Relaisbeveiliging van synchrone machines

Synchrone elektrische machines zijn wisselstroommachines, meestal driefasig. Zoals de meeste elektromechanische omvormers, kunnen ze zowel in generator- als in motormodus werken. Een speciale werkingsmodus van een synchrone machine is de blindvermogencompensatiemodus. Speciale machines die voor dit doel zijn ontworpen, worden synchrone compensatoren genoemd.

Ondanks de fundamentele omkeerbaarheid van synchrone motoren en generatoren, hebben ze meestal ontwerpkenmerken die het zelden mogelijk maken om motoren als generatoren te gebruiken en vice versa.

Beschadigde generatoren

Schade aan de statorwikkeling:

• Meerfasige kortsluitingen;

• Eenfasige aardfouten (indien van toepassing);

• dubbele aardfouten;

• Kortsluiting tussen windingen van één fase (voor synchrone generatoren met uitgangsparallelle vertakkingen).

Fout in de rotorwikkeling (in de veldwikkeling):

• Aarding (rotorlichaam) op één punt;

• Aarding op twee punten van het excitatiecircuit.

Abnormale bedrijfsmodi van de generatoren

• Statoroverbelasting van een synchrone generator (symmetrisch en asymmetrisch).

• Overbelasting bij externe kortsluiting.

• Toename van de spanning over de klemmen van de statorwikkeling.

• Asynchrone modus.

Vereisten voor relaisbeveiliging van generatoren

Selectiviteit — de beveiliging mag de generator alleen uitschakelen bij die storingen en modi die een reëel gevaar vormen voor de generator.

productiviteit — om de mate van uitval van machines te verminderen en onstabiele parallelle werking van generatoren en systemen te voorkomen.

Gevoeligheid — op alle soorten storingen in een synchrone generator, evenals op kortsluitingen van aangrenzende elementen om de beveiligingen en schakelaars van deze elementen te ondersteunen in het geval van een storing. De verdediging moet werken niet alleen op Q maar ook op een AGP-apparaat om de kortsluitstroom te stoppen die door de generator zelf wordt verzonden.

Huidige uitschakeling zonder tijdvertraging

Het wordt gebruikt als de belangrijkste bescherming voor generatoren met een vermogen van minder dan 1 MW tegen meerfasige kortsluitingen in de statorwikkeling. Geïnstalleerd aan de zijkant van de railklemmen.

Differentiële bescherming in de lengterichting

Het wordt gebruikt als de belangrijkste bescherming voor generatoren van meer dan 1 MW tegen meerfasige kortsluitingen in de statorwikkeling.

De TA wordt geïnstalleerd aan de railzijde en aan de neutrale zijde.

Berekening van de parameters van de longitudinale differentiaalbeveiliging

Beschermingsstroom:

Gewoonlijk ligt de uitschakelstroom van de beveiliging, afhankelijk van het vermogen van de generator, in het bereik:

Beveiligingsgevoeligheidstest:

Dwars differentiële bescherming

Het wordt gebruikt als hoofdbeveiliging voor generatoren met een vermogen van meer dan 1 MW tegen kortsluiting per beurt. Handhaaft longitudinale differentiaalbeveiliging in het geval van een meerfasige kortsluiting in de statorwikkeling.

Transversaal differentieel beveiligingscircuit met één relais

De stroomtransformator is geïnstalleerd in een circuit tussen twee nulpunten van parallelle takken van de statorwikkeling die in een ster zijn verbonden.

ZF-filter voor afstemming van hogere harmonischen die in het neutrale circuit stromen, veelvouden van drie.

Bescherming tegen aardfouten in de statorwikkeling van generatoren of de klemmen ervan

1. Stroomrichtingsbeveiliging voor generatoren die werken in een unit met een transformator in een netwerk met geïsoleerd neutraal.

2. Aardfoutbeveiliging met behulp van laagfrequente componenten van consumptiegoederen die worden gegenereerd door een intermitterende boogfout voor generatoren die zijn verbonden met gecompenseerd neutraal.

3. Aardfoutbeveiliging voor generatoren die in netwerk werken met resistief geaarde nulleider.

4. Signalering bij enkelfasige aarding van nulvolgordespanning.

Aardfoutbeveiliging voor generatoren die werken in netwerken met een geïsoleerde of resonant geaarde nulleider

Aardingsbeveiliging heeft een "dode zone" van ongeveer 5% van de weerstand van de statorwikkeling voor een kortsluiting nabij nul (punt K2). De waarden 3U0, 3I0 zijn evenredig met het aantal fasewisselingen tussen de nulleider en de locatie van de fout.

Eenfasig aardlekalarm bij nulvolgordespanning

Aardfoutbeveiliging voor generatoren die werken op een resistief geaard neutraal netwerk

Beveiliging tegen secundaire aarding in de rotorwikkeling

Spanningsverdeling op de rotorwikkeling bij aardfouten.

Beveiligingscircuit van de generator tegen kortsluiting op twee punten van het excitatiecircuit

(a) excitatieschema; b) bedrijfsstroomcircuits

Overspanningsblokkering tegen overspanning

• Ontworpen om generatoren te beschermen tegen overstroom tijdens externe kortsluitingen.

• Geschikt voor generatoren met een vermogen kleiner dan 30 MW.

• Het wordt uitgevoerd in twee fasen.

Overspanning blokkerend circuit

a) stroomkringen; b) spanningscircuits; c) bedrijfsstroomcircuits

Negatieve sequentie overstroombeveiliging

• Het wordt gebruikt voor generatoren met een vermogen van 30-60 MW.

• Ontworpen om generatoren te beschermen tegen externe asymmetrische kortsluitingen.

a) stroomkringen; b) spanningscircuits; c) bedrijfsstroomcircuits

Generator afstand bescherming

• Het wordt gebruikt voor generatoren met een vermogen van meer dan 60 MW.

• Ontworpen om generatoren te beschermen tegen externe asymmetrische kortsluitingen.

De weerstand van de beschermende werking wordt geselecteerd op basis van de instellingsvoorwaarde van de maximale belasting bij de minimale bedrijfsspanning:

Generator afstandsbeveiligingscircuit

Trigger-bescherming:

Overspanningsbeveiliging

Geïnstalleerd op waterkrachtgeneratoren:

Geïnstalleerd op turbinegeneratoren met een vermogen van 160 MW en meer:

Generatorbescherming tegen asynchrone modi

Soorten AR-generatoren

1. Met volledige of gedeeltelijke opwinding.

2. Geen opwinding.

Het principe van bescherming van generatoren tegen asynchrone modi - van een afstandwordt de weerstand van de generator bewaakt.

Motor bescherming

Schade aan elektromotoren:

• enkelfasige aardfouten;

• Sluitingen tussen windingen van één fase;

• fase fase kortsluitingen.

Abnormale werkingsmodi van de ED:

• Overbelasting met stromen hoger dan nominaal;

• Actuator overbelast.

Meerfasige kortsluitbeveiliging

Onmiddellijk overstroombeveiligingscircuit

Laagspanningsbeveiliging

Het is mogelijk dat de motoren niet automatisch starten als de bandenspanning lager is:

Onderspanningsbeveiligingsschakeling met direct relais:

Beveiliging van synchrone elektromotoren tegen vallen uit een synchroon netwerk: