Generatora Protekto – Specoj de Defektoj & Protektaj Aparatoj

Komunaj Generatoraj Defektoj kaj Protektaj Sistemoj
Klasifiko de Generatoraj Defektoj

Generatoraj defektoj ĉefe klasifikas en internaj kaj eksternaj tipoj:

• Internaj Defektoj: Originiĝas pro problemoj en generatoraj komponantoj.

• Eksternaj Defektoj: Originiĝas pro anormalaj operaciaj kondiĉoj aŭ eksternaj retekaj problemoj.

Defektoj en primaraj motoroj (ekz. dizelmotoroj, turbineroj) estas mekanikaj laŭ naturo kaj difinitaj dum ekipara dezajno, kvankam ili devas integri kun generatoraj protektoj por trippado.

Tipoj de Internaj Defektoj
1. Statoraj Defektoj

• Surŝargado de Bobeno: Kauzita de permanenta superŝargo aŭ izolbromado.

• Faz-al-Faza Defekto: Okazas pro malsukceso de izolo inter fazoj.

• Faz-al-Terra Defekto: Elektroflujo de fazbobenoj al la statora kadro.

• Inter-Vira Defekto: Kurta ŝuto inter najbaraj viroj en la sama bobeno.

2. Rotoraj Defektoj

• Terra Defekto: Elektroflujo de rotoraj bobenoj al la rotora akso.

• Bobena Kurta Ŝuto: Malpliiĝo de eksitvico kaj pliiĝo de fluo en ventritaj rotoroj.

• Surŝargado: Kauzita de nebalancitaj statoraj fluoj (ekz. unuflanka tripo, negativa fazsekvenco).

3. Perdo de Kampo/Eksito

• Reaktiva potenco fluas en la generatoron, kauzante ke ĝi funkcias kiel induktiva generilo kaj perdas sinkronizon.

4. Funkciado Ekster Sinkronizo

• Mekanikaj streĉoj sur la akso kaj tensioŝancoj pro perdo de sinkronizo kun la reto.

5. Motorfunkciado

• Generilo eltrokas potencon de la reto kiam provizado de primara motoro malsukcesas (ekz. perdo de vaporo/akvo), riskante surŝargadon aŭ kavitation en turbineroj.

6. Mekanikaj Defektoj

• Surŝargado de lageroj, perdo de lubrikada oleoprezo, kaj troa vibrado.

Mekanismo de Rotora Surŝargado

Ne-balance statoraj fluoj (ekz. negativa fazsekvenco) induktas eddy-fluojn en la rotoron je dufoja sistemo-frekvenco (100/120 Hz), kaŭzante lokan surŝargadon. Tio malfortigas rotorajn retentajn klampetojn kaj ringojn.

Tipoj de Eksternaj Defektoj
Anomaloj de Potencsistemo

• Eksternaj Kurtaĵoj: Defektoj en la reto afektantaj la funkciadon de la generilo.

• Nesinkrona Konectado: Damaĝo pro malpropra paralelado de generiloj.

• Superŝargado/Superrapido: Kauzita de subita elŝargo aŭ malsukceso de kontrolado de primara motoro.

• Faz-nebalance/Negativa Sekvenco: Induktas rotorajn eddy-fluojn kaj surŝargadon.

• Frekvenco/Tensio-deviacioj: Sub/super frekvenco aŭ tensio streĉas generatorajn komponantojn.

Generatoraj Protektaj Aparatoj
Ĉefaj Protektaj Skemoj
1. Statora Defektprotektado

• Diferenciala Relaiso: Detektas faz-al-fazajn kaj faz-al-terajn defektojn per komparo de eniga/eliga fluoj.

• Terra Protektado: Uzas superflu-relaisojn (por rezistanca terigo) aŭ tensiorelaisojn (por transformil-terigo) por detekti statorajn terdefektojn.

2. Rotora Defektprotektado

• Tera relaiso monitoras izolbromadon inter rotoraj bobenoj kaj la akso.

3. Protektado kontraŭ Nebalancega Ŝargo

• Monitoras negativan fazsekvencon kaj perdon de eksito, kiuj kaŭzas problemojn de reaktiva potenco-fluo.

4. Protektado kontraŭ Surŝargado

• Termorelaisoj aŭ temperaturasensoroj detektas surŝargadon de statorbobenoj kaj lageroj; negativa fazsekvenca relaiso traktas rotoran varmigon.

5. Mekanika Protektado

• Superrapida relaiso, vibradsensoroj, kaj malalta vakuumo/preterpreza ŝaltiloj protektas kontraŭ malsukcesoj de primara motoro kaj turbineroj.

6. Reserva kaj Suplementa Protektado

• Inversa potencrelaiso prevenas motorfunkciadon, dum diferencialrelaisoj por statoraj terdefektoj provizas primaran defektodetektadon (vidu Figuron 1 por tipaj konektoj).

• Diferencialrelaisoj: Komparas fluojn je ambaŭ finoj de statorbobenoj por detekti internajn defektojn.

Protektprincipoj

• Detektado de Nula-Sekvenca Tensio: Identigas inter-virajn defektojn per monitorado de tensio-malbalancoj per tensiotransformiloj (VT).

• Adaptado de Teriga Sistemo: Protektaj skemoj varias laŭ statoraj terigmetodoj (rezistanca aŭ transformila terigo), uzante CTs aŭ VTs por senti defekto-fluojn/tensionojn.

Rotora Bobena Defektprotektaj Mekanismoj

Kurtaĵoj en ventritaj rotoraj bobenoj estas protektataj per superflu-relaisoj, kiuj tripas la generilon post detekto de abnormaj fluosurgegoj. Tera defektoj prezentiĝas kiel alia risko al rotoraj bobenoj, kvankam ilia protektado postulas specialigitajn alirojn.

En grandaj termogeneriloj, rotoraj aŭ kamposistemoj estas kutime neterigitaj, do unua terdefekto ne produktas defektfluon. Tamen, tia defekto elektros la tutan kamposistemon kaj eksitan sistemon. Ekstratensionoj induktitaj per malfermo de la kamposistema aŭ ĉefa generila ŝaltilo—espece dum defektkondiĉoj—povas streĉi la kamposistemban izolon, eventualigante duan terdefekton. Duaj defektoj povas konduki al lokala fermita varmego, rotorana distorsio, kaj danĝera mekanika nebalanceco.

Rotoraj ter-defektprotektaj ofte uzas relaison, kiuj montras izolon per aplikado de helpa AC-tensio al la rotoron. Alternativo estas tensiorelaiso en serio kun alta-resistanca reto (komune kombinaĵo de lineara kaj nelinia resisoro) trans la rotor-cirkvito. La centro de tiu reto konektas al tero per sensibla relais-kateno (ANSI/IEEE/IEC kodigita 64). Modernaj protektaj skemoj pli kaj pli preferas kombinojn de lineara kaj nelinia resisoroj por plibonigi defektodetektadon kaj izolmonitoradon.

Perdo de Kampo kaj Supereksitprotektaj Mekanismoj

Perdo de kampo protektas uzanta relaison por detekti ŝanĝojn en reaktiva potenco-fluo. Tipa skemo uzas Offset Mho (impedanca) relaison—unu-faza aparato provizita per generatoraj fluotransformiloj (CTs) kaj tensiotransformiloj (VTs)—por mezuri ŝargimpedoncon. La relaiso aktivigas kiam la impedanco falas en sia operacian karakterizon. Tempa relaiso inicias generatoran tripan se antaŭenanta reaktiva potenco daŭras dum 1 sekundo (standarda tempo).

Supereksitprotektado

Por preveni kernasaturadon dum lanĉado kaj haltado, supereksitprotektado (ANSI/IEEE/IEC kodigita 59) realigas bazite sur la rilato:B = V/f
kie:

• B = magnetflua denseco (teslo, T)

• V = aplika tensio (voltoj, V)

• f = frekvenco (hercoj, Hz)

Kernfluo devas resti sub la nasatura punkto, do tensio povas nur pliiĝi proporcie kun frekvenco (rapideco). Rapida eksito pliiĝas la riskon de supereksito, detektita per Volt-per-Hertz relaisoj. Tiuj relaisoj havas linearajn karakterizojn kaj tripas kiam V/f superas agorditajn limojn.

Statora kaj Rotora Surŝargprotektado

• Statorbobenoj & Lageroj: Temperaturnonitorado per rezistantatemperaturelementoj (RTDs) kaj termistoroj.

• Statora Faznebalance: Tempo-inversa superflu-relaiso agordita al la maksimuma varma tolero de la rotoron.

• Negativa Fazsekvenca Protektado: Ŝirmas la maŝinon kontraŭ rotora surŝargado kaŭzita de nebalancegaj statoraj fluoj, kiuj induktas damaĝajn eddy-fluojn en la rotoron.

Konfidindaj protektaj sistemoj estas esencaj por minimumigi damaĝon kaj riparejan tempon, ĉar generiloj estas inter la plej kostaj komponantoj de potencsistemoj.

Tiu protektado uzas relaison, kiu komparas fluojn en du fazoj per fluotransformiloj (CTs), kiel montrite en Figuro 2. La protektaj agordoj determiniĝas per la maksimuma tempo, dum kiu la rotoron povas enduri surŝargadon, difinita per la ekvacio K = I²t (derivita de la leĝo de Joule), kie I estas la negativa sekvenca fluo kaj t estas la daŭro.

Fabrikant-specifaj tipaj flu-tempaj kurboj por tiu kondiĉo varias laŭ la tipo de primara motoro, kiel montrite en la referencita diagramo.

Inversa Potenco, Eks-sinkrono, kaj Frekvenco/Tensio-Protektaj Sistemoj
Inversa Potencprotektado (ANSI/IEEE/IEC Kodigita 32)

Tiu protektado uzas potenckierelaison por monitori generatoran ŝargon, provizita per CTs kaj VTs (vidu Figuron 3). La relaiso aktivigas post detektado de negativa potenca fluo—montrante ke la generilo eltrokas potencon de la reto (motorfunkciado)—kaj tripas por preveni turbinan damaĝon.

Eks-sinkronprotektado

Desegnitaj por detekti potencsisteman perturbadon (ne generatoraj defektoj), tiu protektado identigas polusglitadon kiam la generilo perdas sinkronizon. Ĝi tripas la generatorajn ŝaltilojn dum la turbinero daŭrigas funkciadon, permesante re-sinkronigon post la perturbo foriras.

• Operaciaprincipo: Tri impedancarelaisoj mezuras ŝargimpedoncon. Tripo okazas se la relaisoj aktivigas en specifa sinsekvo dum potencaj ŝancoj, distingante ĝin de perdo de eksito (okazanta je nula kampo) kaj operacias kun la generilo je plena kampo.

Frekvenco kaj Tensio-Protektado
Sub/Super Frekvenco-Protektado (ANSI/IEEE/IEC Kodigita 81)

• Superfrekvenco: Kaŭzita de subita elŝargo, riskante supertension se ne managata. Generatoraj kontroloj devas adapti produton al demando.

• Subfrekvenco: Resultas de insufiĉa generado por konektitaj ŝargoj, kondukante al tensiomalkresko, pliiĝo de eksito, kaj rotor/statora surŝargado. Elŝargo estas esenca por preveni sisteman kolapsadon.

Sub/Super Tensio-Relaisoj (Kodoj 27/59)

Monitoras kaj regas tensiodeviaciojn por protekti equiparon kontraŭ streĉo aŭ damaĝo.

Faza Suplementa Lanĉprotektado

Preventas lanĉadon de la generilo en defekton aŭ ŝargitan kondiĉon. Malalte agorditaj superflu-relaisoj aktiviĝas nur kiam la frekvenco estas sub 52 Hz (por 60 Hz sistemoj) aŭ 42 Hz (por 50 Hz sistemoj), asigante protektadon dum lanĉtransientoj.

Eksterna Kurtaĵprotektado

Superflu-relaisoj (50, 50N, 51, 51N) detektas kaj purigas defektojn en la eksterna reto, protektante la generilon kontraŭ ekstrema defektfluoj.

Tiuj protektaj skemoj kolektive traktas operaci-anomaliojn—de inversa potenca fluo ĝis sisteme-wide perturbadoj—asekurante generatoran integrecon kaj retn-stabilon.