3.3.2. Токовая защита обратной последовательности

К защите предъявляются требования интегральности, т.е. она должна суммировать за весь период сработавшего состояния ее пусковых органов и отключать генератор, если достигает значения А. Кроме того, в характеристике защиты необходимо учитывать предварительный нагрев ротора током . Это значит, что после срабатывания и последующего возврата защита не сразу сбрасывала бы предварительно набранное время, а постепенно "остывала". Скорость ее "остывания" должна приближаться к скорости "остывания" ротора.

Длительно допустимые токи обратной последовательности для турбо- и гидрогенераторов составляют соответственно (5...7) и до 10% от номинального. Защита при этом действует на сигнал, и за время, допустимое по тепловой характеристике генератора, персонал должен обнаружить и отключить источник несимметрии или разгрузить генератор. При больших перегрузках защита отключает генератор от системы.

В настоящее время на генераторах с непосредственным охлаждением обмоток в зависимости от их мощности и типа эксплуатируется несколько вариантов исполнения защиты по току обратной последовательности с использованием в качестве пусковых органов реле тока обратной последовательности. Общим элементом для всех этих реле является фильтр тока обратной последовательности (ФТОП).

На генераторах мощностью (60...200) МВт применяется трех или четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности с независимыми выдержками времени (рисунок 4.9). В схемах защиты используются фильтры реле РТФ-7/1 (AKJ1) и РТФ-7/2 (AKJ2), включающие в себя промежуточные трансформаторы тока, активно-емкостный ФТОП, схему измерения токов обратной последовательности, сигнальный и отключающий орган. Уставки реле РТФ-7/1 изменяются в пределах (0,04...0,08) для 1K1 и (0,4...0,8) для реле 1K2. Для реле РТФ-7/2 уставки соответственно для 2К1 (0,1...0,2) и 2К2 (0,3...1,2) . Реле 1К1 и 1К2 в РТФ-7/1 используются соответственно для сигнального органа (СО) и третьей ступени (III ступ.), реле 2К2 и 2К1 в РТФ-7/2 для четвертой ступени (IV ступ.) и второй (II ступ.) ступеней, соответственно.

Для первой самой грубой ступени (I ступ.) с током срабатывания порядка на выход ФТОП РТФ-7/2 включается токовое реле РТ-40/0,6(КА). Принципиальные схемы и описание работы реле РТФ-7 даны в [8].

Для генераторов мощностью (60...100) МВт защита обычно выполняется с тремя отключающими ступенями и одной сигнальной.

Первая ступень выполняет функции резервной защиты при к.з. в генераторе, на его выводах или шинах генераторного напряжения.

Рис.3.9. Четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности с независимыми выдержками времени.

Вторая ступень защиты предназначается для действия при несимметричных к.з. за повышающим трансформатором и автотрансформатором, удаленных к.з. и больших перегрузках.

Третья ступень действует при значительных перегрузках. Сигнальная ступень реагирует на появление длительно допустимой несимметрии. При этом допустимое время для снятия перегрузки генератора персоналом принимается равным (3...5) мин.

В таблице 3.4. приведены уставки ступеней защиты для турбогенераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения. Ток срабатывания указан в относительных единицах, время действия - в секундах.

Таблица 3.4

Тип генератора	СО		 ступень		 ступень		 ступень
ТВФ-60-2 кВ	0,05	180…300	1,8	2,3	0,6	8,5	0,25	40(20)
ТВФ-60-2 кВ	0,05	180…300	2,5	1,7	0,6	8,5	0,25	40(20)
ТВФ-100-2 кВ	0,05	180…300	2,0	2,2	0,6	8,5	0,25	40(20)

На генераторах мощностью (160...200) МВт, работающих в блоке с трансформаторами или автотрансформаторами, применяется четырехступенчатая защита с использованием тех же самых реле. Рекомендуются следующие параметры срабатывания ступеней этой защиты :

; с;

c; ;

; с;

с; ;

; c.

Схема оперативных цепей четырехступенчатой защиты обратной последовательности приведена на рис. 3.9.б. Токовые реле, входящие в комплекты AKJ1 и AKJ2, замыкают цепь соответствующего реле времени. Для I...IV ступеней предусмотрены реле времени КТ1...КТ4. Для получения выдержки времени IV ступени более 20 с используются два реле времени КТ4 и КТ4¹. Сигнальный орган действует через реле времени КТ5.

Все ступени, кроме первой, действуют на отключение с двумя выдержками времени. С меньшей производится отключение выключателей на стороне высшего напряжения (ВН), а с большей, учитывающей время отключения этих выключателей ( с), - отключение блока 3. От органов III и IV ступеней предусмотрено действие на деление шин ВН1. Действие каждой ступени фиксируется указательным реле КН1...КН6.

На генераторах мощностью 160 МВт и более устанавливается защита с интегрально-зависимой характеристикой срабатывания, выполняемая с использованием блок-реле РТФ-6М [9]. Структурная схема его приведена на рис.3.10.

Рис.3.10. Структурная схема блок-реле РТФ-6М.

РТФ-6М состоит из сигнального органа СО; пускового органа ПО, допускающего к работе интегральный орган; интегрального органа В с характеристикой срабатывания, соответствующей тепловой характеристике ротора ; органа, работающего без выдержки времени (отсечка I, отсечка II), входного преобразовательного устройства ВПУ на выходе ФТОП. Параметры срабатывания этого реле принимают от , исходя из длительно допустимой относительной величины тока обратной последовательности.

Относительный ток срабатывания пускового органа выбирается по условию обеспечения надежного пуска интегрального органа при максимальной выдержке времени последнего с:

, (3.25)

где - коэффициент отстройки, равный 1,1; - коэффициент возврата, равный 0, 85.

Расчет уставки интегрального органа не производится, принимается согласно описанию реле РТФ-6М и в соответствии с величиной защищаемого генератора.Орган отсечки I предназначен для резервирования защит смежных элементов при несимметричных к.з. в сети ВН: .

Время действия отсечки I при токе его срабатывания должно быть меньше времени срабатывания интегрального органа при том же токе.

Отсечка II предназначена для резервирования защит генератора на блоках с выключателями в цепи генератора. Уставка отсечки II выбирается таким образом, чтобы при двухфазном к.з. на выводах генератора при минимальном значении его тока обратной последовательности ( ) действие отсечки обеспечивалось бы с коэффициентом чувствительности не ниже 2, т.е. :

, (3.26)

Выдержка времени этой защиты для отстройки от времени действия основных быстродействующих защит генератора принимается с.