Protecció de relés de màquines síncrones

Les màquines elèctriques síncrones són màquines de corrent altern, generalment trifàsiques. Com la majoria dels convertidors electromecànics, poden funcionar tant en els modes de generador com de motor. Un mode especial de funcionament d'una màquina síncrona és el mode de compensació de potència reactiva. Les màquines especials dissenyades per a aquest propòsit s'anomenen compensadors síncrons.

Malgrat la reversibilitat fonamental dels motors i generadors síncrons, solen tenir característiques de disseny que rarament permeten utilitzar motors com a generadors i viceversa.

Generadors danyats

Danys al bobinatge de l'estator:

• Curtcircuits multifàsics;

• Falles a terra monofàsiques (si escau);

• Falles de terra bessones;

• Curtcircuit entre espires d'una fase (per a generadors síncrons amb derivacions paral·leles de sortida).

Error al bobinatge del rotor (en el bobinatge de camp):

• Posada a terra (cos del rotor) en un punt;

• Posada a terra en dos punts del circuit d'excitació.

Modes de funcionament anormals dels generadors

• Sobrecàrrega de l'estator d'un generador síncron (simètric i asimètric).

• Sobrecàrregues en cas de curtcircuits externs.

• Augment de la tensió als terminals del bobinat de l'estator.

• Mode asíncron.

Requisits per a la protecció de relés dels generadors

Selectivitat — La protecció ha d'apagar el generador només en aquelles avaries i modes que representin un perill real per al generador.

productivitat — Reduir el grau de fallada de la màquina i evitar el funcionament inestable en paral·lel dels generadors i sistemes.

Sensibilitat — en tot tipus d'avaries en un generador síncron, així com en curtcircuits d'elements adjacents per a reforçar les proteccions i interruptors d'aquests elements en cas de fallar-los. La defensa ha de funcionar no només a Q sinó també en un dispositiu AGP per aturar el corrent de curtcircuit enviat pel propi generador.

Apagada actual sense retard

S'utilitza com a protecció principal per a generadors amb una potència inferior a 1 MW contra curtcircuits multifàsics en el bobinat de l'estator. Instal·lat al costat dels terminals de la barra colectora.

Protecció diferencial longitudinal

S'utilitza com a protecció principal per als generadors de més d'1 MW contra curtcircuits polifàsics al bobinat de l'estator.

El TA s'instal·la al costat de la barra colectora i al costat neutre.

Càlcul dels paràmetres de la protecció diferencial longitudinal

Corrent de protecció:

Normalment, depenent de la potència del generador, el corrent d'activació de la protecció està en el rang:

Prova de sensibilitat de protecció:

Protecció diferencial transversal

S'utilitza com a protecció principal per a generadors amb una potència superior a 1 MW contra un curtcircuit per volta. Manté la protecció diferencial longitudinal en cas d'un curtcircuit multifàsic al bobinat de l'estator.

Circuit de protecció diferencial transversal d'un relé

El transformador de corrent s'instal·la en un circuit entre dos punts zero de branques paral·leles del bobinat de l'estator connectats en una estrella.

Filtre ZF per sintonitzar a partir d'harmònics més alts que flueixen al circuit neutre, múltiples de tres.

Protecció contra fallades a terra en el bobinat de l'estator dels generadors o els seus terminals

1. Protecció direccional de corrent per a generadors que funcionen en una unitat amb un transformador en xarxa amb neutral aïllat.

2. Protecció de falla a terra utilitzant components de baixa freqüència dels béns de consum generats per una falla d'arc intermitent per a generadors connectats amb xarxa. neutral compensat.

3. Protecció de fallades a terra per a generadors que funcionen en xarxa amb neutre connectat a terra resistiva.

4. Senyalització en cas de posada a terra monofàsica de tensió de seqüència zero.

Protecció de fallades a terra per a generadors que operen en xarxes amb un neutre aïllat o posat a terra de manera ressonant

La protecció de terra té una "zona morta" d'aproximadament el 5% de la resistència del bobinat de l'estator per a un curtcircuit proper a zero (punt K2). Els valors 3U0, 3I0 són proporcionals al nombre de voltes de fase entre el neutre i la ubicació de la falla.

Alarma de falla a terra monofàsica a tensió de seqüència zero

Protecció de fallades a terra per a generadors que funcionen en una xarxa de neutre resistiva posada a terra

Protecció contra la presa de terra secundària en el bobinat del rotor

Distribució de tensió al bobinat del rotor en cas de fallades a terra.

Circuit de protecció del generador contra un curtcircuit en dos punts del circuit d'excitació

(a) esquema d'excitació; b) circuits de corrent de funcionament

Bloqueig de sobretensió contra sobretensió

• Dissenyat per protegir els generadors de sobreintensitat durant curtcircuits externs.

• Apte per a generadors amb una potència inferior a 30 MW.

• Es realitza en dues etapes.

Circuit de bloqueig de sobretensions

a) circuits de corrent; b) circuits de tensió; c) circuits de corrent de funcionament

Protecció de sobreintensitat de seqüència negativa

• S'utilitza per a generadors amb una potència de 30-60 MW.

• Dissenyat per protegir els generadors de curtcircuits asimètrics externs.

a) circuits de corrent; b) circuits de tensió; c) circuits de corrent de funcionament

Protecció de distància del generador

• S'utilitza per a generadors amb una potència superior a 60 MW.

• Dissenyat per protegir els generadors de curtcircuits asimètrics externs.

La resistència de l'operació de protecció es selecciona segons la condició de configuració a partir de la càrrega màxima a la tensió de funcionament mínima:

Circuit de protecció de distància del generador

Protecció del disparador:

Protecció contra sobretensions

Instal·lat en hidrogeneradors:

Instal·lat en generadors de turbina amb una capacitat de 160 MW o superior:

Protecció del generador contra modes asíncrons

Tipus de generadors AR

1. Amb il·lusió total o parcial.

2. Sense emoció.

El principi de protecció dels generadors de modes asíncrons: a distància, es controla la resistència del generador.

Protecció del motor

Danys als motors elèctrics:

• falles a terra monofàsiques;

• Tancaments entre torns d'una fase;

• curtcircuits de fases.

Modes de funcionament anormals de l'ED:

• Sobrecàrrega amb corrents superiors al nominal;

• Sobrecàrrega de l'actuador.

Protecció contra curtcircuits multifàsics

Circuit de protecció contra sobreintensitat instantània

Protecció de baixa tensió

L'arrencada automàtica dels motors pot no produir-se si la pressió dels pneumàtics és inferior:

Circuit de protecció de baixa tensió amb relé directe:

Protecció dels motors elèctrics síncrons contra la caiguda d'una xarxa síncrona: