Постоје многи абнормални услови који могу довести до оштећења генератора.Неки од ових стања су резултат квара у генератору или једном од његових подсистема, а други настају у самом електроенергетском систему.Следећа табела резимира типове кварова који могу настати и повезане методе заштите.
Кварови на уземљење статора
Најчешћи квар намотаја статора је квар изолације између једне фазе и земље.Неоткривена, ова грешка може брзо оштетити језгро генератора.Могући су и пожари на машинама са ваздушним хлађењем.Способност диференцијалног елемента статора да открије квар на земљи је функција доступне струје земљоспоја.Као таква, за статор је генерално потребна наменска заштита од земљоспоја.
Генератори обезбеђују енергију коју користе сва оптерећења у електроенергетском систему и велики део реактивне снаге потребне за снабдевање индуктивних елемената и на тај начин одржавају напон система на номиналним вредностима.Енергетски системи имају мали капацитет за складиштење енергије.Као таква, изгубљена генерација мора бити одмах замењена или се мора ослободити еквивалентна количина оптерећења.Примарно је важно да систем заштите генератора буде високо безбедан током спољашњих сметњи.
Генератор је једна компонента сложеног система који укључује главни покретач, узбуђивач и разне помоћне системе.Поред детекције кратких спојева, ИЕД за заштиту генератора је стога потребан да открије низ абнормалних услова који могу оштетити генератор или један од његових подсистема.Генератори се могу поделити у два главна типа: индукциони и синхрони.Индукционе машине су обично мање величине, у распону од само сто кВА, и обично се покрећу од клипног мотора.Синхроне машине су величине од неколико стотина кВА до 1200 МВА.
Синхрони генератори могу бити покретани разним примарним моторима, укључујући клипне моторе, хидротурбине, турбине са сагоревањем и велике парне турбине.Тип турбине утиче на дизајн генератора и стога може утицати на захтеве заштите.Величина генератора и начин његовог уземљења такође утичу на његове захтеве заштите.Мале и средње машине су често директно повезане на дистрибутивну мрежу (директно повезане).У овој конфигурацији неколико машина може бити повезано на исту магистралу.Велике машине се обично повезују преко наменског енергетског трансформатора на преносну мрежу (повезана јединица).
Други енергетски трансформатор на терминалима генератора обезбеђује помоћно напајање за јединицу.Генератори су уземљени ради контроле од штетних прелазних напона и олакшавања рада заштитних функција.Директно повезани генератори су често уземљени преко ниске импедансе која ограничава струју земљоспоја на 200-400 ампера.Машине повезане са јединицом су обично уземљене преко високе импедансе која ограничава струју на мање од 20 ампера.
За директно повезане машине са ниском импедансом уземљене, користи се метода детекције заснована на струји.Ова заштита треба да буде брза и осетљива на унутрашње кварове на земљи, док истовремено безбедна током спољашњих сметњи.Ово се може постићи коришћењем ограниченог елемента земљоспоја или неутралног усмереног елемента.Елемент ограниченог земљоспоја имплементиран у Г30 и Г60 користи симетрични механизам за ограничавање компоненти који обезбеђује висок степен сигурности током спољашњих кварова са значајном засићеношћу ЦТ-а.
За машине са високом импедансом повезане са уземљењем, методе засноване на напону се често користе за откривање квара на земљи.Користећи комбинацију елемента основног и трећег хармоника напона, може се постићи покривеност земљоспоја за 100% намотаја статора.ГЕ релеји користе напонски елемент трећег хармоника који одговара на однос неутралне и терминалне вредности трећег хармоника.Овај елемент је једноставан за подешавање и неосетљив на варијације нивоа трећег хармоника у нормалном раду.
Фазни кварови статора
Фазни кварови који не укључују уземљење могу се појавити на крају намотаја или унутар прореза у машинама које имају калемове исте фазе у истом утору.Иако је мања вероватноћа квара фазе од квара на земљи, струја која је резултат ове грешке није ограничена импедансом уземљења.Због тога је критично да се ови кварови брзо открију како би се ограничила штета на машини.Пошто је системски КСОР однос посебно висок на генератору, диференцијални елемент статора је посебно подложан засићењу ЦТ због једносмерне компоненте струје током спољашњег поремећаја.Диференцијални алгоритам статора Г60 додаје додатну сигурност у формату провере смера када се сумња на засићење ЦТ-а због АЦ или ДЦ компоненти струје.
Време поста: 30.01.2023