Особенности защиты синхронных электродвигателей

На электростанциях промышленных предприятий в некоторых случаях применяются синхронные электродвигатели, которые также как и асинхронные должны иметь защиты: от к.з.; от замыканий на землю; защиту минимального напряжения и защиту от перегрузки. Уставки этих защит выбираются также как и на аналогичных защитах асинхронных электродвигателей.

Кроме того, синхронные электродвигатели напряжением выше 1 кВ оснащаются защитой от асинхронного режима.

Момент вращения синхронного электродвигателя может определяться упрощённой формулой:

где:
Ед	-	э.д.с. электродвигателя
Uс	-	напряжение питающей сети
Хд	-	синхронное сопротивление электродвигателя
d	-	угол между ЕД и UС

Из выражения момента следует, что устойчивость работы синхронного электродвигателя тем больше, чем больше значение Е_д (т.е. тем больше ток возбуждения). Кроме того, устойчивая работа синхронного электродвигателя возможна только при d =0¸90⁰. Поэтому при значительной механической перегрузке и переходе угла d за угол 90⁰ момент электродвигателя начнёт уменьшаться и электродвигатель выходит из синхронизма.

Работа синхронного электродвигателя в асинхронном режиме сопровождается появлением дополнительных токов в обмотках статора и ротора, качаниями этих токов, а также сильной вибрацией электродвигателя и связанного с ним механизма из-за воздействия больших знакопеременных моментов. Поскольку это может привести к повреждению синхронного электродвигателя, они оборудуются защитой от асинхронного режима, отключающей электродвигатель при выходе его из синхронизма.

Характер изменения токов синхронного электродвигателя при выходе его из синхронизма приведён на рис. 10-12.

 

	Рис. 10-12. Характер изменения тока в обмотке статора (а) и в обмотке ротора (б) синхронного электродвигателя при выходе из синхронизма.

 

Как правило, защита от асинхронного режима выполняется реагирующей на колебания тока в статоре и обычно выполняется при помощи реле тока с зависимой от тока характеристикой выдержки времени (рис. 10-13, а) или посредством мгновенного реле тока (рис. 10-13, б). Так как ток статора в синхронном электродвигателе при асинхронном режиме пульсирует, мгновенное токовое реле будет то срабатывать, то возвращаться. Для того, чтобы реле времени при этом надёжно работало в схему на рис. 10-13, б введено промежуточное реле, имеющее замедление на отпадание и размыкание контакта.

 

 

 

 

Ток срабатывания защиты от асинхронного режима принимают равным (1,4¸1,5) I_ном.дв..

Защиту от асинхронного режима можно выполнить на токовом реле, реагирующим на появление переменной составляющей (качаний) в токе ротора синхронного электродвигателя. Схема такой защиты приведена на рис. 10-14.

	Рис. 10-14. Защита синхронного электродвигателя от асинхронного режима, реагирующая на качания тока ротора.

 

Действие защит синхронного электродвигателя на отключение его от сети дополняется обязательным действием на развозбуждение отключение автомата гашения поля (АГП).

Выводы:

Синхронные электродвигатели должны оснащаться теми же защитами, что и асинхронные электродвигатели: токовой отсечкой или диф. защитой – от к.з. в статоре; максимальной токовой защитой нулевой последовательности от замыканий обмотки статора на землю; токовой защитой от перегрузки; защитой минимального напряжения.

Поскольку выход из синхронизма синхронного электродвигателя может привести к его повреждению, они должны оснащаться специальной защитой от асинхронного режима.

Защита от асинхронного режима синхронного электродвигателя, как правило, выполняется реагирующей на колебания тока в статоре или роторе электродвигателя, возникающие при выпадении электродвигателя из синхронизма.

Защиты синхронных электродвигателей должны действовать не только на отключение его от сети, но также на отключение автомата гашения поля (АГП).

ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН

На сборных шинах распределительных устройств электростанций и подстанций могут возникать такие же повреждения, как и на линиях: однофазные и междуфазные к.з. – в сетях с заземлённой нейтралью; междуфазные к.з. и замыкания на землю – в сетях с изолированной нейтралью. Поэтому, на сборных шинах, как правило, устанавливаются специальные защиты шин предназначенные для отключения без выдержки времени повреждений, возникающих на шинах.

При отсутствии специальной защиты сборных шин повреждения на шинах будут отключаться с выдержкой времени резервными защитами линий, установленными на соседних подстанциях.

Так, например, при к.з. на шинах подстанции А (рис. 11-1,а) подействуют резервные защита на подстанции Б и отключат выключатель В-2, отделяя повреждённый от остальной части.

Замедление в отключении приведёт к увеличению размеров повреждения в месте к.з., а в кольцевых сетях может привести к нарушению устойчивости параллельной работы. Поэтому сборные шины распределительных устройств напряжением 110 кВ и выше в кольцевых сетях с многосторонним питанием, как правило, оснащаются специальными быстродействующими защитами сборных шин.

На тупиковых подстанциях защита шин распределительных устройств обычно не устанавливается, а повреждения, возхникающие на шинах, отключаются резервными защитами линий на питающих подстанциях.

Специальные защиты шин позволяют селективно отключать повреждённый участок и предотвращать излишние нарушения электроснабжения дополнительных подстанций. так, например, в случае к.з. на шинах подстанции В (в схеме на рис. 11-1, б) при срабатывании резервных защит и отключении выключателя В-4 одновременно с повреждённой подстанцией будет отключён и трансформатор Т, подключённый ответвлением к линии. При наличии на подстанции В специальной быстродействующей защиты шин рассматриваемое повреждение будет отключаться выключателем В-3 и питание трансформатора Т сохранится от подстанции Г.

 

 

Таким образом, специальные защиты сборных шин необходимо применять для ускорения отключения повреждений и повышения селективности.

В качестве защит шин могут использоваться: токовая отсечка, дистанционная защита, а также продольная дифференциальная защита.

В настоящее время в качестве быстродействующей и селективной защиты шин наибольшее распространение получила продольная дифференциальная защита.