Zaštita generatora
Generator je izložen električnim naprezanjima koji djeluju na izolaciju mašine, mehaničkim silama koje djeluju na razne dijelove mašine i porastu temperature. To su glavni faktori koji čine potrebnom zaštitu generatora ili alternatora. Čak i kada se pravilno koristi, mašina u savršenom radnom stanju ne samo održava navedene specifične performanse mnogo godina, već i ponovno može izdržati određeni prekoračenje opterećenja.
Morate poduzeti preventivne mjere protiv preopterećenja i nenormalnih stanja mašine kako bi mogla bezbedno služiti. Čak i osiguravajući efikasnu konstrukciju, operaciju i preventivna sredstva zaštite – rizik od greške ne može biti potpuno eliminisan sa bilo koje mašine. Uređaji korišćeni u zaštiti generatora, osiguravaju da kada dođe do greške, ona se eliminira što brže.
Električni generator može biti izložen unutrašnjoj grešci, spoljašnjoj grešci ili oba. Generatori su obično povezani na električni energetski sistem, stoga bilo koja greška koja se desi u energetskom sistemu treba da se što pre eliminiše iz generatora, inače može nastati trajna šteta na generatoru.
Broj i vrsta grešaka koje se dešavaju u generatoru su veliki. Zbog toga je generator ili alternator zaštićen nekoliko zaštitnih shema. Zaštita generatora može biti diskriminativnog i nediskriminativnog tipa. Treba voditi veoma pažljivo u koordinaciji korišćenih sistema i postavljenih podešavanja kako bi se osigurala osetljiva, selektivna i diskriminativna zaštitna shema generatora.
Vrste zaštite generatora
Različite forme zaštite primenjene na generator mogu se kategorizirati na dva načina,
Zaštitni releji za detekciju grešaka koje se dešavaju van generatora.
Zaštitni releji za detekciju grešaka koje se dešavaju unutar generatora.
Osim zaštitnih releja, direktno povezanih s generatorom i njegovim asociranim transformatorom, postoje uređaji za zaštitu od munje, sigurnosni uređaji za prekomjernu brzinu, uređaji za praćenje toka ulja i uređaji za merenje temperature ložišta, statora, transformatora i transformatorskog ulja itd. Neki od ovih zaštitnih uređaja su ne-trip tipa, tj. generišu alarm tokom anomalija.
Ali drugi zaštitni sistemi konačno pokreću glavni trip relej generatora. Važno je napomenuti da nijedan zaštitni relej ne može sprečiti grešku, već samo indikuje i minimizira trajanje greške kako bi se sprečio visoki porast temperature u generatoru, inače bi mogla nastati trajna šteta.
Željeno je izbegavati bilo kakve nepravilne naprezanja u generatoru, i zato je uobičajena praksa instalirati kondenzator za talasi ili odvodič talasa ili oba kako bi se smanjili efekti munje i drugih talasa napona na mašini. Zaštitne sheme obično primenjene na generatoru su kratko opisane ispod.
Zaštita od propadanja izolacije
Glavna zaštita obezbeđena u statoru za detekciju grešaka faza-faza ili faza-zemlja, jeste longitudinalna diferencijalna zaštita generatora. Druga najvažnija zaštitna shema za stator je zaštita od interturn grešaka.
Ovaj tip zaštite se smatrao nepotrebnim u prethodnim danima jer se propadanje izolacije između tačaka u istoj faznoj svilici, sadržane u istoj reži, između kojih postoji potencijalna razlika, vrlo brzo menja u grešku zemljanja, a tada se detektuje ili stator diferencijalnom zaštitom ili stator zemljanoj zaštiti.
Generator je dizajniran da proizvede relativno visok napon u usporedbi sa svojim izlazom i koji stoga sadrži veliki broj vodilaca po reži. Sa povećanjem veličine i napona generatora, ovaj oblik zaštite postaje nužan za sve velike generacijske jedinice.
Stator zemljana zaštita
Kada je neutral statora zemljen kroz otpor, transformator struje se montira u vezu neutral-zemlja. Relé obrnutog vremena se koristi na sekundarnoj strani CT-a kada je generator direktno povezan sa bus barom. U slučaju da generator isporučuje snagu preko delta-zvezdanog transformatora, koristi se instant relé za istu svrhu.
U prvom slučaju, zemljani relé za greške mora biti klasično sastavljen s drugim reléima za greške u sistemu. Zbog toga se u ovom slučaju koristi relé obrnutog vremena. Ali u drugom slučaju, zemljani krug za greške ograničen je na stator i primarni zavojnicu transformatora, stoga nema potrebe za klasičnim sastavljanjem ili diskriminacijom s drugim zemljanim reléima za greške u sistemu. Zbog toga je Instant Relé preferabilniji u ovom slučaju.
Rotor zemljana zaštita
Jedna zemljana greška ne stvara nikakav veliki problem u generatoru, ali ako se desi druga zemljana greška, dio polja zavojnice će biti kraćen i rezultirati će neravnotežom magnetskog polja u sistemu i posledično može doći do velike mehaničke štete ložištu generatora. Postoje tri metode dostupne za detekciju ovih vrsta grešaka u rotoru. Metode su
Metoda potenciometra
Metoda AC injekcije
Metoda DC injekcije
Zaštita od neravnoteženog opterećenja statora
Neravnoteža u opterećenju proizvodi negativne sekvence struja u statoru. Ova negativna sekvence struje proizvodi reaktivno magnetsko polje koje rotira dva puta brže od sinkronog brzine u odnosu na rotor i stoga indukuje dvostruku frekvenciju struje u rotoru. Ova struja je prilično velika i dovodi do pregrejavanja u rotoru, posebno u alternatoru.
Ako se bilo kakva neravnoteža desi zbog greške u samom statoru, ta bi se odmah eliminisala diferencijalnom zaštitom obezbeđenom u generatoru. Ako se neravnoteža desi zbog bilo koje spoljašnje greške ili neravnoteženog opterećenja u sistemu, može ostati neprimijećena ili može trajati značajan period vremena, zavisno od koordinacije zaštite sistema. Ove greške se onda eliminiraju instaliranjem negativnog faznog sekvence releja sa karakteristikama koje odgovaraju izdržljivosti mašine.
Zaštita od pregrejavanja statora
Preopterećenje može dovesti do pregrejavanja u statoru generatora. Ne samo preopterećenje, nego i neuspeh sistema hlađenja i propadanje izolacije laminacija statora takođe dovode do pregrejavanja statora.
Pregrejavanje se detektuje ugrađenim temperaturnim detektorima na različitim tačkama u statoru. Količine detektora temperature su obično elementi otpora koji čine jednu granu Mostova Wheatstonea. U slučaju manjih generatora, obično ispod 30 MW, generatori nisu opremljeni ugrađenim temperaturnim zavojnicama, već su obično opremljeni termičkim relejem i oni su organizovani da mere struju koja teče kroz stator.
Ova konfiguracija detektuje pregrejavanje uzrokovano preopterećenjem, ali ne pruža nikakvu zaštitu od pregrejavanja uzrokovanog neuspehom sistema hlađenja ili kracenih laminacija statora. Iako se prekomjerni reléi, negativni fazni sekvence releji i uređaji za praćenje konstantnog toka takođe koriste kako bi se pružila određena mera termičke zaštite od preopterećenja.
Zaštita od niskog vakuma
Ova zaštita, obično je u formi regulatora koji upoređuje vakum s atmosferskim pritiskom, obično je montiran na generator set iznad 30 MW. Moderna praksa je da regulator odgružuje set preko sekundarnog guvernera dok se normalni vakumski uslovi ne vrate. Ako vakumski uslovi ne poboljšaju ispod 21 inča, stop ventil se zatvara i glavni glavni prekidnik se aktivira.
Zaštita od propadanja smečivačkog ulja
Ova zaštita se ne smatra nužnom jer se smečivačko ulje obično dobija iz istog pumpa kao i guvernersko ulje, a propadanje guvernerskog ulja automatski dovodi do zatvaranja stop ventilacije.
Zaštita od gubitka paljenja kotla
Dostupne su dvije metode za detekciju gubitka paljenja kotla. Prva metoda obično otvoreni (NO) kontakti su pruženi sa motornim ventilatorima koji bi mogli aktivirati generator ukoliko više od dva motora ne radi. Druga metoda koristi kontakte pritiska kotla koji odgružuju generator ako pritisak u kotlu pada ispod približno 90%.
Zaštita od propadanja glavnog pogona
Ako glavni pogon ne može da dostavi mehaničku energiju generatoru, generator će nastaviti da rotira u motor modu, što znači da uzima električnu energiju iz sistema umesto da je isporučuje sistemu.
