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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Abschnitt 3. Schutz und Automatisierung Relaisschutz. Schutz von Turbogeneratoren, die direkt an Generatorspannungssammelschienen betrieben werden1)
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regeln für die Installation elektrischer Anlagen (PUE) 3.2.34. Für Turbogeneratoren über 1 kV mit einer Leistung von mehr als 1 MW, die direkt an den Spannungssammelschienen des Generators betrieben werden, müssen Relaisschutzeinrichtungen gegen folgende Arten von Schäden und Störungen des Normalbetriebs vorgesehen werden: 1) mehrphasige Kurzschlüsse in der Generatorstatorwicklung und an ihren Klemmen; 2) einphasige Erdschlüsse in der Statorwicklung; 3) doppelte Erdschlüsse, von denen einer in der Statorwicklung und der zweite im externen Netz auftrat; 4) Kurzschlüsse zwischen Windungen einer Phase in der Statorwicklung (bei Vorhandensein paralleler Wicklungszweige); 5) externer Kurzschluss; 6) Überlastung mit Gegensystemströmen (für Generatoren mit einer Leistung von mehr als 30 MW); 7) symmetrische Überlastung der Statorwicklung; 8) Überlastung der Rotorwicklung mit Erregerstrom (für Generatoren mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter); 9) Erdschluss am zweiten Punkt des Erregerkreises; 10) asynchroner Modus mit Erregungsverlust (nach 3.2.49). 1. Die in 3.2.34 - 3.2.50 angegebenen Anforderungen können für andere Generatoren befolgt werden. 3.2.35. Für Turbogeneratoren über 1 kV mit einer Leistung von 1 MW oder weniger, die direkt an den Spannungssammelschienen des Generators betrieben werden, sollte eine Relaisschutzvorrichtung gemäß 3.2.34, Absätze 1-3, 5, 7 vorgesehen werden. Für Turbogeneratoren bis 1 kV mit einer Leistung bis 1 MW, die direkt an den Generatorspannungssammelschienen betrieben werden, wird empfohlen, den Schutz gemäß 3.2.50 durchzuführen. 3.2.36. Zum Schutz vor mehrphasigen Fehlern in der Statorwicklung von Turbogeneratoren über 1 kV mit einer Leistung von mehr als 1 MW, mit einzelnen Phasenanschlüssen auf der Neutralleiterseite, muss ein Längsdifferentialstromschutz vorgesehen werden (Ausnahme siehe 3.2.37). Der Schutz sollte alle Generatorschalter ausschalten, das Feld löschen und auch die Turbine stoppen. Der Schutzabdeckungsbereich sollte neben dem Generator auch die Verbindungen des Generators mit den Sammelschienen des Kraftwerks (bis zum Leistungsschalter) umfassen. Der Längsdifferentialstromschutz muss mit einem Betriebsstrom von nicht mehr als 0,6 In ausgeführt werden. Für Generatoren mit einer Leistung bis 30 MW mit indirekter Kühlung ist ein Schutz mit einem Betriebsstrom von 1,3-1,4 In zulässig. Wenn der Schutzbetriebsstrom größer als Inom ist, sollte eine Fehlerüberwachung der Stromschutzschaltungen vorgesehen werden. Der Längsdifferentialstromschutz muss mit Verstimmung gegenüber transienten Werten von Unsymmetrieströmen durchgeführt werden (z. B. Relais mit sättigungsfähigen Stromwandlern). Der Schutz sollte dreiphasig und mit drei Relais erfolgen. Für Generatoren mit einer Leistung von bis zu 30 MW kann der Schutz durch einen zweiphasigen Zwei-Relais-Schutz erfolgen, wenn ein Schutz gegen Doppelerdschlüsse vorhanden ist. 3.2.37. Zum Schutz vor mehrphasigen Fehlern in der Statorwicklung von Generatoren über 1 kV mit einer Leistung von bis zu 1 MW, die im Parallelbetrieb mit anderen Generatoren oder dem Stromnetz betrieben werden, muss eine Stromabschaltung ohne Zeitverzögerung vorgesehen sein, installiert ab die Generatorklemmen an die Sammelschienen. Wenn die Stromabschaltung den Anforderungen an die Empfindlichkeit nicht genügt, kann stattdessen ein Längsdifferentialschutz installiert werden. Die Verwendung einer Stromabschaltung anstelle eines Differentialschutzes ist auch für Generatoren höherer Leistung zulässig, die keine Phasenanschlüsse auf der Neutralleiterseite haben. Bei einfach betriebenen Generatoren über 1 kV mit einer Leistung bis 1 MW sollte als Schutz gegen mehrphasige Fehler in der Statorwicklung ein Schutz gegen äußere Kurzschlüsse eingesetzt werden (siehe 3.2.44). Der Schutz sollte alle Generatorschalter ausschalten und sein Feld löschen. 3.2.38. Um Generatoren über 1 kV vor einphasigen Erdschlüssen in der Statorwicklung mit einem natürlichen kapazitiven Erdschlussstrom von 5 A oder mehr (unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen einer Kompensation) zu schützen, muss ein Stromschutz vorgesehen werden, der auf die volle Erde anspricht Fehlerstrom oder seine Komponenten höhere Harmonische. Bei Bedarf können zum Einschalten Nullstromwandler direkt an den Generatorklemmen installiert werden. Der Einsatz eines Schutzes wird auch bei kapazitiven Erdschlussströmen von weniger als 5 A empfohlen. Der Schutz muss auf transiente Vorgänge abgestimmt sein und wie in 3.2.36 oder 3.2.37 wirken. Wenn der Erdschlussschutz nicht installiert ist (da er bei einem kapazitiven Erdschlussstrom von weniger als 5 A unempfindlich ist) oder nicht funktioniert (z. B. bei der Kompensation eines kapazitiven Stroms in einem Generatorspannungsnetz), wird der auf den Sammelschienen installierte Erdschlussschutz verwendet und ein auf das Signal wirkendes Isolationsüberwachungsgerät. 3.2.39. Bei der Installation eines Nullstromwandlers an Generatoren zum Schutz gegen einphasige Erdschlüsse muss ein Stromschutz gegen doppelte Erdschlüsse vorgesehen werden, der an diesen Stromwandler angeschlossen wird. Um die Betriebssicherheit bei hohen Stromwerten zu erhöhen, sollte ein Relais mit sättigbarem Stromwandler verwendet werden. Dieser Schutz muss ohne Zeitverzögerung erfolgen und als Schutz gemäß 3.2.36 oder 3.2.37 wirken. 3.2.40. Zum Schutz vor Kurzschlüssen zwischen den Windungen einer Phase muss in der Statorwicklung eines Generators mit Parallelzweigen ein einsystemiger Querdifferentialschutz ohne Zeitverzögerung vorgesehen werden, der als Schutz nach 3.2.36 fungiert. 3.2.41. Um Generatoren mit einer Leistung von mehr als 30 MW vor Strömen zu schützen, die durch äußere asymmetrische Kurzschlüsse verursacht werden, sowie vor Überlastung mit Gegensystemstrom, sollte ein Gegensystemstromschutz vorgesehen werden, der bei einer Auslösung mit zwei Zeitverzögerungen arbeitet (siehe 3.2.45). XNUMX). Bei Generatoren mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter sollte der Schutz mit einer Stufen- oder abhängigen Zeitverzögerungskennlinie erfolgen. In diesem Fall sollten die Sprung- und Abhängigkeitskennlinien bei den zweiten (höheren) Zeitverzögerungen nicht höher sein als die Kennlinien zulässiger Generatorüberlastungen mit Gegensystemstrom. Bei Generatoren mit indirekter Kühlung der Wicklungsleiter sollte der Schutz mit einer unabhängigen Zeitverzögerung mit einem Betriebsstrom erfolgen, der den für den Generator zulässigen Wert nicht überschreitet, wenn 2 Minuten lang ein Gegensystemstrom durch ihn fließt; Eine kürzere Schutzverzögerungszeit sollte die zulässige Dauer eines zweiphasigen Kurzschlusses an den Generatorklemmen nicht überschreiten. Der auf die Auslösung wirkende Schieflastschutz muss durch ein empfindlicheres Element ergänzt werden, das auf ein unabhängiges Zeitverzögerungssignal wirkt. Der Betriebsstrom dieses Elements sollte nicht höher sein als der zulässige Gegensystemstrom für einen bestimmten Generatortyp. 3.2.42. Um Generatoren mit einer Leistung von mehr als 30 MW vor externen symmetrischen Kurzschlüssen zu schützen, muss ein Maximalstromschutz mit einem Mindestspannungsanlauf vorgesehen werden, der durch ein an den Phasenstrom angeschlossenes Stromrelais und ein an den Phasenstrom angeschlossenes Mindestspannungsrelais durchgeführt wird Phase-Phase-Spannung. Der Schutzbetriebsstrom sollte etwa 1,3–1,5 Inom betragen, und die Betriebsspannung sollte etwa 0,5–0,6 Inom betragen. Bei Generatoren mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter kann anstelle des angegebenen Schutzes ein Einzelrelais-Distanzschutz installiert werden. 3.2.43. Um Generatoren mit einer Leistung von mehr als 1 MW bis 30 MW vor externen Kurzschlüssen zu schützen, sollte ein Maximalstromschutz mit einem kombinierten Spannungsstart verwendet werden, der aus einem an die Phase-zu-Phase-Spannung angeschlossenen Minimalspannungsrelais und einem negativen besteht Sequenzspannungsfilter-Relaisgerät, das den Stromkreis des Mindestspannungsrelais unterbricht. Der Ansprechstrom des Schutzes und die Ansprechspannung des Mindestspannungselements sollten den in 3.2.42 angegebenen Werten entsprechen. Die Ansprechspannung des Gegenspannungsfilter-Relaisgeräts beträgt 0,1–0,12 Unenn. 3.2.44. Bei Generatoren über 1 kV mit einer Leistung bis zu 1 MW muss ein Maximalstromschutz zum Schutz vor externen Kurzschlüssen verwendet werden, der an die Stromwandler auf der Neutralleiterseite angeschlossen wird. Die Schutzeinstellung sollte entsprechend dem Laststrom mit dem erforderlichen Spielraum ausgewählt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, einen vereinfachten Unterspannungsschutz (ohne Stromrelais) zu verwenden. 3.2.45. Der Schutz von Generatoren mit einer Leistung von mehr als 1 MW vor Strömen durch äußere Kurzschlüsse muss unter Einhaltung folgender Anforderungen erfolgen: 1. Der Schutz sollte an Stromwandler angeschlossen werden, die an den Generatorklemmen auf der Neutralseite installiert sind. 2. Bei einer Aufteilung der Spannungsschienen des Generators sollte der Schutz mit zwei Zeitverzögerungen erfolgen: mit einer kürzeren Verzögerung zum Ausschalten der entsprechenden Abschnitts- und Sammelschienenschalter, mit einer längeren Verzögerung zum Ausschalten des Generatorschalters und der Feldlöschung . 3.2.46. Bei Generatoren mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter muss ein Rotorüberlastschutz vorgesehen werden, wenn der Generator sowohl mit Haupt- als auch mit Noterregung betrieben wird. Der Schutz sollte mit einer unabhängigen oder stromabhängigen Zeitverzögerung erfolgen und auf einen Spannungs- oder Stromanstieg in der Rotorwicklung reagieren. Der Schutz sollte so wirken, dass er den Generatorleistungsschalter trennt und das Feld löscht. Der Rotor sollte mit einer kürzeren Zeitverzögerung vom Schutz entladen werden. 3.2.47. Der Schutz des Generators vor Strömen, die durch symmetrische Überlastung verursacht werden, muss in Form eines Überstromschutzes erfolgen, der auf ein zeitverzögertes Signal wirkt und den Strom einer Statorphase nutzt. Zum Entladen und ggf. zum automatischen Abschalten des Generators mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter bei symmetrischen Überlastungen darf ein Rotorschutz verwendet werden, der gemäß 3.2.46 durchgeführt wird und auf Rotorüberlastungen reagiert, die mit symmetrischen Überlastungen von Turbogeneratoren einhergehen. 3.2.48. Der Schutz gegen Erdschlüsse am zweiten Punkt des Erregerkreises von Turbogeneratoren muss in einem Satz für mehrere (jedoch nicht mehr als drei) Generatoren mit ähnlichen Parametern der Erregerkreise vorgesehen werden. Der Schutz sollte nur dann aktiviert werden, wenn an einer Stelle des Erregerkreises ein Erdschluss auftritt, der bei der periodischen Isolationsüberwachung erkannt wird (siehe Kapitel 1.6). Der Schutz muss bei Generatoren mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter den Generatorleistungsschalter und die Feldunterdrückung auslösen und bei Generatoren mit indirekter Kühlung ein Signal oder eine Auslösung auslösen. 3.2.49. Bei Turbogeneratoren mit direkter Kühlung der Wicklungsleiter wird empfohlen, Schutzvorrichtungen gegen Asynchronbetrieb mit Erregungsverlust zu installieren. Stattdessen ist es zulässig, eine automatische Erkennung des Asynchronmodus nur anhand der Position automatischer Felddämpfungseinrichtungen vorzusehen. Beim Betrieb der angegebenen Schutzeinrichtungen oder beim Abschalten des AGP muss bei Generatoren, die den Asynchronbetrieb zulassen, ein Signal über den Erregungsverlust gegeben werden. Generatoren, die keinen Asynchronbetrieb zulassen, und bei Blindleistungsmangel im System müssen andere Generatoren, die die Erregung verloren haben, vom Netz getrennt werden, wenn die angegebenen Geräte (Schutz oder automatische Feldunterdrückung) in Betrieb sind. 3.2.50. Der Schutz von Generatoren bis 1 kV mit einer Leistung von bis zu 1 MW mit ungeerdetem Neutralleiter vor Schäden aller Art und anormalen Betriebsbedingungen sollte durch die Installation eines Leistungsschalters mit Überstromauslösern oder eines Schalters mit Überstromschutz in zwei- Phasenausführung an den Klemmen. Wenn auf der Neutralleiterseite Klemmen vorhanden sind, sollte der angegebene Schutz nach Möglichkeit an an diesen Klemmen installierte Stromwandler angeschlossen werden. Bei diesen Generatoren mit fest geerdetem Neutralleiter muss dieser Schutz in dreiphasiger Ausführung erfolgen.
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