Există multe condiții anormale care pot duce la deteriorarea generatorului.Unele dintre aceste condiții sunt rezultatul unei defecțiuni în cadrul generatorului sau a unuia dintre subsistemele acestuia, iar altele provin din sistemul de alimentare în sine.Următorul tabel rezumă tipurile de defecțiuni care pot apărea și metodele de protecție asociate.
Defecțiuni la împământare a statorului
Cea mai frecventă defecțiune a înfășurării statorului este o defecțiune a izolației dintre o singură fază și masă.Nedetectată, această defecțiune poate deteriora rapid miezul generatorului.Incendiile sunt posibile și la mașinile răcite cu aer.Capacitatea elementului diferențial al statorului de a detecta o eroare la pământ este o funcție a curentului disponibil de eroare la pământ.Ca atare, protecția dedicată împotriva defecțiunii la pământ este în general necesară pentru stator.
Generatoarele furnizează energia utilizată de toate sarcinile din sistemul de alimentare și o mare parte din puterea reactivă necesară pentru alimentarea elementelor inductive, menținând astfel tensiunea sistemului la valorile nominale.Sistemele de alimentare au o capacitate redusă de stocare a energiei.Ca atare, generația pierdută trebuie înlocuită imediat sau o cantitate echivalentă de sarcină trebuie eliminată.Este de o importanță primordială ca sistemul de protecție pentru generator să fie foarte sigur în timpul perturbărilor externe.
Generatorul este o componentă a unui sistem complex care include un motor principal, un excitator și diverse sisteme auxiliare.În plus față de detectarea scurtcircuitelor, IED-ul de protecție a generatorului este, prin urmare, necesar pentru a detecta o serie de condiții anormale care ar putea deteriora generatorul sau unul dintre subsistemele acestuia.Generatoarele pot fi clasificate în două mari tipuri: cu inducție și sincrone.Mașinile cu inducție sunt de obicei mai mici ca dimensiuni, mergând până la o sută de kVA și sunt în mod normal acționate de un motor cu piston.Mașinile sincrone variază în dimensiune de la câteva sute de kVA la 1200 MVA.
Generatoarele sincrone pot fi acționate de o varietate de motoare primare, inclusiv motoare cu piston, turbine hidro, turbine cu ardere și turbine cu abur mari.Tipul de turbină afectează proiectarea generatorului și, prin urmare, poate afecta cerințele de protecție.Dimensiunea generatorului și metoda sa de împământare afectează, de asemenea, cerințele de protecție.Mașinile mici și mijlocii sunt adesea conectate direct la o rețea de distribuție (conectate direct).În această configurație, mai multe mașini pot fi conectate la aceeași magistrală.Mașinile mari sunt de obicei conectate printr-un transformator de putere dedicat la rețeaua de transport (unitatea conectată).
Un al doilea transformator de putere la bornele generatorului asigură putere auxiliară unității.Generatoarele sunt împământate pentru a controla tranzitorii de tensiune dăunătoare și pentru a facilita funcționarea funcțiilor de protecție.Generatoarele conectate direct sunt adesea împământate printr-o impedanță scăzută care limitează curentul de eroare la pământ la 200-400 amperi.Mașinile conectate la unitate sunt de obicei împământate printr-o impedanță mare care limitează curentul la mai puțin de 20 de amperi.
Pentru mașinile conectate direct, împământate cu impedanță scăzută, se utilizează o metodă de detectare bazată pe curent.Această protecție trebuie să fie rapidă și sensibilă pentru defecțiunile interne la pământ, în același timp sigură în timpul perturbărilor externe.Acest lucru poate fi realizat utilizând un element de defect la pământ restricționat sau un element direcțional neutru.Elementul restricționat de eroare la pământ implementat în G30 și G60 utilizează un mecanism de reținere a componentelor simetrice care oferă un grad ridicat de securitate în timpul defecțiunilor externe cu saturație semnificativă a CT.
Pentru mașinile conectate la unități, cu impedanță înaltă împământate, metodele bazate pe tensiune sunt adesea folosite pentru a asigura detectarea defecțiunii la pământ.Folosind o combinație de elemente de tensiune fundamentală și a treia armonică, poate fi realizată acoperirea defecțiunii la pământ pentru 100% din înfășurarea statorului.Releele GE folosesc un element de tensiune al treilea armonic care răspunde la raportul dintre valorile neutru și terminal al celei de-a treia armonice.Acest element este simplu de setat și insensibil la variațiile nivelurilor de armonică a treia în condiții normale de funcționare.
Defecțiuni în faza statorului
Defecțiunile de fază care nu implică masă pot să apară la capătul înfășurării sau într-un slot în mașinile care au bobine de aceeași fază în aceeași fantă.Deși o defecțiune de fază este mai puțin probabilă decât o defecțiune la pământ, curentul rezultat din această defecțiune nu este limitat de impedanța de împământare.Ca atare, este esențial ca aceste defecțiuni să fie detectate rapid pentru a limita deteriorarea mașinii.Deoarece raportul XOR al sistemului este deosebit de ridicat la generator, elementul diferenţial al statorului este deosebit de susceptibil la saturarea CT din cauza componentei DC a curentului în timpul unei perturbări externe.Algoritmul diferențial de stator G60 adaugă securitate suplimentară în formatul unei verificări direcționale atunci când saturația CT este suspectată din cauza componentelor AC sau DC ale curentului.
Ora postării: 30-ian-2023