Защита от асинхронного режима генератора в составе РЗА турбины ТЭЦ

Асинхронный режим работы генератора ТЭЦ — опасная ситуация, способная привести к серьёзным авариям. Система релейной защиты и автоматики (РЗА) включает механизмы защиты от асинхронного режима, которые оперативно выявляют и устраняют нарушения. В этой статье разберём принципы работы, схемы и алгоритмы срабатывания защиты.

Виды защиты от асинхронного режима

Существует два основных типа защиты, различающихся по сценарию срабатывания:

• защита от асинхронного режима без потери возбуждения;
• защита от асинхронного режима с потерей возбуждения.

Рассмотрим особенности каждой из них.

Защита без потери возбуждения: принцип работы

Эта система направлена на раннее обнаружение асинхронного режима, не сопровождающегося потерей возбуждения.

Основной принцип функционирования

Мониторинг комплексного сопротивления в точке подключения измерительных трансформаторов:

• трансформаторов тока (ТТ);
• трансформаторов напряжения (ТН).

В асинхронном режиме параметры напряжения и тока изменяются в каждой точке энергосистемы. Это приводит к изменению их отношения (сопротивления). Отслеживание этого параметра позволяет:

• заблаговременно выявить асинхронный режим;
• предотвратить развитие серьёзных аварий.

Требования к подключению

Система должна быть соединена с ТТ и ТН, установленными со стороны линейных выводов генератора.

Действия при срабатывании

• отключение генераторного выключателя;
• запуск устройства резервирования отключения выключателя (УРОВ);
• гашение поля генератора (при работе с основным или резервным возбудителем).

Защита с потерей возбуждения: особенности реализации

Этот тип защиты требует подключения:

• к трансформаторам тока (со стороны нулевых выводов генератора);
• к трансформаторам напряжения (со стороны линейных выводов).

Принцип работы

Основан на контроле полного сопротивления в месте подключения измерительных ТТ и ТН.

Характеристика срабатывания

Представлена кругом в III–IV квадрантах комплексной плоскости сопротивлений. При срабатывании измерительного органа генерируется сигнал, инициирующий процесс отключения.

Алгоритмы срабатывания и блокировки защиты

Для надёжной работы системы предусмотрены специальные механизмы предотвращения ложных срабатываний.

Основные механизмы блокировки

• при включении генератора методом самосинхронизации (пуск после срабатывания РТ_G с выдержкой времени РТ_G_t);
• при внешних несимметричных замыканиях через переходное сопротивление (блокировка от пускового органа защиты от несимметричных КЗ и перегрузок током обратной последовательности);
• при срабатывании органа контроля скорости изменения сопротивления;
• при активации функции контроля исправности цепей напряжения (КИН).

Алгоритмы действий при срабатывании

Различаются в зависимости от допустимости асинхронного режима.

При допустимости асинхронного режима

Первая выдержка времени:

• отключение вводов рабочего питания секций с. н. 6 кВ;
• гашение поля генератора (при работе с основным/резервным возбуждением);
• включение контактора, шунтирующего обмотку ротора, в блок релейной форсировки турбины.

Вторая выдержка времени:

• отключение блочного выключателя;
• пуск УРОВ выключателя;
• останов турбины.

При недопустимости асинхронного режима

Система действует незамедлительно:

• отключает выключатель;
• запускает УРОВ выключателя;
• гасит поле генератора (при работе с основным/резервным возбуждением);
• активирует блок релейной форсировки турбины;
• останавливает турбину.

Значение защиты для эксплуатации ТЭЦ

Грамотная настройка и функционирование защиты от асинхронного режима критически важны для:

• предотвращения выхода из строя дорогостоящего оборудования;
• снижения рисков аварийных остановок генерации;
• обеспечения стабильности энергосистемы;
• соблюдения требований промышленной безопасности.

Для инженеров и студентов, изучающих релейную защиту, понимание принципов работы этой системы — основа для эффективного обслуживания генераторов ТЭЦ.

Схема РЗА генератора турбины ТЭЦ представлены выше >>>

Перечень принятых сокращений:

• АВР – автоматический ввод резерва;
• АПВ – автоматическое повторное включение;
• АРМ – автоматизированное рабочее место
• АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим
• процессом;
• АУВ – автоматика управления выключателем;
• АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
• ВН – сторона высшего напряжения;
• ГЗ – газовая защита;
• ДЗ – дистанционная защита;
• ДЗГ – дифференциальная защита генератора;
• ДЗО – дифференциальная защита ошиновки;
• ДЗТ – дифференциальная токовая защита трансформатора;
• ДЗШ – дифференциальная защита шин;
• ЗИП – запасные части, инструменты и принадлежности;
• ИТС – информационно-технологические системы;
• КЗ – короткое замыкание;
• КИН – контроль исправности цепей напряжения;
• МТЗ – максимальная токовая защита;
• МПТ – микропроцессорный терминал;
• МПУ – микропроцессорное устройство;
• НН – сторона низшего напряжения;
• ПА – противоаварийная автоматика;
• РАС – регистрация аварийных событий;
• РЗА – релейная защита и автоматика;
• РПН — регулирование напряжения трансформатора;
• СВ – секционный выключатель;
• СТС – статическая тиристорная система самовозбуждения;
• СТСР – статическая тиристорная система возбуждения;
• ТН – измерительный трансформатор напряжения;
• ТСН – трансформатор собственных нужд;
• ТТ – измерительный трансформатор тока;
• УРОВ – устройство резервирования отказа выключателя;
• ЭМС – электромагнитная совместимость.