Proteksyon sa Generator
Ang isang generator ay pinagkakalooban ng mga electrical stress na inilapat sa insulation ng makina, mechanical forces na nagsisilbing sa iba't ibang bahagi ng makina, at pagtaas ng temperatura. Ang mga ito ang pangunahing dahilan kung bakit kinakailangan ang proteksyon para sa generator o alternator. Kahit na maayos na ginagamit, ang isang makina sa perpektong kondisyon nito hindi lamang nakapagpapanatili ng inilaan nitong performance rating sa maraming taon, kundi ito rin ay maaaring magtiyak ng ilang excess ng overload.
Dapat na may mga preventive measures laban sa overloads at abnormal conditions ng makina upang ito ay maaaring ligtas na serbisyo. Kahit na matiyak ang efficient design, construction, operation, at preventive means of protection – ang panganib ng fault hindi maaaring ganap na iwasan sa anumang makina. Ang mga device na ginagamit sa generator protection, siguraduhin na kapag may fault, ito ay malikom bilang mabilis kung posible.
Ang isang electrical generator maaaring mapagkalooban ng internal fault o external fault o parehong dalawa. Ang mga generator ay normal na konektado sa electrical power system, kaya anumang fault na nangyari sa power system dapat ding malikom mula sa generator sa mabilis na panahon kung hindi ito maaaring lumikha ng permanenteng pinsala sa generator.
Ang bilang at variety ng mga fault na nangyayari sa isang generator ay napakarami. Kaya ang generator o alternator ay protektahan ng maraming protective schemes. Ang generator protection ay maaaring discriminative at non-discriminative type. Dapat na may mahigpit na pag-coordinate sa mga sistema na ginagamit at settings na inadopt para tiyakin na sensitive, selective, at discriminative generator protection scheme ay natutugunan.
Mga Uri ng Generator Protection
Ang iba't ibang uri ng proteksyon na inilapat sa generator ay maaaring ikategorya sa dalawang paraan,
Protective relays upang detektohin ang mga fault na nangyayari sa labas ng generator.
Protective relays upang detektohin ang mga fault na nangyayari sa loob ng generator.
Bukod sa mga protective relays, na direktang kaugnay sa generator at sa kanyang associated transformer, mayroon pa lightning arrestors, over speed safe guards, oil flow devises, at temperature measuring devises para sa shaft bearing, stator winding, transformer winding, at transformer oil, atbp. Ang ilan sa mga protective arrangement ay non-trip type i.e. sila ay naglilikom lang ng alarm sa panahon ng abnormalities.
Ngunit ang iba pang mga protective schemes ay huli na operasyon ng master tripping relay ng generator. Dapat tandaan na walang protective relay ang maaaring iwasan ang fault, ito lamang ang nagpapahiwatig at minimizes ang duration ng fault upang iwasan ang mataas na pagtaas ng temperatura sa generator kung hindi man maaaring magkaroon ng permanenteng pinsala dito.
Dapat na iwasan ang anumang hindi naaangkop na tresses sa generator, at para dito, karaniwang praktikal na mag-install ng surge capacitor o surge diverter o parehong dalawa upang bawasan ang epekto ng lightning at iba pang voltage surges sa makina. Ang mga protection schemes na karaniwang inilapat sa generator ay ipinapaliwanag dito sa ibaba sa maikling paraan.
Proteksyon Laban sa Pagkabigo ng Insulation
Ang pangunahing proteksyon na inilapat sa stator winding laban sa phase to phase o phase to earth fault, ay longitudinal differential protection of generator. Ang pangalawang pinaka importante na proteksyon scheme para sa stator winding ay inter turn fault protection.
Ang uri ng proteksyon na ito ay itinuring na hindi kinakailangan noong dating araw dahil ang pagkabigo ng insulation sa pagitan ng mga puntos sa parehong phase winding, na nasa parehong slot, at sa pagitan ng kung saan may potential difference, napakabilis na nagbabago sa isang earth fault, at pagkatapos ay ito ay nadetekto ng stator differential protection o ang stator earth fault protection.
Isang generator ay disenyo upang lumikha ng relatibong mataas na voltage sa paghahambing sa output nito, at kaya mayroon itong malaking bilang ng conductors per slot. Sa paglaki ng laki at voltage ng generator, ang anyo ng proteksyon na ito ay naging essential para sa lahat ng malalaking generating units.
Stator Earth Fault Protection
Kapag ang stator neutral ay grounded sa pamamagitan ng isang resistor, isang current transformer ay nai-mount sa neutral to earth connection. Ang inverse time relay ay ginagamit sa CT secondary kapag ang generator ay konektado diretso sa bus bar. Sa kaso na ang generator ay nagbibigay ng power sa pamamagitan ng isang delta star transformer, isang instantaneous relay ang ginagamit para sa parehong layunin.
Sa unang kaso, ang earth faults relay ay kinakailangan na graded kasama ang iba pang fault relays sa sistema. Ito ang dahilan kung bakit inverse time relay ang ginagamit sa kaso na ito. Ngunit sa huling kaso, ang earth fault loop ay limitado sa stator winding at primary winding ng transformer, kaya wala nang pangangailangan ng grading o discrimination sa iba pang earth fault relays sa sistema. Kaya ang Instantaneous Relay ang mas gusto sa kaso na ito.
Rotor Earth Fault Protection
Isang single earth fault ay hindi lumilikha ng anumang major problem sa generator ngunit kung ang ikalawang earth fault ay nangyari, bahagi ng field winding ay maaaring maging short-circuited at resulting and unbalanced magnetic field sa sistema at sa katunayan maaaring may major mechanical damage sa bearings ng generator. May tatlong paraan na available para detektohin ang mga uri ng fault sa rotor. Ang mga paraan ay
Potentiometer method
AC injection method
DC injection method
Unbalanced Stator Loading Protection
Ang pagkakaroon ng imbalance sa loading ay nagpapabunga ng negative sequence currents sa stator circuit. Ang negative sequence current na ito ay nagpapabunga ng reaction field na umiikot sa dalawang beses ng synchronous speed sa pagkakataon ng rotor at dahil dito nagpapabunga ng double frequency current sa rotor. Ang current na ito ay napakalaki at nagdudulot ng overheating sa rotor circuit, lalo na sa alternator.
Kung anumang imbalance na nangyari dahil sa fault sa stator winding mismo, ito ay malilinis agad ng differential protection na inilapat sa generator. Kung ang imbalance ay nangyari dahil sa anumang external fault o unbalanced loading sa sistema, ito maaaring hindi napapansin o maaaring manatili para sa mahabang panahon depende sa coordination ng protection ng sistema. Ang mga fault na ito ay maaaring malilinis sa pamamagitan ng pag-install ng negative phase sequence relay na may characteristics na tugma sa withstand curve ng machine.
Proteksyon Laban sa Overheating ng Stator
Ang overloading ay maaaring magdulot ng overheating sa stator winding ng generator. Hindi lamang ang overloading, ang pagkabigo ng cooling systems at insulation failure ng stator laminations din ay nagdudulot ng overheating ng stator winding.
Ang overheating ay nadetekto ng embedded temperature detectors sa iba't ibang puntos sa stator winding. Ang temperature detector coils ay normal na resistance elements na bumubuo ng isang arm ng wheatstone bridge circuit. Sa kaso ng mas maliit na generator normal na below 30 MW, ang mga generator ay hindi equipped ng embedded temperature coil ngunit madalas na fitted ng thermal relay at sila ay arranged upang sukatin ang current na umuusbong sa stator winding.
Ang arrangement na ito ay nagdedetekto lamang ng overheating na dulot ng overloading at hindi nagbibigay ng anumang proteksyon laban sa overheating dahil sa pagkabigo ng cooling systems o short circuited stator laminations. Bagaman ang over current relays, negative phase sequence relays, at devices para sa monitoring ng constant flow ay din ginagamit upang magbigay ng isang tiyak na degree ng thermal overload protection.
Low Vacuum Protection
Ang proteksyon na ito, karaniwan ay sa anyo ng isang regulator na nag-uumpisa ng vacuum laban sa atmospheric pressure, ito ay normal na inilapat sa generator set na above 30 MW. Ang modernong praktika ay ang regulator na unload ang set via ang secondary governor hanggang sa normal na vacuum conditions ay naibalik. Kung ang vacuum conditions ay hindi nag-improve sa ibaba ng 21 inch, ang stop valves ay isinasara at ang main circuit breaker ay tripped.
Proteksyon Laban sa Lubrication Oil Failure
Ang proteksyon na ito ay hindi itinuturing na essential dahil ang lubrication oil ay normal na nakuha mula sa parehong pump na governor oil at ang pagkabigo ng governor oil ay awtomatikong magpapasarado ng stop valve.
Proteksyon Laban sa Loss of Boiler Firing
May dalawang paraan na available para detektohin ang loss of boiler firing. Sa unang paraan, normally opened (NO) contacts ay inilapat sa fan motors na maaaring trip ang generator kung higit sa dalawang motors ang mabibigo. Ang pangalawang paraan ay gumagamit ng boiler pressure contacts na unload ang generator kung ang boiler pressure ay bumaba sa ibaba ng approximately 90%.
Proteksyon Laban sa Prime Mover Failure
Kung ang prime mover ay mabibigo sa pagbibigay ng mechanical energy sa generator, ang generator ay patuloy na umiikot sa motoring mode na ibig sabihin ito ay kumuha ng electrical energy mula sa sistema kesa sa pagbibigay nito sa sistema.
Sa isang steam turbine ang steam ay gumagamit bilang coolant na nagsusulong ng turbine blades sa isang constant temperature. Ang pagkabigo ng supply ay magresulta sa overheating dahil sa friction, na may subsequent distortion ng turbine blades.
Ang pagkabigo ng steam supply ay maaaring magdulot ng severe mechanical damage sa addition ng imposing ng heavy motoring load sa generator. Reverse power relay ang ginagamit para sa layuning ito. Kapag ang generator ay nagsimula na umiikot sa motoring mode, ang reverse power relay ay magtrip ng generator set.
