Релейна защита на синхронни машини

Синхронните електрически машини са машини с променлив ток, обикновено трифазни. Подобно на повечето електромеханични преобразуватели, те могат да работят както в генераторни, така и в двигателни режими. Специален режим на работа на синхронна машина е режимът на компенсация на реактивната мощност. Специални машини, предназначени за тази цел, се наричат ​​синхронни компенсатори.

Въпреки фундаменталната обратимост на синхронните двигатели и генератори, те обикновено имат конструктивни характеристики, които рядко правят възможно използването на двигатели като генератори и обратно.

Повредени генератори

Повреда на намотката на статора:

• Многофазни къси съединения;

• Еднофазни земни повреди (към случая);

• Двойни земни разломи;

• Късо съединение между завоите на една фаза (за синхронни генератори с изходни паралелни клонове).

Повреда в намотката на ротора (в намотката на полето):

• Заземяване (тяло на ротора) в една точка;

• Заземяване в две точки на веригата за възбуждане.

Ненормални режими на работа на генераторите

• Претоварване на статора на синхронен генератор (симетрично и асиметрично).

• Претоварвания при външни къси съединения.

• Увеличаване на напрежението в клемите на намотката на статора.

• Асинхронен режим.

Изисквания за релейна защита на генераторите

Избирателност — защитата трябва да изключва генератора само при тези повреди и режими, които представляват реална опасност за генератора.

производителност — за намаляване на степента на повреда на машината и за предотвратяване на нестабилна паралелна работа на генератори и системи.

Чувствителност — на всички видове повреди в синхронен генератор, както и на къси съединения на съседни елементи за архивиране на защитите и превключвателите на тези елементи в случай на тяхното бездействие. Защитата трябва да действа не само на Q, но и на AGP устройство за спиране на тока на късо съединение, изпратен от самия генератор.

Текущо изключване без забавяне на времето

Използва се като основна защита за генератори с мощност по-малка от 1 MW срещу многофазни къси съединения в намотката на статора. Инсталирани отстрани на клемите на шините.

Надлъжна диференциална защита

Използва се като основна защита за генератори с мощност над 1 MW срещу многофазни къси съединения в намотката на статора.

TA се монтира от страната на шината и от неутралната страна.

Изчисляване на параметрите на надлъжната диференциална защита

Ток на защита:

Обикновено, в зависимост от мощността на генератора, токът на изключване на защитата е в диапазона:

Тест за чувствителност на защита:

Напречна диференциална защита

Използва се като основна защита за генератори с мощност над 1 MW срещу късо съединение на завой. Запазва надлъжна диференциална защита в случай на многофазно късо съединение в намотката на статора.

Еднорелейна напречна диференциална защитна верига

Токовият трансформатор е инсталиран във верига между две нулеви точки на паралелни клонки на намотката на статора, свързани в звезда.

ZF-филтър за настройка от по-високи хармоници, протичащи в неутралната верига, кратни на три.

Защита от земни повреди в намотката на статора на генераторите или на неговите клеми

1. Токова насочена защита за генератори, работещи в блок с трансформатор в мрежа с изолиран неутрален.

2.Защита от земна повреда, използваща нискочестотни компоненти на потребителските стоки, генерирани от периодична дъгова повреда за генератори, работещи в мрежа с компенсиран неутрален.

3. Защита от земни повреди за генератори, работещи в мрежа с резистивно заземен неутрален.

4. Сигнализиране в случай на еднофазно заземяване на напрежение с нулева последователност.

Защита от земни повреди за генератори, работещи в мрежи с изолирана или резонансно заземена неутрала

Защитата от заземяване има «мъртва зона» от около 5% от съпротивлението на намотката на статора за късо съединение в близост до нулата (точка К2). Стойностите 3U0, 3I0 са пропорционални на броя на фазовите завои между неутралното и мястото на повредата.

Аларма за еднофазно заземяване при напрежение с нулева последователност

Защита от земни повреди за генератори, работещи на резистивна заземена неутрална мрежа

Защита срещу втори заземяване в намотката на ротора

Разпределение на напрежението върху намотката на ротора в случай на повреди на земята.

Защитна верига на генератора срещу късо съединение в две точки на веригата за възбуждане

а) схема на възбуждане; б) вериги на работен ток

Блокиране на свръхнапрежение срещу свръхнапрежение

• Проектиран да защитава генераторите от свръхток по време на външни къси съединения.

• Подходящ за генератори с мощност по -малка от 30 MW.

• Изпълнява се на два етапа.

Верига за блокиране на пренапрежение

а) токови вериги; б) вериги за напрежение; в) вериги на работен ток

Защита от свръхток на отрицателна последователност

• Използва се за генератори с мощност 30-60 MW.

• Проектиран да защитава генераторите от външни асиметрични къси съединения.

а) токови вериги; б) вериги за напрежение; в) вериги на работен ток

Защита от разстояние на генератора

• Използва се за генератори с мощност над 60 MW.

• Проектиран да защитава генераторите от външни асиметрични къси съединения.

Съпротивлението на защитната операция се избира според условието за настройка от максималното натоварване при минималното работно напрежение:

Верига за защита от разстояние на генератора

Защита срещу задействане:

Защита от пренапрежение

Инсталирани на хидрогенератори:

Инсталирани на турбинни генератори с мощност 160 MW и повече:

Защита на генератора срещу асинхронни режими

Видове AR генератори

1. С пълна или частична възбуда.

2. Без възбуда.

Принципът на защита на генераторите от асинхронни режими — дистанционно, се следи съпротивлението на генератора.

Защита на двигателя

Повреда на електродвигатели:

• еднофазни земни повреди;

• Затваряния между завои на една фаза;

• фазови фазови къси съединения.

Анормални режими на работа на ЕД:

• Претоварване с токове, по -високи от номиналния;

• Претоварване на задвижвания механизъм.

Многофазна защита от късо съединение

Мигновена верига за защита от свръхток

Защита от ниско напрежение

Самостоятелното стартиране на двигателите може да не се случи, ако напрежението на гумите е по-ниско:

Защитна верига за понижено напрежение с директно реле:

Защита на синхронни електродвигатели срещу падане от синхронна мрежа: