ИНСТРУКЦИЯ
ПО НАЛАДКЕ И ПРОВЕРКЕ УСТРОЙСТВ ФИЛЬТР-РЕЛЕ ТОКА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ТИПОВ РТ-2 и РТФ-1

СОСТАВЛЕНО ЭЛЕКТРОЦЕХОМ ОРГРЭС

Авторы инженеры О.А.Гильчер, Л.Д.Котилевская, Б.Л.Трахтман

Редактор инж. Л.М.Лебедева

УТВЕРЖДАЮ

Зам.начальника Технического управления по эксплуатации энергосистем П.Устинов

I. ВВЕДЕНИЕ

В связи с ростом мощности отечественных турбогенераторов и внедрением в эксплуатацию машин с форсированным охлаждением все большее значение приобретает защита обмоток машин от перегрузки токами обратной последовательности и защита от внешних несимметричных коротких замыканий.

Для новых конструкций мощных генераторов, а для машин с непосредственным охлаждением проводников обмоток в особенности, важное значение приобретает своевременное отключение опасных токов обратной последовательности, которые, помимо несимметричных коротких замыканий, могут возникнуть при обрывах одной фазы линии, при работе линий в неполнофазном режиме, при наличии в сетях неполнофазной группы трансформаторов.

Руководящими указаниями по релейной защите (выпуск 1, 1961 г.) для генераторов мощностью 50-60 Мва рекомендуется выполнять защиту от перегрузки токами обратной последовательности и от внешних несимметричных коротких замыканий с помощью одного устройства - фильтр-реле токов обратной последовательности типа РТ-2, выпускаемого заводом ЧЭАЗ (Чебоксарский электроаппаратный завод). Эти же реле устанавливаются и на более мощных машинах до появления в достаточном количестве фильтр-реле токов обратной последовательности с зависимой временной характеристикой.

Для защиты трансформаторов, блоков генератор - трансформатор и других установок переменного тока от сверхтоков обратной последовательности ЧЭАЗ выпускает фильтр-реле типа РТФ-1.

Устройства фильтр-реле токов обратной последовательности типов РТ-2 и РТФ-1 не реагируют на симметричные повреждения и симметричные перегрузки. Это позволяет выполнять защиту от несимметричных коротких замыканий весьма чувствительной, с уставками, не требующими согласования с токами нагрузки.

Методика наладки и проверки обоих устройств содержит много общего, ввиду чего после раздельного описания каждого из них разделы инструкции, относящиеся к способам настройки и проверки реле в целом и отдельных аналогичных узлов схемы, охватывают одновременно реле типов РТ-2 и РТФ-1.

II. ОПИСАНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФЙЛЬТР-РЕЛЕ ТОКА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ТИПА РТ-2

§ 1. Фильтр-реле типа РТ-2 состоит из фильтра тока обратной последовательности, выполненного с компенсацией токов нулевой последовательности, и двух реле тока Р1 и Р2 типа ЭТ-520, из которых Р1, более грубое, служит для отключения сверхтоков при несимметричных коротких замыканиях, а Р2, более чувствительное, служит для сигнализации появления опасной для генератора величины токов обратной последовательности.

Принципиальная схема фильтр-реле представлена на рис.1.

Рис.1. Схема фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТ-2

Фильтр тока обратной последовательности (ФТОП) (рис.2) состоит из трансформатора с воздушным зазором ТФ, имеющего две первичные и одну вторичную обмотки, регулируемого сопротивления и трансформатора компенсации ТК. Сопротивление намотано голой константановой проволокой на фарфоровую трубку. Сердечник ТФ снабжен магнитным шунтом, позволяющим производить подстройку фильтра при неизменном воздушном зазоре, устанавливаемом при заводской калибровке фильтра.

Рис.2. Принципиальная схема фильтра токов обратной последовательности реле РТ-2

Фильтр выполнен проходным, что позволяет включать реле типа РТ-2 на общие трансформаторы тока с другими защитами. При этом следует учитывать неодинаковое потребление фаз фильтра и соответственно распределять нагрузку на трансформаторы тока.

Реле Р1 выполнено с переключением катушек с последовательного на параллельное соединение, благодаря чему шкала уставок имеет четырехкратный диапазон; реле Р2 с последовательным соединением катушек имеет обычный, двукратный размах шкалы. Накладка 13-15 дает возможность произвести замер тока небаланса, а также отделить реле Р1 и Р2 от фильтра для раздельной проверки каждого из элементов.

Трансформатор компенсации ТК выполнен двухобмоточным с коэффициентом трансформации 1:3; его вторичная обмотка включена на все сопротивление . Накладка 9-11 позволяет отключать трансформатор ТК в тех случаях, когда в токах, питающих фильтр-реле, нулевая составляющая отсутствует.

Все элементы фильтр-реле размещены в общем кожухе размерами 385х218х200 мм. Устройство позволяет осуществить как переднее, так и заднее присоединение проводов.

Технические данные реле типа РТ-2 приведены в заводской информации (см.приложение I), габаритные размеры даны на рис.3.

Рис.3. Габаритные и установочные размеры реле РТ-2

а - переднее присоединение; б - заднее присоединение

§ 2. Принцип действия ФТОП трансформаторного типа, примененного в реле типа РТ-2, основан на сравнении падения напряжения на активном сопротивлении с электродвижущей силой на зажимах вторичной обмотки трансформатора ТФ. Условием выполнения фильтра токов обратной последовательности этого типа является соблюдение соотношения , где - реактивное сопротивление взаимоиндукции между обмотками трансформатора ТФ, численно равное вторичной э.д.с. трансформатора при протекании по одной из его первичных обмоток тока, равного 1 а. Сказанное наглядно поясняется векторными диаграммами фильтра, изображенными на рис.4.

Рис.4. Векторные диаграммы фильтра токов обратной последовательности реле РТ-2 при подведении к нему токов прямой последовательности (а); токов обратной последовательности (б); токов нулевой последовательности (в).

Напряжение на выходе фильтра равно:

,

э.д.с. пропорциональна геометрической разности фазных токов и отстает от вектора разности токов на угол 90°.

При соблюдении равенства э.д.с. на выходе ненагруженного фильтра (накладка 13-15 снята) при прямом чередовании фаз токов, подведенных к фильтру, равна нулю, так как в этом случае (рис.4, а)

но , следовательно

.

При обратном чередовании фаз (рис.4, б)

При протекании через фильтр токов нулевой последовательности

,

где - напряжение компенсации:

.

Напряжение на выходе трансформатора фильтра 0, так как токи нулевой последовательности в первичных обмотках трансформатора ТФ направлены встречно (рис.4, в).

Таким образом, при правильной настройке фильтра токи прямой и нулевой последовательности не должны создавать э.д.с. на выходе фильтра.

Однако практически всегда есть незначительная расстройка фильтра, вызываемая неточной подгонкой индуктивности трансформатора ТФ, нагревом сопротивления от тока, наличием высших гармоник в токе нагрузки, а также возможной несимметрией токов на входе фильтра из-за неравномерной загрузки трансформаторов тока в разных фазах. Расстройка фильтра, как и асимметрия токов, приводит к появлению тока небаланса в обмотках реле Р1 и Р2.

Задачей настройки фильтра является сведение величины тока небаланса к возможному минимуму с тем, чтобы при максимально возможной кратности тока симметричного короткого замыкания ток небаланса в реле был заведомо ниже его тока срабатывания.

III. ОПИСАНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФИЛЬТР-РЕЛЕ ТОКА ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ТИПА РТФ-1

§ 3. Реле типа РТФ-1, так же как и реле типа РТ-2, представляет собой устройство фильтр-реле и состоит из фильтра токов обратной последовательности, на выходе которого включен реагирующий орган-реле РТ типа ЭТ-520. Схема реле типа РТФ-1 приведена на рис.5.

Рис.5. Схема фильтр-реле тока обратной последовательности типа РТФ-1

В реле типа РТФ-1 применен фильтр токов обратной последовательности нового типа, отличающийся от фильтров, применявшихся ранее в отечественной релейной защите, более простым способом компенсации токов нулевой последовательности и сравнительно простой регулировкой. Отсутствие в первичных цепях фильтра активных сопротивлений позволяет повысить его термическую устойчивость по сравнению с другими типами ФТОП.

Собственно фильтр состоит из трансформатора тока ТТ и трансформатора с воздушным зазором (трансреактора) ТР, нагруженных регулируемыми активными сопротивлениями и .

Для компенсации токов нулевой последовательности первичные обмотки трансформаторов фильтра разделены на две части и включены на разность фазных токов: в трансформаторе ТТ на разность токов фаз С и А, в трансреакторе ТР на разность токов фаз В и С.

Завод выпускает реле типа РТФ-1 в двух исполнениях: на номинальные токи 1 а (одноамперное) и 5 а (пятиамперное). Оба реле идентичны и отличаются только числом первичных витков ТТ и ТР.

Реле имеет четырехкратный диапазон регулирования уставок. Для удвоения пределов уставок реле по току отрицательной последовательности (от 0,3-0,6 до 0,6-1,2 а для реле на 1 а и от 1,5-3 до 3-6 а для реле на 5 а) предусмотрен переключатель шкалы реле РТ.

Первичные обмотки трансформаторов фильтра пофазно выведены на колодки зажимов, благодаря чему реле может включаться в цепи трансформаторов тока последовательно с другими защитами.

Для проверки реле типа ЭТ-520 отдельно от фильтра и для возможности измерения тока небаланса служит перемычка 11-12.

Для удобства поузловой проверки ФТОП первичные обмотки трансформатора ТТ и трансреактора ТР, обтекаемые током фазы С, соединены между собой не наглухо, а через болтовой зажим, расположенный внутри корпуса реле (зажим 9 на схеме рис.5).

Реле типа РТФ-1 размещено в корпусе размерами 195х175х210 мм. Технические данные реле приведены в заводской технической информации (см.приложение II); габаритные и установочные размеры даны на рис.6.

Рис.6. Габаритные и установочные размеры реле РТФ-1

а - переднее присоединение; б - заднее присоединение

Коэффициент пропорциональности токов в обмотке исполнительного реле токам обратной последовательности на входе фильтра зависит от сопротивления обмотки токового реле.

Линейность характеристик трансформаторов фильтра сохраняется до пяти-шестикратного номинального тока.

В возможных эксплуатационных режимах небалансы фильтра невелики.

На работе фильтр-реле практически не сказывается изменение частоты сети в пределах 45-55 гц.

§ 4. Фильтр тока обратной последовательности в реле типа РТФ-1 построен следующим образом.

Трансформатор ТТ, трансреактор ТР и их нагрузочные сопротивления соответственно и выбраны так, что при протекании по первичным обмоткам трансформаторов равных по величине токов напряжения на этих сопротивлениях равны.

В трансформаторе тока ТТ вторичный ток практически совпадает по фазе с первичным, поэтому напряжение на активном сопротивлении совпадает по фазе с первичным током трансформатора ТТ.

Фаза вторичного тока в трансреакторе ТР зависит от его вторичной нагрузки. Величина сопротивления подобрана таким образом, что напряжение на нем опережает первичный ток трансреактора ТР на угол 60° (положительные направления токов и напряжений соответствуют полярности обмоток трансформаторов фильтра, обозначенной на рис.5).

В результате такого подбора элементов фильтра при протекании по первичным обмоткам токов прямой последовательности напряжения на сопротивлениях и равны по величине и противоположны по фазе, а напряжение на выходе фильтра , равное сумме этих напряжений, равно нулю.

При протекании по первичным обмоткам фильтра токов обратной последовательности напряжения на сопротивлениях и равны по величине и сдвинуты на угол 60°. Напряжение на выходе фильтра при разомкнутой выходной цепи составляет:

.

Работа ненагруженного фильтра иллюстрируется векторными диаграммами, приведенными на рис.7, а и б.