PUE. Pravidla elektroinstalace. Část 3. Ochrana a automatizace (kapitoly 3.1-3.4)

Pokud je v obvodu generátoru spínač, musí být dodatečný signál zemního spojení poskytnut na straně napětí generátoru transformátoru jednotky.

3.2.75. Na bloku s generátorem s nepřímým chlazením, sestávajícím z jednoho generátoru a jednoho transformátoru, se při absenci spínače v obvodu generátoru doporučuje zajistit pro blok jednu společnou podélnou diferenciální ochranu. Pokud je v obvodu generátoru spínač, musí být na generátor a transformátor instalována samostatná diferenciální ochrana.

Při použití dvou transformátorů v bloku místo jednoho a také při provozu dvou a více generátorů bez spínačů v bloku s jedním transformátorem (zvětšený blok) musí být na každém generátoru a transformátoru s výkonem 125 MVA a více zajištěna samostatná podélná diferenciální ochrana. Při absenci vestavěných proudových transformátorů na nízkonapěťových vstupech těchto transformátorů je přípustné použít společnou diferenciální ochranu pro dva transformátory.

Na bloku s generátorem, který má přímé chlazení vodičů vinutí, by měla být zajištěna samostatná podélná diferenciální ochrana generátoru. V tomto případě, pokud je v obvodu generátoru spínač, musí být pro jednotkový transformátor instalována samostatná diferenciální ochrana (nebo pro každý transformátor, pokud v jednotce s generátorem pracují dva nebo více transformátorů; při absenci vestavěných proudových transformátorů na nízkonapěťových vstupech těchto transformátorů je přípustné použít společnou diferenciální ochranu pro jednotkové transformátory); Pokud není k ochraně transformátoru jednotky k dispozici žádný jistič, měla by být instalována buď samostatná diferenciální ochrana, nebo společná podélná diferenciální ochrana jednotky (u jednotek skládajících se z jednoho generátoru a jednoho transformátoru je výhodnější společná diferenciální ochrana jednotky).

Na straně vysokého napětí lze diferenciální ochranu transformátoru (jednotky) připojit k proudovým transformátorům zabudovaným v transformátoru jednotky. V tomto případě musí být pro ochranu přípojnice mezi spínači na vysokonapěťové straně a transformátorem jednotky instalována samostatná ochrana.

Samostatná diferenciální ochrana generátorů musí být realizována jako třífázový, tříreléový systém s vybavovacím proudem podobným proudu specifikovanému v 3.2.36.

Pro zálohování uvedených diferenciálních ochran na jednotkách s generátory o výkonu 160 MW a více s přímým chlazením vodičů vinutí je nutné zajistit záložní diferenciální ochranu pokrývající generátor a transformátor jednotky spolu s přípojnicí na straně vysokého napětí.

U bloků a u generátorů s přímým chlazením vodičů vinutí o výkonu menším než 160 MW se doporučuje instalovat záložní diferenciální ochranu.

Při použití záložní diferenciální ochrany na jednotkách bez spínače v obvodu generátoru se doporučuje zajistit samostatnou hlavní diferenciální ochranu pro generátor a transformátor.

Pokud je v obvodu generátoru spínač, musí být záložní diferenciální ochrana provedena s časovým zpožděním 0,35-0,5s.

3.2.76. Na turbogenerátorech se dvěma nebo třemi paralelními větvemi statorového vinutí musí být zajištěna jednosystémová příčná diferenciální ochrana proti otočným zkratům v jedné fázi pracující bez časového zpoždění.

3.2.77. Na jednotkách s generátory o výkonu 160 MW a více s přímým chlazením vodičů vinutí musí být zajištěna zpětná proudová ochrana s integrální závislou charakteristikou odpovídající charakteristice přípustných přetížení chráněného generátoru zpětnými proudy. Ochrana musí působit tak, že vypne spínač generátoru, a pokud není k dispozici, odpojí jednotku od sítě. Pro zálohování ochrany prvků sousedících s bloky musí mít specifikovaná ochrana prvek s nezávislým časovým zpožděním, působícím k odpojení bloku od sítě a s dvoustupňovým působením podle 3.2.81.

Na jednotkách s generátory s výkonem menším než 160 MW s přímým chlazením vodičů vinutí, jakož i na jednotkách s hydrogenerátory s výkonem nad 30 MW s nepřímým chlazením by se měla proudová ochrana se zpětnou složkou provádět s krokovým nebo závislým časovým zpožděním. V tomto případě mohou mít různé ochranné stupně jedno nebo více časových zpoždění (viz 3.2.81, kapitola 4). Stanovený krok nebo závislé časové zpoždění musí být v souladu s charakteristikou přípustného přetížení generátoru zápornou složkou proudu (viz 3.2.41).

U bloků s nepřímo chlazenými turbogenerátory o výkonu nad 30 MW musí být provedena ochrana podle 3.2.41.

Všechny bloky s turbogenerátory o výkonu vyšším než 30 MW musí být kromě ochran, které fungují na odpojení, vybaveny alarmem přetížení proudu se zpětnou složkou, prováděným v souladu s 3.2.41.

3.2.78. Na jednotkách s generátory s výkonem nad 30 MW musí být provedena ochrana proti vnějším symetrickým zkratům, jak je uvedeno v 3.2.42. V tomto případě by se u hydrogenerátorů mělo odezvové napětí ochrany brát jako přibližně 0,6-0,7 jmenovité hodnoty. Na jednotkách s turbogenerátory, které mají záložní budič, musí být uvedená ochrana doplněna proudovým relé připojeným na proud z vysokonapěťové strany bloku.

U jednotek s generátory o výkonu 60 MW a více se doporučuje použít místo uvedené ochrany distanční ochranu. Na jednotkách s generátory, které mají přímé chlazení vodičů vinutí, je místo záložní diferenciální ochrany (viz 3.2.75) přípustné instalovat dvoustupňovou distanční ochranu proti mezifázovým zkratům.

První stupeň této ochrany, implementující zavřenou zálohu, musí být implementován s blokováním během oscilací a musí fungovat tak, jak je specifikováno v 3.2.81, článek 3, s časovým zpožděním ne větším než 1 s. První stupeň musí spolehlivě krýt blokový transformátor při zajištění selektivity s ochranou sousedních prvků. Redundance prvního stupně ochrany generátoru je povinná, pokud jsou na jednotce použity samostatné diferenciální ochrany pro transformátor a generátor.

Druhý stupeň, zavádějící vzdálenou zálohu, bude fungovat tak, jak je uvedeno v 3.2.81, odstavec 2.

V souladu s PUE jsou na moderních turbogenerátorech instalovány následující ochrany:

Podélná diferenciální ochrana.

Ochrana je hlavní rychle působící ochranou, působí bez časového zpoždění při sdružených poruchách generátoru a na svorkách v oblasti mezi transformátory proudu diferenciální ochrany. Za předpokladu dostatečné citlivosti může ochrana reagovat i na dvojité zemní spojení, když je jeden bod zemního spojení v rozsahu diferenciální ochrany generátoru.

Příčná diferenciální ochrana.

Jsou instalovány na turbogenerátorech, které mají paralelní větve statorového vinutí každé fáze.

Ochrana pracuje bez časové prodlevy při poruchách otáčení statorového vinutí.

Ochrana proti zemnímu spojení ve vinutí statoru.

Pro ochranu generátorů pracujících na přípojnicích s napětím nad 1 kV před jednofázovými poruchami ve vinutí statoru je zajištěna proudová ochrana, která reaguje na plný zemní poruchový proud nebo jeho vyšší harmonické složky. Ochrana je postavena proti přechodným procesům a funguje:

– s kapacitním zemním poruchovým proudem 5 A nebo více – k vypnutí všech spínačů generátoru a zhasnutí jeho pole;

– s kapacitním zemním poruchovým proudem menším než 5 A – na signál.

U generátorů pracujících v bloku s transformátorem (autotransformátorem) o výkonu větším než 30 MW je zajištěna ochrana proti zemním poruchám v napěťovém obvodu generátoru, pokrývající zpravidla celé vinutí statoru nízkonapěťové vinutí blokového transformátoru a napětí na přípojnici generátoru.

Když je výkon blokového generátoru 30 MW nebo méně, použije se ochrana, která pokrývá alespoň 85 % vinutí statoru od lineárních vývodů generátoru.

Ochrana funguje s časovým zpožděním ne delším než 0,5 sekundy do vypnutí jednotky.

Záporná proudová ochrana.

U moderních turbogenerátorů je povinné chránit proti toku proudů záporné sekvence Doba trvání ochrany je určena tepelnými charakteristikami generátoru. Ochrana se zpravidla provádí s časovým zpožděním v závislosti na velikosti proudu záporné složky (čím větší je proud

v opačném pořadí, tím rychleji by měl být vypnut

generátor). V některých případech se ochrana provádí po etapách

akce podle proudu a času.

Ochrana proti vnějším symetrickým zkratům Tato ochrana se provádí na odporovém relé. Ve starých schématech se ochrana provádí ve formě jednoproudového relé s napěťovým startem. Ochrana funguje při vypnutí s časovým zpožděním.

Ochrana proti asymetrickým proudům při přetížení generátoru. Je použit citlivý stupeň ochrany negativní sekvence, který pracuje s časovým zpožděním signálu.

Ochrana proti symetrickým proudům při přetížení generátoru je prováděna samostatným proudovým relé a pracuje s časovým zpožděním signálu.

Přepěťová ochrana je navržena tak, aby zabránila nárůstu napětí nad 1,2 Unom. na svorkách statoru generátoru pracujícího při volnoběžných otáčkách.

V důsledku špatné funkce budícího systému může dojít ke zvýšení napětí. Ochrana se aktivuje automaticky po přepnutí generátoru na volnoběh a uvolní se po zapnutí generátoru pod zátěží. Ochrana působí tak, že tlumí pole generátoru.

Ochrana proti asynchronnímu režimu (ztráta buzení).

Asynchronní režim nastává, když generátor zůstává bez buzení. Ochrana se provádí na odporovém relé a reaguje na změnu směru jalového výkonu, kdy při ztrátě buzení generátor začne spotřebovávat jalový výkon a nadále přenáší aktivní zátěž.

Ochrana vinutí rotoru před zemním spojením.

Zkrat v jednom bodě rotoru generátoru není nebezpečný stav. Když však dojde k druhému zkratu vinutí rotoru k zemi, proud vinutím rotoru se zvýší, což vede k jeho přehřátí. Kromě toho výskyt dvojitého zemního spojení vede k narušení symetrie magnetického toku a k silným vibracím. Na turbogenerátorech s přímým chlazením vinutí rotoru je proto zpravidla instalována ochrana proti zkratu vinutí rotoru v jednom místě typu KZR-3 s vlivem na signál. Po obdržení signálu je nutné takové turbogenerátory vyložit a vypnout.

U turbogenerátorů s nepřímým chlazením vinutí rotoru je povolen dlouhodobý provoz se zkratem v jednom bodě, ale se zavedením ochrany proti zemnímu spojení ve dvou bodech na signál.

Ochrana rotoru proti proudovému přetížení.

Rotor je při činnosti regulátoru nebo zesilovače buzení přetížen budicím proudem. Delší tok zvýšených budicích proudů může vést k přehřátí vinutí rotoru. Nejmodernější je ochrana s integrální charakteristikou typu RZR-1 (časové zpoždění závisí na hodnotě rotorového proudu). Ochrana se skládá ze signalizačního prvku a prvku, který působí na odbuzení a vypnutí generátoru.

U většiny generátorů dříve uvedených do provozu je ochrana proti přetížení rotoru provedena na principu nepřímého řízení přetížení, zaznamenávání nárůstu napětí na potenciometru připojeném k vinutí rotoru. Ochrana také působí na debuzení (de-force) a blokové vypnutí.

Na jednotkách generátor-transformátor (autotransformátor) jsou kromě uvedených ochran na generátoru instalovány následující:

Diferenční ochrana jednotky, fungující bez časové prodlevy pro vypnutí jednotky;

Plynová ochrana transformátoru a pomocného transformátoru s přepínačem odboček před vnitřním poškozením. Ochrana působí na signál a vypnutí jednotky.

Proudová ochrana s nulovou složkou proti zkratu vůči zemi v síti s uzemněným neutrálem. Ochrana akce

Odpovídá prvnímu časovému zpoždění vypnutí jističe na horní straně bloku a druhému časovému zpoždění vypnutí bloku.

Na jednotkách generátor-transformátor (autotransformátor), pokud je mezi generátorem a transformátorem přepínač, je místo diferenciální ochrany jednotky diferenciální ochrana transformátoru (autotransformátor), která pracuje bez časové prodlevy pro odpojení jednotky. . Působení ochrany generátoru se v tomto případě přenáší na odstavení generátoru za účelem zachování větve pro vlastní potřebu.

Na některých jednotkách generátor-transformátor je instalována záložní diferenciální ochrana jednotky. Ochrana zálohuje diferenciální ochranu generátoru, diferenciální ochranu transformátoru a diferenciální ochranu vysokonapěťové přípojnice. Ochrana funguje s časovým zpožděním 0,5 sekundy k vypnutí jednotky.