УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Основной задачей построения релейной защиты (РЗ) энергоблоков является обеспечение ее эффективного функционирования по возможности при любых видах повреждений, предотвращение развития повреждений и значительных разрушений защищаемого оборудования, предотвращение нарушения устойчивости в энергосистеме.
Для достижения требуемой эффективности функционирования защиты энергоблоков необходимо выполнить следующие условия:
основные защиты от внутренних КЗ должны обеспечивать быстрое отключение повреждений любого элемента блока. При этом не должно оставаться ни одного незащищенного участка первичной схемы. Однако в ряде случаев приходится вынужденно допускать применение защит, не полностью охватывающих защищаемое оборудование (например, при витковых замыканиях);
резервные защиты энергоблока также должны охватывать все его элементы и обеспечивать ближнее и дальнее резервирование соответственно основных защит блока и прилежащей сети. На АЭС ближнее резервирование должно быть быстродействующим;
повреждения, не сопровождающиеся КЗ и не отражающиеся на работе энергоблока, также должны по возможности быстро отключаться, если их развитие может привести к значительным разрушениям оборудования;
анормальные режимы должны автоматически ликвидироваться защитой, если недопустимы для оборудования или для энергосистемы.
В случаях, когда не требуется немедленная ликвидация анормального режима, допускается только сигнализация о его возникновении;
воздействие устройств РЗА должно быть увязано с технологическими защитами и автоматикой энергоблока.
Общие требования к резервным защитам энергоблоков
Резервные защиты должны осуществлять дальнее и ближнее резервирование при многофазных и однофазных КЗ.
Для повышения эффективности дальнего резервирования должно предусматриваться опережающее разделение при внешних КЗ систем шин, связанных и не связанных с поврежденным элементом.
В связи с тем, что на энергоблоках, присоединенных к шинам напряжением 110-220 кВ, может потребоваться разземление нейтралей трансформаторов для снижения уровней токов однофазных КЗ, при КЗ на землю блоки должны отключаться резервной защитой трансформаторов. Это необходимо для предотвращения повреждения изоляции в случае, если после отключения всех блоков с заземленной нейтралью трансформаторов при внешнем однофазном КЗ останутся не отключенными один и более блоков с разземленной нейтралью трансформаторов.
Для повышения надежности ближнего резервирования следует подавать питание оперативным током на взаимно резервируемые защиты от разных автоматических выключателей и соответственно предусматривать их действия на разные выходные реле.
Во избежание нарушений устойчивости в энергосистеме необходимо предусмотреть оперативное ускорение резервных защит при многофазных КЗ в случае вывода из действия защиты ошиновки напряжением 330 кВ и выше для ее проверки.
На АЭС для быстроты отключения многофазных КЗ при ближнем резервировании должны применяться дополнительные резервные быстродействующие защиты как на энергоблоках, так и на других элементах (на автотрансформаторах, шинах и др) и в прилегающей сети.
За рубежом имеются тенденции к более широкому совершенствованию ближнего резервирования. Все большее распространение получает ближнее резервирование, создаваемое двумя системами примерно равноценных взаимно резервируемых защит с отдельными выходными реле и катушками отключения выключателей и АГП. Эти системы получают питание оперативным током от разных аккумуляторных батарей.
Такой способ ближнего резервирования приводит к увеличению числа аппаратуры и устройств релейной защиты (особенно при невозможности отказаться от дальнего резервирования), поэтому в отечественной энергетике он только начинает применяться.
Резервные защиты энергоблоков, как правило, включают на фазные токи, подаваемые от трансформаторов тока со стороны нулевых выводов генератора. В случае отключения выключателя в цепи генератора будут отключены вместе с генератором и резервные защиты. Чтобы трансформатор блока не оставался в работе без резервных защит, со стороны высшего напряжения должна предусматриваться дополнительная резервная защита, используемая в указанном режиме.
На всех ТЭС и АЭС с генераторами, имеющими непосредственное охлаждение обмоток, должны предусматриваться устройства резервирований отказа выключателей (УРОВ) напряжением 110 кВ и выше, которые при отказе выключателя поврежденного блока обеспечивают его отключение от сети другими выключателями. Это необходимо для ускорения отключения поврежденного оборудования; при некоторых видах повреждений защита блока не резервируется защитами, установленными в прилегающей сети (например, при витковых замыканиях и замыканиях на землю); в ряде случаев дальнее резервирование не обеспечивается из-за недостаточной чувствительности защит в прилегающей сети.
При повреждении других смежных с блоком элементов и отказе выключателя блока УРОВ должен гасить поле генератора для ускорения отключения места повреждения и сокращения объема разрушений.
При наличии выключателя в цепи генератора должно предусматриваться устройство резервирования отказа этого выключателя для ускорения отключения поврежденного генератора защитами, действующими только на отключение отказавшего выключателя.
Кроме дальнего и ближнего резервирования УРОВ должны обеспечивать ускоренную ликвидацию анормального режима, вызванного неполнофазным отключением блока от сети при его останове или другими условиями (например, неисправностью выключателя или его цепей управления).