Chránění před zemním defektem rotoru

Chránění před zemním defektem rotoru v generátorech

Rotor generátoru je obvykle nezazemněn, což znamená, že zůstává elektricky izolován od země. V důsledku toho jediný defekt izolace nepřímo okamžitě nezpůsobí tok významného chybového proudu. Počátečně může takový jediný defekt minimálně ovlivnit provoz rotoru. Pokud však defekt trvá, může postupně poškodit pole generátoru, což může vést k selhání systému a nákladným opravám. Z tohoto důvodu, zejména u velkých generátorů, je pro ochranu pole generátoru nezbytný systém ochrany před zemním defektem rotoru.

Když dojde k jednomu zemnímu defektu v rotoru, není vždy třeba okamžitě vypnout celý systém. Místo toho chránící relé pouze signalizuje přítomnost defektu, což umožňuje operátorům naplánovat vyřazení generátoru ze služby na vhodnou dobu pro údržbu a opravy. Existuje několik metod pro ochranu před zemním defektem rotoru, a jedna z nejčastějších je popsána níže.

Ochrana před zemním defektem rotoru pomocí vysokého odporu

Tímto způsobem se spojí komponent s vysokým odporom napříč polem rotoru. Střed tohoto odporníku je pak zazemněn přes citlivé relé. Když dojde k zemnímu defektu v obvodu rotoru, vzniklá elektrická nerovnováha je detekována relé. Po identifikaci defektu relé pošle příkaz k vypnutí okruhu, což zahajuje proces izolace vadné součásti.

Tento systém však má zásadní nedostatek. Dokáže efektivně detekovat defekty většiny obvodu rotoru, ale má potíže s identifikací defektů přesně v středu rotoru. Tento nedostatek lze odstranit posunutím spoje na odporníku z centra na jinou pozici. Tímto způsobem je citlivost systému převedena, což umožňuje relé detekovat defekty i ve středu rotoru, čímž se zlepšuje celková efektivita ochranného mechanismu.

Metody injekce střídavého a stejnosměrného proudu pro ochranu před zemním defektem rotoru

Metoda injekce střídavého proudu

Metoda injekce střídavého proudu pro ochranu před zemním defektem rotoru zahrnuje injekci střídavého proudu do obvodu pole a do země. Tato konfigurace zahrnuje citlivé relé pro přepětí a kondenzátor omezující proud. Když dojde k jednomu zemnímu defektu v rotoru, vytvoří se uzavřený obvod, který zahrnuje zdroj střídavého proudu, citlivé relé a místo zemního defektu. V důsledku toho relé dokáže detekovat přítomnost zemního defektu sledováním elektrických změn v tomto nově vytvořeném obvodu.

Tato metoda však má několik zásadních nedostatků. Jedním z hlavních problémů je unikající proud, který prochází kondenzátorem. Tento proud ruší rovnováhu magnetického pole, což vede k zvýšenému namáhání magnetických ložisek generátoru. Navíc střídavý proud představuje další výzvu: relé může neodpovědět na normální proud, který prochází kapacitancí do země. To znamená, že je třeba přijmout speciální opatření, aby se zabránilo rezonanci mezi kapacitancí a indukčností relé. Rezonance může způsobit neobvyklé elektrické podmínky, což může vést k falešně pozitivním nebo falešně negativním detekcím defektu a může dokonce poškodit relé nebo jiné komponenty ochranného systému.

Metoda injekce stejnosměrného proudu: Řešení pro problémy systému injekce střídavého proudu

Omezení systému injekce střídavého proudu pro ochranu před zemním defektem rotoru lze efektivně řešit použitím metody injekce stejnosměrného proudu. Tento alternativní přístup vyniká svou jednoduchostí a absencí problémů s unikajícím proudem, které jsou hlavními nedostatky systému založeného na střídavém proudu.

V metodě injekce stejnosměrného proudu je konfigurace obvodu jednoduchá. Jeden terminál citlivého relé je spojen s exciterem, zatímco druhý terminál je propojen s negativním terminálem zdroje stejnosměrného proudu. Pozitivní terminál tohoto zdroje stejnosměrného proudu je zazemněn. Tato konfigurace vytváří jasnou elektrickou cestu pro detekci defektu. Když dojde k zemnímu defektu v rotoru, uzavře se obvod, což umožní tok defektového proudu po stanovené cestě. Citlivé relé, které je součástí tohoto obvodu, okamžitě detekuje přítomnost defektového proudu a aktivuje upozornění nebo ochrannou akci. Odstraněním komplikací spojených s unikajícím proudem a problémy s rezonancí, které trápí systém injekce střídavého proudu, metoda injekce stejnosměrného proudu nabízí spolehlivější a efektivnější řešení pro ochranu před zemním defektem rotoru.