حماية عطل الأرضي للمحور

حماية عطل الأرض في المولدات

عادة ما يتم ترك رotor المولد غير متصلا بالأرض، مما يعني أنه يظل معزولا كهربائيا عن الأرض. نتيجة لذلك، لن يؤدي عطل واحد في العزل إلى تدفق تيار عطل كبير على الفور. في البداية، قد لا يؤثر هذا العطل الواحد بشكل خطير على تشغيل rotor. ومع ذلك، إذا استمر العطل، يمكن أن يتسبب تدريجيا في تلف ملف المجال للمولد، مما قد يؤدي إلى فشل النظام وإصلاحات باهظة التكلفة. لهذا السبب، خاصة في المولدات الكبيرة، يعتبر نظام حماية عطل الأرض في rotor ضروريا لحماية ملف المجال.

عند حدوث عطل أرضي واحد في rotor، ليس من الضروري دائمًا قطع تشغيل النظام بأكمله على الفور. بدلاً من ذلك، يشير جهاز الحماية فقط إلى وجود العطل، مما يسمح للمشغلين بجدولة إزالة المولد من الخدمة في وقت مناسب للصيانة والإصلاحات. يتم استخدام عدة طرق لحماية عطل الأرض في rotor، وتُوصف واحدة من أكثر الأساليب شيوعا أدناه.

حماية عطل الأرض باستخدام مقاومة عالية

في هذه الطريقة، يتم توصيل مكون مقاومة عالية عبر ملف المجال في rotor. ثم يتم توصيل نقطة الوسط من هذه المقاومة بالأرض عبر جهاز استشعار حساس. عند حدوث عطل أرضي في دائرة rotor، يتم اكتشاف عدم التوازن الكهربائي الناتج بواسطة الجهاز الاستشعار. عند تحديد العطل، يقوم الجهاز بإرسال أمر قطع إلى القاطع الكهربائي، مما يبدأ عملية عزل المكون المعيب.

ومع ذلك، فإن لهذا النظام عيبا رئيسيا. يمكنه اكتشاف الأعطال في معظم دوائر rotor، ولكنه يواجه صعوبة في تحديد الأعطال بدقة في نقطة الوسط من rotor. لحل هذا القيد، يمكن نقل نقطة الربط في المقاومة من الوسط إلى موقع آخر. بهذه الطريقة، يتم إعادة تكوين حساسية النظام، مما يمكّن الجهاز الاستشعار من اكتشاف الأعطال حتى في نقطة الوسط من rotor، مما يعزز فعالية آلية الحماية بشكل عام.

طرق حقن التيار المتردد والمستمر لحماية عطل الأرض في rotor

طريقة حقن التيار المتردد

تتضمن طريقة حقن التيار المتردد لحماية عطل الأرض في rotor حقن تيار متردد في دائرة ملف المجال والأرض. تتضمن هذه الإعداد جهاز استشعار حساس للتوتر الزائد وموصل تيار محدود. عند حدوث عطل أرضي واحد في rotor، فإنه يخلق دائرة مغلقة تتضمن مصدر التيار المتردد، الجهاز الاستشعار الحساس، ونقطة العطل الأرضي. نتيجة لذلك، يمكن للجهاز الاستشعار اكتشاف وجود العطل الأرضي عن طريق رصد التغيرات الكهربائية في هذه الدائرة الجديدة.

ومع ذلك، لهذه الطريقة عدة عيوب كبيرة. أحد المشاكل الرئيسية هو التيار المسرب الذي يمر عبر الموصل. هذا التيار المسرب يخل بالتزامن المغناطيسي، مما يؤدي إلى زيادة الضغط على المحامل المغناطيسية للمولد. بالإضافة إلى ذلك، يشكل التيار المتردد تحديا آخر: قد يفشل الجهاز الاستشعار في الرد على التيار الطبيعي الذي يتدفق عبر السعة إلى الأرض. وهذا يعني أنه يجب اتخاذ احتياطات خاصة لمنع حدوث تذبذب بين السعة والاستقراء في الجهاز الاستشعار. يمكن أن يؤدي التذبذب إلى ظروف كهربائية غير طبيعية، مما قد يؤدي إلى نتائج خاطئة في اكتشاف العطل، وقد يلحق الضرر بالجهاز الاستشعار أو المكونات الأخرى في نظام الحماية.

طريقة حقن التيار المستمر: حل لتحديات نظام الحقن المتردد

يمكن التعامل بشكل فعال مع القيود الموجودة في نظام الحقن المتردد لحماية عطل الأرض في rotor من خلال استخدام طريقة الحقن المستمر. تتميز هذه الطريقة البديلة ببساطتها وعدم وجود مشاكل التيار المسرب، وهي من العيوب الرئيسية لنظام الحقن المتردد.

في طريقة الحقن المستمر، تكون تركيبة الدائرة بسيطة. يتم توصيل طرف واحد من الجهاز الاستشعار الحساس بالمثير، بينما يتم توصيل الطرف الآخر بالطرف السالب لمصدر طاقة DC. يتم توصيل الطرف الموجب لهذا المصدر DC بالأرض. تنشئ هذه التركيبة مسارا كهربائيا واضحا لاكتشاف العطل. عند حدوث عطل أرضي في rotor، يتم إغلاق الدائرة، مما يسمح بتدفق تيار العطل عبر المسار المحدد. يقوم الجهاز الاستشعار، وهو جزء من هذه الدائرة، بسرعة باكتشاف وجود تيار العطل، مما يثير تنبيه أو إجراء حماية. من خلال القضاء على التعقيدات المرتبطة بالتجمعات الكهربائية وأخطار التذبذب التي تؤثر على نظام الحقن المتردد، توفر طريقة الحقن المستمر حلًا أكثر موثوقية وكفاءة لحماية عطل الأرض في rotor.