Vélmennisskyrðing – Tegundir villulegra og svarsæki

Almennir villur við vélavelferð og verndarkerfi
Skilgreining á vélavillur

Vélavillur eru aðallega flokkuð í innri og utanverða tegundir:

• Innri villur: Komast af vandamálum innan vélakomponenta.

• Utanaðkomandi villur: Risa af óvenjulegum reksturshætti eða vandamálum í utanverðu netinu.

Villur í aðalskilningum (t.d. dieselmotorar, tvarpumpar) eru mekanískar í náttúru og skilgreindar við hagnýtingartækni, en þær verða að samþætta við vélavernd fyrir skeytingarmiða.

Tegundir innra villna
1. Statorvillur

• Ofhita í spöngun: Komur af varanlegt ofbyrð eða brotnað í öryggismyndun.

• Fasa til fasu villur: Kemur vegna brotnaðs í öryggismyndun milli fasanna.

• Fasa til jarðar villur: Strauma leka frá fasaspöngunum til statorrammans.

• Milli snara villur: Víddstrauma milli nærliggjandi snara í sama spöngun.

2. Rotorvillur

• Jarðar villur: Strauma leka frá rotorspöngunum til rotoraxlans.

• Spöngusvík: Lætur neðangervingu falla og strauma stiga í spöngdu rotor.

• Ofhita: Komur af ójafnvægt straum í stator (t.d. einpoleð skeyting, neikvæð fazasekvencia).

3. Tap á svifni/sveikindu

• Reaktiv gildi fer inn í vélina, sem gerir að hún keyri sem indúktionsvél og mist ekki samhluti.

4. Ósamhlutur rekstur

• Mekanískar orku á axlanum og spennuvíxl vegna mistunar á samhluti við rásina.

5. Mótorrekstur

• Véla tekar straum úr rásinni þegar aðalskilningurinn missir sjálfur sér (t.d. dýfla/vatnslausn), sem getur valdi ofhiti eða kavítasjón í tvöpumpum.

6. Mekanískar villur

• Ofhiti í lögum, tap á smjörölupreysi og ofmikið vibrati.

Aðferð við ofhiti í rotorinum

Ójafnvægur straum í stator (t.d. neikvæð fazasekvencia) framkvæmir eddy strauma í rotorinum í tvisvar heildarspennu (100/120 Hz), sem valdar staðbundið ofhit. Þetta sveikar rotor reynslubindendur og hringi.

Tegundir utanverðra villna
Vandamál í orkukerfinu

• Utanaðkomandi víddstrauma: Villur á rásinni sem hafa áhrif á vélarit.

• Ekki samhlutað tenging: Skemmd af rangri paralellskipun á vélunni.

• Ofbyrð/ósamhlutur hraði: Komur af bráðri byrðahendingu eða missráði í aðalskilningnum.

• Fasaujöfnun/neikvæð fazasekvencia: Framkvæmir eddy strauma og ofhiti í rotorinum.

• Frekvens/spennafrávik: Undir/ýfir frekvens eða spenna sem leggja á vélarkomponenta.

Verndarkerfi fyrir vélur
Aðal verkvangar verndarkerfa
1. Statorvilluvernd

• Skekkjuvalsmaður: Sjálfteki fasu til fasu og fasu til jarðar villur með því að sameina inntaks/útaktaka strauma.

• Jarðarvernd: Notar ofstrauma valsmaðra (fyrir viðstandandi jarða) eða spenna valsmaðra (fyrir trafojarða) til að sjálfteki stator jarðarvillur.

2. Rotorvilluvernd

• Jarðarvalsmaðar skoða brotnað í öryggismyndun milli rotorspöngunum og axlans.

3. Ójafnvægur byrðuhendingarvernd

• Skodar neikvæð fazasekvenci strauma og tap á sveikindu, sem valda reaktiv gildisferð.

4. Ofhita-vernd

• Hitavefsvalsmaðar eða hitasensorar sjálfteki ofhiti í statorspöngunum og lögum; neikvæð fazasekvencia valsmaðar fjalla um rotorofhiti.

5. Mekanísk vernd

• Ofhraða valsmaðar, vibratisensorar og lágs vakúm/pressure switches tryggja gegn missráði í aðalskilningnum og tvöpumpum.

6. Bakvernd og aukavernd

• Omvendur orka valsmaðar forðast mótorrekstur, en skekkjuvalsmaðar fyrir stator jarðarvillur bera aðalvernd (sjá Mynd 1 fyrir venjulegar tengingar).

• Skekkjuvalsmaðar: Sameina strauma á báðum endum statorspönguna til að sjálfteki innra villur.

Verndarreglur

• Núllsekvens spennu sjálfteki: Sjálfteki milli snara villur með því að skoða spennu ójöfnu með spennuveffum (VT).

• Jarðakerfi samræming: Verndarkerfi breytast eftir stator jarðakerfi (viðstandandi eða trafojarða), með notkun CTs eða VTs til að mæla villustrauma/spenna.

Rotor spönguverndarkerfi

Spöngusvík í spöngdu rotor er verndað með ofstrauma valsmaðum, sem skeyta vélina við að sjálfteki óvenjulega straumsvík. Jarðar villur mynda annað risið fyrir rotor spöngun, en þeir verndast með sérstökum aðferðum.

Í stórum hita vélum eru rotor eða svifnis spöngur oft ójarðaðar, þ.e. að einn jarðarvillur fer ekki með villustraum. En slíkur villur hefur áhrif á allt svifnis- og sveikindakerfið. Aukalegar spennur sem framkvæma við opnun svifnissins eða aðalvélarkvittils – sérstaklega við villur – geta streytt svifnis spönguöryggismyndun, sem gæti valdað annan jarðarvillu. Annar villur gæti valdað staðbundið jarnhiti, rotorvillur og farliga mekanísk ójöfnu.

Rotor jarðarvernd notar oft valsmað sem skoðar öryggismyndun með því að nota hjálpar AC spennu í rotorinn. Eða er notað spenna valsmaður í rað með háviðstandandi net (venjulega samsetning af línulegum og ólínulegum viðstandanum) yfir rotor kerfið. Miðpunktur þessa nets tengist í jarða með hljóðlegum valsmaðarkjöl (ANSI/IEEE/IEC kóði 64). Nýlegar verndarkerfi gefa auka virði samsetningu af línulegum og ólínulegum viðstandanum fyrir betri villuskoðun og öryggismyndun.

Tap á sveikindu og ofsvifnisverndarkerfi

Tap á sveikindu vernd notar valsmað til að sjálfteki breytingar í reaktiv gildisferð. Venjulegt verkvangur notar Offset Mho (móti) valsmað – einfasapóts tæki sem er fyllt af generator straumaveffum (CTs) og spennuveffum (VTs) – til að mæla byrðu móti. Valmaður virkar þegar móti færst inn í virkni hans. Tímavalmaður setur gang á generator skeyting ef leiðandi reaktiv gildi heldur upp í 1 sekúndu (stöðluð tímapunktar).

Ofsvifnisvernd

Til að forðast kjarnasaturan við ræsing og lokun, er ofsvifnisvernd (ANSI/IEEE/IEC kóði 59) framkvæmd, byggð á sambandinu:B = V/f
þar sem:

• B = magnettíðni (tesla, T)

• V = færð spenna (volt, V)

• f = frekvens (hertz, Hz)

Kjarnafluxur verður að vera undir saturpunkti, sem merkir að spenna má auka eins og frekvens (hraði). Hrað svifnis aukar hættu af ofsvifni, sem er sjálfteki af Volts per Hertz valsmaðum. Þessir valsmaðar hafa línulegar eigindi og skeyta þegar V/f fer yfir stillingarpunkt.

Stator og rotor ofhita-vernd

• Stator spöngur & lög: Hitaskoðun með viðstandandi hitavefsvalsmaðum (RTDs) og thermistorum.

• Stator fazaujöfnun: Tímasamskiptaleg ofstrauma valsmaðar stilltir til maksimum hitatolvs rotorins.

• Neikvæð fazasekvencia vernd: Verndar vélina frá rotorofhiti vegna ójafnvægur statorstrauma, sem framkvæmir skadlegar eddy strauma í rotorinum.

Trygg verndarkerfi eru mikilvæg til að minnka skemmd og endurbætistíma, þar sem vélur eru mongar kostnaðarlegustu komponenta í orkukerfi.

Þessi vernd notar valsmað sem sameinar strauma í tveimur fasum með straumaveffum (CTs), eins og sýnt er á Mynd 2. Verndastillingarnar eru ákvörðuð af maksimum tíma sem rotorinn getur standið ofhiti, skilgreint með jöfnunni K = I²t (leiðrað af Joule's lögum), þar sem I er neikvæð fazasekvencia strauma og t er tími.

Herstillaðar tímalínu-strömmu ljósmyndir fyrir þetta skilyrði breytast eftir tegund aðalskilnings, eins og sýnt er á viðkomandi mynd.

Omvendur orka, ósamhlutur og frekvens/spenna verndarkerfi
Omvendur orkavernd (ANSI/IEEE/IEC kóði 32)

Þessi vernd notar orka stefnuvalsmað til að skoða vélubyrð, fyllt af CTs og VTs (sjá Mynd 3). Valmaður virkar þegar hann sjálfteki neikvæða orkuferð – sem merkir að vélan er að taka orku úr rásinni (mótorrekstur) – og skeyti til að forðast skemmd á tvöpumpunum.

Ósamhlutur vernd

Skapað til að sjálfteki orkukerfisvilla (ekki vélavillur), þessi vernd finnur polaslip þegar vélan mist samhluti. Hann skeyti vélakvittila meðan tvöpumpinn heldur áfram, sem leyfir endurnýjan samhluta eftir að villa hefur klárust.

• Virkningsregla: Þrír móti valsmaðar mæla byrðu móti. Skeyting kemur ef valsmaðarnir virka í ákveðinn röð við orkuhreyfing, sem skilgreinir það frá tap á sveikindu (sem kemur við núllsvifni) og rekstu með vélann á fullt svifni.

Frekvens og spenna vernd
Undir/ýfir frekvens vernd (ANSI/IEEE/IEC kóði 81)

• Of frekvens: Komur af bráðri byrðahendingu, sem getur valdi ofspenna ef ekki stýrt. Generator stýring verður að breyta útferð til að passa beiðni.

• Undir frekvens: Kemur af ónúverandi orkugjöf fyrir tengdum byrðum, sem valdar spennudrop, aukin sveikindi og rotor/stator ofhiti. Byrðuhending er mikilvæg til að forðast kerfisfall.

Undir/ýfir spenna valsmaðar (kóðar 27/59)

Skodar og stýrir spennufrávik til að vernda tæki frá oforðu eða skemmd.

Fasa aukavernd við byrjun

Forðast að byrja vélunni í villu eða byrðu. Lágstillað ofstrauma valsmaðir virka aðeins þegar frekvens er undir 52 Hz (fyrir 60 Hz kerfi) eða 42 Hz (fyrir 50 Hz kerfi), sem tryggir vernd við byrjunarhvolf.

Utanaðkomandi víddstrauma vernd

Ofstrauma valsmaðar (50, 50N, 51, 51N) sjálfteki og hreinsa villur á utanaðkomandi netinu, sem vernda véluna frá of mikilli villustraumi.

Þessi verndarkerfi saman lýsa rekstursvilla – frá orkuferðarhvolf til kerfisvilla – til að tryggja vélugildi og rásstöðugleika.