Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  
  

 

Релейная защита и автоматика

Релейная защита синхронных машин

 

Синхронные электрические машины относятся к машинам переменного тока, как правило, трехфазным. Как большинство электромеханических преобразователей они могут работать и в режиме генератора, и в режиме двигателя. Особым режимом работы синхронной машины является режим компенсации реактивной мощности. Специальные машины, предназначенные для этой цели называются синхронными компенсаторами.

Синхронная машина

Несмотря на принципиальную обратимость синхронных двигателей и генераторов они имеют обычно конструктивные особенности, которые редко дают возможность использовать двигатели в качестве генераторов и наоборот.

Статор синхронной машины

Повреждения генераторов

Повреждения в обмотке статора:

  • Многофазные КЗ;

  • Однофазные замыкания на землю (на корпус);

  • Двойные замыкания на землю;

  • Замыкание между витками одной фазы (для синхронных генераторов с выведенными параллельными ветвями).

Повреждения в обмотке ротора (в обмотке возбуждения):

  • Замыкание на землю (тело ротора) в одной точке;

  • Замыкание на землю в двух точках цепи возбуждения.

Ненормальные режимы работы генераторов

  • Перегрузка статора синхронного генератора (симметричная и несимметричная).

  • Сверхтоки при внешних КЗ.

  • Повышение напряжения на выводах обмотки статора.

  • Асинхронный режим.

Требования к релейной защите генераторов

Селективность - защита должна отключать генератор только при тех повреждениях и режимах, которые представляют действительную опасность для генератора.

Быстродействие – чтобы уменьшить размеры повреждения машины и не допустить нарушения устойчивости параллельной работы генераторов и систем.

Чувствительность – ко всем видам повреждений в синхронного генераторе, а также к КЗ на смежных элементах для резервирования защит и выключателей этих элементов в случае их бездействия. Защита должна воздействовать не только на Q, но и на устройство АГП для прекращения тока КЗ, посылаемого самим генератором.

Токовая отсечка без выдержки времени

Применяется в качестве основной защиты для генераторов с мощностью менее 1 МВт от многофазных КЗ в обмотке статора. Устанавливается со стороны выводов к сборным шинам.

Токовая отсечка без выдержки времени

Токовая отсечка без выдержки времени

Продольная дифференциальная защита

Применяется в качестве основной защиты для генераторов с мощностью более 1 МВт от многофазных КЗ в обмотке статора.

Продольная дифференциальная защита

ТА устанавливается со стороны шинных выводов и со стороны нейтрали.

Расчет параметров продольной дифференциальной защиты

Ток срабатывания защиты:

Ток срабатывания защиты

Обычно, в зависимости от мощности генератора, ток срабатывания защиты находится в пределах:

Ток срабатывания защиты

Проверка чувствительности защиты:

Проверка чувствительности защиты

Поперечная дифференциальная защита

Применяется в качестве основной защиты для генераторов с мощностью более 1 МВт от витковых КЗ. Резервирует продольную дифференциальную защиту при многофазных КЗ в обмотке статора.

Поперечная дифференциальная защита

Схема однорелейной поперечной дифференциальной защиты

Схема однорелейной поперечной дифференциальной защиты

Ток срабатывания защиты

Трансформатор тока устанавливается в цепи между двумя нулевыми точками параллельных ветвей обмотки статора, соединенных в звезду.

ZF–фильтр для отстройки от высших гармоник, протекающих в цепи нейтрали кратных трем.

Защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов или на его выводах

1. Токовая направленная защита для генераторов, работающих в блоке с трансформатором на сеть с изолированной нейтралью.

2. Защита от замыканий на землю, использующая низкочастотные составляющие ТНП, порождаемые перемежающимся дуговым замыканием для генераторов, работающих на сеть с компенсированной нейтралью.

3. Защита от замыканий на землю для генераторов, работающих на сеть с резистивно-заземленной нейтралью.

4. Сигнализация при появлении однофазного замыкания на землю по напряжению нулевой последовательности.

Защиты от замыканий на землю генераторов, работающих в сетях с изолированной или резонансно заземленной нейтралью

Защита от замыкания на землю имеет «мертвую зону» около 5% от сопротивления обмотки статора при замыкании в близи нейтрали (точка К2). Величины 3U0, 3I0 пропорциональны числу витков фазы между нейтралью и местом замыкания.

Защиты от замыканий на землю генераторов, работающих в сетях с изолированной или резонансно заземленной нейтралью

Сигнализация при появлении однофазного замыкания на землю по напряжению нулевой последовательности

Сигнализация при появлении однофазного замыкания на землю по напряжению нулевой последовательности

Защита от замыканий на землю для генераторов, работающих на сеть с резистивной заземленной нейтралью

Защита от замыканий на землю для генераторов, работающих на сеть с резистивной заземленной нейтралью

Защита от второго замыкания на землю в обмотке ротора

Распределение напряжения по обмотке ротора при замыканиях на землю.

Защита от второго замыкания на землю в обмотке ротора

Схема защиты генератора от замыканий в двух точках цепи возбуждения

Схема защиты генератора от замыканий в двух точках цепи возбуждения

Схема защиты генератора от замыканий в двух точках цепи возбуждения

а) цепи возбуждения; б) цепи оперативного тока

МТЗ с блокировкой по напряжению

  • Предназначена для защиты генераторов от сверхтоков при внешних КЗ.

  • Применяется для генераторов с мощностью менее 30 МВт.

  • Выполняется двухступенчатой.

Схема МТЗ с блокировкой по напряжению

Схема МТЗ с блокировкой по напряжению

а) токовые цепи; б) цепи напряжения; в) цепи оперативного тока

Токовая защита обратной последовательности

  • Применяется для генераторов с мощностью 30-60 МВт.

  • Предназначена для защиты генераторов от внешних несимметричных КЗ.

Токовая защита обратной последовательности

а) токовые цепи; б) цепи напряжения; в) цепи оперативного тока

Дистанционная защита генераторов

  • Применяется для генераторов с мощностью более 60 МВт.

  • Предназначена для защиты генераторов от внешних несимметричных КЗ.

Сопротивление срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от максимальной нагрузки при минимальном эксплуатационном напряжении:

Сопротивление срабатывания защиты

Схема включения дистанционной защиты генератора

Схема включения дистанционной защиты генератора

Сопротивление срабатывания защиты:

Сопротивление срабатывания защиты

Защита от повышения напряжения

Устанавливается на гидрогенераторах:

Защита от повышения напряжения

Устанавливается на турбогенераторах с мощностью 160 МВт и выше:

Защита от повышения напряжения

Защита генераторов от асинхронных режимов

Виды АР генераторов

1. С полным или частичным возбуждением.

2. Без возбуждения.

Принцип выполнения защиты генераторов от асинхронных режимов - дистанционный, осуществляется контроль сопротивления генератора.

Защита электродвигателей

Повреждения электродвигателей:

  • однофазные замыкания на землю;

  • Замыкания между витками одной фазы;

  • междуфазные короткие замыкания.

Ненормальные режимы работы ЭД:

  • Перегрузка токами, большими номинального;

  • Перегрузка приводимого механизма.

Защита от многофазных КЗ

Защита от многофазных КЗ

Схема защиты токовой отсечкой мгновенного действия

Защита от многофазных КЗ

Защита минимального напряжения

Самозапуск двигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже:

Защита минимального напряжения

Схема защиты минимального напряжения с реле прямого действия:

Схема защиты минимального напряжения с реле прямого действия

Защита синхронных электродвигателей от выпадения из синхронизма:

Защита синхронных электродвигателей от выпадения из синхронизма

Поделитесь с друзьями:

Статьи близкие по теме:

  • Синхронные машины - двигатели, генераторы и компенсаторы
  • Назначение и устройство синхронных машин
  • Выбор аппаратуры для пуска синхронных электродвигателей
  • Наиболее часто встречающиеся неисправности и ремонт синхронных машин
  • Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификация
  • Электромеханические свойства синхронных двигателей
  • Как устроены синхронные турбо- и гидрогенераторы?
  • Школа для электрика в Facebook:

    Основы электротехники | Основы электроники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Электрические машины | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электричсекое освещение | Электромонтажные работы | Эксплуатация электрооборудования
    Алфавитный указатель: