Zaščita generatorja

Generator je podvržen električnim napetostim, ki delujejo na izolacijo stroja, mehaničnim silam, ki delujejo na različne dele stroja, in temperaturnemu naraščanju. To so glavni dejavniki, ki zahtevajo zaščito generatorja ali alternatorja. Čeprav pravilno uporabljeni stroj v popolnem delovnem stanju ne ohranja le določene specifične zmogljivosti mnogo let, lahko tudi ponavljajoče prenaša odrekelo pretovar.

Preventivne ukrepe je treba sprejeti proti pretovarom in nenormalnim stanjem stroja, da bo lahko varno služil. Čeprav se z zagotavljanjem učinkovite konstrukcije, izdelave, delovanja in preventivnih sredstev za zaščito, tveganje za poškodbo ni mogoče popolnoma odstraniti iz nobenega stroja. Naprave, uporabljene v zaščiti generatorja, zagotavljajo, da se ob nastanku poškodbe ta čim prej odstrani.

Električni generator je lahko podvržen notranji ali zunanji poškodbi ali obeh. Generatorji so običajno povezani z električnim energijskim sistemom, zato mora vsaka poškodba, ki se pojavi v energetskem sistemu, biti čim prej odstranjena tudi iz generatorja, drugače bi lahko povzročila trajno poškodbo generatorja.

Število in vrsta poškodb, ki se pojavijo v generatorju, sta velika. Zato je generator ali alternator zaščiten s številnimi zaščitnimi shemi. Zaščita generatorja je tako diskriminativnega kot nediskriminativnega tipa. Veliko pozornosti je treba posvetiti koordinaciji uporabljenih sistemov in sprejetih postavitev, da se zagotovi občutljiva, selektivna in diskriminativna zaščitna shema generatorja.

Vrste zaščite generatorja

Različne oblike zaščite, ki se uporabljajo pri generatorju, lahko razvrstimo na dva načina,

1. Zaščitni releji za zaznavanje poškodb, ki se pojavijo zunaj generatorja.

2. Zaščitni releji za zaznavanje poškodb, ki se pojavijo znotraj generatorja.

Poleg zaščitnih relejev, ki so neposredno povezani z generatorjem in njegovim pripadajočim transformatorjem, obstajajo zračni lovlji, nadhitrostni varovalci, naprave za merjenje toka olja in naprave za merjenje temperature vratnih ležajev, statorskih navijal, transformatorskih navijal in transformatorskega olja itd. Nekateri od teh zaščitnih uredov so tipa, ki ne omreže, torej generirajo le alarm ob anomalijah.

Drugi zaščitni shemi pa končno delujejo na glavni omrežni relji generatorja. Treba je opozoriti, da noben zaščitni relji ne more preprečiti poškodbe, temveč le kaže in krajša trajanje poškodbe, da prepreči visoko temperaturno naraščanje v generatorju, sicer bi lahko došlo do trajne poškodbe.

Željno je izogniti se kakršnim koli nepotrebnim napetostim v generatorju, zato je običajna praksa namestiti kapacitorje za valove ali odvajalce za valove ali obe za zmanjšanje učinka bleskov in drugih napetostnih valov na stroj. Zaščitne sheme, ki se običajno uporabljajo za generator, so predstavljene spodaj kratko.

Zaščita pred odpovedjo izolacije

Glavna zaščita, ki je zagotovljena v statorskih navijalih proti fazni ali fazno-zemeljski poškodbi, je longitudinalna diferencialna zaščita generatorja. Druga najpomembnejša zaščitna shema za statorske navijale je zaščita pred medobratnimi poškodbami.

Ta vrsta zaščite je v preteklosti smotrana kot nepotrebn, ker se odpoved izolacije med točkama v isti fazni navijali, ki sta v istem slovu, in med katerima obstaja potencialna razlika, zelo hitro spremeni v zemeljsko poškodbo, ki jo zazna bu statorska diferencialna zaščita ali zemeljska zaščita statorja.

Generator je zasnovan, da proizvaja relativno visoke napetosti glede na njegovo izhodno moč in ki zato vsebuje veliko število vodil na slov. S povečevanjem velikosti in napetosti generatorja, ta oblika zaščite postaja bistvena za vse velike generacijske enote.

Zemeljska zaščita statorja

Ko je neutralna statorja zemljena preko upornika, je transformator toka nameščen v povezavi neutralna-zemlja. Relji obratnega časa se uporabljajo na sekundarni strani CT, ko je generator neposredno povezan s busbarom. V primeru, da generator prenaša energijo preko delta-zvezne transformatorje, se uporablja taktični relji za isto namen.

V prvem primeru je zemeljski relji za poškodbe zahtevan, da se razvrsti z drugimi relji za poškodbe v sistemu. Zaradi tega se v tem primeru uporablja relji obratnega časa. V drugem primeru pa je zemeljski zanke omejen na statorske navijale in primarne navijale transformatorja, zato ni potrebe po razvrščanju ali diskriminaciji z drugimi zemeljskimi relji v sistemu. Zato je v tem primeru boljše uporabiti Taktični Relji.

Zemeljska zaščita rotorja

Ena samostojna zemeljska poškodba ne ustvari nobenega večjega problema v generatorju, če pa se pojavi druga zemeljska poškodba, se del poljskih navijal skrača, kar povzroči neravnovesje magnetnega polja v sistemu in posledično lahko pride do velike mehanske poškodbe ležajev generatorja. Obstaja tri metode za zaznavanje teh vrst poškodb v rotorju. Metode so

1. Metoda potenciometra

2. Metoda vstavljanja AC

3. Metoda vstavljanja DC

Zaščita pred neravnovesnim obremenjevanjem statorja

Neravnovesje v obremenjevanju ustvarja negativne zaporedne tokove v statorskem krugu. Ta negativni zaporedni tok ustvarja reakcijsko polje, ki se vrti dvakrat hitreje od sinhronne hitrosti glede na rotor, in tako inducirajo dvokratni frekvenčni tok v rotorju. Ta tok je zelo velik in povzroča pregrevanje v rotorskem krugu, zlasti v alternatorju.

Če se kakršno koli neravnovesje pojavi zaradi poškodbe v samem statorskem navijalu, bi ga trenutno odstranila diferencialna zaščita, zagotovljena v generatorju. Če se neravnovesje pojavi zaradi kakršne koli zunanje poškodbe ali neravnovesnega obremenjevanja v sistemu, bi lahko ostalo nezaznano ali bi lahko trajalo značilen časovni obdobje, odvisno od koordinacije zaščite sistema. Te poškodbe bi bile odstranjene z namestitvijo negativnega faznega zaporednega relja z lastnostmi, ki se ujemajo z vzdržljivostnim grafom stroja.

Zaščita pred pregrevanjem statorja

Pretovar lahko povzroči pregrevanje statorskih navijal generatorja. Ne samo pretovar, ampak tudi odpoved hlačnih sistemov in odpoved izolacije statorskih lamenat, lahko povzroči pregrevanje statorskih navijal.

Pregraje se zazna s temperaturnimi detektorji, vgrajenimi na različnih mestih v statorskih navijalih. Koile tem