Existuje mnoho abnormálnych podmienok, ktoré môžu viesť k poškodeniu generátora.Niektoré z týchto stavov sú výsledkom zlyhania generátora alebo jedného z jeho podsystémov a iné majú pôvod v samotnom energetickom systéme.Nasledujúca tabuľka sumarizuje typy porúch, ktoré sa môžu vyskytnúť, a súvisiace metódy ochrany.
Zemné poruchy statora
Najčastejšie sa vyskytujúcou poruchou vinutia statora je porušenie izolácie medzi jednou fázou a zemou.Nezistená táto chyba môže rýchlo poškodiť jadro generátora.Požiar je možný aj na vzduchom chladených strojoch.Schopnosť statorového diferenciálneho prvku detekovať zemnú poruchu je funkciou dostupného zemného poruchového prúdu.Ako taká sa pre stator vo všeobecnosti vyžaduje vyhradená ochrana proti zemnej poruche.
Generátory poskytujú energiu využívanú všetkými záťažami v napájacom systéme a veľkú časť jalového výkonu potrebného na napájanie indukčných prvkov, čím udržiavajú napätie systému na nominálnych hodnotách.Energetické systémy majú malú kapacitu na ukladanie energie.Stratená generácia sa preto musí okamžite nahradiť alebo sa musí zložiť ekvivalentné množstvo záťaže.Je prvoradé, aby ochranný systém generátora bol vysoko bezpečný počas vonkajších porúch.
Generátor je jednou zložkou komplexného systému, ktorý zahŕňa hlavný motor, budič a rôzne pomocné systémy.Okrem detekcie skratov je preto IED na ochranu generátora potrebné na detekciu radu abnormálnych podmienok, ktoré by mohli poškodiť generátor alebo jeden z jeho podsystémov.Generátory možno rozdeliť do dvoch hlavných typov: indukčné a synchrónne.Indukčné stroje sú zvyčajne menšie, dosahujú až 100 kVA, a sú normálne poháňané piestovým motorom.Synchrónne stroje sa pohybujú vo veľkostiach od niekoľkých stoviek kVA do 1200 MVA.
Synchrónne generátory môžu byť poháňané rôznymi hnacími strojmi, vrátane piestových motorov, vodných turbín, spaľovacích turbín a veľkých parných turbín.Typ turbíny ovplyvňuje konštrukciu generátora, a preto môže ovplyvniť požiadavky na ochranu.Veľkosť generátora a jeho spôsob uzemnenia tiež ovplyvňujú jeho požiadavky na ochranu.Malé a stredné stroje sú často priamo pripojené k distribučnej sieti (priame pripojenie).V tejto konfigurácii môže byť na rovnakú zbernicu pripojených niekoľko strojov.Veľké stroje sú zvyčajne pripojené cez vyhradený výkonový transformátor k prenosovej sieti (jednotka je pripojená).
Druhý výkonový transformátor na svorkách generátora poskytuje pomocnú energiu pre jednotku.Generátory sú uzemnené, aby sa zabránilo škodlivým napäťovým prechodom a aby sa uľahčila činnosť ochranných funkcií.Priamo pripojené generátory sú často uzemnené prostredníctvom nízkej impedancie, ktorá obmedzuje zemný poruchový prúd na 200-400 ampérov.Stroje pripojené k jednotke sú zvyčajne uzemnené prostredníctvom vysokej impedancie, ktorá obmedzuje prúd na menej ako 20 ampérov.
Pre priamo pripojené, nízkoimpedančne uzemnené stroje sa používa metóda detekcie založená na prúde.Táto ochrana musí byť rýchla a citlivá na vnútorné zemné poruchy a zároveň musí byť bezpečná počas vonkajších porúch.To sa dá dosiahnuť použitím prvku s obmedzenou zemnou poruchou alebo neutrálneho smerového prvku.Prvok s obmedzenou zemnou poruchou implementovaný v modeloch G30 a G60 využíva symetrický obmedzovací mechanizmus komponentov, ktorý poskytuje vysoký stupeň bezpečnosti pri vonkajších poruchách s výraznou saturáciou CT.
V prípade strojov s vysokou impedanciou uzemnených zariadení pripojených k jednotke sa na detekciu zemnej poruchy často používajú metódy založené na napätí.Použitím kombinácie elementov základného a tretieho harmonického napätia možno dosiahnuť pokrytie zemnej poruchy pre 100 % vinutia statora.Relé GE využívajú napäťový prvok tretej harmonickej, ktorý reaguje na pomer neutrálnych a koncových hodnôt tretej harmonickej.Tento prvok sa pri normálnej prevádzke jednoducho nastavuje a je necitlivý na zmeny úrovní tretej harmonickej.
Poruchy fázy statora
Fázové poruchy, ktoré nezahŕňajú zem, sa môžu vyskytnúť na konci vinutia alebo v drážke na strojoch, ktoré majú cievky rovnakej fázy v tej istej drážke.Aj keď je porucha fázy menej pravdepodobná ako zemná porucha, prúd vyplývajúci z tejto poruchy nie je obmedzený impedanciou uzemnenia.Preto je dôležité, aby boli tieto chyby rýchlo zistené, aby sa obmedzilo poškodenie stroja.Pretože systémový pomer XOR je pri generátore obzvlášť vysoký, statorový diferenciálny prvok je obzvlášť citlivý na saturáciu CT v dôsledku jednosmernej zložky prúdu počas externého rušenia.Diferenciálny algoritmus statora G60 pridáva dodatočné zabezpečenie vo formáte smerovej kontroly, keď je podozrenie na saturáciu CT v dôsledku buď striedavých alebo jednosmerných zložiek prúdu.
Čas odoslania: 30. januára 2023