Reléová ochrana synchrónnych strojov

Synchrónne elektrické stroje sú stroje na striedavý prúd, zvyčajne trojfázové. Ako väčšina elektromechanických meničov môžu pracovať v režime generátora aj motora. Špeciálnym režimom prevádzky synchrónneho stroja je režim kompenzácie jalového výkonu. Špeciálne stroje určené na tento účel sa nazývajú synchrónne kompenzátory.

Napriek zásadnej reverzibilite synchrónnych motorov a generátorov majú zvyčajne konštrukčné vlastnosti, ktoré len zriedka umožňujú použiť motory ako generátory a naopak.

Poškodené generátory

Poškodenie vinutia statora:

• Viacfázové skraty;

• Jednofázové zemné poruchy (ak sú použiteľné);

• Dvojité zemné poruchy;

• Skrat medzi závitmi jednej fázy (pre synchrónne generátory s výstupnými paralelnými vetvami).

Porucha vinutia rotora (vo vinutí poľa):

• Uzemnenie (telo rotora) v jednom bode;

• Uzemnenie v dvoch bodoch budiaceho obvodu.

Abnormálne prevádzkové režimy generátorov

• Preťažovanie statora synchrónneho generátora (symetrického a asymetrického).

• Preťaženie v prípade vonkajších skratov.

• Zvýšenie napätia na svorkách vinutia statora.

• Asynchrónny režim.

Požiadavky na reléovú ochranu generátorov

Selektivita — ochrana musí vypnúť generátor len pri tých poruchách a režimoch, ktoré predstavujú skutočné nebezpečenstvo pre generátor.

produktivitu — znížiť stupeň zlyhania stroja a zabrániť nestabilnej paralelnej prevádzke generátorov a systémov.

Citlivosť — na všetky druhy porúch v synchrónnom generátore, ako aj na skraty susedných prvkov na zálohovanie ochrán a spínačov týchto prvkov v prípade ich poruchy. Obrana musí fungovať nielen na Q, ale aj na zariadení AGP na zastavenie skratového prúdu vysielaného samotným generátorom.

Aktuálne vypnutie bez časového oneskorenia

Používa sa ako hlavná ochrana generátorov s výkonom menším ako 1 MW proti viacfázovým skratom vo vinutí statora. Inštaluje sa na bočnú stranu svoriek prípojníc.

Pozdĺžna diferenciálna ochrana

Používa sa ako hlavná ochrana generátorov nad 1 MW proti viacfázovým skratom vo vinutí statora.

TA je inštalovaný na strane prípojnice a na neutrálnej strane.

Výpočet parametrov pozdĺžnej diferenciálnej ochrany

Ochranný prúd:

Zvyčajne, v závislosti od výkonu generátora, je vypínací prúd ochrany v rozsahu:

Test citlivosti ochrany:

Priečna diferenciálna ochrana

Používa sa ako hlavná ochrana generátorov s výkonom nad 1 MW proti skratu na otáčku. Zachováva pozdĺžnu diferenciálnu ochranu v prípade viacfázového skratu vo vinutí statora.

Jednoreléový obvod priečnej diferenciálnej ochrany

Prúdový transformátor je inštalovaný v obvode medzi dvoma nulovými bodmi paralelných vetiev statorového vinutia zapojených do hviezdy.

ZF-filter pre ladenie z vyšších harmonických prúdiacich v neutrálnom obvode, násobky troch.

Ochrana proti zemným poruchám v statorovom vinutí generátorov alebo jeho svorkách

1. Prúdová smerová ochrana pre generátory pracujúce v jednotke s transformátorom v sieti s izolovaný neutrálny.

2. Ochrana proti zemnej poruche pomocou nízkofrekvenčných komponentov spotrebného tovaru generovaných prerušovaným oblúkovým skratom pre generátory prepojené s kompenzovaný neutrál.

3. Zemná ochrana pre generátory pracujúce v sieti s odporovo uzemnený neutrál.

4. Signalizácia v prípade jednofázového uzemnenia nulovej zložky napätia.

Zemná ochrana pre generátory pracujúce v sieťach s izolovaným alebo rezonančne uzemneným neutrálom

Zemná ochrana má "mŕtvu zónu" asi 5% odporu vinutia statora pre skrat blízko nuly (bod K2). Hodnoty 3U0, 3I0 sú úmerné počtu fázových závitov medzi neutrálom a miestom poruchy.

Jednofázový alarm uzemnenia pri nulovom napätí

Zemná ochrana pre generátory pracujúce na odporovo uzemnenej neutrálnej sieti

Ochrana proti sekundárnemu uzemneniu vo vinutí rotora

Rozloženie napätia na vinutí rotora v prípade zemných porúch.

Ochranný obvod generátora proti skratu v dvoch bodoch budiaceho obvodu

a) schéma budenia; b) prevádzkové prúdové obvody

Blokovanie prepätia proti prepätiu

• Navrhnuté na ochranu generátorov pred nadprúdom pri vonkajších skratoch.

• Vhodné pre generátory s výkonom menším ako 30 MW.

• Vykonáva sa v dvoch etapách.

Prepäťový blokovací obvod

a) prúdové obvody; b) napäťové obvody; c) prevádzkové prúdové obvody

Záporná nadprúdová ochrana

• Používa sa pre generátory s výkonom 30-60 MW.

• Navrhnuté na ochranu generátorov pred vonkajšími asymetrickými skratmi.

a) prúdové obvody; b) napäťové obvody; c) prevádzkové prúdové obvody

Dištančná ochrana generátora

• Používa sa pre generátory s výkonom nad 60 MW.

• Navrhnuté na ochranu generátorov pred vonkajšími asymetrickými skratmi.

Odolnosť ochrannej prevádzky sa volí podľa podmienok nastavenia z maximálneho zaťaženia pri minimálnom prevádzkovom napätí:

Obvod dištančnej ochrany generátora

Ochrana spúšte:

Ochrana proti prepätiu

Inštalované na hydrogenerátoroch:

Inštalované na turbínových generátoroch s výkonom 160 MW a vyšším:

Ochrana generátora proti asynchrónnym režimom

Typy generátorov AR

1. S úplným alebo čiastočným vzrušením.

2. Žiadne vzrušenie.

Princíp ochrany generátorov pred asynchrónnymi režimami — na diaľku, sleduje sa odpor generátora.

Ochrana motora

Poškodenie elektromotorov:

• jednofázové zemné poruchy;

• Uzávery medzi otáčkami jednej fázy;

• fázový skrat.

Abnormálne režimy prevádzky ED:

• Preťaženie prúdmi vyššími ako nominálne;

• Preťaženie ovládača.

Viacfázová ochrana proti skratu

Okamžitý nadprúdový ochranný obvod

Ochrana proti nízkemu napätiu

Samonaštartovanie motorov nemusí nastať, ak je tlak v pneumatikách nižší:

Obvod podpäťovej ochrany s priamym relé:

Ochrana synchrónnych elektromotorov proti pádu zo synchrónnej siete: