Er zijn veel abnormale omstandigheden die kunnen leiden tot schade aan de generator.Sommige van deze aandoeningen zijn het gevolg van een storing in de generator of een van zijn subsystemen en andere vinden hun oorsprong in het voedingssysteem zelf.De volgende tabel geeft een overzicht van de typen storingen die kunnen optreden en de bijbehorende beveiligingsmethoden.
Stator-aardingsfouten
De meest voorkomende storing van de statorwikkeling is een storing van de isolatie tussen een enkele fase en aarde.Onopgemerkt kan deze fout de generatorkern snel beschadigen.Branden zijn ook mogelijk op luchtgekoelde machines.Het vermogen van het statordifferentieelelement om een aardlek te detecteren is een functie van de beschikbare aardlekstroom.Als zodanig is over het algemeen een speciale aardfoutbeveiliging vereist voor de stator.
Generatoren leveren de energie die wordt gebruikt door alle belastingen in het voedingssysteem en veel van het reactieve vermogen dat nodig is om de inductieve elementen te leveren, waardoor de systeemspanning op nominale waarden wordt gehouden.Energiesystemen hebben weinig capaciteit voor energieopslag.Als zodanig moet verloren opwekking onmiddellijk worden vervangen of moet een gelijkwaardige hoeveelheid belasting worden afgeschakeld.Het is van primair belang dat het beveiligingssysteem voor de generator zeer veilig is tijdens externe storingen.
De generator is een onderdeel van een complex systeem dat een krachtbron, een exciter en verschillende hulpsystemen omvat.Naast de detectie van kortsluitingen, is de generatorbeveiligings-IED daarom vereist om een reeks abnormale omstandigheden te detecteren die de generator of een van zijn subsystemen kunnen beschadigen.Generatoren kunnen worden ingedeeld in twee hoofdtypen: inductie en synchroon.Inductiemachines zijn doorgaans kleiner van formaat, tot slechts honderd kVA, en worden normaal gesproken aangedreven door een zuigermotor.Synchrone machines variëren in grootte van enkele honderden kVA tot 1200 MVA.
Synchrone generatoren kunnen worden aangedreven door een verscheidenheid aan krachtbronnen, waaronder zuigermotoren, hydroturbines, verbrandingsturbines en grote stoomturbines.Het type turbine is van invloed op het ontwerp van de generator en kan daarom van invloed zijn op de beschermingseisen.De grootte van de generator en de aardingsmethode zijn ook van invloed op de beschermingseisen.Kleine en middelgrote machines zijn vaak direct aangesloten op een distributienetwerk (direct connected).In deze configuratie kunnen meerdere machines op dezelfde bus worden aangesloten.Grote machines zijn meestal via een speciale voedingstransformator aangesloten op het transmissienetwerk (unit connected).
Een tweede voedingstransformator bij de generatorklemmen levert hulpvoeding voor de unit.Generatoren zijn geaard om schadelijke spanningsovergangen te voorkomen en om de werking van beveiligingsfuncties te vergemakkelijken.Direct aangesloten generatoren zijn vaak geaard via een lage impedantie die de aardlekstroom beperkt tot 200-400 ampère.Machines die op een unit zijn aangesloten, zijn doorgaans geaard via een hoge impedantie die de stroom beperkt tot minder dan 20 ampère.
Voor direct aangesloten, geaarde machines met lage impedantie wordt een op stroom gebaseerde detectiemethode gebruikt.Deze beveiliging moet snel en gevoelig zijn voor interne aardfouten en tegelijkertijd veilig zijn tijdens externe storingen.Dit kan worden bereikt met behulp van een beperkt aardfoutelement of een neutraal directioneel element.Het beperkte aardfoutelement dat is geïmplementeerd in de G30 en G60 maakt gebruik van een symmetrisch componentbeveiligingsmechanisme dat een hoge mate van beveiliging biedt tijdens externe fouten met aanzienlijke CT-verzadiging.
Voor op de unit aangesloten, geaarde machines met hoge impedantie worden vaak op spanning gebaseerde methoden gebruikt om aardlekdetectie te bieden.Door een combinatie van fundamentele en derde harmonische spanningselementen te gebruiken, kan een aardfoutdekking voor 100% van de statorwikkeling worden bereikt.GE-relais gebruiken een derde harmonische spanningselement dat reageert op de verhouding van de neutrale en terminale waarden van de derde harmonische.Dit element is eenvoudig in te stellen en ongevoelig voor variaties in derde harmonische niveaus bij normaal gebruik.
Storingen in de statorfase
Fasefouten waarbij geen aarde betrokken is, kunnen optreden aan het einde van de wikkeling of binnen een slot op machines met spoelen van dezelfde fase in hetzelfde slot.Hoewel een fasefout minder waarschijnlijk is dan een aardfout, wordt de stroom die het gevolg is van deze fout niet beperkt door de aardingsimpedantie.Het is daarom van cruciaal belang dat deze storingen snel worden opgespoord om de schade aan de machine te beperken.Omdat de XOR-verhouding van het systeem bijzonder hoog is bij de generator, is het statordifferentieelelement bijzonder gevoelig voor CT-verzadiging vanwege de DC-component van de stroom tijdens een externe storing.Het G60-statordifferentieelalgoritme voegt extra beveiliging toe in de vorm van een directionele controle wanneer CT-verzadiging wordt vermoed vanwege de AC- of DC-componenten van de stroom.
Posttijd: 30-jan-2023