На синхронных компенсаторов 50 Мвар (рис. 9.5) предусматриваются следующие защиты:
продольная дифференциальная токовая защита (с торможением) от многофазных КЗ в обмотке статора СК, в обмотке пускового реактора и на их выходах;
100% -ная защиты обмотки статора СК от замыканий на землю в обмотке статора СК;
защита от потери возбуждения;
минимальная защита напряжения от исчезновения или снижения напряжения;
защита от снижения частоты;
защита от перегрузок статора СК.
Все перечисленные защиты, кроме последней, действуют на отключение СК.
Защита от перегрузок статора СК выполнена в виде максимальной токовой защиты, действующей на сигнал с выдержкой времени.
Продольная дифференциальная защита включается на встроенные трансформаторы тока со стороны нейтрали СК и на выносные в цепях пускового и рабочего выключателей. Зона действия защиты - обмотка статора СК, выводы этой обмотки, а также обмотка пускового реактора. Защита осуществляется в трехфазном трехрелейном исполнении для возможности быстрого отключения двойных замыканий на землю, одно из которых находится в СК. Ток срабатывания защиты принимается меньше СК, контроль исправности вторичных цепей трансформаторов тока не предусматривается.
Величина емкостного тока замыкания на землю для блока СК-АТ с ответвлением к Т собственных нужд (ТСН) не превышает 5 А. Нормы разрешают действие при таких повреждениях защиты, установленной на стороне НН АТ и реагирующей на появление напряжения нулевой последовательности. Указанная защита имеет зону нечувствительности, равную приблизительно 10-25% обмотки статора со стороны, нейтрали. Эта область охватывается более чувствительной защитой обмотки статора от замыканий на землю.
Защита от потери возбуждения реагирует на потерю возбуждения, вызванную отключением автоматов в цепях питания схемы возбуждения, а также внутренними повреждениями возбудителей и их целей.
Рис. 9.5. Релейная защита синхронного компенсатора 50 Мвар:
GC - синхронный компенсатор; LW1 - LW2 - токоограничивающие реакторы; Q1 -Q3 - выключатели 10 кВ; ТА1- ТА9 - трансформаторы тока; TV1 - TV2 - трансформаторы напряжения; 1 - дифференциальная защита синхронного компенсатора; 2 - реле контроля подсинхронной скорости; 3 - дифференциальная защита ошиновки 10 кВ; 4 - защита ТСН; 5 - автоматический регулятор возбуждения; 6 - резерв; 7 - защита от перегрузки; 8 - измерительные приборы; 9 - измерительные приборы и защита; 10 - комплект защиты от однофазных замыканий на землю.
Защита отключает СК с контролем напряжения на его выводах, что предотвращает отключение СК в режиме работы его без возбуждения, когда напряжение системы находится в допустимых пределах.
Минимальная защита напряжения подключается к трансформатору напряжения, установленному на выводах СК, и предназначается для предотвращения пуска СК при отключенном пусковом реакторе в случае появления напряжения после длительного его исчезновения. Во избежание неправильного действия защиты при обоих отключенных выключателях СК, а также при неисправности в цепи напряжения на защиту подается плюс через блок- контакты главного выключателя и автомата в цепях напряжения защиты.
При работе СК в блоке с АТ на тупиковой ПС замыкание на линии связи с системой, питающей подстанцию, может быть отключено только со стороны системы. При этом СК, вращаясь за счет инерции будет поддерживать напряжение на шинах и дугу в месте КЗ. Для обеспечения успешного АПВ ВЛ защита от снижения частоты отключит СК.
Защита от перегрузки статора СК действует на сигнал.
Предусмотрены две группы выходных промежуточных реле СК: на первую группу действуют все защиты от внутренних повреждений СК, группа имеет самоудерживание; на вторую группу действуют минимальная защита напряжения и защита от снижения частоты, а также защита АТ, защита ошиновок ВН и СН АТ. После действия этих защит возможен повторный пуск СК.
Релейная защита СК 100 Мвар по составу защит повторяет РЗ СК 50 Мвар, но имеет дополнительную защиту от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения.
Релейная защита СК мощностью 160 Мвар выполняется аналогично защите СК 100 Мвар.
На синхронных компенсаторах 300 Мвар предусматриваются следующие защиты:
продольная дифференциальная защита (два комплекта) от многофазных КЗ в обмотке статора СК и на его выводах;
односистемная поперечная дифференциальная токовая защита от КЗ между витками одной фазы в обмотке статора СК;
защита напряжения первой и третьей гармоник нулевой последовательности, не имеющая зоны нечувствительности, от замыканий на землю в обмотке статора СК;
токовая защита обратной последовательности от внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок СК. Максимальная токовая защита с использованием реле тока одной фазы, выполненная на реле с высоким коэффициентом возврата от симметричных перегрузок обмотки статора СК;
минимальная защита напряжения от исчезновения или снижения напряжения;
частотная защита от снижения частоты;
защита от замыкания на землю в одной точке продольной и поперечной обмоток цепей возбуждения;
токовая защита с интегрально-зависимой характеристикой выдержки времени от перегрузок ротора СК током возбуждения;
быстродействующая токовая защита, включаемая последовательно с реле продольной дифференциальной защиты СК, и отдельная поперечная дифференциальная токовая защита, дополнительно вводимая в режиме частотного пуска СК;
защита от замыканий на землю в обмотке статора, выполненная на реле, реагирующем на отношение U0/f.
Предусматриваются цепи резервирования отказа в действии выключателя СК при срабатывании его защит.
По выходному воздействию защиты разбиваются на следующие три группы:
первая группа РЗ действует на отключение выключателей СК, на включение АГП, передает сигнал в схему автоматики СК на запрет последующего пуска; она включает в себя первые три защиты, а также интегральный орган четвертой защиты. Технологические защиты СК и защиты цепей возбуждения действует через эту же группу выходных реле;
вторая группа защит действует на отключение выключателя СК, на включение АГП без запрета последующего пуска машины, к этой группе относятся минимальная защита напряжения и частотная защита, а также орган токовой отсечки с независимой выдержкой времени защиты обратной последовательности. Защиты АТ и его ошиновок, защита цепей возбуждения действует на эту же группу;
третья группа - защиты, действующие в режиме частотного пуска СК. К ней относятся перечисленные выше дополнительные защиты (быстродействующая токовая защита, включаемая последовательно с реле продольной дифференциальной защиты СК, и отдельная поперечная дифференциальная токовая защита), а также защита от замыканий на землю в одной точке цепей возбуждения и защита от перегрузок ротора СК. Защиты действуют на отключение выключателей в цепи пусковой установки через автоматику управления этими выключателями, на включение АГП и на сеточную защиту пусковой преобразовательной установки.
Защита от симметричных перегрузок обмотки статора СК действует на сигнал с выдержкой времени.
Частотный пуск СК является специальным режимом, когда машина набирает обороты до 52-54 Гц, далее пусковая установка отключается, подается номинальное напряжение в обмотку возбуждения и производится включение СК в сеть методом точной синхронизации. С учетом наличия в цепи статора токов широкого диапазона частот приходится в период пуска машины использовать специальные устройства РЗ, перечисленные выше, чтобы отключать СК от системы запуска при КЗ машины, так как основные защиты СК, используемые при его нормальной работе на сеть (продольные дифференциальные и поперечная защита статора), не обеспечивают устойчивого функционирования при частотном пуске машины.
