Ochrona przed uszkodzeniem ziemnym rotora

Ochrona przed uziemieniem wirnika w generatorach

Wirnik generatora zazwyczaj pozostaje nieużyty, co oznacza, że pozostaje elektrycznie izolowany od ziemi. W wyniku tego pojedyncze uszkodzenie izolacji nie spowoduje natychmiastowego przepływu znaczącego prądu awaryjnego. Początkowo taka jedna awaria może nie poważnie wpłynąć na działanie wirnika. Jednakże, jeśli awaria utrzymuje się, może stopniowo uszkodzić cewkę polową generatora, prowadząc do awarii systemu i kosztownych napraw. Dlatego, szczególnie w dużych generatorach, system ochrony przed uziemieniem wirnika jest niezbędny do ochrony cewki polowej.

Gdy wystąpi pojedyncza awaria uziemienia wirnika, nie zawsze jest konieczne natychmiastowe wyłączenie całego systemu. Zamiast tego, relé ochronne sygnalizuje obecność awarii, pozwalając operatorom zaplanować wycofanie generatora z eksploatacji w dogodnym czasie do przeprowadzenia konserwacji i napraw. Stosowane są różne metody ochrony przed uziemieniem wirnika, a jedna z najbardziej popularnych jest opisana poniżej.

Ochrona przed uziemieniem wirnika za pomocą dużej rezystancji

W tej metodzie, komponent o dużej rezystancji jest podłączony do cewki polowej wirnika. Środek tego rezystora jest następnie uziemiony przez czułe relé. Gdy w obwodzie wirnika wystąpi awaria uziemienia, powstająca niewielka nierównowaga elektryczna jest wykrywana przez relé. Po rozpoznaniu awarii, relé wysyła komendę do wyłącznika, rozpoczynając proces izolacji uszkodzonego elementu.

Jednak ten system ma istotną wadę. Może skutecznie wykrywać awarie w większości obwodu wirnika, ale ma trudności z identyfikacją awarii dokładnie w środku wirnika. Aby rozwiązać to ograniczenie, punkt podłączenia na rezystorze można przesunąć ze środka na inną pozycję. Poprzez takie przesunięcie, czułość systemu jest ponownie skonfigurowana, umożliwiając relé wykrywanie awarii nawet w środku wirnika, co zwiększa ogólną skuteczność mechanizmu ochronnego.

Metody wtrysku prądu przemiennego i stałego do ochrony przed uziemieniem wirnika

Metoda wtrysku prądu przemiennego

Metoda wtrysku prądu przemiennego do ochrony przed uziemieniem wirnika polega na wtryskaniu prądu przemiennego do obwodu cewki polowej i do ziemi. Ta konfiguracja obejmuje czułe relé przeciwprądowe i kondensator ograniczający prąd. Gdy wystąpi pojedyncza awaria uziemienia wirnika, tworzy się zamknięty obwód, który obejmuje źródło prądu przemiennego, czułe relé i miejsce awarii uziemienia. W rezultacie, relé jest w stanie wykryć obecność awarii uziemienia poprzez wykrycie zmian elektrycznych w tym nowo utworzonym obwodzie.

Jednak ta metoda ma kilka istotnych wad. Jednym z głównych problemów jest prąd wycieku przechodzący przez kondensator. Ten prąd wycieku zakłóca bilans pola magnetycznego, prowadząc do wzrostu obciążeń na magnetycznych podłożach generatora. Dodatkowo, prąd przemienny stanowi kolejne wyzwanie: relé może nie reagować na normalny prąd płynący przez pojemność do ziemi. To oznacza, że należy podjąć specjalne środki ostrożności, aby zapobiec wystąpieniu rezonansu między pojemnością a indukcyjnością relé. Rezonans może powodować nietypowe warunki elektryczne, potencjalnie prowadząc do fałszywych dodatnich lub ujemnych wyników wykrywania awarii, a nawet do uszkodzenia relé lub innych elementów systemu ochronnego.

Metoda wtrysku prądu stałego: rozwiązanie dla wyzwań systemu wtrysku prądu przemiennego

Ograniczenia związane z systemem wtrysku prądu przemiennego do ochrony przed uziemieniem wirnika mogą być skutecznie rozwiązane dzięki zastosowaniu metody wtrysku prądu stałego. Ta alternatywna metoda wyróżnia się prostotą i brakiem problemów z prądem wycieku, które są głównymi wadami systemu opartego na prądzie przemiennym.

W metodzie wtrysku prądu stałego, konfiguracja obwodu jest prosta. Jeden terminal czułego relé jest podłączony do pobudzarki, a drugi terminal jest połączony z ujemnym terminalem źródła prądu stałego. Dodatni terminal tego źródła prądu stałego jest uziemiony. Ta konfiguracja tworzy jasny ścieżkę elektryczną do wykrywania awarii. Gdy wystąpi awaria uziemienia wirnika, zamknięcie obwodu pozwala prądowi awaryjnemu płynąć przez ustaloną ścieżkę. Czułe relé, będące częścią tego obwodu, szybko wykrywa obecność prądu awaryjnego, wywołując alarm lub akcję ochronną. Usuwając złożoność związane z prądem wycieku i obawami o rezonans, które dręczą system wtrysku prądu przemiennego, metoda wtrysku prądu stałego oferuje bardziej niezawodne i efektywne rozwiązanie do ochrony przed uziemieniem wirnika.