Generaattorin differentiaalisuojitus
Generaattorin differentiaalisuojitus
Generaattorin differentiaalisuojitus suojaa pääasiassa statorin kiertokuvioita maan sijainnin ja vaiheiden välisiä vikoja vastaan. Statorin kiertokuvion vikat muodostavat merkittävän uhkan, joka voi aiheuttaa vakavaa vahinkoa generaattorille. Statorin kiertokuvioiden suojelemiseksi käytetään differentiaalisuojitusjärjestelmää, joka poistaa vikat mahdollisimman nopeasti, mikä minimoi vahingon laajuuden.
Merz-Prize-kierrosvirtajärjestelmä
Tässä suojitusmäärityksessä verrataan suojattavan osuuden kummankin pään virtauksia. Normaalissa toiminnassa virtasuuntimetien sekundaarikierrosten virrat ovat yhtä suuret. Kun tapahtuu vika, lyhytsulkuvirta kulkee järjestelmän läpi, mikä aiheuttaa virtojen suuruuden poikkeamisen. Tämä ero virtoissa vian aikana kanavoidaan releen toimintakiekoon.
Kun virta ylittää asetetun kynnyksen, relee sulkee kontaktinsa, mikä aktivoi sähkökatkaisimen purkaantumisen. Tämä toimi erottaa viallisen osuuden muusta järjestelmästä. Tällainen suojitusmekanismi tunnetaan Merz-Prize-kierrosvirtajärjestelmänä, joka on erittäin tehokas maan sijainnin ja vaiheiden välisiä vikoja havaitsemaan ja reagoimaan niihin.
Differentiaalisuojitusjärjestelmän kytkentä
Differentiaalisuojitusjärjestelmä edellyttää kahta identtistä virtasuuntimetria, jotka asennetaan suojattavan alueen molemmille puolille. Virtasuuntimetrien sekundaariatermit kytketään tähtiä muodostavaksi konfiguraatioksi, ja niiden päätermit yhdistetään pilotti-johtojen avulla. Samalla releen kiekot kytketään deltamuotoiseksi konfiguraatioksi. Virtasuuntimetrien ja releen neutraalipisteet yhdistetään yhteiseen terminaaliin. Tämä tietty kytkentävarustus varmistaa virtojen epätasapainon tarkoituksenmukaisen havaitsemisen ja nopean vian erottamisen.
Relee kytketään kolmen pilotti-johto -linjan potentiaalipisteiden yli, varmistaakseen, että jokainen virtasuuntimetre kantaa yhtä suuren taakan. Koska jokaisen pilotti-johto -linjan keskipiste edustaa sen potentiaalipistettä, relee sijoitetaan strategisesti näiden johtojen keskipisteeseen.
Differentiaalisuojitusjärjestelmän optimaaliselle toiminnalle on olennaista, että releen kiekot sijoitetaan lähelle virtasuuntimetreitä pääverkon lähellä. Tämä voidaan saavuttaa sijoittamalla tasapainotusresistoreita sarjakytkennässä pilotti-johtojen kanssa, mikä siirtää potentiaalipisteet lähemmäs pääsähkökatkaisinta.
Differentiaalisuojitusjärjestelmän toimintaperiaate
Oletetaan, että verkon R-vaiheessa tapahtuu eristyksen rikkoutuminen, mikä aiheuttaa vian. Tämän seurauksena virtasuuntimetrien sekundaareissa olevat virrat tulevat epätasapainoon. Tämä epätasapaino tuottaa differentiaalivirran, joka kulkee releen kiekossa. Seurauksena relee aktivoituu ja antaa sähkökatkaisimelle purkaantumiskomennon, erottamalla viallisen osuuden muusta järjestelmästä.
Tämä suojitusjärjestelmä kuitenkin on merkittävästi herkkä virtasuuntimetrin magneuttamisen virtaukselle. Magneuttamisen virtaus voi aiheuttaa releen vääräksi toimimisen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytetään ennallistettua differentiaalireleitä. Tämäntyyppinen relee sallii tietyntasoinen epätasapainoisten virtojen kulkea kiekonsa kautta ilman tarpeettomia toimintoja.
Magneuttamisen virtauksen vaikutuksen lisävähennykseen sisällytetään estovirtajärjestelmä. Estovirtajärjestelmä vähentää tehokkaasti magneuttamisen virtauksen vaikutusta, tehdessään releen vastustavana virheelliseen purkaantumiseen, joka aiheutuu magneuttamisen virtauksesta. Releet, jotka on varustettu tällaisella konfiguraatiolla, tunnetaan ennallistettuina differentiaalireleitteinä.
Vian tilanne ja releen toiminta
Kun tapahtuu vika kahden vaiheen välillä, esimerkiksi Y- ja B-vaiheiden välillä, lyhytsulkuvirta kulkee näiden kahden vaiheen kautta. Tämä vika häiritsee virtasuuntimetrien (CT) kautta kulkevien virtojen tasapainoa. Seurauksena differentiaalivirta kulkee releen toimintakiekossa, mikä aiheuttaa releen purkaantumisen ja kontaktiensä avaamisen, erottamalla viallisen osuuden sähköjärjestelmästä.
Differentiaalisuojitusjärjestelmän ongelmat
Differentiaalisuojitusjärjestelmässä neutraaliresistoriä yleensä käytetään maan sijainnin virtojen haitallisten vaikutusten lievittämiseen. Jos kuitenkin maan sijainti on lähellä neutraalipistettä, pieni sähkömotorinen voima (emf) tuottaa suhteellisen pieniä lyhytsulkuvirtoja, jotka kulkevat neutraalin kautta. Neutraalin maan sidonnaisuuden resistanssi vähentää tätä virtaa entisestään. Tämän seurauksena vain pieni virta saavuttaa releen. Koska tämä pieni virta ei riitä aktivoimaan releen kiekkoa, vika voi jäädä huomaamatta, mikä voi johtaa generaattorin vahingoittumiseen.
Muokattu differentiaalisuojitusjärjestelmä
Edellä mainitun ongelman ratkaisemiseksi on kehitetty parannettu differentiaalisuojitusjärjestelmä. Tämä muokattu järjestelmä sisältää kaksi erillistä elementtiä: toisen vaihevikoiden suojaksi ja toisen maan sijainnin vikoiden suojaksi.
Vaihevikoiden suojakeinot kytketään tähtiä muodostavaksi konfiguraatioksi yhdessä vastuksen kanssa. Maan sijainnin relee sijoitetaan tähtiä muodostavien vaiheelementtien ja neutraalipisteen välille. Tarkemmin sanottuna kaksi vaihevikaelementtiä, yhdessä tasapainotusvastuksen kanssa, kytketään tähtiä muodostavaksi konfiguraatioksi, ja maan sijainnin relee kytketään tähtiyhdistelmän ja neutraalipilottilinjan välille. Tämä konfiguraatio parantaa järjestelmän kykyä havaita ja reagoida sekä vaihe- että maan sijainnin vikiin, parantaen differentiaalisuojitusjärjestelmän kokonaissuotaisuutta.
Tähtiä muodostava piiri osoittaa symmetrian, varmistamalla, että mikään tasapainoinen ylivirta, joka alkuperäistä virtakierrospistettä, ei kulje maan sijainnin releen kautta. Tämän seurauksena tässä järjestelmässä herkkä maan sijainnin relee voi toimia erittäin vakaudella, havaitsemaan luotettavasti maan sijainnin vikoja normaaleihin tasapainoiseen virtavaihteluun liittyvien signaalien sijaan.
