Istnieje wiele nietypowych warunków, które mogą spowodować uszkodzenie generatora.Niektóre z tych stanów są wynikiem awarii generatora lub jednego z jego podsystemów, a inne mają swoje źródło w samym systemie elektroenergetycznym.W poniższej tabeli podsumowano rodzaje awarii, które mogą wystąpić, oraz związane z nimi metody ochrony.
Usterki uziemienia stojana
Najczęściej występującą awarią uzwojenia stojana jest przebicie izolacji między pojedynczą fazą a masą.Niewykryta usterka może szybko uszkodzić rdzeń generatora.Pożary są również możliwe w maszynach chłodzonych powietrzem.Zdolność elementu różnicowego stojana do wykrycia zwarcia doziemnego jest funkcją dostępnego prądu ziemnozwarciowego.W związku z tym dla stojana zwykle wymagane jest dedykowane zabezpieczenie ziemnozwarciowe.
Generatory dostarczają energię wykorzystywaną przez wszystkie obciążenia w systemie elektroenergetycznym oraz znaczną część mocy biernej potrzebnej do zasilania elementów indukcyjnych, utrzymując w ten sposób napięcie systemu na poziomie wartości nominalnych.Systemy elektroenergetyczne mają niewielką zdolność do magazynowania energii.W związku z tym utracone pokolenie należy natychmiast wymienić lub zrzucić równoważną ilość obciążenia.Niezwykle ważne jest, aby system ochrony generatora był bardzo bezpieczny podczas zakłóceń zewnętrznych.
Generator jest jednym z elementów złożonego systemu, który obejmuje główny napęd, wzbudnicę i różne systemy pomocnicze.Oprócz wykrywania zwarć, urządzenie IED zabezpieczające generator jest zatem wymagane do wykrywania szeregu nienormalnych warunków, które mogą uszkodzić generator lub jeden z jego podsystemów.Generatory można podzielić na dwa główne typy: indukcyjne i synchroniczne.Maszyny indukcyjne są zwykle mniejsze, sięgają zaledwie stu kVA i są zwykle napędzane silnikiem tłokowym.Maszyny synchroniczne mają moc od kilkuset kVA do 1200 MVA.
Generatory synchroniczne mogą być napędzane różnymi silnikami napędowymi, w tym silnikami tłokowymi, turbinami wodnymi, turbinami spalinowymi i dużymi turbinami parowymi.Typ turbiny wpływa na konstrukcję generatora i dlatego może mieć wpływ na wymagania dotyczące ochrony.Rozmiar generatora i sposób jego uziemienia również wpływają na jego wymagania dotyczące ochrony.Małe i średnie maszyny są często bezpośrednio podłączone do sieci dystrybucyjnej (podłączone bezpośrednio).W tej konfiguracji kilka maszyn może być podłączonych do tej samej magistrali.Duże maszyny są zwykle podłączane do sieci przesyłowej za pomocą dedykowanego transformatora mocy (urządzenie podłączone).
Drugi transformator mocy na zaciskach generatora zapewnia zasilanie pomocnicze dla jednostki.Generatory są uziemiane w celu ochrony przed szkodliwymi przepięciami przejściowymi oraz w celu ułatwienia działania funkcji zabezpieczających.Generatory podłączone bezpośrednio są często uziemiane przez niską impedancję, która ogranicza prąd ziemnozwarciowy do 200-400 amperów.Maszyny podłączone do jednostki są zwykle uziemiane przez wysoką impedancję, która ogranicza prąd do mniej niż 20 amperów.
W przypadku maszyn podłączonych bezpośrednio z uziemieniem o niskiej impedancji stosowana jest metoda wykrywania oparta na prądzie.Zabezpieczenie to musi być szybkie i czułe na wewnętrzne zwarcia doziemne, a jednocześnie bezpieczne na zakłócenia zewnętrzne.Można to osiągnąć za pomocą ograniczonego elementu ziemnozwarciowego lub neutralnego elementu kierunkowego.Ograniczony element ziemnozwarciowy zaimplementowany w G30 i G60 wykorzystuje mechanizm ograniczający komponent symetryczny, który zapewnia wysoki stopień bezpieczeństwa podczas zwarć zewnętrznych ze znacznym nasyceniem przekładnika prądowego.
W przypadku maszyn podłączonych do jednostek, uziemionych przez wysoką impedancję, metody wykrywania zwarć doziemnych są często stosowane w celu zapewnienia wykrywania zwarć doziemnych.Wykorzystując kombinację składowych napięcia podstawowego i trzeciej harmonicznej, można uzyskać pokrycie ziemnozwarciowe dla 100% uzwojenia stojana.Przekaźniki GE wykorzystują element trzeciej harmonicznej napięcia, który odpowiada stosunkowi wartości neutralnej i końcowej trzeciej harmonicznej.Ten element jest łatwy do ustawienia i niewrażliwy na zmiany poziomów trzeciej harmonicznej podczas normalnej pracy.
Usterki fazy stojana
Zwarcia fazowe niezwiązane z ziemią mogą wystąpić na końcu uzwojenia lub w szczelinie w maszynach posiadających cewki tej samej fazy w tej samej szczelinie.Chociaż zwarcie fazy jest mniej prawdopodobne niż zwarcie doziemne, prąd wynikający z tego zwarcia nie jest ograniczony przez impedancję uziemienia.W związku z tym niezwykle ważne jest szybkie wykrycie tych usterek, aby ograniczyć uszkodzenia maszyny.Ponieważ współczynnik XOR systemu jest szczególnie wysoki w generatorze, element różnicowy stojana jest szczególnie podatny na nasycenie przekładnika prądowego z powodu składowej stałej prądu podczas zakłócenia zewnętrznego.Algorytm różnicowy stojana G60 zapewnia dodatkowe zabezpieczenie w formie kontroli kierunkowej, gdy podejrzewa się nasycenie przekładnika prądowego ze względu na składowe prądu przemiennego lub stałego.
Czas postu: 30 stycznia 2023 r