Postoji mnogo nenormalnih stanja koja mogu dovesti do oštećenja generatora.Neki od ovih stanja su rezultat kvara na generatoru ili jednom od njegovih podsistema, a drugi nastaju u samom elektroenergetskom sistemu.Sljedeća tabela sažima tipove kvarova koji se mogu pojaviti i pridružene metode zaštite.
Kvarovi na uzemljenje statora
Najčešći kvar namotaja statora je pucanje izolacije između jedne faze i zemlje.Neotkrivena, ova greška može brzo oštetiti jezgro generatora.Mogući su i požari na mašinama sa vazdušnim hlađenjem.Sposobnost diferencijalnog elementa statora da otkrije kvar uzemljenja je funkcija dostupne struje zemljospoja.Kao takva, za stator je općenito potrebna namjenska zaštita od zemljospoja.
Generatori obezbeđuju energiju koju koriste sva opterećenja u elektroenergetskom sistemu i veliki deo reaktivne snage potrebne za napajanje induktivnih elemenata i na taj način održavaju napon sistema na nominalnim vrednostima.Energetski sistemi imaju mali kapacitet za skladištenje energije.Kao takva, izgubljena proizvodnja mora se odmah zamijeniti ili se mora osloboditi ekvivalentna količina opterećenja.Od primarne je važnosti da sistem zaštite generatora bude visoko siguran tokom spoljašnjih smetnji.
Generator je jedna komponenta složenog sistema koji uključuje glavni pokretač, uzbudnik i razne pomoćne sisteme.Osim detekcije kratkih spojeva, zaštitni IED generatora je stoga potreban da otkrije niz abnormalnih uslova koji mogu oštetiti generator ili jedan od njegovih podsistema.Generatori se mogu podijeliti u dva glavna tipa: indukcijski i sinhroni.Indukcijske mašine su obično manje veličine, u rasponu od samo sto kVA, i obično se pokreću iz klipnog motora.Sinhrone mašine su veličine od nekoliko stotina kVA do 1200 MVA.
Sinhroni generatori mogu biti pokretani raznim primarnim motorima, uključujući klipne motore, hidroturbine, turbine sa sagorijevanjem i velike parne turbine.Tip turbine utiče na dizajn generatora i stoga može uticati na zahteve zaštite.Veličina generatora i način njegovog uzemljenja također utiču na njegove zahtjeve zaštite.Male i srednje mašine su često direktno povezane na distributivnu mrežu (direktno povezane).U ovoj konfiguraciji nekoliko mašina može biti povezano na istu magistralu.Velike mašine se obično povezuju preko namenskog transformatora na prenosnu mrežu (povezana jedinica).
Drugi energetski transformator na terminalima generatora osigurava pomoćno napajanje za jedinicu.Generatori su uzemljeni radi kontrole od štetnih prelaznih napona i olakšavanja rada zaštitnih funkcija.Direktno povezani generatori su često uzemljeni kroz nisku impedanciju koja ograničava struju zemljospoja na 200-400 ampera.Mašine povezane sa jedinicom obično su uzemljene preko visoke impedancije koja ograničava struju na manje od 20 ampera.
Za direktno povezane mašine uzemljene niske impedancije koristi se metoda detekcije zasnovana na struji.Ova zaštita mora biti brza i osjetljiva na unutrašnje uzemljene spojeve, a istovremeno sigurna za vrijeme vanjskih smetnji.To se može postići korištenjem ograničenog elementa zemljospoja ili neutralnog usmjerenog elementa.Element ograničenog zemljospoja implementiran u G30 i G60 koristi simetrični mehanizam za ograničavanje komponenti koji pruža visok stepen sigurnosti tokom eksternih kvarova sa značajnom zasićenošću CT-a.
Za mašine sa visokom impedansom sa uzemljenjem koje su povezane sa jedinicom, metode zasnovane na naponu se često koriste za otkrivanje kvara na zemlji.Koristeći kombinaciju elementa osnovnog i trećeg harmonika napona, može se postići pokrivenost zemljospoja za 100% namotaja statora.GE releji koriste naponski element trećeg harmonika koji odgovara omjeru neutralne i terminalne vrijednosti trećeg harmonika.Ovaj element je jednostavan za podešavanje i neosjetljiv je na varijacije nivoa trećeg harmonika u normalnom radu.
Fazni kvarovi statora
Fazni kvarovi koji ne uključuju uzemljenje mogu se pojaviti na kraju namotaja ili unutar utora na mašinama koje imaju zavojnice iste faze u istom utoru.Iako je manja vjerovatnoća kvara faze od kvara uzemljenja, struja koja proizlazi iz ovog kvara nije ograničena impedansom uzemljenja.Zbog toga je kritično da se ove greške brzo otkriju kako bi se ograničila šteta na mašini.Pošto je sistemski XOR odnos posebno visok na generatoru, diferencijalni element statora je posebno podložan zasićenju CT zbog jednosmerne komponente struje tokom spoljašnjeg poremećaja.Diferencijalni algoritam statora G60 dodaje dodatnu sigurnost u formatu provjere smjera kada se sumnja na zasićenje CT-a zbog AC ili DC komponenti struje.
Vrijeme objave: Jan-30-2023