Det finns många onormala tillstånd som kan resultera i skador på generatorn.Vissa av dessa tillstånd är ett resultat av ett fel i generatorn eller ett av dess delsystem och andra har sitt ursprung i själva kraftsystemet.Följande tabell sammanfattar de typer av fel som kan uppstå och de tillhörande skyddsmetoderna.
Statorjordsfel
Det vanligaste felet i statorlindningen är att isoleringen går sönder mellan en enfas och jord.Oupptäckt kan detta fel snabbt skada generatorns kärna.Bränder är också möjliga på luftkylda maskiner.Förmågan hos statordifferentialelementet att detektera ett jordfel är en funktion av den tillgängliga jordfelsströmmen.Som sådan krävs i allmänhet dedikerat jordfelsskydd för statorn.
Generatorer tillhandahåller den energi som används av alla belastningar i kraftsystemet och mycket av den reaktiva effekt som behövs för att försörja de induktiva elementen och därigenom bibehålla systemspänningen vid nominella värden.Kraftsystem har liten kapacitet för energilagring.Som sådan måste förlorad produktion omedelbart ersättas eller en motsvarande mängd last måste tas bort.Det är av största vikt att skyddssystemet för generatorn är mycket säkert vid yttre störningar.
Generatorn är en komponent i ett komplext system som inkluderar en drivmotor, en exciter och olika hjälpsystem.Förutom detektering av kortslutningar krävs därför generatorskyddets IED för att upptäcka en rad onormala tillstånd som kan skada generatorn eller ett av dess delsystem.Generatorer kan klassificeras i två huvudtyper: induktion och synkron.Induktionsmaskiner är vanligtvis mindre i storlek och sträcker sig ner till så lite som hundra kVA och drivs normalt från en kolvmotor.Synkronmaskiner varierar i storlek från flera hundra kVA till 1200 MVA.
Synkrongeneratorer kan drivas av en mängd olika drivkrafter, inklusive kolvmotorer, hydroturbiner, förbränningsturbiner och stora ångturbiner.Typen av turbin påverkar utformningen av generatorn och kan därför påverka skyddskraven.Generatorstorleken och dess jordningsmetod påverkar också dess skyddskrav.Små och medelstora maskiner är ofta direkt anslutna till ett distributionsnät (direkt anslutna).I denna konfiguration kan flera maskiner anslutas till samma buss.Stora maskiner ansluts vanligtvis via en dedikerad krafttransformator till transmissionsnätet (enhet ansluten).
En andra krafttransformator vid generatorterminalerna tillhandahåller hjälpström till enheten.Generatorer är jordade för att kontrollera från skadliga spänningstransienter och för att underlätta driften av skyddsfunktioner.Direktanslutna generatorer är ofta jordade genom en låg impedans som begränsar jordfelsströmmen till 200-400 ampere.Enhetsanslutna maskiner är vanligtvis jordade genom en hög impedans som begränsar strömmen till mindre än 20 ampere.
För direktanslutna, lågimpedansjordade maskiner används en strömbaserad detekteringsmetod.Detta skydd måste vara snabbt och känsligt för interna jordfel samtidigt som det är säkert vid externa störningar.Detta kan uppnås med ett begränsat jordfelselement eller ett neutralt riktningselement.Det begränsade jordfelselementet implementerat i G30 och G60 använder en symmetrisk komponentskyddsmekanism som ger en hög grad av säkerhet under externa fel med betydande CT-mättnad.
För enhetsanslutna, jordade maskiner med hög impedans, används ofta spänningsbaserade metoder för att ge jordfelsdetektering.Genom att använda en kombination av grundspänningselement och tredje övertonsspänningselement kan jordfelstäckning för 100 % av statorlindningen uppnås.GE-reläer använder ett tredje övertonsspänningselement som svarar på förhållandet mellan noll- och terminalvärdena för den tredje övertonen.Detta element är enkelt att ställa in och okänsligt för variationer i tredje övertonsnivåer under normal drift.
Statorfasfel
Fasfel som inte involverar jord kan uppstå vid lindningsänden eller i ett spår på maskiner som har spolar av samma fas i samma spår.Även om ett fasfel är mindre troligt än ett jordfel, begränsas inte strömmen som härrör från detta fel av jordimpedansen.Därför är det viktigt att dessa fel upptäcks snabbt för att begränsa skadorna på maskinen.Eftersom systemets XOR-förhållande är särskilt högt vid generatorn, är statordifferentialelementet särskilt känsligt för CT-mättnad på grund av DC-komponenten i strömmen under en extern störning.G60 stators differentialalgoritm lägger till ytterligare säkerhet i formatet av en riktningskontroll när CT-mättnad misstänks på grund av antingen AC- eller DC-komponenterna i strömmen.
Posttid: 2023-jan-30