Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

transform.ru :: Денисов В.И., Дзюба А.А. Основы рыночных отношений в электроэнергетике / Электрические станции
 

 

Режимы перевозбуждения трансформаторов электростанций и работа их дифференциальной защиты

 

 

Савченко Е. В., канд. техн. наук, Украина, Киев

 

 

 

 

Режимы перевозбуждения трансформаторов и автотрансформаторов (в дальнейшем трансформаторов), т.е. симметричного повышения магнитной индукции в сердечнике, могут возникать при повышении напряжения питания или при снижении частоты напряжения. Особенности режимов перевозбуждения трансформаторов и методы их защиты в этих режимах изложены, например, в [1, 2].

На трансформаторах электростанций перевозбуждение наиболее вероятно в трёх режимах холостого хода блока генератор - трансформатор:

1)     при выбеге возбуждённого генератора;

2)     при значительном повышении напряжения генератора, возникающем вследствие неисправности в системе возбуждения (СВ) или в результате ошибки персонала;

3)    при кратковременном повышении напряжения генератора в момент отключения блока от сети, когда напряжение очень быстро возрастает до уровней сверхпереходной и переходной электродвижущей силы (ЭДС).

Для предотвращения перевозбуждения трансформаторов в режиме 1 в системах возбуждения генераторов предусмотрена цепь гашения поля при снижении частоты до 45 Гц. В современных СВ имеется также дополнительный канал ограничения возбуждения по параметру U/f, где U и f - соответственно напряжение статора генератора и его частота.

Ограничение напряжения турбогенераторов в режиме 2 осуществляется с помощью защиты максимального напряжения [3], впервые предложенной автором совместно с инженером В.М. Тарнавским [4].

Увеличение тока намагничивания трансформатора в режиме его перевозбуждения может вызвать ложное срабатывание устройств дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ).

Для устройств ДЗТ, выполненных на электромагнитном принципе (серии РНТ-560, ДЗТ-11 и др.), срабатывание в режимах перевозбуждения трансформаторов маловероятно из-за высокого уровня уставок этих реле, превышающих номинальный ток трансформатора. Проблема, в основном, касается последующих поколений устройств ДЗТ, ток срабатывания которых существенно ниже номинального. В частности, реле типа ДЗТ-21(23), как правило, настраиваются на ток срабатывания, равный 30% номинального тока трансформатора [5]. В реле этого типа предусмотрено процентное торможение, торможение с использованием время-импульсного принципа и торможение по току второй гармоники.

Однако перед током намагничивания трансформатора, возникающим в режимах перевозбуждения, реле типа ДЗТ-21(23) оказывается безоружным в связи с полным отсутствием торможения. Действительно, кривая тока в этом режиме симметрична относительно оси времени, поэтому не содержит чётных гармоник, в том числе и второй. Нет и нулевых площадок для время-импульсного торможения, а процентное торможение начинает действовать только при увеличении тока выше номинального. В этих условиях реле типа ДЗТ-21(23) "честно" сработает при увеличении тока намагничивания трансформатора до 30% его номинального тока.

Кривая тока намагничивания в режиме перевозбуждения содержит только нечётные гармоники, наиболее выраженная из которых - третья - может быть задействована для торможения только в редко встречающихся случаях включения трансформаторов тока непосредственно внутри треугольника обмотки низкого напряжения (НН), поэтому в современных устройствах ДЗТ для торможения используется пятая гармоника. В схеме реле типа ДЭТ-21(23) цепь торможения пятой гармоникой нетрудно было выполнить по аналогии с цепью второй гармоники, однако разработчики этого реле почему-то этого не сделали.

Попутно заметим, что торможение током второй гармоники полезно только в режимах с бросками тока намагничивания (БТН), когда кривая тока смещена относительно оси времени, а торможение с использованием время-импульсного принципа - только в режимах включения под напряжение холостого трансформатора, когда в кривой тока могут появляться бестоковые участки. Однако, если БТН возникает в режиме восстановления напряжения после отключения близких ко­ротких замыканий (КЗ) в питающей сети, то в кри­вой тока трансформатора бестоковых пауз может не быть из-за наличия тока нагрузки. Это относится и к так называемому "ответному" БТН, возникающему в работающем трансформаторе при включении под напряжение смежного трансформатора.

Возможность ложного срабатывания реле типа ДЗТ-21 в режимах перевозбуждения трансформаторов подтверждается и практикой. Так, в 2012 г. на одной из АЭС Украины непосредственно после отключения энергоблока мощностью 1000 МВт было зафиксировано срабатывание четырёх реле дифференциальной защиты типа ДЗТ-21: защиты повышающего трансформатора блока (ПТБ), защиты обоих рабочих трансформаторов собственных нужд (ТСН) и общей защиты блока генератор - трансформатор.

Перед отключением блока турбогенератор (ТГ) работал с повышенными значениями напряжения и тока ротора и статора, что было вызвано неисправностью в системе возбуждения ТГ. В связи с этим сверхпереходная и переходная ЭДС генератора были значительными, и после отключения выключателя высокого напряжения (ВН) блока напряжение статора составило около 150% номинального, что вызвало значительное насыщение сердечников всех трёх трансформаторов блока.

Выводы

1.   На трансформаторах электростанций иногда возникают различные режимы перевозбуждения, т.е. симметричного повышения магнитной индукции в сердечнике. Это происходит, например, в результате кратковременного повышения напряжения генератора в момент отключения блока от сети, когда напряжение очень быстро возрастает до уровней сверхпереходной и переходной ЭДС.

2.    В одном из таких режимов, возникших на энергоблоке АЭС мощностью 1000 МВт, ток намагничивания повышающего трансформатора блока достиг 57% номинального, а ток намагничивания трансформаторов собственных нужд - 90 - 100% номинального, что вызвало ложное срабатывание всех четырёх комплектов дифференциальных реле типа ДЗТ-21: защиты ПТБ, защиты обоих ТСН и общей защиты блока.

       3.   На основании выполненных расчётов можно сделать заключение, что ложное срабатывание реле типа ДЗТ-21(23) возможно и при отключении энергоблоков в нормальных режимах работы. Вероятность такого срабатывания повышается с возрастанием переходного реактивного сопротивления Xd турбо- или гидрогенераторов, работающих в составе блока.

4.      Известны случаи ложного срабатывания реле типа ДЗТ-21 и в других режимах работы трансформаторов, что приводит к заключению о необходимости их замены на более совершенные реле (терминалы). До замены целесообразно существенно повысить их ток срабатывания и прежде всего минимальный ток срабатывания, соответствующий горизонтальной части тормозной характеристики.

Список литературы

    1. Засыпкин А. С. Релейная защита трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1989.

2.   Инструкция по эксплуатации трансформаторов. М.: Энергия, 1978.

3.   Ванин В. Н. Релейная защита блоков турбогенератор - трансформатор. М.: Энергоиздат, 1982.

4.    Савченко Е. В. Защита максимального напряжения турбо­генераторов. - Электрические станции, 1970, № 10.

5.   Голанцов Е. Б., Молчанов В. В. Дифференциальные защиты трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). М.: Энергоатомиздат, 1990.

6.   Голодное Ю. М. Самозапуск электродвигателей, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.

7.   Мамиконянц JI. Г. О переходных процессах в синхронных машинах с успокоительными контурами на роторе. - Электричество, 1954, № 7.

8.   ГОСТ 183-74. Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия. Межгосударственный стандарт.

     9.  Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Алексеев С. В., Баумштейн И. А., Либер- ман А. Я., Милов В.

   С., Рапопорт М. И., Федотов И. М., Хомяков М. В., Царёв М. И. М.: Энергия, 1974.

10. О предотвращении ложной работы дифференциальной защиты ДЗТ-21 пускорезервных трансформаторов собственных нужд электростанций. Противоаварийный циркуляр № Ц-04-87 (Э).


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полное содержание материала Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  Савченко Е.В.  Режимы перевозбуждения трансформаторов электростанций и работа их дифференциальной защиты

Электрические станции. - 2014, № 8. - С. 38-43.
11.09.2014
Материал размещен на www.transform.ru: 15.09.2014 г.

 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????