Rotor Aardingfout Bescherming

Rotor Aardfout Bescherming in Generatoren

De rotor van een generator wordt meestal niet aangesloten op de aarde, wat betekent dat deze elektrisch geïsoleerd blijft van de grond. Hierdoor zal een enkele isolatiefout niet onmiddellijk leiden tot een significante foutstroom. In eerste instantie heeft zo'n enkele fout mogelijk geen ernstige impact op de werking van de rotor. Echter, als de fout aanhoudt, kan dit geleidelijk schade toebrengen aan het veldwinding van de generator, wat potentiële systeemuitval en dure reparaties kan veroorzaken. Daarom is, vooral bij grote generatoren, een rotor aardfout beschermingssysteem essentieel om het veldwinding te beschermen.

Wanneer er een enkele aardfout optreedt in de rotor, is het niet altijd nodig om onmiddellijk het hele systeem uit te schakelen. In plaats daarvan geeft de beschermingsrelais slechts een signaal over de aanwezigheid van de fout, waardoor operators de generator kunnen plannen voor onderhoud en reparaties op een geschikt moment. Er worden verschillende methoden toegepast voor rotor aardfoutbescherming, en een van de meest gebruikte benaderingen wordt hieronder beschreven.

Rotor Aardfout Bescherming Met Hoge Weerstand

Bij deze methode wordt een component met hoge weerstand verbonden aan het veldwinding van de rotor. Het middenpunt van deze weerstand wordt vervolgens via een gevoelige relais aangesloten op de aarde. Wanneer er een aardfout optreedt in het rotorschakeling, wordt de resulterende elektrische onevenwichtigheid door de relais gedetecteerd. Bij identificatie van de fout stuurt de relais een uitschakelcommando naar de stroomonderbreker, waarmee het proces van isoleren van het defecte component wordt gestart.

Echter, dit systeem heeft een belangrijk nadeel. Het kan effectief fouten detecteren over het grootste deel van het rotorschakeling, maar het heeft moeite met het nauwkeurig identificeren van fouten precies in het middelpunt van de rotor. Om deze beperking te omzeilen, kan de aansluiting op de weerstand worden verschoven van het midden naar een andere positie. Door dit te doen, wordt de gevoeligheid van het systeem herconfigureerd, waardoor de relais fouten zelfs in het midden van de rotor kan detecteren, waardoor de algehele effectiviteit van het beschermingsmechanisme wordt verhoogd.

AC en DC Injectiemethoden voor Rotor Aardfout Bescherming

AC Injectiemethode

De AC injectiemethode voor rotor aardfoutbescherming bestaat uit het injecteren van wisselstroom in het veldwindingcircuit en de aarde. Deze configuratie omvat een gevoelige overvoltage relais en een stroombeperkende condensator. Wanneer er een enkele aardfout optreedt in de rotor, ontstaat er een gesloten circuit dat de wisselstroombron, de gevoelige relais en het punt van de aardfout omvat. Als gevolg hiervan kan de relais de aanwezigheid van de aardfout detecteren door de elektrische veranderingen binnen dit nieuw gevormde circuit te meten.

Echter, deze methode heeft enkele significante nadelen. Een belangrijk probleem is de lekstroom die door de condensator loopt. Deze lekstroom verstoor de magnetische veldbalans, wat leidt tot verhoogde spanning op de magnetische lagers van de generator. Bovendien presenteert de wisselstroom nog een uitdaging: de relais kan falen om te reageren op de normale stroom die door de capaciteit naar de aarde loopt. Dit betekent dat speciale voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen om resonantie tussen de capaciteit en de inductie van de relais te voorkomen. Resonantie kan afwijkende elektrische omstandigheden veroorzaken, wat potentieel kan leiden tot vals-positieve of vals-negatieve foutdetecties, en kan zelfs de relais of andere componenten binnen het beschermingssysteem beschadigen.

DC Injectiemethode: Een Oplossing voor AC Injectiesysteem Uitdagingen

De beperkingen die inherent zijn aan het AC injectiesysteem voor rotor aardfoutbescherming kunnen effectief worden aangepakt door gebruik te maken van de DC injectiemethode. Deze alternatieve benadering staat uit voor zijn eenvoud en het ontbreken van lekstroomproblemen, die grote nadelen zijn van het op AC gebaseerde systeem.

Bij de DC injectiemethode is de schakeling eenvoudig. Een terminal van de gevoelige relais wordt verbonden met de exciter, terwijl de andere terminal wordt gekoppeld aan de negatieve terminal van een DC-stroombron. De positieve terminal van deze DC-bron wordt aangesloten op de aarde. Deze configuratie creëert een duidelijke elektrische pad voor foutdetectie. Wanneer er een aardfout optreedt in de rotor, sluit het circuit, waardoor de foutstroom kan stromen via het ingestelde pad. De gevoelige relais, die deel uitmaakt van dit circuit, detecteert snel de aanwezigheid van de foutstroom, waardoor een alarm of beschermingsactie wordt getriggerd. Door de complexiteiten die gepaard gaan met lekstromen en resonantieproblemen die het AC injectiesysteem belasten te elimineren, biedt de DC injectiemethode een betrouwbaardere en efficiëntere oplossing voor rotor aardfoutbescherming.