ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನ ಸಂರಕ್ಷಣೆ – ದೋಷಗಳ ಪ್ರಕಾರಗಳು ಮತ್ತು ಸಂರಕ್ಷಣ ಉಪಕರಣಗಳು

ಆಮ್ಯಾನ ಜನರೇಟರ್ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು
ಜನರೇಟರ್ ದೋಷಗಳ ವರ್ಗೀಕರಣ

ಜನರೇಟರ್ ದೋಷಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಧಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಂತರಿಕ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ರೀತಿಯ ಎರಡು ವಿಧಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

• ಆಂತರಿಕ ದೋಷಗಳು: ಜನರೇಟರ್ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ.

• ಬಾಹ್ಯ ದೋಷಗಳು: ಅನ್ಯಾಯವಾದ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಅಥವಾ ಬಾಹ್ಯ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ.

ಪ್ರಾಧಾನ್ಯ ಚಲಿತ ಶಕ್ತಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಡಿಸೆಲ್ ಇಂಜಿನ್‌ಗಳು, ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು) ದೋಷಗಳು ಮೆಕಾನಿಕ ಪ್ರಕಾರದವು ಮತ್ತು ಉಪಕರಣ ಡಿಸೈನ್ ದರಿಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ತುಂಬಿಕೊಳ್ಳುವ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕೆ ಜನರೇಟರ್ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಬೇಕು.

ಆಂತರಿಕ ದೋಷಗಳ ವಿಧಗಳು
1. ಸ್ಟೇಟರ್ ದೋಷಗಳು

• ವೈಂಡಿಂಗ್ ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆ: ನಿರಂತರ ಅತಿ ಭಾರ ಅಥವಾ ಆಳಿಕೆ ವಿಭಜನ ಕಾರಣದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

• ಫೇಸ್-ಟು-ಫೇಸ್ ದೋಷ: ಫೇಸ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಆಳಿಕೆ ವಿಭಜನದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

• ಫೇಸ್-ಟು-ಇರ್ಥ್ ದೋಷ: ಫೇಸ್ ವೈಂಡಿಂಗ್‌ಗಳಿಂದ ಸ್ಟೇಟರ್ ಕಾಯದ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಲೀಕೇಜ್.

• ಇಂಟರ್-ಟರ್ನ್ ದೋಷ: ಒಂದೇ ವೈಂಡಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿನ ಹತ್ತಿರದ ಟರ್ನ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಷಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕಿಟ್.

2. ರೋಟರ್ ದೋಷಗಳು

• ಇರ್ಥ್ ದೋಷ: ರೋಟರ್ ವೈಂಡಿಂಗ್‌ಗಳಿಂದ ರೋಟರ್ ಷಾಫ್ಟ್‌ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಲೀಕೇಜ್.

• ವೈಂಡಿಂಗ್ ಷಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕಿಟ್: ವೈಂಡಿಂಗ್ ರೋಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತೇಜನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

• ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆ: ಸ್ಟೇಟರ್ ಅಸಮಾನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರಣದಿಂದ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಏಕ ಪೋಲ್ ಟ್ರಿಪ್, ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಫೇಸ್ ಅನುಕ್ರಮ).

3. ಕ್ಷೇತ್ರ/ಉತ್ತೇಜನ ನಷ್ಟ

• ರೇಕ್ಟಿವ್ ಶಕ್ತಿ ಜನರೇಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಇದು ಇಂಡಕ್ಷನ್ ಜನರೇಟರಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರಿಡ್ ನೊಂದಿನ ಸ್ವಯಂಚಾಲನವನ್ನು ನಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

4. ಸ್ವಯಂಚಾಲನದ ಹೊರಗೆ ನಡೆಯುವುದು

• ಗ್ರಿಡ್‌ನೊಂದಿನ ಸ್ವಯಂಚಾಲನ ನಷ್ಟದಿಂದ ಷಾಫ್ಟ್‌ನಲ್ಲಿನ ಮೆಕಾನಿಕ ತೀವ್ರತೆ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ವಂಗಳು.

5. ಮೋಟರ್ ನಡೆಯುವುದು

• ಪ್ರಾಧಾನ್ಯ ಚಲಿತ ಶಕ್ತಿ ಆಪ್ಯೂರ್ ನಷ್ಟವಾದಾಗ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ವಾಪಿ/ನೀರಿನ ನಷ್ಟ), ಜನರೇಟರ್ ಗ್ರಿಡ್‌ನಿಂದ ಶಕ್ತಿ ತುಂಬುತ್ತದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಟರ್ಬೈನ್‌ನ ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆ ಅಥವಾ ಕೇವಿಟೇಷನ್).

6. ಮೆಕಾನಿಕ ದೋಷಗಳು

• ಬೀರಿಂಗ್ ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆ, ಲ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಷನ್ ಆಯಿಲ್ ದಬದ ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಅತಿ ವಿಬ್ರೇಶನ್.

ರೋಟರ್ ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆಯ ಚಟುವಟಿಕೆ

ಸ್ಟೇಟರ್ ಅಸಮಾನ ವಿದ್ಯುತ್ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಫೇಸ್ ಅನುಕ್ರಮ) ರೋಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ದ್ವಿಗುಣ ವ್ಯವಸ್ಥಾ ಆವೃತ್ತಿಯಲ್ಲಿ (100/120 Hz) ಈಡಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಸ್ಥಳೀಯ ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ರೋಟರ್ ರೆಟೆನಿಂಗ್ ವೆಜ್‌ಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ರಿಂಗ್‌ಗಳನ್ನು ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಬಾಹ್ಯ ದೋಷಗಳ ವಿಧಗಳು
ವಿದ್ಯುತ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅನ್ಯಾಯವಾದ ಸ್ಥಿತಿಗಳು

• ಬಾಹ್ಯ ಷಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕಿಟ್‌ಗಳು: ಗ್ರಿಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ದೋಷಗಳು ಜನರೇಟರ್ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತವೆ.

• ನಂತರದ ಸಂಯೋಜನೆ: ಅನುಚಿತ ಜನರೇಟರ್ ಸಮಾಂತರ ಸಂಯೋಜನೆಯ ನಷ್ಟ.

• ಅತಿ ಭಾರ/ಅತಿ ವೇಗ: ಅನಾವಶ್ಯ ಭಾರ ಮುಕ್ತ ಹಾಗೂ ಪ್ರಾಧಾನ್ಯ ಚಲಿತ ಶಕ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ನಷ್ಟದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

• ಫೇಸ್ ಅಸಮಾನತೆ/ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಅನುಕ್ರಮ: ರೋಟರ್ ಈಡಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಅತಿ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.

• ಆವೃತ್ತಿ/ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಭಿನ್ನತೆ: ಅತಿ/ಕಡಿಮೆ ಆವೃತ್ತಿ ಅಥವಾ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಜನರೇಟರ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ತೊಡುಗೆಯುತ್ತದೆ.

ಜನರೇಟರ್ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣ ಉಪಕರಣಗಳು
ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣ ಯೋಜನೆಗಳು
1. ಸ್ಟೇಟರ್ ದೋಷ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣೆ

• ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ರೆಲೆ: ಇನ್‌ಪುಟ್/アウトプット電文似乎被截断了，但我将基于已提供的信息继续翻译。如果需要完整的原文，请提供完整内容。 以下是已经翻译的部分：

  ಸ್ಟೇಟರ್ ದೋಷ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣೆ

  • ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ರೆಲೆ: ಇನ್‌ಪುಟ್/アウトプット电文似乎被截断了，但我将基于已提供的信息继续翻译。如果需要完整的原文，请提供完整内容。 以下是已经翻译的部分：

    ಸ್ಟೇಟರ್ ದೋಷ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣೆ

    • ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ರೆಲೆ: ಇನ್‌ಪುಟ್/アウトプット电流比较来检测相间和相地故障。

    • 接地故障保护：使用过流继电器（用于电阻接地）或电压继电器（用于变压器接地）来检测定子接地故障。

    2. 转子故障保护

    • 接地故障继电器监测转子绕组与轴之间的绝缘击穿。

    3. 不平衡负载保护

    • 监测负序电流和失磁，这些会导致无功功率流动问题。

    4. 过热保护

    • 热继电器或温度传感器检测定子绕组和轴承过热；负序继电器处理转子加热。

    5. 机械保护

    • 超速继电器、振动传感器和低真空/压力开关防止原动机和涡轮机故障。

    6. 备用和辅助保护

    • 反向功率继电器防止电动机运行，而差动继电器用于定子接地故障的主要故障检测（参见图1的典型连接）。

    • 差动继电器: 比较定子绕组两端的电流以检测内部故障。

    保护原理

    • 零序电压检测：通过电压互感器（VT）监测电压不平衡来识别匝间故障。

    • 接地系统适应: 保护方案根据定子接地方法（电阻接地或变压器接地）变化，使用CTs或VTs来感应故障电流/电压。

    

    转子绕组故障保护机制

    绕线转子绕组短路故障由过流继电器保护，当检测到异常电流激增时跳闸发电机。转子绕组的接地故障是另一个风险，但其保护需要专门的方法。

    在大型热发电机中，转子或励磁绕组通常是不接地的，这意味着单点接地不会产生故障电流。然而，这种故障会提升整个磁场和励磁系统的电位。特别是在故障条件下，打开磁场或主发电机断路器时产生的额外电压可能会对磁场绕组绝缘造成应力，可能导致第二个接地故障。第二个故障可能导致局部铁加热、转子变形和危险的机械不平衡。

    转子接地故障保护通常采用一种继电器，通过在转子上施加辅助交流电压来监测绝缘。或者，在转子电路中串联一个高阻网络（通常是由线性和非线性电阻组成的组合），该网络的中心点通过一个敏感继电器线圈（ANSI/IEEE/IEC代码64）接地。现代保护方案越来越倾向于使用线性和非线性电阻的组合，以提高故障检测和绝缘监测的效果。

    失磁和过励磁保护机制

    失磁保护采用继电器来检测无功功率流动的变化。典型的方案是使用偏移莫霍（阻抗）继电器——一种由发电机电流互感器（CTs）和电压互感器（VTs）供电的单相设备——来测量负载阻抗。当阻抗落在其操作特性范围内时，继电器触发。如果持续领先无功功率1秒（标准时间），定时继电器启动发电机跳闸。

    过励磁保护

    为了防止在启动和停机期间铁芯饱和，实施了基于以下关系的过励磁保护（ANSI/IEEE/IEC代码59）：B = V/f
    其中：

    • B = 磁通密度（特斯拉，T）

    • V = 应用电压（伏特，V）

    • f = 频率（赫兹，Hz）

    铁芯磁通必须保持在饱和点以下，这意味着电压只能随频率（速度）成比例增加。快速励磁增加了过励磁的风险，这可以通过伏特/赫兹继电器检测。这些继电器具有线性特性，并在 V/f 超过设定阈值时跳闸。

    定子和转子过热保护

    • 定子绕组和轴承：通过电阻温度检测器（RTDs）和热敏电阻进行温度监测。

    • 定子相不平衡：设置为转子最大耐热限度的时间反时限过流继电器。

    • 负序保护：保护机器免受由于定子电流不平衡引起的转子过热，这会在转子中引起有害的涡流。

    可靠的保护系统对于最小化损坏和维修时间至关重要，因为发电机是电力系统中最昂贵的组件之一。

    

    这种保护利用继电器通过电流互感器（CTs）比较两相中的电流，如图2所示。保护设置由转子能够承受过热的最大时间确定，由公式 K = I²t（源自焦耳定律）定义，其中 I 是负序电流，t 是持续时间。

    制造商针对此条件指定的典型时间-电流曲线因原动机类型而异，如参考图所示。

    

    反向功率、失步和频率/电压保护系统
    反向功率保护（ANSI/IEEE/IEC 代码 32）

    这种保护使用功率方向继电器来监测发电机负载，由CTs和VTs供电（参见图3）。当检测到负功率流向时，表示发电机从电网吸收功率（电动机运行），继电器激活并触发跳闸以防止涡轮机损坏。

    失步保护

    设计用于检测电力系统扰动（而不是发电机故障），这种保护在发电机失去同步时识别极滑。它跳闸发电机断路器，同时保持涡轮机运行，允许在扰动清除后重新同步。

    • 工作原理：三个阻抗继电器测量负载阻抗。如果在功率摆动期间继电器按特定顺序激活，则发生跳闸，将其与失磁（发生在零场）和全磁场运行区分开。

    频率和电压保护
    欠/过频保护（ANSI/IEEE/IEC 代码 81）

    • 过频：由突然卸载引起，如果不加以管理可能会导致过电压。发电机控制必须调整输出以匹配需求。