Generaattorin suojelu
Generaattori on altis sähköisille rasituksille, jotka vaikuttavat koneen eristykseen, mekaanisille voimille, jotka vaikuttavat koneen eri osiin, ja lämpötilan nousuun. Nämä ovat pääasiallisia tekijöitä, jotka tekevät generaattorin tai vaihtojännitegeneraattorin suojaamisen tarpeelliseksi. Jopa kun käytetään oikein, koneen täydellinen toimintatila ei ainoastaan ylläpidä määritettyä suorituskykyä useita vuosia, vaan se myös kestää jatkuvasti tietyt ylikuormitukset.
On otettava ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ylikuormituksen ja poikkeuksellisten tilanteiden varalta, jotta kone voi toimia turvallisesti. Vaikka tarkka suunnittelu, rakennus, toiminta ja ennaltaehkäisevät suojauksen keinot varmistetaan, mikään koneessa oleva vika ei voida täysin poistaa. Laitteet, jotka käytetään generaattorin suojaamisessa, varmistavat, että kun vika ilmenee, se poistetaan mahdollisimman nopeasti.
Sähkögeneraattori voi joutua sisäiseen tai ulkoiseen vikaan tai molempiin. Generaattorit yhdistetään yleensä sähköverkkoon, joten verkon virhe pitää poistaa generaattorista mahdollisimman nopeasti, muuten se saattaa aiheuttaa pysyvää vahinkoa generaattoriin.
Virheiden määrä ja lajivalikoima generaattorissa ovat suuret. Siksi generaattoria tai vaihtojännitegeneraattoria suojataan useilla suojajärjestelmillä. Generaottorin suojaaminen on sekä erottelullista että ei-erottelullista. Suuri huomio on kohdattava käytettyjen järjestelmien koordinoinnissa ja asetuksissa, jotta herkkä, valikoiva ja erottelullinen generaattorin suojajärjestelmä saadaan aikaan.
Generaattorin suojajärjestelmien tyypit
Erilaiset suojatoimet, jotka sovelletaan generaattoriin, voidaan luokitella kahdeksi tavaksi,
Suojareleitä virheiden havaitsemiseksi generaattorin ulkopuolella.
Suojareleitä virheiden havaitsemiseksi generaattorin sisällä.
Muut kuin suojareleit, jotka liittyvät suoraan generaattoriin ja sen liittyvään muuntajaan, ovat salamaestokkeet, ylikierrosvaroituslaitteet, öljynvirtauslaitteet ja lämpömittauslaitteet akselivaihdelle, statoripyrstölle, muuntajapyrstölle ja muuntajan öljylle jne. Joissakin näistä suojajärjestelmistä ei ole trippausmekanismia, eli ne vain tuottavat hälytyksen epänormaaleissa tilanteissa.
Mutta muut suojajärjestelmät lopulta aktivoidvat generaattorin päätrippausrelen. Tässä on huomioitava, että mikään suojarele ei voi estää vikaa, se vain ilmaisee ja minimoi vian keston, jotta vältetään korkea lämpötilan nouseminen generaattoriin, muuten siinä voi aiheutua pysyvää vahinkoa.
On toivottavaa välttää kaikki tarpeettomat rasitukset generaattorissa, ja siksi on tavallista käytäntöä asentaa syöttökapasitanssi tai syöttöventtiili tai molemmat, jotta vähennetään salaman ja muiden jännitehuippujen vaikutusta koneeseen. Tässä esitetään lyhyesti yleisimpiä suojajärjestelmiä, jotka yleensä sovelletaan generaattoriin.
Eristyksen vikaan suojautuminen
Pääsuojajärjestelmä, joka on toteutettu statoripyrstöön vaihe-vaihe- tai vaihe-maavirheen varalta, on longitudinaalinen generaattorin differentiaalisuojitus. Toiseksi tärkein suojajärjestelmä statoripyrstölle on väliviherreiden suojitus.
Tämäntyyppinen suojitus pidettiin aiemmin tarpeettomana, koska samaa vaihepyrstöä sisältävän solun sisällä olevien pisteiden välisen eristyksen romahdus, jossa on potentiaaliero, muuttuu hyvin nopeasti maavirheeksi, ja sitä havaitsee joko statorin differentiaalisuojitus tai statorin maasuojitus.
Generaattori on suunniteltu tuottamaan suhteellisen korkea jännite verrattuna sen tulostukseen, ja jossa on siksi paljon johtimia per solu. Generaattorin koon ja jännitteen kasvaessa tämäntyyppinen suojitus on tullut olennaiseksi kaikissa suurissa tuotantoyksiköissä.
Statorin maasuojitus
Kun statorin neutraali on kytketty maahan vastuksen kautta, virtakanturi on asennettu neutraalin ja maan yhteyteen. Vastapäiväinen aikarele on käytössä CT:n sekundääriversiossa, kun generaattori on yhdistetty suoraan busbaariin. Jos generaattori lähettää virtaa deltatähti-muuntajan kautta, väliaikainen rele on käytössä samassa tarkoituksessa.
Jälkimmäisessä tapauksessa maavirheiden releiden on oltava priorisoitu muun järjestelmän virhereleiden kanssa. Siksi vastapäiväinen aikarele on käytössä tässä tapauksessa. Mutta edellisessä tapauksessa maavirheen silmukka on rajattu statoripyrstöön ja muuntajan primääripyrstöön, joten ei ole tarvetta priorisoida tai erottaa muiden maavirhereleiden kanssa. Siksi väliaikainen rele on suositeltava tässä tapauksessa.
Rotorin maasuojitus
Yksi maavirhe ei aiheuta merkittävää ongelmaa generaattorissa, mutta jos toinen maavirhe ilmenee, osa kenttäpyrstöstä tulee lyhittyä ja seuraavaksi ja epätasapainoinen magneettikenttä järjestelmässä, mikä voi aiheuttaa merkittävää mekaanista vahinkoa generaattorin levynsäädintä. On kolme menetelmää, joilla voidaan havaita rotorissa esiintyviä virheitä. Menetelmät ovat
Potentiometrimenetelmä
AC-injektion menetelmä
DC-injektion menetelmä
Epätasapainoinen statorin lataus suojitus
Latauksen epätasapaino tuottaa negatiivisia järjestysvirtoja statoripyrstössä. Tämä negatiivinen järjestysvirta tuottaa reaktiovirtapiirin, joka kiertää kaksinkertaisella synkronisella nopeudella rotorin suhteen, ja siten indusoitu kaksinkertainen taajuuden virta rotorissa. Tämä virta on hyvin suuri ja aiheuttaa lämpenemisen rotoripyrstössä, erityisesti vaihtojännitegeneraattorissa.
Jos epätasapaino on syntynyt statoripyrstön itse virheestä, se poistetaan välittömästi generaattorissa olevalla differentiaalisuojituksella. Jos epätasapaino on syntynyt ulkoisesta virheestä tai epätasapainoisesta latauksesta järjestelmässä, se voi jäädä havaitsematta tai jatkua merkittäväksi ajanjaksoksi järjestelmän suojajärjestelyjen mukaan. Nämä virheet voidaan poistaa asentamalla negatiivinen vaihejärjestysrele ominaisuuksilla, jotka vastaavat koneen sietoväyrää.
Statorin ylikuumenemisen suojitus
Ylikuormitus voi aiheuttaa ylikuumenemisen generaattorin statoripyrstössä. Ei vain ylikuormitus, vaan myös jäädytysjärjestelmien epäonnistuminen ja statoripinnojen eristysvirhe aiheuttavat ylikuumenemisen statoripyrstössä.
Ylikuumeneminen havaitaan upotettujen lämpömittareilla statoripyrstön eri paikoissa. Lämpömittarikoilit ovat yleensä vastuuselementtejä, jotka muodostavat Wheatstone- silmukan yhden käsivartensa. Pienemmissä generaattoreissa, yleensä alle 30 MW, generaattoreissa ei ole upotettuja lämpömittarikoileja, mutta niissä on yleensä termoreleitä, jotka on asennettu mitaamaan statoripyrstössä kulkevaa virtaa.
Tämä järjestely havaitsee vain ylikuormituksesta johtuvan ylikuumenemisen eikä tarjoa suojaa jäädytysjärjestelmien epäonnistumisesta tai lyhittyneistä statoripinnoista. Vaikka ylikuormitusreleit, negatiiviset vaihejärjestysreleit ja vakiovirtavalvonnan laitteet käytetään myös tarjoamaan tietty määrä termistä ylikuormisuojitus.
Alhaisen tyhjiön suojitus
Tämä suojitus, yleensä muodossa säädin, joka vertailee tyhjiötä ilmakehän paineeseen, on yleensä asennettu yli 30 MW:n generaattoryksikköön. Nykyinen käytäntö on, että säädin purkaa yksikön toissijaisen guvernöörin kautta, kunnes normaali tyhjiötila on palautettu. Jos tyhjiöolosuhteet eivät parane alle 21 tuuman, sulkuvalvut suljetaan ja pää virtakatkaisija aktivoituu.
Valulangan epäonnistumisen suojitus
Tätä suojaa ei pidetä olennaisena, sillä valulangan saa yleensä samasta pompusta kuin guvernöörin öljystä, ja guvernöörin öljyn epäonnistuminen sulkee automaattisesti sulkuvalvut.
Kattilan polttoon suojitus
Kattilan polttoon on kaksi menetelmää. Ensimmäisessä menetelmässä on yleensä avoimet (NO) kontaktit tuuletinvaihdin moottoreihin, jotka voivat trippailla generaattoria, jos kaksi moottoria epäonnistuu. Toisessa menetelmässä käytetään kattilan painepistettä, joka purkaa generaattoria, jos kattilan paine laskee noin 90 % alaspäin.
Perusmoott
