Rotor jordfeilbeskyttelse

Jordfeilbeskyttelse for rotor i generatorer

Rotoren i en generator er vanligvis ubelagt, noe som betyr at den forbli elektrisk isolert fra jorden. Dette resulterer i at en enkelt isolasjonsbruddfeil ikke umiddelbart vil forårsake en betydelig feilstrøm. I begynnelsen kan en slik enkelt feil kanskje ikke alvorlig påvirke rotorens drift. Hvis feilen imidlertid fortsetter, kan den gradvis skade generatorens feltspole, potensielt med følge av systemfeil og kostbare reperasjoner. Av denne grunn, spesielt i store generatorer, er et rotores jordfeilbeskyttelsessystem essensielt for å beskytte feltspolen.

Når det oppstår en enkel jordfeil i rotor, er det ikke alltid nødvendig å umiddelbart utslå hele systemet. I stedet signaliserer beskyttelsesrelen bare tilstedeværelsen av feilen, noe som lar operatører planlegge fjerningen av generatoren fra tjeneste på et passende tidspunkt for vedlikehold og reparasjoner. Flere metoder brukes for rotores jordfeilbeskyttelse, og en av de mest vanlige tilnærmingene beskrives nedenfor.

Rotores jordfeilbeskyttelse ved bruk av høy motstand

I denne metoden kobles en komponent med høy motstand over rotorens feltspole. Midtpunktet av denne motstanden kobles deretter til jorden via en sensitiv relé. Når det oppstår en jordfeil i rotorkretsen, oppdages den resulterende elektriske ubalansen av relén. Ved identifisering av feilen sender relén en utslagskommando til strømbryteren, og initiere prosessen med å isolere den defekte komponenten.

Dette systemet har imidlertid en betydelig ulempe. Det kan effektivt oppdage feil over de fleste deler av rotorkretsen, men det har vanskelig for å identifisere feil nøyaktig i midtpunktet av rotoren. For å løse dette begrenset, kan tapet på motstanden flyttes fra midten til en annen posisjon. Ved å gjøre dette, omlager man systemets sensitivitet, noe som lar relén oppdage feil selv i midtpunktet av rotoren, og dermed øker den totale effektiviteten av beskyttelsesmekanismen.

AC- og DC-injeksjonsmetoder for rotores jordfeilbeskyttelse

AC-injeksjonsmetode

AC-injeksjonsmetoden for rotores jordfeilbeskyttelse innebærer injeksjon av vekselstrøm inn i feltspolekretsen og jorden. Denne konfigurasjonen inkluderer en sensitiv overvoltage-relé og en strøm-begrensende kondensator. Når det oppstår en enkel jordfeil i rotor, opprettes en lukket krets som inkluderer vekselstrømkilden, den sensitive relén, og punktet hvor jordfeilen foregår. Som et resultat kan relén oppdage tilstedeværelsen av jordfeilen ved å registrere de elektriske endringene i denne nylig opprettede kretsen.

Denne metoden har imidlertid flere betydelige ulemper. En stor utfordring er lekkasjestrømmen som går gjennom kondensatoren. Denne lekkasjestrømmen forstyrrer magnetfeltets balanse, noe som fører til økt stress på generatorens magnetiske leier. I tillegg representerer vekselstrømmen en annen utfordring: relén kan mislykkes med å reagere på normalstrømmen som går gjennom kapasitansen til jorden. Dette betyr at spesielle forhåndsregler må tas for å unngå resonans mellom kapasitansen og induktansen i relén. Resonans kan forårsake uvanlige elektriske forhold, potensielt med følge av falske positiver eller falske negative i feiloppdagelse, og kan til og med skade relén eller andre komponenter i beskyttelsessystemet.

DC-injeksjonsmetode: En løsning på utfordringer knyttet til AC-injeksjonssystemet

Begrensningene i AC-injeksjonssystemet for rotores jordfeilbeskyttelse kan effektivt håndteres ved bruk av DC-injeksjonsmetoden. Denne alternativne tilnærmingen skiller seg ut for sin enkelhet og mangel på problemer med lekkasjestrøm, som er store ulemper i systemet basert på vekselstrøm.

I DC-injeksjonsmetoden er kretskonfigurasjonen enkel. Én terminal av den sensitive relén kobles til oppladeren, mens den andre terminalen kobles til den negative terminalen av en DC-strømkilde. Den positive terminalen av denne DC-kilden er koblet til jorden. Denne konfigurasjonen oppretter en klar elektrisk bane for feiloppdagelse. Når det oppstår en jordfeil i rotor, lukkes kretsen, noe som tillater feilstrømmen å strømme gjennom den etablerte banen. Den sensitive relén, som er en del av denne kretsen, oppdager raskt tilstedeværelsen av feilstrømmen, og utløser en alarm eller beskyttelsesaksjon. Ved å eliminere kompleksiteten knyttet til lekkasjestrøm og resonansproblemer som plagrer AC-injeksjonssystemet, gir DC-injeksjonsmetoden en mer pålitelig og effektiv løsning for rotores jordfeilbeskyttelse.