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.
Несмотря на принципиальную обратимость синхронных двигателей и генераторов они имеют обычно конструктивные особенности, которые редко дают возможность использовать двигатели в качестве генераторов и наоборот.
Повреждения в обмотке статора:
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.
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.
Продольная дифференциальная защита
Применяется в качестве основной защиты для генераторов с мощностью более 1 МВт от многофазных КЗ в обмотке статора.
ТА устанавливается со стороны шинных выводов и со стороны нейтрали.
Расчет параметров продольной дифференциальной защиты
Ток срабатывания защиты:
Обычно, в зависимости от мощности генератора, ток срабатывания защиты находится в пределах:
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.
Схема однорелейной поперечной дифференциальной 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.
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 второго замыкания на землю в обмотке ротора
Распределение напряжения по обмотке ротора при замыканиях на землю.
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.
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.
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:
Схема включения дистанционной защиты генератора
Сопротивление срабатывания защиты:
Защита от повышения напряжения
Устанавливается на гидрогенераторах:
Устанавливается на турбогенераторах с мощностью 160 МВт и выше:
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.
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
Схема защиты токовой отсечкой мгновенного действия
Защита минимального напряжения
Самозапуск двигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже:
Схема защиты минимального напряжения с реле прямого действия:
Защита синхронных электродвигателей от выпадения из синхронизма:
Защиты синхронных двигателей
На синхронных электродвигателях устанавливаются следующие РЗ: от междуфазных повреждений в статоре; от замыканий обмотки статора на землю; от перегрузки; от асинхронного хода; от понижения напряжения в сети.
Защита от междуфазных повреждений выполняется мгновенной в виде токовой отсечки или продольной дифференциальной защиты по такой же схеме, как у асинхронных электродвигателей. Отличие заключается в том, что РЗ синхронного электродвигателя одновременно с выключателем отключает АГП. При применении тиристорного возбуждения и отсутствии АГП защита действует на инвертирование возбудителя. Ток срабатывания отсечки отстраивается от пусковых токов и токов самозапуска электродвигателя. Крупные электродвигатели оборудуются продольной дифференциальной РЗ в двухфазном исполнении. Защита от замыканий обмотки статора на землю применяется при токах замыкания на землю более 5–10 А. Защита от перегрузки обычно выполняется совмещённой с РЗ от асинхронного хода (см. рис.5.4).
В качестве пускового органа в схеме РЗ от асинхронного режима и перегрузки используется токовое реле КА типа РТ-40. Это реле воздействует при срабатывании на промежуточное реле KL1 контакты которого KL1.1 в цепи реле времени КТ замыкаются мгновенно, а размыкаются с замедлением. При асинхронном режиме реле времени КТ не успевает возвратиться за время tΔ спада тока между циклами качаний (рис. 5.5) и постепенно, за несколько периодов качаний набирает время и срабатывает на отключение. Для надёжной работы РЗ время возврата якоря промежуточного реле KL1 должно быть больше времени возt (рис. 5.12), в течение которого ток качаний недостаточен для действия реле, т. е. . Выдержка времени РЗ выбирается большей времени затухания возt>Δпусковых токов электродвигателя. Устройство защиты двигателя. Реле времени КТ имеет две выдержки времени. По истечении первой выдержки времени замыкается контакт КТ1, после чего промежуточное реле KL2 подает команды на осуществление ресинхронизации. t Δt
В случае, если ресинхронизация не происходит и качания тока продолжаются, замыкаются контакты реле времени КТ2, после чего промежуточное реле KL3, замкнув свои контакты, подает команды на отключение выключателя и АГП.
Для предотвращения срабатывания РЗ при форсировке возбуждения, когда увеличивается ток статора, цепь обмотки реле времени размыкается контактом KL4.1. На синхронных двигателях большой мощности в качестве защиты от асинхронного режима возможно применение реле сопротивления, как на генераторах. Защита минимального напряжения выполняется так же, как на асинхронных электродвигателях.
Уставка по току такой комбинированной защиты выбирается так же как обычная защита от перегрузки: ток срабатывания по формуле (6.28), выдержка времени отстраивается от времени пуска двигателя с учетом времени возврата реле KL1.
Учитывая возможность затягивания процесса разворота, время запаса () зtпринимается равным 2–3 с.
Как правило, синхронный двигатель, не допускает подачи несинхронного напряжения в случае, если возбуждение его включено. Поэтому при исчезновении напряжения или его посадке, синхронные двигатели должны отключаться от сети, а после восстановления напряжения могут включаться вновь, если их включение необходимо, и они имеют схему автоматического пуска. Возможен также их перевод в асинхронный режим отключением возбуждения, и подачей возбуждения после появления напряжения.
С целью предотвращения подачи напряжения на возбужденные синхронные двигатели, автоматика, которая подает напряжение на шины, должна выполняться с контролем отсутствия напряжения. Недопустимо, например, выполнение АВР только по признаку отключения питающего ввода. Защита минимального напряжения для синхронного двигателя выбирается как 1-я ступень минимального напряжения для асинхронных двигателей.
Для обеспечения устойчивой работы двигателя и связанного с ним механизма, необходимо не допускать подключения к секции шин, откуда питаются синхронные двигатели, посторонней нагрузки. Если это невозможно, то посторонние фидера должны иметь отсечку без выдержки времени. В ряде случаев применяется специальная отсечка по напряжению, с уставкой, равной уставке защиты минимального напряжения, без выдержки времени. Уставка по напряжению отсечки и защиты минимального напряжения в этом случае обычно принимается равной . ном.0,6U⋅
Для ускорения подачи напряжения, работой АВР или АПВ целесообразно отключать двигатели также автоматикой понижения частоты. После отключения питающего напряжения двигатель быстро тормозится, и частота напряжения, которое синхронный двигатель генерирует на шины, быстро падает. При быстром его отключении, сразу исчезает напряжение подпитки и пускается схема АВР (АПВ). При выборе уставки по частоте, следует иметь в виду другую автоматику, которая установлена в питающей системе – автоматическая частотная разгрузка (АЧР). Поэтому, уставка отключения СД по частоте должна быть отстроена от самой низкой уставки быстродействующей АЧР, которая в настоящее время равна 46,5 Гц и 0,5 с. Если двигатель сам подключен к какой-то очереди АЧР, в качестве уставки можно принять уставку этой очереди. Если нет, можно принять уставку по частоте равной: 46 Гц и 0,5 с.
Дата добавления: 2015-02-05 ; просмотров: 3953 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ