Министерство образования и науки Российской Федерации
Рубцовский индустриальный институт (филиал)
ГОУ ВПО “Алтайский государственный технический
университет им. И. И. Ползунова”
Кафедра электроэнергетики
Курсовой проект
по дисциплине: «Релейная защита и автоматика»
на тему: «Расчет защит синхронного генератора»
Вариант №13
Выполнил:
Студент гр. ЭПП-42д
Гуков А. М.
Проверил:
Мацанке И. А.
Рубцовск, 2008 г.
Содержание
Введение……………………………………………………………………..3
1 Исходные данные…………………………………………………………4
2 Основные повреждения и ненормальные режимы работы синхронного генератора…………………………………………………………………...5
3 Выбор и расчет защит для данного турбогенератора…………………..7
3.1 Продольная дифференциальная защита……………………………...11
3.2 Токовая защита нулевой последовательности……………………….14
3.3 Защита от перегрузки (МТЗ)………………………………………… 17
3.4 Защита минимального напряжения…………………………………..19
4 Список используемой литературы……………………………………...21
РИИ
гр. ЭПП
– 42д
2
2
В
ведение
Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами кибернетического типа, все элементы которых участвуют в сложном производственном процессе, основными специфическими свойствами которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому экономичное и надежное систем электроснабжения возможно при автоматическом регулировании ими. Для этой цели используют комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенную роль играет релейная защита и автоматика. Рост потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требует постоянного совершенствования устройств релейной защиты и автоматики. В настоящее время все чаще используют автоматизированные системы управления на основе универсальных и специализированных вычислительных машин. Вместе с тем широко применяют простейшие средства защиты и автоматики: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле прямого действия, магнитные трансформаторы тока и др. Наиболее распространены токовые защиты, простые устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного источника питания (АВР), и автоматической частотной разгрузки, используемые в установках с выключателями.
1 Исходные данные
Данные турбогенератора Т12
Мощность 12МВт
Номинальное напряжение 6кВ
Коэффициент мощности 0,8
КПД 0,976
Сверхпереходное
сопротивление турбогенератора
0,116
Данные трансформатора сведены в таблицу 1:
Таблица 1 – Каталожные данные трансформатора ТРДН 40000/110.
-
Тип
Номинальная мощность, МВА
Напряжение, кВ
Потери, кВт
,
%
,
%ВН
НН
ТРДН
40
110
6
52
175
10,5
0,7
Длина воздушных линий WL: L1=40 км; L2=20 км; L3=25 км.
Мощность короткого замыкания:
Также известна структурная схема системы электроснабжения. Она представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема электроснабжения
2 Основные повреждения и ненормальные режимы работы синхронного генератора
В процессе эксплуатации синхронных генераторов возможны повреждения обмоток статора и ротора, а также ненормальные режимы работы.
К повреждениям обмотки статора относятся многофазные короткие замыкания, однофазные замыкания на землю, двойные замыкания на землю, одно из которых возникло в обмотке статора, а второе во внешней сети, и замыкания между витками одной фазы. Наиболее опасны многофазные замыкания. Они сопровождаются большими токами, при этом электрическая дуга может привести не только к разрушению изоляции обмотки, но и к выплавлению значительного количества стали магнитопровода статора, что усложняет и удорожает ремонт генератора. Для ограничения размеров повреждения на генераторе предусматривается быстродействующая защита от многофазных коротких замыканий. Принципы ее исполнения определяются номинальным напряжением и мощностью генератора.
К повреждениям обмотки ротора относятся замыкания на землю в одной и второй точках. Так как цепи возбуждения выполняются изолированными от земли, то замыкание на землю является замыканием на магнитопровод ротора и ограничивается системой возбуждения генератора. Поэтому при замыкании водной точке режим работы цепи возбуждения остается неизменным, а через место повреждения ток не проходит. Такое повреждение опасности для генератора не представляет. Опасно замыкание во второй точке. При этом часть обмотки ротора, находящаяся между точками, оказывается закороченной, в связи с этим ток в обмотке возрастает и перегревает ее, а магнитный поток обмотки ротора искажается, вызывая вибрацию ротора. Эти вибрации особенно опасны для явнополюсных машин – гидрогенераторов.
О
сновными
ненормальными режимами работы синхронных
генераторов
являются: прохождение сверхтоков
симметричных и несимметричных перегрузках;
прохождение сверхтоков при внешних
коротких замыканиях; повышение напряжения;
асинхронный режим с потерей возбуждения;
перегрузка обмотки ротора током
возбуждения (для генераторов с
непосредственным охлаждением проводников
обмоток).
Симметричные перегрузки генераторов могут возникать при отключении или отделении параллельно работающих генераторов, при самозапуске электродвигателей, при толчках нагрузки, обусловленных технологическими процессами у потребителей, и по некоторым другим причинам.
Несимметричные перегрузки могут возникать при неполнофазном режиме работы сети генераторного напряжения и при значительной однофазной нагрузке.
Токи внешних коротких замыканий, как и токи перегрузки, вызывают перегрев генератора. Несимметричные короткие замыкания опасны влиянием значительных токов обратной последовательности.
Повышение напряжения генератора возникает при внезапном сбросе его нагрузки, так как у разгруженного генератора частота вращения ротора возрастает.
Асинхронный режим с потерей возбуждения для генераторов с непосредственным охлаждением проводников может быть недопустимым. В таких случаях рекомендуется иметь защиту от этого режима.
Перегрузка обмотки ротора током возбуждения может возникнуть, например, при длительной форсировке возбуждения. Перегрузка опасна для турбогенераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток, поэтому необходима разгрузка ротора или отключение генератора.