Sezione 3. Protezione e automazione

Protezione del relè. Generatore di protezione del blocco - trasformatore

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Norme per l'installazione degli impianti elettrici (PUE)

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3.2.72. Per i gruppi generatore-trasformatore con generatori di potenza superiore a 10 MW, devono essere previsti dispositivi di protezione a relè contro le seguenti tipologie di danneggiamento e modalità di funzionamento anomale:

1) guasti a terra lato tensione generatore;

2) cortocircuiti multifase nell'avvolgimento dello statore del generatore e sui suoi terminali;

3) cortocircuiti tra le spire di una fase nell'avvolgimento dello statore del turbogeneratore (secondo 3.2.76);

4) cortocircuiti multifase negli avvolgimenti e ai terminali del trasformatore;

5) guasti a terra monofase nell'avvolgimento del trasformatore e suoi terminali collegati alla rete con elevate correnti di guasto a terra;

6) cortocircuiti tra le spire negli avvolgimenti del trasformatore;

7) cortocircuito esterno;

8) sovraccarico del generatore da correnti di sequenza inversa (per unità con generatori di potenza superiore a 30 MW);

9) sovraccarico simmetrico dell'avvolgimento dello statore del generatore e degli avvolgimenti del trasformatore;

10) sovraccarico dell'avvolgimento del rotore del generatore con corrente di eccitazione (per turbogeneratori con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento e per idrogeneratori);

11) aumento della tensione sullo statore del generatore e sul trasformatore dell'unità (per le unità con turbogeneratori di potenza pari o superiore a 160 MW e per tutte le unità con idrogeneratori);

12) guasti a terra in un punto del circuito di eccitazione (secondo 3.2.85);

13) guasti a terra nel secondo punto del circuito di eccitazione di un turbogeneratore di potenza inferiore a 160 MW;

14) modalità asincrona con perdita di eccitazione¹⁾ (secondo 3.2.86);

15) abbassamento del livello dell'olio nella vasca del trasformatore;

16) rottura parziale dell'isolamento degli ingressi dei trasformatori da 500 kV.

1. Per prevenire il funzionamento asincrono senza perdita di eccitazione, vedere il cap. 3.3.

3.2.73. Le istruzioni per la protezione di generatori e trasformatori elevatori relative al loro funzionamento separato sono valide anche nel caso in cui siano combinati in un'unità generatore-trasformatore (autotrasformatore), tenendo conto dei requisiti forniti in 3.2.74 - 3.2.90 .

3.2.74. Sulle unità con generatori superiori a 30 MW, di norma, deve essere prevista una protezione da guasto a terra nel circuito di tensione del generatore, coprendo l'intero avvolgimento dello statore.

Quando la potenza del generatore dell'unità è pari o inferiore a 30 MW, è necessario utilizzare dispositivi che proteggano almeno l'85% dell'avvolgimento dello statore. L'uso di tali dispositivi è consentito anche su unità con turbogeneratori con una potenza da 30 a 160 MW, se è necessario collegare apparecchiature aggiuntive al circuito del generatore per proteggere l'intero avvolgimento dello statore.

La protezione deve essere eseguita con intervento di intervento con temporizzazione non superiore a 0,5 s su tutte le unità senza prese sulla tensione del generatore e con prese sui trasformatori ausiliari. Sulle unità collegate elettricamente alla rete ausiliaria o alle utenze alimentate da linee provenienti dalle prese tra il generatore e il trasformatore, se la corrente di guasto a terra capacitiva è pari o superiore a 5 A, è necessario installare una protezione per guasto a terra nell'avvolgimento dello statore del generatore. e contro il doppio guasto a terra, come previsto sui generatori di sbarre (vedi 3.2.38 e 3.2.39); se la corrente di guasto a terra capacitiva è inferiore a 5 A, allora la protezione da guasto a terra può essere eseguita come su unità senza prese sulla tensione del generatore, ma con intervento sul segnale.

Se è presente un interruttore automatico nel circuito del generatore, è necessario fornire un ulteriore allarme di guasto a terra sul lato della tensione del generatore del trasformatore dell'unità.

3.2.75. Su un'unità con un generatore a raffreddamento indiretto, costituito da un generatore e un trasformatore, in assenza di un interruttore nel circuito del generatore, si consiglia di prevedere una protezione differenziale longitudinale comune dell'unità. Se è presente un interruttore automatico nel circuito del generatore, è necessario installare una protezione differenziale separata sul generatore e sul trasformatore.

Quando si utilizzano due trasformatori nell'unità anziché uno, nonché quando si utilizzano due o più generatori senza interruttori automatici in un'unità con un trasformatore (unità ampliata), ciascun generatore e trasformatore con una capacità di 125 MVA e più deve essere dotato di una protezione differenziale longitudinale separata. In assenza di trasformatori di corrente incorporati agli ingressi a bassa tensione di questi trasformatori, è consentito utilizzare una protezione differenziale comune per due trasformatori.

Su un'unità con un generatore con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, dovrebbe essere prevista una protezione differenziale longitudinale separata del generatore. Allo stesso tempo, se nel circuito del generatore è presente un interruttore automatico, una protezione differenziale separata del trasformatore dell'unità (o ciascun trasformatore se due o più trasformatori funzionano nell'unità con il generatore; in assenza di corrente incorporata trasformatori agli ingressi a bassa tensione di questi trasformatori, è consentito utilizzare una protezione differenziale generale per i trasformatori a blocchi); in assenza di un interruttore a protezione del trasformatore dell'unità, è opportuno installare una protezione differenziale separata o una protezione differenziale longitudinale comune dell'unità (per unità composte da un generatore e un trasformatore, la protezione differenziale generale dell'unità è preferibile).

Dal lato della tensione più alta, la protezione differenziale del trasformatore (blocco) può essere collegata ai trasformatori di corrente integrati nel trasformatore a blocco. In questo caso, per proteggere la sbarra, è necessario installare una protezione separata tra gli interruttori lato alta tensione e il trasformatore dell'unità.

La protezione differenziale separata dei generatori deve essere trifase, a tre relè, con una corrente di intervento simile a quella specificata in 3.2.36.

Per riservare le protezioni differenziali indicate su unità con generatori di potenza pari o superiore a 160 MW, che hanno il raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, è necessario prevedere una protezione differenziale di riserva a copertura del generatore e del trasformatore dell'unità, unitamente a sbarre su lato alta tensione.

Si consiglia di installare la protezione differenziale di backup delle unità anche se la potenza dei generatori con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento è inferiore a 160 MW.

Quando si utilizza la protezione differenziale di backup su unità senza un interruttore automatico nel circuito del generatore, si consiglia di fornire protezioni differenziali principali separate per il generatore e il trasformatore.

Se è presente un interruttore nel circuito del generatore, la protezione differenziale di backup deve essere eseguita con un ritardo di 0,35-0,5 s.

3.2.76. Sui turbogeneratori con due o tre rami paralleli dell'avvolgimento statorico, deve essere prevista una protezione differenziale trasversale monosistema contro i cortocircuiti degli avvolgimenti in una fase, operante senza temporizzazione.

3.2.77. Sulle unità con generatori di potenza pari o superiore a 160 MW con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, deve essere prevista una protezione da corrente di sequenza inversa con una caratteristica dipendente integrale corrispondente alla caratteristica dei sovraccarichi ammissibili del generatore protetto da correnti di sequenza inversa. La protezione dovrebbe agire per spegnere l'interruttore del generatore e, in sua assenza, per spegnere l'unità dalla rete. Per riservare la protezione degli elementi adiacenti ai blocchi, la protezione specificata deve avere un elemento con temporizzazione indipendente, atto a disconnettere il blocco dalla rete e un'azione a due stadi secondo 3.2.81.

Sulle unità con generatori di potenza inferiore a 160 MW, che hanno il raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, nonché sulle unità con generatori idroelettrici di potenza superiore a 30 MW, che hanno il raffreddamento indiretto, la protezione della corrente di sequenza inversa dovrebbe essere eseguita con un passo o un ritardo dipendente. In questo caso, diverse fasi di protezione possono avere uno o più ritardi temporali (cfr. 3.2.81, punto 4). Il gradino indicato o il ritardo di tempo dipendente deve essere coerente con la caratteristica dei sovraccarichi di corrente di sequenza inversa ammissibili del generatore (vedere 3.2.41).

Sulle unità con turbogeneratori a raffreddamento indiretto di potenza superiore a 30 MW, la protezione deve essere eseguita conformemente a 3.2.41.

Tutti i gruppi con turbogeneratori di potenza superiore a 30 MW, oltre alle protezioni di intervento, devono essere provvisti di una segnalazione di sovraccarico mediante correnti di sequenza inversa, effettuata secondo 3.2.41.

3.2.78. Sulle unità con generatori di potenza superiore a 30 MW, la protezione contro i cortocircuiti simmetrici esterni deve essere realizzata come specificato in 3.2.42. Allo stesso tempo, per gli idrogeneratori, la tensione operativa di protezione dovrebbe essere presa circa 0,6-0,7 nominale. Sulle unità con turbogeneratori dotati di eccitatrice ausiliaria, la protezione specificata deve essere integrata da un relè di corrente attivato per la corrente dal lato a tensione più elevata dell'unità.

Sulle unità con generatori di 60 MW o più, si consiglia di utilizzare la protezione a distanza invece della protezione specificata. Sulle unità con generatori con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, invece della protezione differenziale di backup (vedere 3.2.75), è consentito installare una protezione distanziometrica a due stadi contro i cortocircuiti fase-fase.

Il primo stadio di questa protezione, che prevede la ridondanza a corto raggio, deve essere eseguito con blocco durante le oscillazioni e operare come specificato in 3.2.81, paragrafo 3, con un ritardo non superiore a 1 s. Il primo stadio deve circondare in modo sicuro il trasformatore a blocchi fornendo selettività con le protezioni degli elementi adiacenti. La ridondanza del primo stadio di protezione del generatore è obbligatoria se sull'unità vengono utilizzate protezioni differenziali separate per trasformatore e generatore.

Il secondo stadio che fornisce il backup a lungo raggio deve operare come specificato in 3.2.81, paragrafo 2.

Si consiglia di installare una protezione a distanza a due stadi e in presenza di una protezione differenziale di backup per aumentare l'efficacia del backup a lungo raggio. Entrambi gli stadi di protezione della distanza in questo caso devono funzionare come specificato in 3.2.81, paragrafo 2.

3.2.79. La protezione contro i cortocircuiti esterni sulle unità con generatori di capacità pari o inferiore a 30 MW deve essere eseguita in conformità a 3.2.43. I parametri di funzionamento della protezione sulle unità con idrogeneratori devono essere presi in conformità con 3.2.42, 3.2.43 e 3.2.78.

3.2.80. Sui gruppi generatore-trasformatore con interruttore magnetotermico nel circuito del generatore, in assenza di protezione differenziale di backup del gruppo, deve essere prevista una protezione di massima corrente dal lato alta tensione del gruppo, atta a supportare la protezione principale del gruppo trasformatore quando si lavora con il generatore spento.

3.2.81. La protezione di riserva dei gruppi generatore-trasformatore deve essere realizzata tenendo conto di quanto segue:

1. Nessuna protezione è installata sul lato della tensione del generatore del trasformatore dell'unità, ma viene utilizzata la protezione del generatore.

2. In caso di ridondanza a lungo raggio, la protezione dovrebbe agire, di norma, con due ritardi temporali: dal primo - per dividere il circuito dal lato della tensione più alta dell'unità (ad esempio, per spegnere il interruttori di connessione bus e sezionali), dal secondo - per disconnettere l'unità dalla rete.

3. In caso di ridondanza stretta, l'unità (generatore) deve essere disconnessa dalla rete, il campo del generatore deve essere estinto e l'unità fermata se richiesto dal 3.2.89.

4. Stadi separati o dispositivi di protezione di backup, a seconda del loro scopo e della convenienza d'uso per la ridondanza a lungo e corto raggio, possono avere uno, due o tre ritardi.

5. Si raccomanda di prevedere dispositivi di sgancio della tensione di protezione secondo 3.2.78 e 3.2.79 dal lato della tensione del generatore e dal lato della rete.

6. Per le protezioni principali e di backup dell'unità, di norma, devono essere forniti relè di uscita separati e alimentazione con corrente continua operativa da diversi interruttori automatici.

3.2.82. Sulle unità con turbogeneratori, la protezione contro i sovraccarichi simmetrici dello statore deve essere eseguita allo stesso modo dei generatori funzionanti su sbarre (vedere 3.2.47).

Nelle centrali idroelettriche prive di costante impegno del personale operativo, oltre alla segnalazione di sovraccarichi simmetrici, è opportuno prevedere una protezione con caratteristica indipendente, agendo con un ritardo maggiore per lo spegnimento del gruppo (generatore) e con un ritardo minore per lo scarico. Invece della protezione specificata, è possibile utilizzare dispositivi appropriati nel sistema di controllo dell'eccitazione.

3.2.83. Sui generatori con una potenza di 160 MW o più con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, la protezione contro il sovraccarico dell'avvolgimento del rotore dovuto alla corrente di eccitazione deve essere eseguita con un ritardo di tempo dipendente integrale, che corrisponde alla caratteristica dei sovraccarichi consentiti del generatore dalla corrente di eccitazione. Questa protezione deve agire allo sgancio.

Se è impossibile attivare la protezione per la corrente del rotore (ad esempio, con eccitazione senza spazzole), è consentito utilizzare la protezione con un ritardo di tempo indipendente che reagisce all'aumento della tensione nel circuito di eccitazione.

La protezione deve essere in grado di intervenire con un ritardo minore per ridurre la corrente di eccitazione. Se nel regolatore di eccitazione sono presenti dispositivi limitatori di sovraccarico, l'azione di scarico può essere effettuata contemporaneamente da questi dispositivi e dalla protezione del rotore. È inoltre consentito utilizzare il limitatore di sovraccarico nell'AVR per agire sullo scarico (con due ritardi temporali) e sullo sgancio. In questo caso la protezione con temporizzazione dipendente integrale potrebbe non essere installata.

Sui generatori a turbina di potenza inferiore a 160 MW con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento e sugli idrogeneratori di potenza superiore a 30 MW con raffreddamento indiretto, la protezione deve essere eseguita con le stesse modalità indicate in 3.2.46.

In presenza di dispositivi di controllo dell'eccitazione di gruppo sui generatori, si consiglia di eseguire la protezione con IDMT.

Quando i generatori vengono azionati con eccitatrice di riserva, la protezione da sovraccarico del rotore deve rimanere in funzione. Se non è possibile utilizzare la protezione con temporizzazione indipendente, è consentito fornire una protezione con temporizzazione indipendente sull'eccitatore di backup.

3.2.84. Sulle unità con turbogeneratori di potenza pari o superiore a 160 MW, per evitare un aumento di tensione in modalità a riposo, è necessario prevedere una protezione contro le sovratensioni, che viene automaticamente disabilitata quando il generatore è in funzione sulla rete. Quando la protezione è attiva, il campo del generatore e dell'eccitatore deve essere soppresso.

Sulle unità con generatori idroelettrici, è necessario fornire una protezione contro i picchi di tensione per impedire l'aumento della tensione durante l'eliminazione del carico. La protezione dovrebbe agire per spegnere l'unità (generatore) ed estinguere il campo del generatore. L'azione di protezione per arrestare l'unità è consentita.

3.2.85. La protezione contro i guasti a terra in un punto del circuito di eccitazione deve essere prevista per gli idrogeneratori, i turbogeneratori con avvolgimenti del rotore raffreddati ad acqua e tutti i turbogeneratori con una potenza di 300 MW e oltre. Sugli idrogeneratori, la protezione dovrebbe agire allo spegnimento e sui turbogeneratori - su un segnale.

La protezione contro i guasti a terra nel secondo punto del circuito di eccitazione dei turbogeneratori deve essere installata su unità di potenza inferiore a 160 MW secondo 3.2.48.

3.2.86. Sulle unità con turbogeneratori di potenza pari o superiore a 160 MW, con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, e con idrogeneratori, devono essere previsti dispositivi di protezione contro il funzionamento asincrono con perdita di eccitazione.

Questi dispositivi sono consigliati anche per l'utilizzo su turbogeneratori di potenza inferiore a 160 MW con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento. Su questi turbogeneratori è inoltre consentito prevedere il rilevamento automatico della modalità asincrona solo mediante la posizione disabilitata dei dispositivi di smorzamento automatico del campo (senza applicare la protezione contro la modalità asincrona).

Quando si trasferisce un turbogeneratore che ha perso l'eccitazione in modalità asincrona, i suddetti dispositivi di protezione o lo smorzamento automatico del campo dovrebbero agire sul segnale di perdita di eccitazione e commutare automaticamente il carico ausiliario nel ramo dell'unità il cui generatore ha perso l'eccitazione a un'alimentazione di riserva fonte.

Tutti gli idrogeneratori e turbogeneratori che non consentono il funzionamento asincrono, così come altri turbogeneratori in condizioni di carenza di potenza reattiva nel sistema sotto l'azione di questi dispositivi, devono essere disconnessi dalla rete.

3.2.87. Se nel circuito del generatore è presente un interruttore automatico con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, è necessario fornire ridondanza in caso di guasto di questo interruttore automatico (ad esempio, utilizzando un guasto dell'interruttore).

3.2.88. Il livello di guasto dell'interruttore di 110 kV e oltre nelle centrali elettriche deve essere eseguito tenendo conto di quanto segue:

1. Per evitare l'arresto non necessario di più unità di protezione di backup in caso di modalità a fase aperta su una di esse a seguito di un guasto di un interruttore automatico con azionamento monofase quando viene spento nelle centrali elettriche con generatori che hanno il raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, deve essere fornito un lancio accelerato del guasto dell'interruttore (ad esempio, dalla protezione della corrente del trasformatore a sequenza zero del blocco dal lato della rete con una grande corrente di guasto a terra).

2. Per le centrali elettriche in cui i gruppi generatore-trasformatore e le linee hanno interruttori comuni (ad esempio, quando si utilizza uno schema a uno e mezzo o uno schema a poligono), è necessario prevedere un dispositivo di disconnessione remota per spegnere l'interruttore e vietare la richiusura automatica all'estremità opposta della linea sotto l'azione del guasto dell'interruttore in caso di suo avvio dalla protezione di blocco. Inoltre, dovrebbe essere fornita l'azione del guasto dell'interruttore per arrestare il trasmettitore di protezione ad alta frequenza.

3.2.89. Quando si agisce sulla protezione dello statore del generatore e del trasformatore dell'unità contro i danni interni, nonché sulla protezione del rotore del generatore, l'elemento danneggiato deve essere disconnesso dalla rete, i campi del generatore e dell'eccitatrice devono essere estinta, l'accensione dell'interruttore e le protezioni tecnologiche devono essere interessate.

Se l'intervento della protezione comporta la diseccitazione del carico ausiliario collegato in derivazione all'unità, la protezione deve intervenire anche per aprire gli interruttori del circuito di alimentazione ausiliaria funzionante per trasferirli alla sorgente di backup utilizzando l'ATS.

Le protezioni di backup del generatore e del trasformatore dell'unità in caso di danni esterni devono funzionare in conformità con 3.2.81, paragrafo 2-4.

Nelle centrali termiche con schema a blocchi nella parte termica, nei casi di fermo macchina per danneggiamento interno, deve essere assicurato il completo fermo macchina. In caso di danni esterni, nonché sotto l'azione delle protezioni nei casi in cui il funzionamento dell'unità può essere rapidamente ripristinato, l'unità deve essere portata in modalità inattiva, se questa modalità è consentita dalle apparecchiature termiche e meccaniche.

Nelle centrali idroelettriche, in caso di danni interni all'unità, oltre allo spegnimento dell'unità, l'unità deve essere arrestata. L'azione di arresto dell'unità può essere eseguita anche quando l'unità è spenta a causa di danni esterni.

3.2.90. Sulle unità generatore - trasformatore - linea, la protezione della linea principale e la protezione di backup dal lato del sistema di alimentazione devono essere eseguite in conformità con i requisiti del presente capitolo sulla protezione della linea e, dal lato dell'unità, le funzioni di protezione della linea di backup devono essere eseguita dalla protezione di backup dell'unità.

La protezione dell'unità deve essere eseguita secondo i requisiti di cui sopra.

L'azione della protezione di blocco per aprire l'interruttore e avviare l'interruttore dal lato del sistema di alimentazione deve essere trasmessa utilizzando due dispositivi di teledisconnessione reciprocamente ridondanti tramite un canale ad alta frequenza o tramite cavi di comunicazione. Inoltre, si consiglia di prevedere l'azione simultanea della protezione di blocco per arrestare il trasmettitore di protezione ad alta frequenza.

Sulle unità con turbogeneratori (con schema a blocchi nella parte termica), dal lato impianto di potenza, l'azione di protezione di sbarra (con sistema a doppia sbarra) o di guasto interruttore (con un circuito e mezzo o un circuito poligonale) devono essere trasferiti dal sistema di alimentazione all'estremità opposta della linea, rispettivamente, per portare l'unità in modalità inattiva o per spegnere il campo del generatore e arrestare l'unità. Inoltre, si consiglia di utilizzare un dispositivo di telecommutazione per velocizzare lo spegnimento del campo generatore e per disattivare le esigenze ausiliarie quando sono presenti protezioni di backup da parte del sistema di alimentazione.

In caso di disconnessione non completa dell'interruttore dal lato della rete con una grande corrente di guasto a terra, deve essere eseguito un lancio accelerato dell'interruttore secondo le stesse modalità previste al 3.2.88, paragrafo 1 .

Vedi altri articoli sezione Norme per l'installazione degli impianti elettrici (PUE).

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