Rotor jordfelsskydd

Rotor Earth Fault Protection in Generators

Generatorns rotor lämnas vanligtvis ojordad, vilket innebär att den förblir elektriskt isolerad från marken. Därför kommer ett enda isolationsfel inte omedelbart att orsaka en betydande felström. I början kan ett sådant enskilt fel inte allvarligt påverka rotorns drift. Om felet dock består kan det gradvis skada generatorns fältspole, vilket potentiellt kan leda till systemfel och dyra reparationer. Av denna anledning är ett roter jordfelsskyddssystem särskilt viktigt, särskilt i stora generatorer, för att skydda fältspolen.

När ett enskilt jordfel uppstår i rotorn är det inte alltid nödvändigt att omedelbart koppla bort hela systemet. Istället signalerar skyddsrelén bara förekomsten av felet, vilket ger operatörerna möjlighet att schemalägga generatorns avkoppling från tjänst vid ett lämpligt tillfälle för underhåll och reparationer. Flera metoder används för roter jordfelsskydd, och en av de vanligaste metoderna beskrivs nedan.

Rotor Earth Fault Protection Using High Resistance

I denna metod kopplas en komponent med hög motstånd över rotorns fältspole. Mittpunkten av denna resistor kopplas sedan till mark via en känslig relé. När ett jordfel uppstår i rotorkretsen upptäcks den resulterande elektriska obalansen av relén. När felet identifierats skickar relén ett kopplingskommando till strömbrytaren, vilket initierar processen för att isolera den defekta komponenten.

Detta system har dock en betydande nackdel. Det kan effektivt upptäcka fel över större delen av rotorkretsen, men har svårt att exakt identifiera fel precis i rotorns mittpunkt. För att åtgärda denna begränsning kan kontakten på resistorn flyttas från mitten till en annan position. Genom att göra detta omkonfigureras systemets känslighet, vilket gör att relén kan upptäcka fel även i mittpunkten av rotorn, vilket ökar skyddsmekanismens totala effektivitet.

AC and DC Injection Methods for Rotor Earth Fault Protection

AC Injection Method

Metoden med AC-injektion för roter jordfelsskydd innebär injicering av växelström i fältspolekretsen och till mark. Denna installation inkluderar en känslig överspänningsrelé och en strömbegränsande kondensator. När ett enskilt jordfel uppstår i rotorn skapas en sluten krets som inkluderar växelströmskällan, den känsliga relén och punkten för jordfelet. Som ett resultat kan relén upptäcka förekomsten av jordfelet genom att uppmäta de elektriska förändringarna i denna nyligen bildade krets.

Denna metod har dock flera betydande nackdelar. Ett stort problem är läckageströmmen som passerar genom kondensatorn. Denna läckageström stör magnetfältets balans, vilket leder till ökad belastning på generatorns magnetiska lager. Dessutom innebär växelströmmen ett annat utmaning: relén kan misslyckas med att reagera på den normala strömmen som går genom kapacitansen till mark. Detta innebär att särskilda försiktighetsåtgärder måste vidtas för att förhindra resonans mellan kapacitansen och induktansen i relén. Resonans kan orsaka abnorma elektriska förhållanden, vilket potentiellt kan leda till falska positiva eller negativa felupptäckter och kan till och med skada relén eller andra komponenter i skyddssystemet.

DC Injection Method: A Solution to AC Injection System Challenges

Begränsningarna i AC-injektionssystemet för roter jordfelsskydd kan effektivt hanteras genom att använda DC-injektionsmetoden. Denna alternativa metod utmärker sig genom sin enkelhet och frånvaro av läckageströmsproblem, vilka är stora nackdelar med det AC-baserade systemet.

I DC-injektionsmetoden är kretskonfigurationen enkel. En terminal av den känsliga relén kopplas till excitern, medan den andra terminalen kopplas till den negativa terminalen av en DC-strömkälla. Den positiva terminalen av denna DC-källa kopplas till mark. Denna installation skapar en tydlig elektrisk väg för felupptäckt. När ett jordfel uppstår i rotorn stängs kretsen, vilket gör att felströmmen kan flöda genom den etablerade vägen. Den känsliga relén, som är en del av denna krets, upptäcker snabbt förekomsten av felströmmen, vilket utlöser en varning eller skyddshandling. Genom att eliminera komplexiteterna med läckageströms- och resonansproblem som plågar AC-injektionssystemet erbjuder DC-injektionsmetoden ett mer tillförlitligt och effektivt lösning för roter jordfelsskydd.