Normativele care reglementeaza proiectarea sistemelor de protectie si de automatizare aferente instalatiilor electrice din termocentrale sunt PE501/85 si PE503/87. Reglementarile se aplica pentru:

•  generatoare conectate direct la bare colectoare la tensiunea bornelor;

•  generatoare conectate în schema bloc generator-transformator ridicator;

•  transformatoare ridicatoare conectate în schema bloc generator-transformator si cuplate la bare colectoare locale la tensiunea superioara a transformatoarelor;

•  linii electrice cuplate bloc cu unul sau mai multe blocuri generator-transformator si prin care acestea se cupleaza la bare colectoare aflate la distanta fata de termocentrala;

•  reteaua de servicii proprii cuprinzând transformatorul coborâtor conectat în derivatia blocului la tensiunea generatorului, motoarele electrice, liniile electrice de legatura între diferitele statii ale acestei retele, transformatoarele coborâtoare cu tensiunea inferioara 0,4 kV.

•  anclansarea automata a rezervei (AAR); conectarea automata la bare (sincronizare, control sincronism); separarea automata de sistem a centralei (a unor grupuri din centrala) pe un consum local/pe serviciile proprii;

•  reglajul automat al tensiunii si al puterii reactive; reglajul automat al frecventei si al puterii active.

În centralele termoelectrice sistemele de protectie si de automatizare ale echipamentelor electrice trebuie sa îndeplineasca conditiile urmatoare:

a) Controlul permanent al marimilor electrice (si în unele cazuri al unor marimi neelectrice) care caracterizeaza functionarea echipamentelor supravegheate.

b) Sesizarea aparitiei unui scurtcircuit (între faze, între una sau mai multe faze la pamânt, între spirele înfasurarilor), unei defectiuni sau unui regim de functionare anormal.

c) Comanda, dupa caz, a deconectarii echipamentului avariat prin aparatele de comutatie sau de alta natura prevazute în schema primara sau a semnalizarii/avertizarii personalului de exploatare.

d) Comanda de comutari în schema primara, în scopul realimentarii serviciilor proprii, din surse de rezerva, la defectarea sursei de alimentare

de lucru (AAR), sau pentru separarea unui (unor) grup (grupuri) fata de sistem în cazul instalarii în sistem a unor defectiuni grave, cu scopul asigurarii restabilirii rapide a functionarii interconectate, dupa revenirea conditiilor normale în sistem.

e) Asigurarea functionarii grupului generator la parametrii functionali prescrisi prin actiunea functiilor de reglaj automat.

Instalatia electrica a centralei termoelectrice este divizata în zone de protectie, fiecare fiind deservita de un sistem de protectie. Aceste zone sunt:

•  generatorul sincron;

•  transformatorul ridicator de tensiune al blocului;

•  transformatorul coborâtor de tensiune conectat în derivatia blocului, destinat alimentarii serviciilor proprii;

•  echipamentele serviciilor proprii – motor, transformator coborâtor la joasa tensiune, linie electrica de distributie;

•  alte echipamente (bateria de condensatoare).

Fiecare zona de protectie este delimitata de întreruptoare prin care respectivul echipament, în caz de avarie, este deconectat din schema centralei:

•  întreruptorul de la bornele generatorului, în cazul generatoarelor cuplate direct la bare colectoare si a generatoarelor cuplate în schema bloc, cu întreruptor între generator si transformator ridicator, împreuna cu transformatorul coborâtor al serviciilor proprii;

•  întreruptorul de la tensiunea superioara a transformatorului ridicator al blocului, amplasat fie local pe platforma centralei sau la distanta pe platforma unei statii a sistemului (în cazul blocului transformator-linie);

•  întreruptorul (întreruptoarele) de la tensiunea inferioara (a serviciilor proprii) a transformatorului (transformatoarelor) coborâtoare conectat (conectate) în derivatia blocului;

•  echipamentul destinat întreruperii câmpului/dezexcitarii, care poate fi întreruptorul de dezexcitare rapida (ADR), sau o comutare în circuitele electronice, care deservesc sistemele de excitatie;

•  întreruptoarele elementelor de servicii proprii prin care acestea se cupleaza la barele colectoare la tensiunea serviciilor proprii.

Sistemele de protectie ale echipamentelor electrice ale centralei termoelectrice trebuie sa corespunda cerintelor generale de sensibilitate, selectivitate, rapiditate si siguranta .

În zonele de protectie care contin elementele principale ale centralei termoelectrice trebuie sa se prevada si protectie de rezerva la refuzul de declansare a întreruptorului (DRRI) .Sistemul de protectie compus din protectii de baza, protectii de rezerva locala si DRRI, constituie un ansamblu cu siguranta de functionare marita

Protectia DRRI realizeaza:

•  la refuzul de declansare al întreruptorului de la bornele generatorului, DRRI comanda declansarea întreruptoarelor de la tensiunea superioara a transformatorului de bloc si de la tensiunea inferioara a transformatorului coborâtor de servicii proprii de bloc;

•  la refuzul de declansare al întreruptorului de la bornele de tensiune superioara al transformatorului blocului, DRRI comanda declansarea întreruptorilor liniilor conectate pe barele colectoare de la aceasta tensiune;

•  la refuzul de declansare al întreruptorului de la tensiunea inferioara a transformatorului coborâtor conectat în derivatia blocului, DRRI comanda declansarea întreruptorului de la tensiunea superioara a transformatorului ridicator al blocului si dezexcitarea generatorului.

În schemele de protectie este necesar sa se respecte urmatoarele reguli:

•  alimentarea fiecarui sistem de protectie sa fie asigurata de la transformatoare de masura diferite sau macar de la înfasurarile secundare diferite ale acelorasi transformatoare de masura;

•  alimentarea cu curent continuu operativ a fiecarui sistem de protectie sa se faca de la surse diferite sau macar de la plecari diferite de la bornele unei surse unice;

•  circuitele de declansare (relee intermediare de iesire care grupeaza comenzile de declansare de la grupe de dispozitive de protectie, bobinele de declansare ale dispozitivului de actionare a întreruptorului, cablajele între aceste echipamente), sa fie distincte pentru fiecare sistem de protectie

•  gruparea dispozitivelor de protectie în doua grupe, astfel încât fiecare, singura, sa asigure un grad satisfacator de protectie a elementelor principale ale blocului si asigurarea posibilitatii retragerii din servicii a fiecarei grupe în mod individual, în vederea testarii acestuia, blocul ramânând în functiune; eventual aceste operatii pot fi automatizate si repetate la intervale de timp scurte (de exemplu zilnic);

Este recomandata utilizarea dispozitivelor de protectie de tip numeric dotate cu functii de autotest.

2.Reglarea automata a tensiunii si a frecventei :

Considerand cazul unui generator ce alimenteaza singur o retea, puterile activa si reactiva debitate de generator trebuie sa fie corelate cu puterile consumatorilor. Daca puterea activa produsa este mai slaba viteza coboara, frecventa se micsoreaza. Pentru a mentine frecventa la valoarea nominala trebuie sa se mareasca debitul de abur admis in turbina (puterea mecanica). Invers, daca puterea activa generata este prea mare, viteza va creste si este necesara reducerea debitului de abur.

La grupurile termoenergetice moderne pentru reglarea turatiei si puterii active produse sunt utilizate regulatoare electrohidraulice rapide (REH) ce actioneaza asupra ventilelor de reglaj ale corpurilor de inalta si medie presiune ale turbinei. Ele trebuie sa fie capabile sa mentina turatia grupului chiar si la aruncari de sarcina, mentinand generatorul in functiune pentru alimentarea serviciilor proprii.

Destinatiile reglarii automate a frecventei si a puterii active sunt:

•  mentinerea valorii frecventei în limitele admise;

•  optimizarea circulatiei puterilor active pe liniile electrice ale sistemului electroenergetic;

•  repartitia producerii puterii active între centralele electrice si între grupurile generatoare din cadrul fiecarei centrale.

Daca puterea reactiva furnizata de generator este prea scazuta, tensiunea la bornele generatorului scade. Este necesar sa se mareasca curentul de excitatie pentru readucerea tensiunii la valoarea sa normala. Reglajul tensiunii si puterii reactive se face cu regulatoare automate (RAT). Dispozitivul de reglare automata a excitatiei trebuie sa permita un reglaj stabil în limitele de variatie a curentului de excitatie de la valoarea minima la valoare maxima admisa. Dispozitivul de fortare a excitatiei trebuie sa

intre în actiune dupa criteriul scaderii tensiunii la bornele generatorului la scaderea sub un prag reglabil (de regula 0,8…0,85 U nom ). Dispozitivul de fortare a excitatiei trebuie sa intre în actiune fara temporizare reglata si sa permita ridicarea curentului de excitatie pâna la valoarea maxima posibila (fortarea excitatiei la valoarea de plafon). Instalatiile de reglare a excitatiei si de fortare a excitatiei se alimenteaza cu tensiune de la transformatoarele de tensiune de la bornele generatorului. Se recomanda limitarea timpului de actiune a fortarii excitatiei.

Toate centralele electrice din SEN functioneaza in paralel si alimenteaza ansamblul tuturor consumatorilor. Daca puterea totala a centralelor este egala cu puterea ansamblului consumatorilor, frecventa nu variaza. Daca intre puterea consumatorilor si cea a centralelor apar diferente, acestea determina cresterea sau scaderea frecventei in sistem. Pentru a egaliza cele doua puteri vom fi obligati sa actionam asupra unui numar oarecare de grupuri pentru a restabili frecventa la valoarea nominala. In SEN unele centrale sunt alese pentru a participa la reglarea frecventei, iar altele mentin puterea stabilita prin programul orar ce le-a fost stabilit de Dispeceratul Energetic National (DEN).

3. PIERDERILE generatorului sincron :

-pierderi Joule (in rotor, in stator)

-pierderi prin curenti Focault (t.e.m. induse in tole genereaza curenti ce produc incalzirea tolelor)

-pierderi prin hysterezis (variatia magnetizarii tolelor)

-pierderi prin ventilatia generatorului (sunt proportionale cu densitatea fluidului de racire)

-pierderi prin frecare in lagare

-pierderi suplimentare

Randamentul generatorului: = Pu/Pe=Pu/(Pu+p), unde p= pierderi ( ia valori in jur de 99%)

 4. Racirea gen. sincron : se poate face cu aer, cu hidrogen (trebuie sa se ia masuri suplimentare de siguranta deoarece amestecul hidrogen/aer este explozibil in domeniul de concentratie de5...70% hidrogen) sau cu hidrogen si cu apa (apa de racire circula prin infasurarile statorice).

Avantajele racirii cu hidrogen :

-pierderi prin ventilatie mici (sunt proportionale cu densitatea fluidului de racire, iar dens. H 2 este de 14 ori mai mica decat a aerului)

-schimbul de caldura se face mult mai bine cu H 2 – schimbul de caldura se face cu atat mai bine cu cat presiunea H 2 este mai ridicata

Pentru generatoarele cu hidrogen trebuiesc luate masuri suplimentare de siguranta in ceea ce priveste etansarea circuitului de racire, in special la iesirile arborelui prin mantaua generatorului. Aceasta se realizeaza prin intermediul unor inele de etansare al caror alezaj este usor superior diametrului arborelui, si printr-un circuit de ulei de etansare a carui presiune este superioara presiunii hidrogenului. Carcasa generatorului este conceputa in asa fel incat sa reziste la explozii in interiorul generatorului.

De asemenea, trebuie specificat faptul ca umplerea, respectiv golirea generatorului de hidrogen se face prin intermediul unui gaz inert (bioxid de carbon), ceea ce complica si mai mult instalatia de racire. Cu toate aceste costuri suplimentare, racirea cu hidrogen ramane solutia ideala de racire a generatoarelor sincrone (un generator racit cu hidrogen la presiune putin peste cea atmosferica are o putere cu 25% mai mare decat in cazul in care ar fi fost racit cu aer, iar daca se creste pres. la 2 bari puterea va fi cu 50% mai mare).

5. SINCRONIZAREA generatorului sincron : Pentru o cuplare corecta a generatorului la retea (SEN-Sistemul Energetic National) sunt necesare mai multe conditii :

-valoarea eficace a tensiunii generatorului si a retelei sa fie aceeasi

-frecventele sa fie aceleasi

-sa aiba aceeasi succesiune a fazelor

-tensiunile sa fie in faza

Cuplarea intreruptorului de bloc se face prin intermediul sincronizatoarelor automate (sau ar trebui sa se faca,...suntem in 2005) care actioneaza asupra regulatorului de viteza al turbinei si asupra RAT, comanda de inchidere a intreruptorului fiind data cu un timp bine stabilit inaintea

coincidentei fazelor (acest timp se calculeaza in functie de timpul de inchidere al intreruptorului), astfel incat inchiderea contactelor sa se realizeze chiar in momentul coincidentei fazelor. Comanda se da numai in cazul in care avem o valoare suficient de scazuta a acceleratiei.

6. Modalitati de declansare a grupurilor energetice:

Declansarea generatorului sincron al unui grup energetic consta in deschiderea intreruptorului generatorului si actionare automatului de dezexcitare rapida (ADR). La majoritatea grupurilor energetice se regaseste schema cu intreruptor pe partea de inalta tensiune (dupa transformatorul de bloc). Izolarea generatorului se face prin deschiderea intrerupatorului de bloc (ce realizeaza cuplarea gen. la Sistemul Energetic National) si deschiderea intreruptorilor de alimentare a statiilor de 6kV din trafo de servicii proprii. Rolul ADR este de a intrerupe alimentarea circuitul rotoric si de a conecta infasurarea rotorica pe o rezistenta de stingere a campului (a carei valoare este de 4…5 ori mai mare decat rezistenta infasurarii rotorice). Daca protectia nu ar comanda si declansarea ADR, in cazul defectelor interne generator sau in trafo de bloc sau trafo de servicii interne, datorita remanentei campului magnetic inductor, tensiunea electromotoare indusa ar fi suficient de mare cat sa alimenteze in continuare arcul electric al defectului.

Generatoarele, în functie de caracteristici, mod de racire si schema de conectare, trebuie sa fie dotate cu sisteme de protectie, având functii specializate pentru interventie la defecte sau regimuri anormale de functionare.

---- Defecte interne.

•  Scurtcircuite polifazate între fazele înfasurarilor statorului

•  Scurtcircuite între spirele aceleasi faze din înfasurarile statorului

•  Punere la pamânt în înfasurarile statorului generatorului

•  Punere la pamânt în înfasurarile rotorului sau a circuitului de excitatie

• Pierderea excitatiei

----Defecte exterioare însotite de circulatie a curentului de defect prin generator

• Scurtcircuite polifazate exterioare

----Regimuri de functionare anormale

•  Suprasarcina/supraîncalzirea statorului

•  Suprasarcina/supratensiunea rotorului

•  Cresterea tensiunii la bornele generatorului

•  Frecventa anormala

•  Iesire din sincronism/cresterea unghiului intern

• Functionare în regim de motor

--- Defecte tehnologice (in circuitele de racire si etansare generator)

- lipsa debit apa racire stator

- lipsa presiune apa racire stator

- presiune diferentiala minima H 2 -ulei

- nivel maxim2 lichid alternator

- nivel maxim2 colector ulei alternator

- temperatura max. apa racire iesire bare stator .

- conductivitate maxima apa racire stator

--- Defecte mecanice:

- uzura lagar axial (deplasare axiala)

-lipsa presiune ulei ungere

 

Modalitati de actionare a protectiilor generatorului:

•  “Declansare simultana” (declansarea întreruptorului generatorului, dezexcitarea generatorului, oprirea turbinei prin închiderea ventilelor de admisie a aburului, declansarea întreruptorilor de la tensiunea inferioara a transformatorilor de servicii proprii de bloc - în vederea realizarii mai rapide a conditiilor de AAR pentru alimentarea serviciilor proprii). “Declansarea simultana” reprezinta modalitatea de izolare cea mai rapida a generatorului de sistemul energetic si se utilizeaza la defecte interne si la regimuri anormale severe.

• “Declansarea generatorului” (se produce declansarea întreruptorului generatorului si dezexcitarea generatorului. Nu se comanda oprirea turbinei). Aceasta modalitate de actionare se utilizeaza la defecte în sistem, alimentate de generatorul protejat si permite o reconectare mai usoara a

generatorului dupa lichidarea defectiunii. !!!!Declansarea generatorului poate fi folosita daca tipul turbinei, a cazanului si a sistemelor de reglaj ale acestora permit reducerea rapida a sarcinii turbinei pâna la consumul serviciilor proprii sau la mersul în gol. Daca aceasta nu este posibila, se procedeaza la “declansarea simultana”.

• “Separarea grupului” (se produce numai declansarea întreruptorului generatorului). Aceasta modalitate se utilizeaza pentru separarea generatorului la defecte în sistem, daca se doreste pastrarea alimentarii

serviciilor proprii, în vederea unei reconectari rapide. !!! “Separarea generatorului” este posibila cu conditia ca turbina sa poata raspunde la o aruncare de sarcina. În caz contrar trebuie utilizata “Declansarea simultana”

• “Declansarea secventiala” (se produce initial declansarea turbinei, dupa care, când sistemele de control indica închiderea ventilelor de admisie a aburului în turbina se comanda declansarea întreruptorului generatorului, urmata de comanda dezexcitarii generatorului). Aceasta actionare este indicata când declansarea temporizata a întreruptorului fata de oprirea turbinei nu are efecte negative asupra generatorului. Declansarea secventiala este utilizata în cazul interventiei protectiilor tehnologice la defecte care îsi au sediul în partea termomecanica a grupului.

In cazul declansarii turbinei generatorul trebuie deconctat prin protectia de putere inversa. Generatorul va fi decuplat de la retea cu confirmarea inchiderii VIR si a existentei regimului de motor (prin releele de putere inversa). Comanda de declansare generator se va transmite si direct de la releele de puter inversa, fara confirmarea inchiderii VIR, cu o temporizare de 10….20 sec. Toate generatoarele, indiferent de putere, vor fi echipate cu doua relee de putere inversa cu circuite independente (inclusiv temporizarile) care vor lucra pe principiul 1 din 2, avand in vedere importanta sesizarii regimului de motor al generatorului sincron.

 7. Protectiile electrice ale generatorului sincron:

- Protectia diferentiala longitudinala functioneaza pe principiul comparatiei curentilor secundari debitati de transformatoarele de curent montate pe partile bornelor de iesire si a bornelor spre nul ale înfasurarilor statorului, pe fiecare faza în parte. Protectia diferentiala longitudinala reactioneaza la scurtcircuite trifazate, bifazate si duble puneri la pamânt pe faze diferite în zona cuprinsa între amplasamentele celor doua grupe de transformatoare de curent, cât si la duble puneri la pamânt dintre care un punct de defect se afla în zona de protectie, iar al doilea punct de defect se afla în afara acestei zone. În cazul existentei întreruptorului între generator si transformator trebuie prevazute o protectie diferetiala longitudinala separata pentru generator si o protectie diferentiala longitudinala speciala pentru transformator. Schema protectiei diferentiale longitudinale a turbogeneratorului trebuie realizata, fie cu trei relee, câte unul pentru fiecare faza, fie cu un releu-complex care contine elemente separate de masurare pentru fiecare dintre cele trei faze. Protectia comanda declansarea întreruptorului generatorului, dezexcitarea generatorului, oprirea turbinei, initierea protectiei DRRI pentru întreruptorul generatorului si pornirea instalatiei de stingere a incendiului în generator (daca este prevazuta).

- Protectia maximala de curent se alimenteaza cu curent de la transformatoarele de curent montate pe legaturile generatorului spre bare si nu se temporizeaza.

- Protectia diferentiala transversala este protectia de baza la scurtcircuite între spirele aceleasi faze ale înfasurarii statorice. Protectia este alimentata cu curent de la un transformator de curent montat pe legatura între punctele neutre ale celor doua semiînfasurari trifazate legate fiecare în parte în câte o stea (neutru). De obicei, curentul de actionare reglat al protectiei este de cca. (0,2...o,3)*I nom generator. Protectia trebuie sa fie temporizata pentru a preveni actionari pe durata unor manevre sau a unor procese tranzitorii în retea. La generatoarele mai mari se utilizeaza trafo de curent pe fiecare semiinfasurare statorica si se compara curentii in trei relee de curent reglate la (0.6...0,8)*Inom.gen/2.

- Protectia la punerea la pamânt a circuitului statoric se realizeaza ca o protectie maximala de tensiune omopolara, temporizata. Releul de tensiune se alimenteaza, fie de la transformatoarele de tensiune de la bornele generatorului ( înfasurarile secundare conectate în triunghi deschis), fie de la înfasurarea secundara a unui transformator monofazat a carui înfasurare primara este conectata între neutrul generatorului si pamânt. Exista si variante ale protectiei de punere la pamânt cu injectare

de curent alternativ de o frecventa diferita de frecventa generatorului, dar trebuie sa fie completate cu protectii maximale de tensiune omopolara.

- Protectia maximala de curent omopolar directionala temporizata: Aceasta protectie este adecvata pentru generatoare conectate în retele cu neutrul izolat.Temporizarea protectiilor maximale de curent si directionale omopolare este necesara pentru a preveni functionarea gresita a protectiei la scurtcircuite exterioare ca urmare a unor procese tranzitorii. Protectia turbogeneratoarelor conectate în schema bloc, fara întreruptor, între generator si transformator actioneaza la: declansarea întreruptorului de pe partea de tensiune înalta a blocului, dezexcitarea generatorului, declansarea întreruptoarelor de pe partea de tensiune inferioara a transformatoarelor de servicii proprii de bloc, oprirea turbinei, initierea DRRI a întreruptorului blocului.

- Protectia la punere la pamânt în rotor sau în circuitele de excitatie: Variantele uzuale realizeaza injectia unui curent alternativ (de frecventa industriala sau la o frecventa mai mica) sau a unui curent continuu între un pol al înfasurarii rotorului si pamânt (axul generatorului), iar un releu reactioneaza la cresterea curentului peste valoarea reglata, ceea ce înseamna ca rezistenta de izolatie fata de pamânt a scazut sub o valoare prescrisa. Conectarea protectiei la circuitul de excitatie, în scopul separarii tensiunii injectate de tensiunea de excitatie, se face la turbogeneratorul cu excitatrice rotative de curent continuu printr-un condensator. Protectia la prima punere la pamant poate emite doar semnalizare, dar nu este indicat a se functiona in acest regim deoarece la aparitia celei de-a doua puneri la pamant poate conduce la distrugerea rotorului sau a sistemului de excitatie. Turbogeneratorul la care s-a produs semnalizarea trebuie descarcat manual si deconectat de la retea. Protectia la a II-a punere la pamant se cupleaza in general dupa aparitia semnalizarii I puneri la pamant si comanda automat declansarea generatorului, netemporizat.

- Protectia la pierderea excitatiei: Se recomanda folosirea unei protectii cu releu monofazat de impedanta minima; protectia poate sesiza regimul de functionare al turbogeneratorului fara excitatie (generator asincron), care livreaza putere activa în retea si absoarbe putere reactiva din retea (punctul de functionare se plaseaza în cadranul IV al planului R, jX). Protectia se temporizeaza la valori 2…5 sec. Releul de impedanta se alimenteaza cu curent de la transformatoarele de curent aflate pe legatura la neutru a generatorului si cu tensiune de la transformatoarele de tensiune (înfasurarile secundare conectate în stea) de la bornele generatorului, astfel încât releul masoara impedanta “vazuta” de la bornele generatorului.

- Protectia de rezerva a turbogeneratoarelor la scurtcircuite polifazate

•••  Protectie maximala de curent, temporizata, realizata pe trei faze. Releele maximale de curent trebuie sa fie alimentate de la transformatoare de curent montate pe legaturile generatorului spre nul.

•••    Protectia maximala de curent cu blocaj de tensiune minima, temporizata, realizata pe trei faze. Releele maximale de curent trebuie sa fie alimentate de la transformatoarele de curent montate pe legaturile generatorului la nul; releele minimale de tensiune trebuie sa fie alimentate de la transformatoarele de tensiune montate la tensiunea bornelor generatorului (tensiunile între faze). Daca este nevoie pentru asigurarea sensibilitatii la scurtcircuite, pe partea tensiunii superioare a transformatorului blocului, schema protectiei se complecteaza cu un blocaj de tensiune minima, realizat de trei relee de tensiune, alimentate de la transformatoare de tensiune, montate pe barele colectoare de la tensiunea superioara a blocului. Completul de relee maximale de curent actioneaza în schema “SI” cu completele de relee minimale de tensiune, iar cele doua complete de relee minimale de tensiune actioneaza în schema “SAU”. Aceasta varianta este adecvata în special pentru turbogeneratoare cu puteri nominale mai mici de S nom = 50MVA.Curentul de actionare reglat trebuie sa fie mai mare decât valoarea curentului nominal al turbogeneratorului, asigurându-se si revenirea la starea de repaus a releelor dupa lichidarea scurtcircuitului. Tensiunea de actionare reglata trebuie sa fie mai mica decât valoarea minima a tensiunii în regim normal de functionare a generatorului, asigurându-se si revenirea la starea de repaus a releelor dupa lichidarea scurtcircuitului.

•••  Protectia maximala de curent cu blocaj de tensiune combinat, temporizata. Elementul maximal de curent se compune din trei relee de curent alimentate de la transformatoarele de curent montate pe legaturile generatorului spre nul. Elementul de blocaj de tensiune se compune dintr-un releu de tensiune minima, alimentat de la una din tensiunile între faze, masurat la transformatoarele de tensiune montate la bornele generatorului.

•••  Protectia de impedanta minima temporizata se realizeaza cu relee de impedante minima trifazate, alimentate cu curentii pe faza debitati de TC, montate pe legaturile generatorului la nul si cu tensiunile între faze prelevate de la transformatoare de tensiune de la bornele generatorului. Releele de impedanta minima masoara impedanta înfasurarilor generatorului de la borne spre nul si impedanta înfasurarilor transformatorului blocului de la bornele de tensiune inferioara spre bornele de tensiune superioara. Caracteristica de actionare impedanta-temporizare are de regula o singura treapta a carei impedanta de actionare se regleaza, fie pentru acoperirea scurtcircuitelor între faze, în transformatorul blocului, dar fara depasirea zonei barelor colectoare la

tensiunea superioara, fie pentru acoperirea în întregime a transformatorului ridicator al blocului si a barelor de la tensiunea superioara a blocului.

Daca nu se iau masuri speciale, masurarea impedantei blocului dincolo de transformarea stea-triunghi a transformatorului blocului contine erori.

De asemenea, valoarea impedantei de actionare reglate trebuie sa fie mai mica (desensibilizata) fata de impedanta masurata de protectie în regim de sarcina maxima.

••• Protectia la supratemperatura si suprasarcina a înfasurarilor statorului turbogeneratorului. Turbogeneratoarele, în functie de puterea lor nominala si de modul de racire al înfasurarilor statorului, trebuie prevazute cu protectii la supratemperatura, suprasarcina simetrica, suprasarcina nesimetrica.

-Protectia la supratemperatura se realizeaza cu ajutorul senzorilor rezistivi de temperatura si a termocuplelor implantate în generator.

-Protectia la suprasarcina a înfasurarilor statorului cu curenti trifazati simetrici trebuie realizata cu un singur releu de curent, alimentat de la unul din transformatoarele de curent montate pe legaturile generatorului la neutru. Valoarea reglata a curentului de actionare se alege de regula egala cu 115%I nom , cu conditia ca raportul de revenire al releului sa fie minim 95%. Temporizarea protectiei se alege mai mare decât temporizarea cea mai mare a restului protectiilor generatorului.

- Protectia la suprasarcina înfasurarilor statorului cu curenti nesimetrici. Protectia se realizeaza cu un filtru-releu de curent de succesiune simetrica inversa, alimentat cu curenti pe faze (trei sau doua), debitati de transformatoarele de curent, montate pe legaturile spre neutru ale generatorului. Poate fi folosit, fie un filtru-releu special pentru protectii la suprasarcina, fie unul sau mai multe parti componente ale releului-filtru de curenti de succesiune inversa utilizat la protectia de rezerva la scurtcircuitele polifazate . Protectia este de tip maximal, cu temporizare.

•••  Protectia la suprasarcina/supratensiune a înfasurarii rotorului turbogeneratorului. Protectia la suprasarcina a curentului rotorului trebuie prevazuta la turbogeneratoare cu puteri egale sau mai mari de S nom = 50 MVA având racire directa a conductoarelor. Criteriul de sesizare a suprasarcinii poate fi valoarea curentului din înfasurarea rotorului – varianta se practica la turbogeneratoare cu puteri egale si mai mari de S nom = 150 MVA. Curentul din rotor se aduce la protectie prin intermediul unui sunt sau a unui traductor de curent special care sunt montate în circuitul principal de excitatie. Protectia trebuie sa demareze la depasirea cu 5% a valorii nominale a curentului rotorului, respectiv la atingerea valorii U act. = 1,5I rotor . R rotor (unde I rotor este curentul nominal al rotorului, R

rotor este rezistenta rotorului la temperatura maxima admisa de constructorul generatorului). Protectia la suprasarcina a rotorului trebuie sa actioneze la:  scaderea curentului de excitatie la valori prestabilite corespunzând valorii admisibile nominale sau mai mici; declansarea întreruptorului generatorului;  dezexcitarea generatorului;   initierea functiei DRRI pentru întreruptorul respectiv. În vederea protectiei la suprasarcina a înfasurarii rotorului, trebuie prevazuta o instalatie de limitare a duratei fortarii excitatiei.

- Protectia turbogeneratorului la cresterea tensiunii la bornele sale: este realizata cu ajutorul unui releu de tensiune maxima, monofazat, cu functionare independenta de frecventa tensiunii de alimentare, având un raport de revenire apropiat de 1. Releul de tensiune este alimentat cu tensiune între faze, furnizata de transformatorul de tensiune de la bornele generatorului (altul decât transformatorul de tensiune care alimenteaza regulatorul de tensiune, pentru ca, în cazul unui defect, sa nu fie indisponibile simultan si regulatorul de tensiune si protectia la tensiune maxima). Protectia nu este temporizata.

- Protectia turbogeneratorului la functionare la frecvente anormale: Protectia este realizata cu un releu de frecventa alimentat cu tensiune de la transformatorul de tensiune de la bornele generatorului. Temporizarea protectiei este independenta de valoarea frecventei masurata. De regula se foloseste o singura treapta minima frecventa-temporizare. La turbogeneratoarele conectate direct la barele colectoare, aflate la tensiunea bornelor, si la turbogeneratoarele conectate în schema bloc, cu întreruptor între generator si transformatorul blocului, protectia comanda declansarea întreruptorului generatorului. La turbogeneratoarele conectate în schema bloc, fara întreruptor între generator si transformator, protectia comanda declansarea întreruptorului de la partea de tensiune superioara a blocului. În ambele cazuri trebuie initiata functia DRRI pentru întreruptoarele respective.

- Protectia la iesirea din sincronism a turbogeneratorului/cresterea unghiului intern (functionarea în regim asincron, cu excitatie) se recomanda sa fie prevazuta la turbogeneratoare cu puteri mai mari de 100 MVA. De regula, se prevede ca protectie a blocurilor generator-transformator.

Se pot utiliza mai multe variante ale acestei protectii:

a) Protectia cu releu de impedanta, care este alimentat cu curentul unei faze, furnizat de un transformator de curent, amplasat pe legaturile bornelor de iesire ale generatorului spre transformatorul ridicator si tensiunea aceleasi faze, furnizata de transformatorul de tensiune de la bornele generatorului. Releul masoara impedanta rezultata din raportul dintre tensiune si curent.

b) Protectie cu relee de putere, alimentate cu curent si tensiune, de pe partea de tensiune superioara a blocului.

Protectia sesizeaza aparitia unor oscilatii asincrone ale generatorului, dupa numarul de inversari ale sensului de circulatie a puterii active (dinspre sau înspre bloc).

- Protectia la functionarea grupului în regim de motor sincron.

Aceasta protectie trebuie prevazuta la turbogeneratoare cu puteri nominale egale sau mai mari de S nom = 30 MVA, din motive de redundanta, trebuie prevazute doua protectii la functionare în regim de motor, alimentate de la transformatoare de curent si de tensiune diferite, ambele având actionari identice si independente (dupa principiul “unul din doi”).

Protectia trebuie sa intervina la întreruperea admisiei aburului în turbina, având misiunea sa controleze închiderea completa a ventilelor de admisie si a clapetelor de pe prizele de abur (la turbinele de termoficare) în timp ce grupul este conectat la sistem, iar excitatia este la nivelul normal. În situatia creata astfel, turbogeneratorul trece în regim de functionare de motor sincron, absorbind din sistemul electroenergetic putere activa necesara antrenarii agregatului turbina-generator (circa 1…3% P nom ) si livrând în sistem putere reactiva (la valoarea la care era încarcat în regimul anterior aparitiei acestui defect).

Protectia este formata dintr-un releu de putere activa (monofazat sau trifazat), directionat la sensul de circulatie al puterii active din sistem spre generator (releu de întoarcere de putere). Puterea de actionare reglata a protectiei trebuie sa aibe o valoare de circa jumatate din valoarea puterii active absorbite de grup în regimul de functionare considerat.

Releul de putere folosit trebuie sa fie foarte sensibil, data fiind valoarea mica a pragului de actionare necesar si sa aibe o precizie ridicata a domeniului unghiului de faza al caracteristicii de actionare, tinând seama ca puterea aparenta masurata contine o componenta scazuta de putere activa si o componenta mare de putere reactiva. Aceleasi conditii de precizie trebuie îndeplinite si de transformatorul de curent si de tensiune, de aceea se recomanda alimentarea releului (releelor) de putere de la înfasurarile secundare destinate aparatelor de masura.

Protectia are doua temporizari si eventual o functie de temporizare integratoare care corespund celor trei situatii distincte în care trebuie sa intervina:

a) La oprirea intentionata a turbinei sau la declansarea turbinei comandata de o protectie a echipamentelor termomecanice (care reactioneaza la un

defect la lichidarea caruia nu este necesara declansarea imediata a generatorului) se procedeaza la o declansare secventiala. Declansarea secventiala a agregatului (cazan)- turbina-generator se compune din urmatoarele etape succesive: 1) initierea declansarii secventiale; 2) comanda de închidere a ventilelor de admisie a aburului în turbina; 3) închiderea ventilelor semnalizata de contactele de sfârsit de cursa aale acestora; 4) închiderea completa a admisiei aburului si, drept consecinta trecerea grupului în regim de motor sincron verificata prin actionarea releului de întoarecere a puterii active; 5) comanda de deconectare de la retea a generatorului, efectuata cu temporizarea reglata a protectiei la întoarecerea puterii active; 6) comanda de dezexcitare a grupului, initiata dupa declansarea întreruptorului. Protectia de întoarecere de putere actioneaza în cadrul declansarii secventiale cu temporizarea treptei I, reglabila în domeniul 0,5…5s (interval de timp în care se accepta deliberat functionarea în regim de motor). Declansarea este conditionata de pozitia “închis” a contactelor auxiliare ale ventilului de închidere rapida (VIR).

b)În cazul opririi admisiei aburului în turbina din alte motive decât actionarea unor protectii tehnologice sau în cazul unei declansari secventiale comandate corect, însotite de nefunctionarea contactelor de sfârsit de cursa ale ventilelor, se impune actionarea protectiei la întoarcerea puterii active ca protectie de rezerva, cu temporizarea treptei II, reglabila în domeniul 5…30s. Valoarea reglata a temporizarii treptei II se alege mai mare decât perioada Asteptata a oscilatiilor de putere între generator si sistemul electroenergetic cu schimbari succesive ale sensului de circulatie al puterii active si care sunt sesizate de releul de întoarcere de putere.

c) Se admite utilizarea acestei protectii si pentru actionarea la oscilatii de putere între generator si sistem. În acest scop releul de putere actioneaza un dispozitiv de temporizare integrator care permite totalizarea duratelor de timp succesive, corespunzatoare actionarilor releului de putere în procesul de oscilatii. Protectia actioneaza dupa un timp total care se regleaza aproximativ la aceeasi valoare cu aceea a treptei II.

Actionarea protectiei in cazurile b) si c) trebuie sa comande oprirea turbinei (!!!), declansarea întreruptorului generatorului (blocului), dezexcitarea generatorului, declansarea întreruptorilor de la tensiunea inferioara a transformatoarelor de servicii interne de bloc, initierea functiei DRRI a întreruptoarelor respective.

- Protectia la refuzul de declansare a întreruptorului (DRRI).

Protectiile la refuz de declansare trebuie prevazuta pentru întreruptorul de la tensiunile bornelor generatorului, pentru întreruptorul de la tensiunea superioara a blocului si pentru întreruptoarele de la tensiunea inferioara a

transformatoarelor de servicii proprii de bloc, indiferent de puterea nominala a generatorului/blocului. Protectia este initiata de fiecare protectie a generatorului, a transformatorului ridicator al blocului si a transformatoarelor coborâtoare de servicii proprii de bloc.

Schema protectiei DRRI contine:

a) un releu de timp care masoara durata persistentei comenzii de declansare de la protectia care initializeaza aceasta protectie. Valoarea reglata a acestei temporizari trebuie sa fie mai mare decât timpul de declansare al întreruptorului respectiv adunat cu timpul de revenire al protectiei initializatoare la pozitia de repaus.

b) starea închisa a contactelor n, d, ale unor relee de curent alimentate pe cele trei faze ale transformatoarelor de curent dupa caz din circuitul generatorului, al transformatorului ridicator al blocului, respectiv al transformatoarelor coborâtoare de servicii proprii de bloc care atesta circulatia de curent prin circuitul neîntrerupt ca urmare a refuzului de declansare al întreruptorului supravegheat (aceste relee trebuie sa fie reglate la valoarea minima a curentului circuitului si sa aibe timp de revenire scurt;

c) starea închisa a unui contact auxiliar n, d, al întreruptorului supravegheat care atesta starea nedeclansata a acestuia.

Schema DRRI actioneaza în prezent cumulata a cel putin unuia din criteriile b) sau c) (în schema SAU) si a contactului final al releului de timp a) (în schema SI) si comanda:

•  în cazul generatorului conectat direct la bara colectoare – declansarea tuturor întreruptoarelor surselor de putere conectate la bara respectiva;

•  în cazul generatorului conectat în schema bloc cu întreruptor între generator si transformator – declansarea întreruptorului de la tensiunea superioara a blocului;

•  în cazul generatorului conectat în schema bloc fara întreruptor între generator si transformator – declansarea întreruptorilor conectati pe bara la tensiune superioara a blocului.

Se recomanda ca schema DRRI sa comande netemporizat o noua declansare (autoactionare) a întreruptorului supravegheat.