Jeneratörün Diferansiyel Koruması

Jeneratör Diferansiyel Koruması

Bir jeneratör için diferansiyel koruma, stator sarımının toprak hatası ve faz - faz hatası karşıtı olarak öncelikle korunmasını sağlar. Stator sarımı hatası, jeneratöre ciddi hasar verebilecek önemli bir tehdittir. Stator sarmalarını korumak için, en kısa sürede hataları temizleyerek hasarın derecesini minimize eden bir diferansiyel koruma sistemi kullanılır.

Merz - Prize Dolaşan Akım Sistemi

Bu koruma şemasında, korunan bölgenin iki ucundaki akımlar karşılaştırılır. Normal işletim sırasında, akım transformatörlerinin ikincil sarmalarındaki akım büyüklükleri eşittir. Ancak, bir hata oluştuğunda, sistem boyunca kısa devre akımı akar ve bu da akım büyüklüklerinin farklılaşmasına neden olur. Hata koşullarında oluşan bu akım farkı, rölenin çalışma bobininden geçirilir.

Akım, önceden belirlenen eşiğin üzerindeyken, röle kontaklarını kapatır ve devre kesicinin atlamasını tetikler. Bu eylem, hatalı bölümü sistemin geri kalanından izole eder. Bu tür bir koruma mekanizması, toprak hatası ve faz - faz hatası algılama ve tepki vermekte oldukça etkili olan Merz - Prize dolaşan akım sistemi olarak bilinir.

Diferansiyel Koruma Sisteminin Bağlantısı

Diferansiyel koruma sistemi, korunan bölgenin her iki tarafına monte edilen iki aynı akım transformatörü gerektirir. Bu akım transformatörlerinin ikincil uçları yıldız konfigürasyonunda bağlanır ve uç noktaları pilot kablolar aracılığıyla birbirine bağlanır. Aynı zamanda, röle bobinleri delta konfigürasyonunda bağlanır. Akım transformatörlerinin ve rölenin nötr noktaları ortak bir terminal ile bağlanır. Bu özel kablolama düzeni, akım dengesizliklerinin doğru algılanmasını ve hızlı hata izolasyonunu sağlar.

Röle, üç pilot kablo arasında denge potansiyel noktalarına bağlanarak, her bir akım transformatörünün eşit yük taşımasını sağlar. Her pilot kablo için orta noktası, denge potansiyel noktasını temsil ettiği için, röle stratejik olarak bu kabloların orta noktasına yerleştirilir.

Diferansiyel koruma sisteminin en iyi şekilde çalışabilmesi için, röle bobinlerinin ana devre yakınındaki akım transformatörlerine yakın olması önemlidir. Bu, pilot kablolarla seride dengeleyici dirençler ekleyerek, denge potansiyel noktalarını ana devre kesiciye daha yakın hale getirilerek sağlanabilir.

Diferansiyel Koruma Sisteminin Çalışma Prensibi

Ağın R fazında bir yalıtım çöküşü gerçekleştiğini ve bir hata tetiklediğini varsayalım. Sonuç olarak, akım transformatörlerinin ikincil sarmalarındaki akımlar dengesiz hale gelir. Bu dengesizlik, röle bobininden geçen diferansiyel akımlar oluşturur. Bunun sonucunda, röle aktive olur ve devre kesicisine triplama emri verir, hatalı bölümü sistemin geri kalanından izole eder.

Ancak, bu koruma sisteminin önemli bir sınırlaması vardır: dönüşüm cihazının manyetize giriş akımına çok hassastır. Giriş akımı, rölenin yanlış çalışmasına neden olabilir. Bu sorunu çözmek için, yanlılıklı bir diferansiyel röle kullanılır. Bu tip röle, gereksiz operasyonu tetiklemeksizin belirli bir düzeyde dengesiz akımın geçmesine izin verir.

Manyetize giriş akımının etkisini daha da azaltmak için, tasarıma bir fren bobini eklenir. Fren bobini, manyetize giriş akımının etkisini etkili bir şekilde azaltarak, röleyi manyetize giriş akımı nedeniyle yanlış triplamaya karşı bağışıklık sağlar. Bu yapılandırmaya sahip röleler, yanlılıklı diferansiyel röleler olarak bilinir.

Hata Senaryosu ve Röle İşlemi

Herhangi iki faz, örneğin Y ve B fazları arasında bir hata olduğunda, bu iki fazdan kısa devre akımı akar. Bu hata, akım transformatörlerinde (CT) akan akımların dengesini bozar. Sonuç olarak, bir diferansiyel akım rölenin çalışma bobininden geçirilir, röle tripler ve kontaklarını açar, böylece hatalı bölümü elektrik sisteminden izole eder.

Diferansiyel Koruma Sistemiyle İlgili Sorunlar

Diferansiyel koruma sisteminde, genellikle toprak hatası akımlarının olumsuz etkilerini azaltmak için nötr direnç kablosu kullanılır. Ancak, toprak hatası nötr noktasına yakın olduğunda, küçük bir elektromotiv kuvvet (emf) nötrden geçen nispeten küçük bir kısa devre akımı oluşturur. Nötr topraklama direnci, bu akımı daha da azaltır. Sonuç olarak, sadece minimal bir akım röleye ulaşır. Bu küçük akım, röle bobinini aktive etmek için yeterli olmadığından, hata tespit edilemez ve bu durum, jeneratöre zarar verme potansiyeline sahiptir.

Değiştirilmiş Diferansiyel Koruma Sistemi Şeması

Yukarıda bahsedilen sorunu çözmek için, geliştirilmiş bir diferansiyel koruma sistemi şeması oluşturulmuştur. Bu değiştirilmiş şema, faz hatası karşıtı koruma ve toprak hatası karşıtı koruma için tasarlanmış iki ayrı elemanı içerir.

Faz hatası karşıtı koruma elemanları, bir direnç ile birlikte yıldız konfigürasyonunda bağlanır. Ayrıca, toprak hatası rölesi, yıldız bağlı faz elemanları ve nötr nokta arasında yerleştirilir. Özellikle, iki faz hatası elemanı, bir dengeleyici direnç ile birlikte yıldız deseni şeklinde bağlanır ve toprak hatası rölesi, yıldız bağlantısı ve nötr pilot kablosu arasında bağlanır. Bu yapılandırma, hem faz hem de toprak hatası tespit ve tepki verme yeteneğini artırarak, diferansiyel koruma sisteminin genel güvenilirliğini iyileştirir.

Yıldız bağlantılı devre, simetri gösterdiği için, akım dolaşım noktasından kaynaklanan herhangi bir dengeli taşma akımının toprak hatası rölesinden geçmemesini sağlar. Sonuç olarak, bu sistem içinde, hassas toprak hatası rölesi, normal dengeli akım dalgalanmaları tarafından tetiklenmeden, toprak hatası tespitinde yüksek düzeyde istikrarlı bir şekilde çalışabilir.