Има много необичайни условия, които могат да доведат до повреда на генератора.Някои от тези състояния са резултат от повреда в генератора или една от неговите подсистеми, а други произхождат от самата електроенергийна система.Следващата таблица обобщава видовете повреди, които могат да възникнат, и свързаните с тях методи за защита.
Заземяване на статор
Най-често възникващата повреда на намотката на статора е разрушаване на изолацията между отделна фаза и земята.Неоткрита, тази повреда може бързо да повреди ядрото на генератора.Възможни са пожари и при машини с въздушно охлаждане.Способността на диференциалния елемент на статора да открие заземяване е функция на наличния ток на заземяване.Като такава, за статора обикновено се изисква специална защита от заземяване.
Генераторите осигуряват енергията, използвана от всички товари в електроенергийната система и голяма част от реактивната мощност, необходима за захранване на индуктивните елементи, като по този начин поддържат системното напрежение при номинални стойности.Енергийните системи имат малък капацитет за съхранение на енергия.Като такова, загубеното поколение трябва незабавно да бъде заменено или еквивалентно количество товар трябва да бъде изхвърлено.От първостепенно значение е системата за защита на генератора да е много сигурна по време на външни смущения.
Генераторът е един компонент от сложна система, която включва първичен двигател, възбудител и различни спомагателни системи.В допълнение към откриването на къси съединения, IED за защита на генератора следователно е необходим за откриване на набор от необичайни условия, които биха могли да повредят генератора или една от неговите подсистеми.Генераторите могат да бъдат класифицирани в два основни типа: индукционни и синхронни.Индукционните машини обикновено са с по-малки размери, достигащи до сто kVA, и обикновено се задвижват от бутален двигател.Синхронните машини варират по размер от няколкостотин kVA до 1200 MVA.
Синхронните генератори могат да бъдат задвижвани от различни първични двигатели, включително бутални двигатели, хидротурбини, турбини с горене и големи парни турбини.Типът турбина влияе върху дизайна на генератора и следователно може да повлияе на изискванията за защита.Размерът на генератора и неговият метод на заземяване също оказват влияние върху неговите изисквания за защита.Малките и средни машини често са директно свързани към разпределителна мрежа (директно свързано).В тази конфигурация няколко машини могат да бъдат свързани към една и съща шина.Големите машини обикновено се свързват чрез специален захранващ трансформатор към преносната мрежа (блокът е свързан).
Втори силов трансформатор на клемите на генератора осигурява спомагателно захранване за модула.Генераторите са заземени, за да се контролират от увреждащи преходни процеси на напрежението и да се улесни работата на защитните функции.Директно свързаните генератори често са заземени чрез нисък импеданс, който ограничава тока на заземяване до 200-400 ампера.Свързаните с модул машини обикновено са заземени чрез висок импеданс, който ограничава тока до по-малко от 20 ампера.
За директно свързани заземени машини с нисък импеданс се използва метод за откриване, базиран на ток.Тази защита трябва да бъде бърза и чувствителна за вътрешни заземявания, като в същото време е сигурна по време на външни смущения.Това може да се постигне с помощта на елемент с ограничено заземяване или елемент с неутрална посока.Ограниченият елемент за заземяване, внедрен в G30 и G60, използва симетричен механизъм за ограничаване на компонентите, който осигурява висока степен на сигурност по време на външни повреди със значително насищане на CT.
За свързани към модула заземени машини с висок импеданс често се използват методи, базирани на напрежение, за осигуряване на откриване на заземяване.Използвайки комбинация от основни и трети хармонични елементи на напрежението, може да се постигне покритие на земната повреда за 100% от намотката на статора.Релетата на GE използват трети хармоничен елемент на напрежение, който реагира на съотношението на неутралните и терминалните стойности на третия хармоник.Този елемент е лесен за настройване и нечувствителен към вариации в нивата на трета хармоника при нормална работа.
Грешки във фазата на статора
Фазови повреди, които не включват земя, могат да възникнат в края на намотката или в рамките на слот в машини, които имат намотки от една и съща фаза в същия слот.Въпреки че повреда на фазата е по-малко вероятна от повреда на земята, токът, произтичащ от тази повреда, не е ограничен от импеданса на заземяване.Поради това е изключително важно тези грешки да бъдат открити бързо, за да се ограничат щетите по машината.Тъй като коефициентът XOR на системата е особено висок при генератора, диференциалният елемент на статора е особено податлив на насищане на CT поради DC компонента на тока по време на външно смущение.Диференциалният алгоритъм на статора G60 добавя допълнителна сигурност във формата на проверка на посоката, когато се подозира насищане на CT поради AC или DC компонентите на тока.
Време на публикуване: 30 януари 2023 г