Postoje mnogi nenormalni uvjeti koji mogu dovesti do oštećenja generatora.Neka od ovih stanja rezultat su kvara unutar generatora ili jednog od njegovih podsustava, a druga potječu iz samog elektroenergetskog sustava.Sljedeća tablica sažima vrste kvarova koji se mogu dogoditi i povezane metode zaštite.
Uzemljenje statora
Kvar namota statora koji se najčešće događa je proboj izolacije između pojedine faze i zemlje.Neotkriven, ovaj kvar može brzo oštetiti jezgru generatora.Mogući su požari i na strojevima sa zračnim hlađenjem.Sposobnost diferencijalnog elementa statora da otkrije zemljospoj je funkcija raspoložive struje zemljospoja.Kao takva, namjenska zaštita od zemljospoja općenito je potrebna za stator.
Generatori daju energiju koju koriste sva opterećenja u elektroenergetskom sustavu i velik dio jalove snage potrebne za napajanje induktivnih elemenata, čime se održava napon sustava na nominalnim vrijednostima.Energetski sustavi imaju mali kapacitet za skladištenje energije.Kao takva, izgubljena proizvodnja mora se odmah zamijeniti ili se mora ukloniti ekvivalentna količina opterećenja.Od primarne je važnosti da sustav zaštite generatora bude visoko siguran tijekom vanjskih smetnji.
Generator je jedna komponenta složenog sustava koji uključuje glavni pokretač, uzbudnik i razne pomoćne sustave.Osim otkrivanja kratkih spojeva, IED za zaštitu generatora stoga je potreban za otkrivanje niza nenormalnih uvjeta koji bi mogli oštetiti generator ili jedan od njegovih podsustava.Generatori se mogu klasificirati u dvije glavne vrste: indukcijski i sinkroni.Indukcijski strojevi obično su manjih dimenzija, u rasponu od samo sto kVA, a obično ih pokreće klipni motor.Sinkroni strojevi su veličine od nekoliko stotina kVA do 1200 MVA.
Sinkrone generatore mogu pokretati različiti glavni pokretači, uključujući klipne motore, hidroturbine, turbine s izgaranjem i velike parne turbine.Vrsta turbine utječe na dizajn generatora i stoga može utjecati na zahtjeve zaštite.Veličina generatora i njegova metoda uzemljenja također utječu na njegove zahtjeve zaštite.Mali i srednji strojevi često su izravno spojeni na distribucijsku mrežu (izravno spojeni).U ovoj konfiguraciji nekoliko strojeva može biti spojeno na istu sabirnicu.Veliki strojevi obično su spojeni putem namjenskog energetskog transformatora na prijenosnu mrežu (priključena jedinica).
Drugi energetski transformator na stezaljkama generatora osigurava pomoćno napajanje jedinice.Generatori su uzemljeni kako bi se spriječili štetni prijelazni naponi i olakšao rad zaštitnih funkcija.Izravno spojeni generatori često su uzemljeni kroz nisku impedanciju koja ograničava struju zemljospoja na 200-400 ampera.Strojevi spojeni na jedinicu obično su uzemljeni preko visoke impedancije koja ograničava struju na manje od 20 ampera.
Za izravno spojene uzemljene strojeve niske impedancije koristi se metoda detekcije temeljena na struji.Ova zaštita mora biti brza i osjetljiva za unutarnje uzemljenje, dok je u isto vrijeme sigurna tijekom vanjskih smetnji.To se može postići korištenjem ograničenog elementa zemljospoja ili elementa neutralnog smjera.Ograničeni element zemljospoja implementiran u G30 i G60 koristi simetrični mehanizam ograničenja komponente koji pruža visok stupanj sigurnosti tijekom vanjskih kvarova sa značajnim CT zasićenjem.
Za uzemljene strojeve visoke impedancije povezane s jedinicom, metode temeljene na naponu često se koriste za otkrivanje kvara na zemlji.Koristeći kombinaciju elementa osnovnog i trećeg harmonika napona, može se postići pokrivanje zemljospoja za 100% namota statora.GE releji koriste naponski element trećeg harmonika koji reagira na omjer neutralne i terminalne vrijednosti trećeg harmonika.Ovaj element je jednostavan za postavljanje i neosjetljiv je na varijacije u razinama trećeg harmonika u normalnom radu.
Fazni kvarovi statora
Fazni kvarovi koji ne uključuju uzemljenje mogu se pojaviti na kraju namota ili unutar utora na strojevima koji imaju zavojnice iste faze u istom utoru.Iako je fazni kvar manje vjerojatan od zemljospoja, struja koja proizlazi iz ovog kvara nije ograničena impedancijom uzemljenja.Stoga je ključno da se te greške brzo otkriju kako bi se ograničila šteta na stroju.Budući da je XOR omjer sustava posebno visok na generatoru, diferencijalni element statora posebno je osjetljiv na zasićenje CT-a zbog istosmjerne komponente struje tijekom vanjske smetnje.Diferencijalni algoritam statora G60 dodaje dodatnu sigurnost u formatu provjere usmjerenja kada se sumnja na zasićenje CT-a zbog AC ili DC komponenti struje.
Vrijeme objave: 30. siječnja 2023