сети генераторного напряжения основана на том, что при внешнем КЗ на землю напряжения нулевой последовательности в сети генераторного напряжения теоретически не возникает ввиду запирания токов нулевой последовательности трансформатором при соединении обмоток звезда-треугольник. На практике при замыкании на землю возникает напряжение 3U0, обусловленное емкостью Сом между обмотками трансформатора. Однако, учитывая, что емкость Сом значительно меньше результирующей емкости Сог в сети генераторного напряжения, значение напряжения 3U0 при внешнем КЗ достаточно мало. Указанное дает возможность выполнить защиту от замыканий на землю путем контроля напряжения 3U0 или контроля тока 3I0 через заземляющий трансформатор, соединяющий нейтраль генератора с землей.
Следует отметить, что данная защита не может охватить 100% обмотки статора генератора, так как контролируемые величины 3U0 и 3I0 пропорциональны числу витков фазы между нейтралью и местом замыкания на землю. В частности при замыкании на землю нейтрали генератора число витков, определяющее составляющие нулевой последовательности, равно нулю, и величины 3U0 и 3I0 отсутствуют. Поэтому данная защита в микропроцессорном исполнении охватывает 90-95% обмотки статора, т.е. имеет мертвую зону при КЗ вблизи нейтрали генератора.
Направленная защита нулевой последовательности генераторов, присоединяемых к сборным шинам. В данном случае напряжение нулевой последовательности практически одинаково при замыкании на землю на выводах генератора и в близлежащей сети. Для обеспечения селективной защиты в этом случае возможно принятие таких же решений, как и для защиты объектов сетей с малым током замыкания на землю. В случае, если суммарная емкость внешней по отношению к рассматриваемому генератору сети значительно больше емкости генератора, то возможно использование только контроля значения тока нулевой последовательности. В более сложном случае, когда генератор достаточно мощный и его емкость по отношению к земле соизмерима с емкостью внешней сети, необходимо применение направленной защиты нулевой последовательности. Указанная защита по рассмотренным выше причинам также имеет мертвую зону (5-10%) при КЗ вблизи нейтрали генератора, где напряжение нулевой последовательности 3U0 при замыкании на землю с учетом необходимости отстройки от небалансов в нормальном режиме недостаточно для срабатывания защиты.
4.Сравнительный анализ отечественных и зарубежных образцов РЗ
В настоящий момент существует множество устройств защиты генераторов различных фирм-изготовителей, в которых присутствует функция защиты обмотки статора от однофазных замыканий на землю, например: терминал Сириус-ГС фирмы Радиус; шкафы Ш 1110МГ, Ш 1111 Г. (Ш 1112 Г.), Ш 1113 Г. фирмы ЭКРА; устройства MiCOM P225, MiCOM P220 фирмы AREVA; устройства RET 316*4 - 2, RET 316*4 - 3, RET 316*4 - 4, RET 316*4 - 12 фирмы ABB; устройства Sepam 1000+ G40, Sepam 1000+ G82, Sepam 1000+ G87, Sepam 1000+ G88 фирмы SCHNEIDER ELECTRIC; устройство G60 фирмы General Electric; устройства 7UM512, 7UM515, 7UM62 фирмы Siemens AG. У всех этих образцов примерно одинаковый набор функций. Сравнение отечественных и зарубежных образцов выполним на примере терминала Сириус-ГС фирмы Радиус и Siemens SIPROTEC 7UM512.
Научно-производственная фирма Радиус выпускает микропроцессорные устройства Сириус
Профиль деятельности:
Разработка и производство микропроцессорных терминалов
Шкафов РЗА на базе микропроцессорных терминалов,
Средств определения повреждения воздушных линий.
Средств испытаний и диагностики оборудования и линий
Серия микропроцессорных защит Сириус