Дипломная работа: Элегазовый генераторный выключатель 10 кВ, 63 кА, 8000 А
Существуют публикации о перенапряжениях, возникающих на высоковольтной стороне повышающих трансформаторов. Такие перенапряжения возникают, например, из-за воздействия молнии, быстрого срабатывания разъединителя, токов намагничивания. Есть также сведения о перенапряжениях, появляющихся на стороне генератора и другого оборудования, подключающегося к шине генератора. Особо выделяют перенапряжения, возникающие на низковольтной стороне повышающего трансформатора на электростанции, оснащенной генераторным выключателем.
Различают:
1. Кратковременные перенапряжения
2. Коммутационные перенапряжения
3. Переходные перенапряжения, проходящие через повышающий трансформатор.
На большинстве электростанций повышающий трансформатор защищен ограничителями перенапряжения. Эти ограничители не могут во всех случаях обеспечить достаточную защиту от перенапряжений оборудования на низковольтной стороне и могут понадобиться дополнительные меры для защиты шины генератора и оборудования, подключенного к ней.
Последствия использования генераторного выключателя на подстанции при нормальных и аварийных режимах показаны в табл.1.1.
Таблица 1.1.
Последствия использования генераторного выключателя: нормальный режим и режим аварийного отключения
| Режим | Соединение с генераторным выключателем | Устройства | |
| Генераторный выключатель | Высоковольтный выключатель | Высоковольтный выключатель | |
| Нормальный рабочий режим | |||
| 1.1Разгрузка повышающего трансформатора на стороне высокого напряжения | ___ | Протекание пускового тока1. Возможна высокочастотная генерация на стороне высокого напряжения повышающего трансформатора (если выключатель расположен на некотором расстоянии от электростанции), феррорезонанс на стороне низкого напряжения повышающего трансформатора. | ___ |
| 1.2. Устройство синхронизации со стороной высокого напряжения. | Сравнительно низкое напряжение, приложенное к выключателю перед отключением | ___ | Сравнительно высокое напряжение, приложенное к выключателю перед отключением (особенно плохо для выключателя наружной установки с сильным загрязнением). |
| 1.3. Съемный блок, вышедший из строя. | Выключатель отключает небольшой ток (несколько процентов от номинального тока генератора). ПВН <1,0 pU 3 | ___ | Выключатель отключает небольшой ток (несколько процентов от номинального тока генератора). ПВН <1,0 pU 3 |
| 1.4. Снятие возбуждения с повышающего трансформатора на стороне высокого напряжения. | ___ | Выключатель отключает ток намагничивания, небольшое перенапряжение переключения < 2,5pU. | ___ |
| Аварийный режим | |||
| 2.1. Снятие возбуждения с повышающего трансформатора на стороне высокого напряжения | Выключатель отключает ток намагничивания, очень небольшое перенапряжение переключения < 2,0pU3 | Выключатель отключает ток намагничивания, небольшое перенапряжение переключения < 2,5pU | ___ |
| 2.2. Сброс нагрузки. | Временное перенапряжение (1,4 pU). Выключатель отключает ток нагрузки, ПВН<1,9 pU3 | ___ | Временное перенапряжение (1,4 pU). Выключатель отключает ток нагрузки ПВН <1,7 pU |
| Аварийные отключения | |||
| 3.1. К.з. между генераторным выключателем и генератором. | Выключатель отключает ток к.з. от системы ПВН <2,7pU. Для снятия возбуждения с генератора необходимо отключить ток к.з. генератора. | ||
1 Величина пускового тока может быть снижена синхронизированным отключением
2 Использовать информацию относительно предотвращения феррорезонанса на стороне низкого напряжения повышающего трансформатора.
3 Относится только к элегазовым генераторным выключателям, т.к. воздушные и вакуумные выключатели могут вызвать большие перенапряжения.
Одним из основных параметров, определяющих выбор выключателя, является номинальный ток отключения (Iо ном), обеспечивающий выполнение защитных функций. Как правило, при выборе выключателя принимается условие отключение максимального тока КЗ, протекающего через выключатель.
Требования к номинальному току и току отключения генераторного выключателя зависят от того, в каких генераторных цепях он установлен и какие оперативные и защитные функции на него возлагаются. Примерные современные и прогнозируемые величины номинальных токов и токов к.з. приведены в табл.1.2.[4].
Номинальное напряжение должно быть в пределах 16-30 кВ. Класс изоляции генераторных выключателей обычно устанавливается один на все номинальные напряжения – 24 или 36 кВ.
Номинальный ток в пределах 12-50 кА. Номинальный ток отключения, в зависимости от защитных функций, от номинального тока генератора до 400 кА.
Таблица 1.2.
| Параметры | Тип и характеристика | ||||
| Гидростанций | Тепловых электростанций | АЭС | |||
| Номинальная мощность генераторов, МВА | 200-300 | 200-1000 | 600-900 | 1650 | 2300 |
| Номинальное напряжение, кВ | 16 | 18-24 |  22 | 24-18 | 27 |
| Номинальный ток, кА | 7-12 | 7-24 | 16-24 | 40-50 | 50 |
| Ток к.з. генератора, кА | 50 | 50-100 | 60-100 | 150 | 180 |
|
Ток генератора, поступающий через трансформатор из сети: Действующее значение, кА | 100 | 200 | 200 | 310 | 380 |
| Амплитудное значение, кА | 270 | 540 | 540 | 870 | 1030 |
Ток динамической стойкости и ток включения от 270 до 1000 кА (амплитуда).
В дальнейшем предполагается работа генераторных выключателей в режиме АПВ.
Установка ГВ в цепях генераторов имеет следующие основные преимущества:
1. Достигается существенное повышение надежности эксплуатации, так как при аварийных отключениях генератора обеспечивается непрерывность питания системы собственных нужд 6—10 кВ. Без ГВ любое отключение генератора, в том числе и по режимным условиям, должно сопровождаться переключением ТСН с рабочего на резервный ТСН. Это существенно снижает надежность работы энергоблоков и электростанции в целом.
2. Обеспечивается возможность синхронизации генератора с сетью посредством ГВ, а не высоковольтными выключателями, установленными за повышающим трансформатором.
3. Обеспечивается возможность отключения генераторов по режимным условиям посредством генераторных выключателей, не затрагивая схем и высоковольтного оборудования открытого распределительного устройства (ОРУ) повышенного напряжения.
4. Представляется возможным применять более экономичные схемы электрических соединений с использованием укрупненных трансформаторов и с попарным присоединением турбогенераторов к ОРУ повышенного напряжения.
5. Обеспечивается возможность применения рабочих и резервных ТСН одинаковой мощности, что приводит к снижению токов к.з. В ряде случаев, например для тепловых электростанций с турбогенераторами мощностью 320 МВт, обеспечивается возможность применения более дешевых серий КРУ с меньшими токами отключения.
6. При наличии на электростанции более двух генераторов согласно нормам технологического проектирования ТЭС допускается установка одного резервного ТСН. Без ГВ требуется установка двух ТСН, что увеличивает стоимость и усложняет схему питания системы собственных нужд станции.
1.2 Схемы применения генераторных выключателей