Protezione differenziale del generatore o alternatore

Qualsiasi guasto interno all'avvolgimento dello statore viene eliminato principalmente dallo schema di protezione differenziale del generatore o alternatore.
La protezione differenziale viene fornita nel generatore utilizzando un relè differenziale longitudinale.

In genere vengono utilizzati relè ad attrazione istantanea dell'armatura per questo scopo, poiché offrono un'operatività ad alta velocità e sono inoltre liberi da eventuali transitori AC del circuito di potenza.

Ci sono due set di trasformatori di corrente, uno TC è connesso al lato linea del generatore e l'altro è connesso al lato neutrale del generatore in ogni fase. È superfluo dire che le caratteristiche di tutti i trasformatori di corrente installati contro ogni fase devono essere compatibili. Se c'è una notevole discrepanza nelle caratteristiche dei trasformatori di corrente su entrambi i lati del generatore, ci potrebbe essere una alta probabilità di malfunzionamento del relè differenziale durante i guasti esterni all'avvolgimento dello statore e anche durante le condizioni operative normali del generatore. Per assicurare che il relè non si attivi per i guasti esterni alla zona operativa dello schema di protezione, viene installato un resistore stabilizzante in serie con l'olio operativo del relè. Ciò garantisce anche che se un set di TC è saturato, non ci sarà possibilità di malfunzionamento del relè differenziale.

È sempre preferibile utilizzare trasformatori di corrente dedicati per lo scopo della protezione differenziale, poiché i trasformatori di corrente comuni possono causare carichi secondari disuguali per altre funzionalità imposte su di loro. È anche sempre preferibile utilizzare tutti i trasformatori di corrente per la protezione differenziale dei generatori o alternatori con le stesse caratteristiche. Tuttavia, praticamente, potrebbero esserci alcune differenze nelle caratteristiche dei trasformatori di corrente installati sul lato linea rispetto a quelli installati sul lato neutrale del generatore.

Queste discrepanze causano un flusso di corrente residua attraverso la bobina operativa del relè. Per evitare l'effetto della corrente residua, viene introdotto un bias percentuale nel relè differenziale.

Il relè differenziale con bias percentuale comprende due bobine di restrizione e una bobina operativa per fase. Nel relè, il momento prodotto dalla bobina operativa tende a chiudere i contatti del relè per il trip immediato degli interruttori, ma allo stesso tempo il momento prodotto dalle bobine di restrizione impedisce la chiusura dei contatti del relè poiché il momento delle bobine di restrizione è diretto in senso opposto al momento della bobina operativa. Pertanto, durante un guasto di passaggio, il relè differenziale non si attiverà perché l'impostazione del relè è aumentata dalle bobine di restrizione e ciò impedisce anche il malfunzionamento del relè a causa della corrente residua. Ma durante un guasto interno nell'avvolgimento dello statore, il momento prodotto dalle bobine di restrizione è inefficace e il relè chiude i suoi contatti quando il corrente di impostazione scorre attraverso la bobina operativa.
L'impostazione di raccolta corrente differenziale/bias del relè viene adottata in base alla massima percentuale di discrepanza ammissibile aggiungendo un margine di sicurezza.
Il livello di corrente residua per il relè è tale da farlo appena operare; viene sperimentato come una percentuale della corrente di guasto di passaggio che lo causa. Questa percentuale è definita come impostazione di bias del relè.

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