Υπάρχουν πολλές μη φυσιολογικές συνθήκες που μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στη γεννήτρια.Ορισμένες από αυτές τις συνθήκες είναι αποτέλεσμα αστοχίας εντός της γεννήτριας ή ενός υποσυστήματος της και άλλες προέρχονται από το ίδιο το σύστημα ισχύος.Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τους τύπους αστοχιών που μπορεί να προκύψουν και τις σχετικές μεθόδους προστασίας.
Βλάβες γείωσης στάτη
Η πιο συνηθισμένη αστοχία της περιέλιξης του στάτορα είναι η διάσπαση της μόνωσης μεταξύ μίας φάσης και γείωσης.Αν δεν εντοπιστεί, αυτό το σφάλμα μπορεί να βλάψει γρήγορα τον πυρήνα της γεννήτριας.Πυρκαγιές είναι επίσης δυνατές σε αερόψυκτα μηχανήματα.Η ικανότητα του διαφορικού στοιχείου του στάτη να ανιχνεύει ένα σφάλμα γείωσης είναι συνάρτηση του διαθέσιμου ρεύματος σφάλματος γείωσης.Ως εκ τούτου, γενικά απαιτείται ειδική προστασία γείωσης για τον στάτορα.
Οι γεννήτριες παρέχουν την ενέργεια που χρησιμοποιείται από όλα τα φορτία στο σύστημα ισχύος και μεγάλο μέρος της άεργου ισχύος που απαιτείται για την τροφοδοσία των επαγωγικών στοιχείων διατηρώντας έτσι την τάση του συστήματος σε ονομαστικές τιμές.Τα συστήματα ισχύος έχουν μικρή ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας.Ως εκ τούτου, η χαμένη παραγωγή πρέπει να αντικατασταθεί αμέσως ή πρέπει να απορριφθεί ισοδύναμη ποσότητα φορτίου.Είναι πρωταρχικής σημασίας το σύστημα προστασίας της γεννήτριας να είναι εξαιρετικά ασφαλές κατά τη διάρκεια εξωτερικών διαταραχών.
Η γεννήτρια είναι ένα συστατικό ενός πολύπλοκου συστήματος που περιλαμβάνει έναν κύριο κινητήρα, έναν διεγέρτη και διάφορα βοηθητικά συστήματα.Εκτός από την ανίχνευση βραχυκυκλωμάτων, το IED προστασίας της γεννήτριας απαιτείται επομένως για τον εντοπισμό μιας σειράς μη φυσιολογικών συνθηκών που θα μπορούσαν να βλάψουν τη γεννήτρια ή ένα από τα υποσυστήματα της.Οι γεννήτριες μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο βασικούς τύπους: επαγωγικές και σύγχρονες.Οι επαγωγικές μηχανές είναι συνήθως μικρότερες σε μέγεθος, που κυμαίνονται έως και εκατό kVA, και συνήθως κινούνται από έναν παλινδρομικό κινητήρα.Τα μεγέθη των σύγχρονων μηχανών κυμαίνονται από αρκετές εκατοντάδες kVA έως 1200 MVA.
Οι σύγχρονες γεννήτριες μπορούν να κινούνται από διάφορους κύριους κινητήρες, συμπεριλαμβανομένων παλινδρομικών κινητήρων, υδροστροβίλων, στροβίλων καύσης και μεγάλων ατμοστρόβιλων.Ο τύπος του στροβίλου επηρεάζει τη σχεδίαση της γεννήτριας και ως εκ τούτου μπορεί να απαιτήσεις προστασίας από κρούσεις.Το μέγεθος της γεννήτριας και η μέθοδος γείωσης επηρεάζουν επίσης τις απαιτήσεις προστασίας της.Τα μικρού και μεσαίου μεγέθους μηχανήματα συχνά συνδέονται απευθείας σε ένα δίκτυο διανομής (απευθείας σύνδεση).Σε αυτή τη διαμόρφωση μπορούν να συνδεθούν πολλά μηχανήματα στον ίδιο δίαυλο.Τα μεγάλα μηχανήματα συνδέονται συνήθως μέσω ενός αποκλειστικού μετασχηματιστή ισχύος στο δίκτυο μεταφοράς (συνδεδεμένη μονάδα).
Ένας δεύτερος μετασχηματιστής ισχύος στους ακροδέκτες της γεννήτριας παρέχει βοηθητική ισχύ για τη μονάδα.Οι γεννήτριες είναι γειωμένες για τον έλεγχο από καταστροφικές μεταβατικές τάσεις και για τη διευκόλυνση της λειτουργίας των λειτουργιών προστασίας.Οι απευθείας συνδεδεμένες γεννήτριες συχνά γειώνονται μέσω μιας χαμηλής σύνθετης αντίστασης που περιορίζει το ρεύμα σφάλματος γείωσης στα 200-400 αμπέρ.Τα μηχανήματα που συνδέονται με τη μονάδα συνήθως γειώνονται μέσω μιας υψηλής σύνθετης αντίστασης που περιορίζει το ρεύμα σε λιγότερο από 20 αμπέρ.
Για απευθείας συνδεδεμένες, γειωμένες μηχανές χαμηλής σύνθετης αντίστασης, χρησιμοποιείται μια μέθοδος ανίχνευσης με βάση το ρεύμα.Αυτή η προστασία πρέπει να είναι γρήγορη και ευαίσθητη για εσωτερικά σφάλματα γείωσης ενώ ταυτόχρονα είναι ασφαλής κατά τη διάρκεια εξωτερικών διαταραχών.Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα περιορισμένο στοιχείο σφάλματος γείωσης ή ένα ουδέτερο στοιχείο κατεύθυνσης.Το στοιχείο περιορισμένου σφάλματος γείωσης που εφαρμόζεται στα G30 και G60 χρησιμοποιεί έναν συμμετρικό μηχανισμό συγκράτησης εξαρτημάτων που παρέχει υψηλό βαθμό ασφάλειας κατά τη διάρκεια εξωτερικών σφαλμάτων με σημαντικό κορεσμό CT.
Για γειωμένα μηχανήματα υψηλής σύνθετης αντίστασης που συνδέονται με μονάδα, χρησιμοποιούνται συχνά μέθοδοι που βασίζονται στην τάση για την παροχή ανίχνευσης σφάλματος γείωσης.Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό θεμελιωδών και τρίτων αρμονικών στοιχείων τάσης, μπορεί να επιτευχθεί κάλυψη σφάλματος γείωσης για το 100% της περιέλιξης του στάτη.Οι ηλεκτρονόμοι GE χρησιμοποιούν ένα τρίτο στοιχείο αρμονικής τάσης που ανταποκρίνεται στον λόγο της ουδέτερης και των τερματικών τιμών της τρίτης αρμονικής.Αυτό το στοιχείο είναι απλό στη ρύθμιση και δεν είναι ευαίσθητο στις διακυμάνσεις των τρίτων αρμονικών επιπέδων υπό κανονική λειτουργία.
Σφάλματα φάσης στάτη
Σφάλματα φάσης που δεν περιλαμβάνουν γείωση μπορεί να συμβούν στο άκρο της περιέλιξης ή μέσα σε μια σχισμή σε μηχανές που έχουν πηνία της ίδιας φάσης στην ίδια σχισμή.Αν και ένα σφάλμα φάσης είναι λιγότερο πιθανό από ένα σφάλμα γείωσης, το ρεύμα που προκύπτει από αυτό το σφάλμα δεν περιορίζεται από την αντίσταση γείωσης.Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να εντοπίζονται γρήγορα αυτά τα σφάλματα, ώστε να περιοριστεί η ζημιά στο μηχάνημα.Δεδομένου ότι ο λόγος XOR του συστήματος είναι ιδιαίτερα υψηλός στη γεννήτρια, το διαφορικό στοιχείο του στάτη είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στον κορεσμό CT λόγω της συνιστώσας DC του ρεύματος κατά τη διάρκεια μιας εξωτερικής διαταραχής.Ο διαφορικός αλγόριθμος στάτη G60 προσθέτει πρόσθετη ασφάλεια με τη μορφή ελέγχου κατεύθυνσης όταν υπάρχει υποψία κορεσμού CT λόγω είτε των στοιχείων AC είτε DC του ρεύματος.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-30-2023