Protezione relè di macchine sincrone

Le macchine elettriche sincrone sono macchine a corrente alternata, generalmente trifase. Come la maggior parte dei convertitori elettromeccanici, possono funzionare sia in modalità generatore che motore. Una modalità di funzionamento speciale di una macchina sincrona è la modalità di compensazione della potenza reattiva. Le macchine speciali progettate per questo scopo sono chiamate compensatori sincroni.

Nonostante la fondamentale reversibilità dei motori e dei generatori sincroni, di solito hanno caratteristiche costruttive che raramente consentono di utilizzare i motori come generatori e viceversa.

Generatori danneggiati

Danni all'avvolgimento dello statore:

• Cortocircuiti multifase;

• Guasti a terra monofase (se applicabile);

• Guasti a terra gemelli;

• Cortocircuito tra le spire di una fase (per generatori sincroni con uscite parallele).

Guasto nell'avvolgimento del rotore (nell'avvolgimento di campo):

• Messa a terra (corpo rotore) in un punto;

• Messa a terra in due punti del circuito di eccitazione.

Modalità di funzionamento anomale dei generatori

• Sovraccarico dello statore di un generatore sincrono (simmetrico e asimmetrico).

• Sovraccarichi in caso di cortocircuiti esterni.

• Aumento della tensione ai capi dell'avvolgimento dello statore.

• Modalità asincrona.

Requisiti per la protezione dei relè dei generatori

Selettività — la protezione deve spegnere il generatore solo in quei guasti e modi che rappresentano un reale pericolo per il generatore.

produttività — ridurre il grado di guasto della macchina e prevenire il funzionamento parallelo instabile di generatori e sistemi.

Sensibilità — su tutti i tipi di guasti in un generatore sincrono, nonché sui cortocircuiti di elementi adiacenti per sostenere le protezioni e gli interruttori di questi elementi in caso di loro guasto. La difesa deve funzionare non solo su Q ma anche su un dispositivo AGP per interrompere la corrente di cortocircuito inviata dal generatore stesso.

Arresto corrente senza ritardo

Viene utilizzato come protezione principale per generatori con una potenza inferiore a 1 MW contro i cortocircuiti multifase nell'avvolgimento dello statore. Installato a lato dei terminali sbarre.

Protezione differenziale longitudinale

Viene utilizzato come protezione principale per generatori superiori a 1 MW contro i cortocircuiti polifase nell'avvolgimento dello statore.

Il TA è installato lato sbarre e lato neutro.

Calcolo dei parametri della protezione differenziale longitudinale

Corrente di protezione:

Solitamente, in funzione della potenza del generatore, la corrente di intervento della protezione è compresa nel range:

Test di sensibilità della protezione:

Protezione differenziale trasversale

Viene utilizzato come protezione principale per generatori con una potenza superiore a 1 MW contro un cortocircuito per giro. Mantiene la protezione differenziale longitudinale in caso di cortocircuito multifase nell'avvolgimento dello statore.

Circuito di protezione differenziale trasversale a un relè

Il trasformatore di corrente è installato in un circuito tra due punti zero di rami paralleli dell'avvolgimento dello statore collegati a stella.

Filtro ZF per la sintonizzazione da armoniche superiori che scorrono nel circuito neutro, multipli di tre.

Protezione contro i guasti a terra dell'avvolgimento statorico dei generatori o dei suoi terminali

1. Protezione direzionale corrente per generatori che funzionano in un'unità con un trasformatore in una rete con neutro isolato.

2. Protezione da guasto a terra mediante componenti a bassa frequenza di beni di consumo generati da un guasto per arco intermittente per generatori collegati in rete con neutro compensato.

3. Protezione da guasto a terra per generatori funzionanti in rete con neutro con messa a terra resistiva.

4. Segnalazione in caso di messa a terra monofase di tensione omopolare.

Protezione da guasto a terra per generatori operanti in reti con neutro isolato o messo a terra in modo risonante

La protezione di terra ha una "zona morta" di circa il 5% della resistenza dell'avvolgimento dello statore per un cortocircuito vicino allo zero (punto K2). I valori 3U0, 3I0 sono proporzionali al numero di giri di fase tra il neutro e la posizione del guasto.

Allarme guasto a terra monofase a tensione omopolare

Protezione da guasto a terra per generatori funzionanti su rete neutra con messa a terra resistiva

Protezione contro la messa a terra secondaria nell'avvolgimento del rotore

Distribuzione della tensione sull'avvolgimento del rotore in caso di guasto a terra.

Circuito di protezione del generatore contro il cortocircuito in due punti del circuito di eccitazione

a) schema di eccitazione; b) circuiti di corrente operativa

Blocco di sovratensione contro la sovratensione

• Progettato per proteggere i generatori da sovracorrente durante i cortocircuiti esterni.

• Adatto per generatori di potenza inferiore a 30 MW.

• Viene eseguito in due fasi.

Circuito di blocco delle sovratensioni

a) circuiti di corrente; b) circuiti di tensione; c) circuiti di corrente operativa

Protezione da massima corrente di sequenza inversa

• Viene utilizzato per generatori con una potenza di 30-60 MW.

• Progettato per proteggere i generatori da cortocircuiti asimmetrici esterni.

a) circuiti di corrente; b) circuiti di tensione; c) circuiti di corrente operativa

Protezione distanza generatore

• Viene utilizzato per generatori con una potenza superiore a 60 MW.

• Progettato per proteggere i generatori da cortocircuiti asimmetrici esterni.

La resistenza dell'operazione di protezione viene selezionata in base alla condizione di impostazione dal carico massimo alla tensione operativa minima:

Circuito di protezione distanza generatore

Protezione grilletto:

Protezione contro le sovratensioni

Installato su idrogeneratori:

Installato su generatori a turbina con una capacità di 160 MW e oltre:

Protezione del generatore contro le modalità asincrone

Tipi di generatori AR

1. Con eccitazione totale o parziale.

2. Nessuna eccitazione.

Il principio di protezione dei generatori dalle modalità asincrone — a distanza, viene monitorata la resistenza del generatore.

Protezione del motore

Danni ai motori elettrici:

• guasti a terra monofase;

• Chiusure tra turni di una fase;

• cortocircuiti fase fase.

Modalità di funzionamento anomale dell'ED:

• Sovraccarico con correnti superiori a quelle nominali;

• Sovraccarico dell'attuatore.

Protezione da cortocircuito multifase

Circuito di protezione da sovracorrente istantanea

Protezione a bassa tensione

L'autoavviamento dei motori potrebbe non avvenire se la pressione dei pneumatici è inferiore:

Circuito di protezione da sottotensione con relè diretto:

Protezione dei motori elettrici sincroni contro la caduta da una rete sincrona: