発電機またはジェネレータのロータ接地故障保護
発電機のロータはフィールド巻線によって巻かれています。フィールド巻線または励磁回路で単一の接地障害が発生しても、機械にとって大きな問題ではありません。しかし、複数の接地障害が発生した場合、巻線上の故障点間で短絡する可能性があります。この短絡部分の巻線は、不均衡な磁界を引き起こし、結果として機械のベアリングに不均衡な回転による機械的な損傷が発生する可能性があります。
したがって、ロータフィールド巻線回路で発生した接地障害を検出し、それを是正して機械の正常な動作を確保することは常に重要です。発電機またはジェネレーターのロータ接地障害を検出するためには様々な方法がありますが、すべての方法の基本原理は同じであり、それは接地障害経路を通じてリレー回路を閉鎖することです。
この目的のために主に3種類のロータ接地障害保護方式があります。
ポテンショメータ方式
交流注入方式
直流注入方式
これらの方法について一つずつ説明します。
発電機のロータ接地障害保護におけるポテンショメータ方式
この方式は非常に単純です。ここでは、適切な値の抵抗がフィールド巻線および励磁器に接続されます。抵抗は中央にタップされており、電圧センシティブリレーを介して接地されています。
下図のように、フィールド巻線や励磁回路で何らかの接地障害が発生すると、リレー回路が接地経路を通じて閉鎖されます。同時に、抵抗のポテンショメータ作用によりリレーに電圧が現れます。
この発電機のロータ接地障害保護の単純な方法には大きな欠点があります。この配置では、フィールド巻線の中心以外の任意の点での接地障害のみを感知することができます。
回路からも明らかですが、フィールド回路の中心での接地障害の場合、リレーに電圧が現れません。つまり、単純なポテンショメータ方式のロータ接地障害保護は、フィールド巻線の中心での障害に対して盲です。この困難は、抵抗の中心から別の場所にある別のタップを使用することで最小限に抑えることができます。このプッシュボタンを押すと、中心タップが移動し、フィールド巻線の中央でのアーク障害が発生した場合でもリレーに電圧が現れます。
発電機のロータ接地障害保護における交流注入方式
ここでは、フィールドおよび励磁回路の任意の点に電圧センシティブリレーが接続されます。リレーの他の端子は、コンデンサと補助トランスの二次側を介して接地されています。
ここで、フィールド巻線または励磁回路で何らかの接地障害が発生すると、リレー回路が接地経路を通じて閉鎖され、補助トランスの二次電圧が電圧センシティブリレーに現れ、リレーが動作します。
このシステムの主な欠点は、常にコンデンサーを通じて励磁回路とフィールド回路へのリーク電流が存在する可能性があることです。これは、磁界の不均衡を引き起こし、結果として機械のベアリングに機械的なストレスを引き起こす可能性があります。
この方式のもう一つの欠点は、リレーの動作用に異なる電源があるため、方式の交流回路で供給が失敗した場合、ロータの保護が非活性化されるということです。
発電機のロータ接地障害保護における直流注入方式
交流注入方式のリーク電流の欠点は、直流注入方式では解消できます。ここでは、直流電圧センシティブリレーの一端が励磁器の正極に接続され、リレーのもう一端が外部の直流電源の負極に接続されます。外部の直流電源は、ブリッジ整流器を持つ補助トランスから得られます。ここでは、ブリッジ整流器の正極が接地されています。
下図からも明らかなように、フィールド接地障害または励磁接地障害が発生した場合、外部直流電源の正極電位がリレーの端子に現れます。これにより、整流器の出力電圧が電圧リレーに現れ、リレーが動作します。
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