-
Protecia instalaiilor electroenergetic Curs nr. 5
1
5. PROTECIA GENERATOARELOR ELECTRICE
5.1. Defecte posibile, regimuri anormale de funcionare i
protecii prevzute la generator
Generatoarele sincrone (GS) sunt elementele cele mai sensibile
care intr n compunerea unui sistem energetic. Ele sunt elemente de
baz ale producerii energiei electrice i, n afar de cazul puterilor
mici, ele sunt i foarte scumpe.
n cazul generatoarelor trebuie prevzute protecii pentru
urmtoarele defecte: a) Defecte n stator:
- scurtcircuit ntre faze (protecia diferenial longitudinal,
protecia maximal cu tiere de curent, protecie maximal de
curent);
- scurtcircuit ntre spirele aceleiai faze (protecia diferenial
transversal, protecia de tensiune homopolar, protecia de
dezechilibru);
- puneri la pmnt n stator (protecia homopolar de curent (sau de
putere, protecia diferenial de curent homopolar);
b) Defecte din circuitul de excitaie (defecte rotorice):
- pierderea excitaiei (protecia cu relee de curent minim n
circuitul de excitaie sau relee de impedan maximal);
- defeciuni n funcionarea regulatorului de tensiune (protecia
maximal de curent temporizat rotoric);
- puneri la pmnt rotorice (protecia de semnalizare, n cazul
simplei puneri la pmnt, protecia care comand deconectarea, n cazul
dublelor puneri la pmnt);
c) Defecte n sistem (n exteriorul generatorului) i regimuri
anormale de fincionare:
- supracurenii datorai scurtcircuitelor simetrice i nesimetrice
din sistem i asupra sarcinilor (protecia maximal de curent trifazat
temporizat cu blocaj de tensiune sau de protecia maximal de curent
temporizat cu filtru de curent de secven invers);
- la creterea tensiunii (protecia maximal de tensiune); -
funcionarea n regim de motor (protecia de putere invers cu
aciune
temporizat); - protecia mpotriva funcionrii n regim asincron cu
excitaie se realizeaz cu
relee de putere sau cu relee de impedan; - protecia mpotriva
funcionrii la frecven sczut se asigur printr-o protecie
de minim frecven.
5.2. Proteciile generatorului mpotriva defectelor n stator
5.2.1. Protecia diferenial longitudinal Se aplic generatoarelor de
puteri mijlocii i mari (Pn6 MW) mpotriva scurtcircuitelor
polifazate n nfurarea statoric. Principiul de funcionare se bazeaz
pe compararea valorilor i a sensurilor curenilor la intrarea i la
ieirea fiecrei faze a elementului protejat. Releul diferenial msoar
diferena geometric:
-
Protecia instalaiilor electroenergetic Curs nr. 5
SIISIr III = (5.2)
unde:
I TC
PISI
II = ; II TCPII
SIIII = cu condiia ca: ITCTC II =
2
La scurtcircuitele exterioare (k1): 0= SIISIr III i protecia nu
acioneaz la scurtcircuitele interioare generatorului (punctul k2).
Sensul curenilor este figurat cu linie punctat iar curentul prin
releu: SIISIr III += i protecia acioneaz.
n cazul scurtcircuitelor exterioare, curentul prin releu nu este
zero ci este egal cu un curent de dezechilibru:
dezSIISI III = (5.2) Pentru ca protecia s nu acioneze, trebuie
ca Ipr > Idez, deci pentru ca protecia s fie sensibil, trebuie
ca valoarea curentului de dezechilibru s fie mic, ceea ce implic
folosirea transformatoarelor cu saturaie rapid (TSR).
Curentul de pornire al proteciei se determin cu relaia:
Ipp = ksigIdez.max.p (5.3) Idez.max.p = valoarea efectiv a
curentului maxim de dezechilibru care poate aprea la un
scurtcircuit exterior raportat, n unele cazuri, la primarul TC al
proteciei.
+
I-I
Figura 5.1. Schema principal monofilar a proteciei difereniale
longitudinale a generatorului
Semnal k2
TCI
IPII
ISI
TCII ISII
-
k1
I-I -
+ ADR
1
De la alte protecii ale generatorului sincron
-
Protecia instalaiilor electroenergetic Curs nr. 5
5.2.2. Protecia maximal cu secionare de curent
I
Figura 5.2. Schema principal a unei secionri de curent pentru
protejarea unui generator
Semnal
+
TC
ke 3-10 kV
De la alte protecii ale generatorului
I -
+ ADR
GS
ADR automat de dezexcitare rapid
S
r
PD
4 3 2 1
ki
La generatoare de putere mic (< 6 MW) protecia este legat la
dou faze. Curentul de pornire al releelor este:
TC
scsigpp
IkI .max.= (5.4)
unde: ksig = 1,25 1,4 Isc.max. = componenta periodic la momentul
0 al curentului debitat de generator la scurtcircuite trifazate pe
bare (ke). Aceast protecie nu acioneaz la generatoarele care
funcioneaz izolat. 5.2.3. Protecia diferenial transversal Se aplic
pentru protejarea mpotriva scurtcircuitelor ntre spire dac
generatorul are dou nfurri pe faz, fiind necesar ca ambele nfurri s
fie scoase din stator i pe fiecare din ele s fie montate cte un TC
pentru 0,5 In. n regim normal, sau n cazul scurtcircuitelor
exterioare, prin relee nu circul dect curentul de dezechilibru Idez
al proteciei difereniale transversale, curent datorat att
neidentitii caracteristicilor TC ct i bobinajelor celor dou ramuri
ale fiecrei faze. Pentru ca protecia s fie mai sensibil dar s rmn
selectiv fa de scurtcircuitele exterioare, releele de curent se
leag n schem prin intermediul unor transformatoare cu saturaie
rapid, curentul de pornire al proteciei fiind:
TC
nG
TCnGpr n
In
II )4,0...3,0(121)8,0...6,0( == (5.5)
sau max.dezsigpr IkI = (5.6)
3
-
Protecia instalaiilor electroenergetic Curs nr. 5
I-I
Semnal
+ R S T
I-I + ADR
TSR
4
-
GS
+ I-I I-I I-I
+
Dech
-
De la ate protecii ale generatorului
sincron
Figura 5.3. Schema principal a unei protecii difereniale
transversale prevzut la generator
Protecia diferenial transversal are o zon moart, determinat de
numrul minim de spire scurtcircuitate pentru care curentul de
defect este mai mic dect curentul de pornire ( 1520% din nfurare),
servind i ca rezerv a proteciei difereniale longitudinale, ns numai
n cazul defectelor n interiorul generatorului.
4
