Obstaja veliko nenormalnih pogojev, ki lahko povzročijo poškodbe generatorja.Nekateri od teh pogojev so posledica okvare generatorja ali enega od njegovih podsistemov, drugi pa izvirajo iz samega elektroenergetskega sistema.Naslednja tabela povzema vrste okvar, do katerih lahko pride, in z njimi povezane metode zaščite.
Ozemljitvene napake statorja
Najpogostejša okvara statorskega navitja je razpad izolacije med posamezno fazo in zemljo.Neodkrita lahko ta napaka hitro poškoduje jedro generatorja.Možni so tudi požari na zračno hlajenih strojih.Sposobnost diferenčnega elementa statorja, da zazna ozemljitveno napako, je funkcija razpoložljivega ozemljitvenega toka.Kot taka je za stator na splošno potrebna namenska zaščita pred napako na zemlji.
Generatorji zagotavljajo energijo, ki jo porabijo vsa bremena v elektroenergetskem sistemu, in velik del jalove moči, potrebne za napajanje induktivnih elementov, s čimer vzdržujejo sistemsko napetost pri nominalnih vrednostih.Električni sistemi imajo malo zmogljivosti za shranjevanje energije.Tako je treba izgubljeno generacijo nemudoma nadomestiti ali pa odstraniti enakovredno količino obremenitve.Primarnega pomena je, da je zaščitni sistem za generator visoko varen med zunanjimi motnjami.
Generator je ena komponenta kompleksnega sistema, ki vključuje glavni motor, vzbujevalnik in različne pomožne sisteme.Poleg zaznavanja kratkih stikov je IED za zaščito generatorja torej potreben za zaznavanje niza nenormalnih pogojev, ki bi lahko poškodovali generator ali enega od njegovih podsistemov.Generatorje lahko razvrstimo v dve glavni vrsti: indukcijske in sinhrone.Indukcijski stroji so običajno manjši, z močjo vse do sto kVA in jih običajno poganja batni motor.Sinhroni stroji so velikosti od nekaj sto kVA do 1200 MVA.
Sinhronske generatorje lahko poganjajo različni glavni pogoni, vključno z batnimi motorji, hidroturbinami, turbinami z zgorevanjem in velikimi parnimi turbinami.Vrsta turbine vpliva na zasnovo generatorja in lahko zato vpliva na zahteve glede zaščite.Velikost generatorja in način ozemljitve prav tako vplivata na njegove zahteve glede zaščite.Majhni in srednje veliki stroji so pogosto neposredno priključeni na distribucijsko omrežje (neposredno povezani).V tej konfiguraciji je lahko na isto vodilo priključenih več strojev.Veliki stroji so običajno povezani preko namenskega transformatorja moči na prenosno omrežje (priključena enota).
Drugi močnostni transformator na sponkah generatorja zagotavlja pomožno napajanje za enoto.Generatorji so ozemljeni, da se preprečijo škodljivi napetostni prehodi in olajša delovanje zaščitnih funkcij.Generatorji z neposredno povezavo so pogosto ozemljeni z nizko impedanco, ki omejuje tok napake na zemlji na 200–400 amperov.Stroji, povezani z enoto, so običajno ozemljeni z visoko impedanco, ki omejuje tok na manj kot 20 amperov.
Za neposredno povezane ozemljene stroje z nizko impedanco se uporablja metoda zaznavanja na podlagi toka.Ta zaščita mora biti hitra in občutljiva za notranje ozemljitvene napake, hkrati pa mora biti varna med zunanjimi motnjami.To je mogoče doseči z uporabo omejenega elementa zemeljske napake ali nevtralnega usmerjenega elementa.Omejeni element ozemljitvene napake, implementiran v G30 in G60, uporablja simetrični zadrževalni mehanizem komponent, ki zagotavlja visoko stopnjo varnosti med zunanjimi napakami s precejšnjo nasičenostjo CT.
Za ozemljene stroje z visoko impedanco, priključene na enoto, se za zagotavljanje odkrivanja ozemljitvenih napak pogosto uporabljajo metode, ki temeljijo na napetosti.Z uporabo kombinacije osnovnih in tretjih harmonskih napetostnih elementov je mogoče doseči pokritost zemeljske napake za 100 % navitja statorja.Releji GE uporabljajo tretji harmonski napetostni element, ki se odziva na razmerje nevtralne in končne vrednosti tretjega harmonika.Ta element je preprost za nastavitev in neobčutljiv na variacije ravni tretjih harmonikov pri normalnem delovanju.
Fazne napake statorja
Fazne napake, ki ne vključujejo tal, se lahko pojavijo na koncu navitja ali znotraj reže v strojih, ki imajo tuljave iste faze v isti reži.Čeprav je fazna napaka manj verjetna kot zemeljska napaka, tok, ki izhaja iz te napake, ni omejen z ozemljitveno impedanco.Zato je ključnega pomena, da se te napake hitro odkrijejo, da se omeji škoda na stroju.Ker je sistemsko razmerje XOR še posebej visoko pri generatorju, je diferencialni element statorja še posebej dovzeten za nasičenje CT zaradi enosmerne komponente toka med zunanjo motnjo.Statorski diferencialni algoritem G60 dodaja dodatno varnost v obliki usmerjenega preverjanja, ko obstaja sum na nasičenost CT zaradi AC ali DC komponent toka.
Čas objave: 30. januarja 2023