Relejna zaščita sinhronskih strojev

Sinhroni električni stroji so stroji na izmenični tok, običajno trifazni. Kot večina elektromehanskih pretvornikov lahko delujejo v generatorskem in motornem načinu. Poseben način delovanja sinhronskega stroja je način kompenzacije jalove moči. Posebni stroji, zasnovani za ta namen, se imenujejo sinhroni kompenzatorji.

Kljub temeljni reverzibilnosti sinhronih motorjev in generatorjev imajo običajno konstrukcijske značilnosti, ki le redko omogočajo uporabo motorjev kot generatorjev in obratno.

Poškodovani generatorji

Poškodba statorskega navitja:

• Večfazni kratki stiki;

• Enofazne zemeljske napake (če je primerno);

• dvojne zemeljske napake;

• Kratek stik med obrati ene faze (za sinhrone generatorje z izhodnimi vzporednimi vejami).

Napaka v navitju rotorja (v navitju polja):

• Ozemljitev (telo rotorja) na eni točki;

• Ozemljitev na dveh točkah vzbujalnega tokokroga.

Nenormalni načini delovanja generatorjev

• Preobremenitev statorja sinhronskega generatorja (simetrična in nesimetrična).

• Preobremenitve v primeru zunanjih kratkih stikov.

• Povečanje napetosti na sponkah navitja statorja.

• Asinhroni način.

Zahteve za relejno zaščito generatorjev

Selektivnost — zaščita mora izklopiti generator le pri tistih napakah in načinih, ki predstavljajo realno nevarnost za generator.

produktivnost — zmanjšati stopnjo okvare stroja in preprečiti nestabilno vzporedno delovanje generatorjev in sistemov.

Občutljivost — pri vseh vrstah okvar sinhronskega generatorja, pa tudi pri kratkih stikih sosednjih elementov za zaščito zaščit in stikal teh elementov v primeru njihove okvare. Obramba mora delovati ne samo na Q, ampak tudi na napravi AGP za zaustavitev toka kratkega stika, ki ga pošilja sam generator.

Trenutni izklop brez časovnega zamika

Uporablja se kot glavna zaščita generatorjev z močjo manjšo od 1 MW pred večfaznimi kratkimi stiki v navitju statorja. Nameščen na strani priključkov zbiralke.

Vzdolžna diferencialna zaščita

Uporablja se kot glavna zaščita generatorjev nad 1 MW pred večfaznimi kratkimi stiki v statorskem navitju.

TA je nameščen na strani zbiralke in na nevtralni strani.

Izračun parametrov vzdolžne diferenčne zaščite

Zaščitni tok:

Običajno je, odvisno od moči generatorja, sprožilni tok zaščite v območju:

Test občutljivosti zaščite:

Prečna diferencialna zaščita

Uporablja se kot glavna zaščita generatorjev z močjo nad 1 MW pred kratkim stikom na obrat. Ohranja vzdolžno diferencialno zaščito v primeru večfaznega kratkega stika v navitju statorja.

Enorelejno prečno diferencialno zaščitno vezje

Tokovni transformator je nameščen v tokokrogu med dvema ničelnima točkama vzporednih vej statorskega navitja, povezanih v zvezdo.

ZF-filter za uglaševanje iz višjih harmonikov, ki tečejo v nevtralnem krogu, večkratniki treh.

Zaščita pred zemeljskimi napakami v statorskem navitju generatorja ali njegovih sponkah

1. Tokovna usmerjena zaščita za generatorje, ki delujejo v enoti s transformatorjem v omrežju z izolirano nevtralno.

2. Zaščita pred zemeljsko napako z nizkofrekvenčnimi komponentami potrošniškega blaga, ki jih ustvari prekinitvena obločna napaka za generatorje, povezane z kompenzirano nevtralno.

3. Zemeljska zaščita za generatorje, ki delujejo v omrežju z uporovno ozemljeno nevtralno.

4. Signalizacija v primeru enofazne ozemljitve ničelne napetosti.

Zemeljska zaščita za generatorje, ki delujejo v omrežjih z izolirano ali resonančno ozemljeno nevtralno

Ozemljitvena zaščita ima "mrtvo območje" približno 5% upora navitja statorja za kratek stik blizu ničle (točka K2). Vrednosti 3U0, 3I0 so sorazmerne s številom faznih obratov med nevtralnim in mestom napake.

Enofazni alarm za napako na zemlji pri napetosti ničelnega zaporedja

Zemeljska zaščita za generatorje, ki delujejo na uporovno ozemljeno nevtralno omrežje

Zaščita pred sekundarno ozemljitvijo v navitju rotorja

Porazdelitev napetosti na navitju rotorja pri zemeljskih stikih.

Zaščitno vezje generatorja pred kratkim stikom na dveh točkah vzbujalnega vezja

(a) shema vzbujanja; b) vezja delovnega toka

Prenapetostna blokada pred prenapetostjo

• Zasnovan za zaščito generatorjev pred prekomernim tokom med zunanjimi kratkimi stiki.

• Primerno za generatorje z močjo manjšo od 30 MW.

• Izvaja se v dveh fazah.

Vezje za blokiranje prenapetosti

a) tokovna vezja; b) napetostna vezja; c) vezja delovnega toka

Pretokovna zaščita negativnega zaporedja

• Uporablja se za generatorje z močjo 30-60 MW.

• Zasnovan za zaščito generatorjev pred zunanjimi asimetričnimi kratkimi stiki.

a) tokovna vezja; b) napetostna vezja; c) vezja delovnega toka

Zaščita na daljavo generatorja

• Uporablja se za generatorje z močjo nad 60 MW.

• Zasnovan za zaščito generatorjev pred zunanjimi asimetričnimi kratkimi stiki.

Upornost zaščitnega delovanja je izbrana glede na nastavitveni pogoj od največje obremenitve pri najmanjši delovni napetosti:

Generatorsko zaščitno vezje

Zaščita sprožilca:

Prenapetostna zaščita

Nameščeni na hidrogeneratorjih:

Nameščeni na turbinskih generatorjih z zmogljivostjo 160 MW in več:

Zaščita generatorja pred asinhronimi načini

Vrste AR generatorjev

1. S popolnim ali delnim razburjenjem.

2. Brez razburjenja.

Načelo zaščite generatorjev pred asinhronimi načini - na daljavo, se spremlja upor generatorja.

Zaščita motorja

Poškodbe elektromotorjev:

• enofazne zemeljske napake;

• Zapirala med obrati ene faze;

• fazni kratki stiki.

Nenormalni načini delovanja ED:

• Preobremenitev s tokovi, višjimi od nominalne;

• Preobremenitev aktuatorja.

Večfazna zaščita pred kratkim stikom

Trenutna zaščita pred prekomernim tokom

Nizkonapetostna zaščita

Samodejnega zagona motorjev morda ne bo, če je tlak v pnevmatikah nižji:

Podnapetostno zaščitno vezje z direktnim relejem:

Zaščita sinhronskih elektromotorjev pred izpadom iz sinhronskega omrežja: