Релејна заштита синхроних машина

Синхроне електричне машине су машине наизменичне струје, најчешће трофазне. Као и већина електромеханичких претварача, они могу да раде и у генераторском и у моторном режиму. Посебан начин рада синхроне машине је режим компензације реактивне снаге. Специјалне машине дизајниране за ову сврху називају се синхрони компензатори.

Упркос фундаменталној реверзибилности синхроних мотора и генератора, они обично имају карактеристике дизајна које ретко омогућавају употребу мотора као генератора и обрнуто.

Оштећени генератори

Оштећење намотаја статора:

• Вишефазни кратки спојеви;

• Једнофазни земљоспоји (ако је применљиво);

• Твин Еартх Фаултс;

• Кратки спој између навоја једне фазе (за синхроне генераторе са излазним паралелним гранама).

Квар у намотају ротора (у намотају поља):

• Уземљење (тело ротора) у једној тачки;

• Уземљење на две тачке побудног кола.

Абнормални режими рада генератора

• Преоптерећење статора синхроног генератора (симетрично и асиметрично).

• Преоптерећења у случају спољашњих кратких спојева.

• Повећање напона на терминалима намотаја статора.

• Асинхрони режим.

Захтеви за релејну заштиту генератора

Селективност — заштита мора да искључи генератор само у оним кваровима и режимима који представљају реалну опасност за генератор.

продуктивности — да се смањи степен квара машине и спречи нестабилан паралелни рад генератора и система.

Осетљивост — о свим врстама кварова у синхроном генератору, као и о кратким спојевима суседних елемената за резервну заштиту и склопке ових елемената у случају њиховог квара. Одбрана мора да ради не само на К већ и на АГП уређају да заустави струју кратког споја коју шаље сам генератор.

Тренутно гашење без временског одлагања

Користи се као главна заштита за генераторе снаге мање од 1 МВ од вишефазних кратких спојева у намотају статора. Инсталиран са стране сабирничких терминала.

Уздужна диференцијална заштита

Користи се као главна заштита за генераторе изнад 1 МВ од полифазних кратких спојева у намотају статора.

ТА је инсталиран на страни сабирнице и на неутралној страни.

Прорачун параметара уздужне диференцијалне заштите

Заштитна струја:

Обично, у зависности од снаге генератора, струја окидања заштите је у опсегу:

Тест осетљивости заштите:

Попречна диференцијална заштита

Користи се као главна заштита за генераторе снаге веће од 1 МВ од кратког споја по окрету. Одржава уздужну диференцијалну заштиту у случају вишефазног кратког споја у намотају статора.

Једнорелејно коло попречне диференцијалне заштите

Струјни трансформатор је уграђен у коло између две нулте тачке паралелних грана намотаја статора спојених у звезду.

ЗФ-филтер за подешавање од виших хармоника који теку у неутралном колу, вишеструки од три.

Заштита од земљоспоја у намотају статора генератора или његових терминала

1. Струјна усмерена заштита за генераторе који раде у агрегату са трансформатором у мрежи са изолован неутралан.

2. Заштита од земљоспоја коришћењем нискофреквентних компоненти потрошачких добара генерисаних повременим лучним кваром за генераторе умрежене са компензовано неутрално.

3. Земљоспојна заштита за генераторе који раде у мрежи са отпорно уземљен неутралан.

4. Сигнализација у случају једнофазног уземљења напона нултог низа.

Заштита од земљоспоја за генераторе који раде у мрежама са изолованим или резонантно уземљеним неутралом

Заштита уземљења има „мртву зону“ од око 5% отпора намотаја статора за кратак спој близу нуле (тачка К2). Вредности 3У0, 3И0 су пропорционалне броју фазних окрета између нуле и места квара.

Једнофазни аларм земљоспоја на напону нулте секвенце

Заштита од земљоспоја за генераторе који раде на отпорно уземљеној неутралној мрежи

Заштита од секундарног уземљења у намотају ротора

Расподела напона на намотају ротора у случају земљоспоја.

Заштитно коло генератора од кратког споја на две тачке побудног кола

(а) шема побуде; б) кола радне струје

Блокирање пренапона против пренапона

• Дизајниран да заштити генераторе од прекомерне струје током спољашњих кратких спојева.

• Погодно за генераторе снаге мање од 30 МВ.

• Изводи се у две етапе.

Коло за блокирање пренапона

а) струјна кола; б) напонска кола; в) кола радне струје

Прекострујна заштита негативне секвенце

• Користи се за генераторе снаге 30-60 МВ.

• Дизајниран да заштити генераторе од спољашњих асиметричних кратких спојева.

а) струјна кола; б) напонска кола; в) кола радне струје

Заштита од удаљености генератора

• Користи се за генераторе снаге веће од 60 МВ.

• Дизајниран да заштити генераторе од спољашњих асиметричних кратких спојева.

Отпор заштитног рада се бира према услову подешавања од максималног оптерећења при минималном радном напону:

Коло за заштиту удаљености генератора

Заштита окидача:

Заштита од пренапона

Инсталиран на хидрогенераторима:

Инсталиран на турбинским генераторима капацитета 160 МВ и више:

Заштита генератора од асинхроних режима

Врсте АР генератора

1. Са пуним или делимичним узбуђењем.

2. Без узбуђења.

Принцип заштите генератора од асинхроних режима — на даљину, прати се отпор генератора.

Заштита мотора

Оштећења електромотора:

• једнофазни земљоспоји;

• Затварања између окрета једне фазе;

• фазни фазни кратки спојеви.

Абнормални режими рада ЕД:

• Преоптерећење струјама већим од номиналних;

• Преоптерећење актуатора.

Вишефазна заштита од кратког споја

Тренутни заштитни круг од прекомерне струје

Заштита од ниског напона

Можда неће доћи до самопокретања мотора ако је притисак у гумама нижи:

Поднапонско заштитно коло са директним релејем:

Заштита синхроних електромотора од пада из синхроне мреже: