حفاظ در برابر خطای زمینی روتور

حفاظت در برابر خطای زمینی روتور در ژنراتورها

روتور یک ژنراتور معمولاً بدون زمینه ماندن، به این معنا که به صورت الکتریکی از زمین جدا شده است. بنابراین، یک خطای تک‌فاز ناشی از خرابی عایقی فوراً جریان خطای قابل توجهی را ایجاد نمی‌کند. در ابتدا، چنین خطای تک‌فازی عملکرد روتر را شدیداً تحت تاثیر قرار نمی‌دهد. اما اگر خطا ادامه داشته باشد، می‌تواند به آرامی پیچک میدان ژنراتور را آسیب برساند و منجر به خرابی‌های سیستمی و تعمیرات گران‌قیمت شود. به همین دلیل، به ویژه در ژنراتورهای بزرگ، سیستم حافظت در برابر خطای زمینی روتور برای محافظت از پیچک میدان ضروری است.

وقتی که یک خطای زمینی تک‌فاز در روتر رخ می‌دهد، لزوماً نیازی به فوری توقف کل سیستم نیست. بلکه رله محافظ تنها حضور خطا را اعلام می‌کند، که اجازه می‌دهد عملگران برنامه‌ریزی کنند تا ژنراتور را در زمان مناسبی برای تعمیرات و نگهداری از سرویس خارج کنند. روش‌های مختلفی برای حفاظت در برابر خطای زمینی روتور استفاده می‌شود، و یکی از روش‌های متداول در ادامه توضیح داده شده است.

حفاظت در برابر خطای زمینی روتور با استفاده از مقاومت بالا

در این روش، یک مؤلفه مقاومت بالا به طول پیچک میدان روتر متصل می‌شود. نقطه میانی این مقاومت سپس از طریق یک رله حساس به زمین متصل می‌شود. وقتی که یک خطای زمینی در مدار روتر رخ می‌دهد، عدم تعادل الکتریکی توسط رله تشخیص داده می‌شود. پس از شناسایی خطا، رله دستور توقف به مداربر قطع دهنده می‌دهد و فرآیند جدا کردن مؤلفه خراب را آغاز می‌کند.

با این حال، این سیستم یک نقیضه قابل توجه دارد. آن می‌تواند به طور موثری خطاها را در بیشتر نقاط مدار روتر شناسایی کند، اما در شناسایی دقیق خطاها در مرکز روتر مشکل دارد. برای رفع این محدودیت، تاپ مقاومت می‌تواند از مرکز به موقعیت دیگری منتقل شود. با انجام این کار، حساسیت سیستم دوباره تنظیم می‌شود و امکان می‌دهد رله حتی خطاها را در نقطه میانی روتر نیز شناسایی کند، که در نتیجه کارایی کلی مکانیسم حفاظتی افزایش می‌یابد.

روش‌های تزریق جریان متناوب و مستمر برای حفاظت در برابر خطای زمینی روتور

روش تزریق جریان متناوب

روش تزریق جریان متناوب برای حفاظت در برابر خطای زمینی روتور شامل تزریق جریان متناوب به مدار پیچک میدان و زمین است. این سیستم شامل یک رله حساس به ولتاژ بالا و یک خازن محدود‌کننده جریان است. وقتی که یک خطای زمینی تک‌فاز در روتر رخ می‌دهد، یک مدار بسته شامل منبع جریان متناوب، رله حساس و نقطه خطای زمینی ایجاد می‌شود. به عنوان نتیجه، رله قادر است حضور خطای زمینی را با تشخیص تغییرات الکتریکی در این مدار جدید تشخیص دهد.

با این حال، این روش چند محدودیت قابل توجه دارد. یکی از مشکلات اصلی جریان نشتی است که از طریق خازن عبور می‌کند. این جریان نشتی تعادل میدان مغناطیسی را مختل می‌کند و منجر به افزایش تنش روی محمل‌های مغناطیسی ژنراتور می‌شود. علاوه بر این، جریان متناوب چالش دیگری ایجاد می‌کند: رله ممکن است به جریان عادی که از طریق ظرفیت به زمین می‌رود پاسخ ندهد. این به این معناست که احتیاط‌های خاصی باید برای جلوگیری از وقوع همسویی بین ظرفیت و القای رله اتخاذ شود. همسویی می‌تواند شرایط الکتریکی غیرعادی ایجاد کند که ممکن است منجر به تشخیص اشتباه (پوزیتیو یا نگاتیو) و خرابی رله یا مؤلفه‌های دیگر در سیستم حفاظت شود.

روش تزریق جریان مستمر: راه حل برای چالش‌های سیستم تزریق جریان متناوب

محدودیت‌های ذاتی سیستم تزریق جریان متناوب برای حفاظت در برابر خطای زمینی روتور می‌تواند با استفاده از روش تزریق جریان مستمر به طور موثر رفع شود. این روش جایگزین با سادگی و عدم وجود مشکلات جریان نشتی که در سیستم مبتنی بر جریان متناوب مشهود است، برجسته می‌شود.

در روش تزریق جریان مستمر، پیکربندی مدار ساده است. یک سر رله حساس به اکسر متصل می‌شود، در حالی که سر دیگر به ترمینال منفی منبع تغذیه DC متصل می‌شود. ترمینال مثبت این منبع DC به زمین متصل می‌شود. این پیکربندی یک مسیر الکتریکی واضح برای تشخیص خطا ایجاد می‌کند. وقتی که یک خطای زمینی در روتر رخ می‌دهد، مدار بسته می‌شود و جریان خطا از طریق مسیر تعریف شده عبور می‌کند. رله حساس که بخشی از این مدار است، به سرعت حضور جریان خطا را تشخیص می‌دهد و هشدار یا عملیات محافظ را فعال می‌کند. با حذف پیچیدگی‌های مرتبط با جریان‌های نشتی و نگرانی‌های همسویی که سیستم تزریق جریان متناوب را مختل می‌کنند، روش تزریق جریان مستمر راه‌حلی قابل اعتماد‌تر و کاراتر برای حفاظت در برابر خطای زمینی روتور ارائه می‌دهد.