ทฤษฎีพื้นฐานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

มีสภาวะผิดปกติหลายอย่างที่อาจส่งผลให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสียหายได้เงื่อนไขเหล่านี้บางส่วนเป็นผลมาจากความล้มเหลวภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือระบบย่อยอย่างใดอย่างหนึ่ง และอื่น ๆ เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าเองตารางต่อไปนี้สรุปประเภทของความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นและวิธีการป้องกันที่เกี่ยวข้อง

ความผิดพลาดของสเตเตอร์กราวด์

ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดของขดลวดสเตเตอร์คือการพังทลายของฉนวนระหว่างเฟสเดียวกับกราวด์ตรวจไม่พบ ข้อผิดพลาดนี้อาจทำให้แกนกำเนิดเสียหายได้อย่างรวดเร็วไฟยังสามารถเกิดขึ้นได้กับเครื่องจักรที่ระบายความร้อนด้วยอากาศความสามารถขององค์ประกอบส่วนต่างของสเตเตอร์ในการตรวจจับความผิดปกติของกราวด์เป็นฟังก์ชันของกระแสฟอลต์กราวด์ที่มีอยู่ดังนั้น การป้องกันความผิดพลาดของกราวด์โดยเฉพาะจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสเตเตอร์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้พลังงานที่ใช้โดยโหลดทั้งหมดในระบบไฟฟ้าและพลังงานปฏิกิริยาจำนวนมากที่จำเป็นในการจ่ายองค์ประกอบแบบเหนี่ยวนำ ดังนั้นการรักษาแรงดันไฟฟ้าของระบบไว้ที่ค่าเล็กน้อยระบบไฟฟ้ามีความจุน้อยสำหรับการจัดเก็บพลังงานด้วยเหตุนี้ รุ่นที่สูญหายจะต้องถูกแทนที่ทันทีหรือต้องกำจัดโหลดในจำนวนที่เท่ากันสิ่งสำคัญอันดับแรกคือระบบป้องกันสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีความปลอดภัยสูงระหว่างการรบกวนจากภายนอก

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบหนึ่งของระบบที่ซับซ้อนซึ่งรวมถึงตัวขับเคลื่อนหลัก ตัวกระตุ้น และระบบเสริมต่างๆนอกจากการตรวจจับการลัดวงจรแล้ว IED การป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงจำเป็นต้องตรวจจับสภาวะผิดปกติต่างๆ ที่อาจสร้างความเสียหายให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือระบบย่อยอย่างใดอย่างหนึ่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่ การเหนี่ยวนำและซิงโครนัสโดยทั่วไปแล้วเครื่องเหนี่ยวนำจะมีขนาดเล็กลง ตั้งแต่หนึ่งร้อย kVA และโดยปกติจะขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ลูกสูบเครื่องซิงโครนัสมีขนาดตั้งแต่หลายร้อย kVA ถึง 1200 MVA

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสอาจถูกขับเคลื่อนโดยตัวขับเคลื่อนหลักหลายชนิด รวมทั้งเครื่องยนต์ลูกสูบ กังหันพลังน้ำ กังหันเผาไหม้ และกังหันไอน้ำขนาดใหญ่ประเภทของกังหันมีผลต่อการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และดังนั้นจึงสามารถป้องกันผลกระทบได้ขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและวิธีการต่อลงดินยังส่งผลต่อข้อกำหนดในการป้องกันด้วยเครื่องจักรขนาดเล็กและขนาดกลางมักจะเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายกระจายสินค้า (เชื่อมต่อโดยตรง)ในการกำหนดค่านี้สามารถเชื่อมต่อเครื่องหลายเครื่องกับบัสเดียวกันได้เครื่องจักรขนาดใหญ่มักจะเชื่อมต่อผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าเฉพาะไปยังเครือข่ายการส่งสัญญาณ (เชื่อมต่อยูนิต)

หม้อแปลงไฟฟ้าตัวที่สองที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้พลังงานเสริมสำหรับเครื่องเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการต่อสายดินเพื่อควบคุมไม่ให้เกิดความเสียหายต่อแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ และเพื่ออำนวยความสะดวกในการทำงานของฟังก์ชันการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโดยตรงมักจะต่อสายดินผ่านอิมพีแดนซ์ต่ำที่จำกัดกระแสไฟฟ้าผิดพลาดลงดินไว้ที่ 200-400 แอมป์โดยทั่วไปแล้วเครื่องที่ต่อกับยูนิตจะต่อสายดินผ่านอิมพีแดนซ์สูงที่จำกัดกระแสให้น้อยกว่า 20 แอมป์

สำหรับเครื่องที่ต่อสายดินความต้านทานต่ำโดยตรง จะใช้วิธีการตรวจจับตามกระแสการป้องกันนี้จำเป็นต้องรวดเร็วและไวต่อความผิดพลาดของกราวด์ภายใน ในขณะเดียวกันก็ปลอดภัยระหว่างการรบกวนจากภายนอกซึ่งสามารถทำได้โดยใช้องค์ประกอบความผิดดินจำกัดหรือองค์ประกอบทิศทางที่เป็นกลางองค์ประกอบความผิดกราวด์แบบจำกัดที่ใช้ใน G30 และ G60 ใช้กลไกการยับยั้งส่วนประกอบแบบสมมาตรที่ให้ความปลอดภัยระดับสูงระหว่างข้อผิดพลาดภายนอกที่มีความอิ่มตัวของ CT อย่างมีนัยสำคัญ

สำหรับยูนิตที่ต่ออยู่ เครื่องที่มีสายดินอิมพีแดนซ์สูง วิธีการที่ใช้แรงดันไฟฟ้ามักจะใช้ในการตรวจจับความผิดปกติของกราวด์การใช้องค์ประกอบแรงดันฮาร์มอนิกพื้นฐานและฮาร์มอนิกที่สามร่วมกัน ครอบคลุมความผิดกราวด์สำหรับขดลวดสเตเตอร์ได้ 100%รีเลย์ GE ใช้องค์ประกอบแรงดันฮาร์มอนิกที่สามที่ตอบสนองต่ออัตราส่วนของค่าที่เป็นกลางและค่าเทอร์มินอลของฮาร์มอนิกที่สามองค์ประกอบนี้ตั้งค่าได้ง่ายและไม่ไวต่อการแปรผันของระดับฮาร์มอนิกที่สามภายใต้การทำงานปกติ

ความผิดพลาดของสเตเตอร์เฟส

ความผิดพลาดของเฟสที่ไม่เกี่ยวกับกราวด์สามารถเกิดขึ้นได้ที่ปลายขดลวดหรือภายในช่องเสียบในเครื่องจักรที่มีขดลวดเฟสเดียวกันในช่องเดียวกันแม้ว่าเฟสฟอลต์จะมีโอกาสน้อยกว่าฟอลต์กราวด์ แต่กระแสที่เกิดจากฟอลต์นี้จะไม่ถูกจำกัดโดยอิมพีแดนซ์ของกราวด์ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจพบข้อบกพร่องเหล่านี้อย่างรวดเร็วเพื่อจำกัดความเสียหายต่อเครื่องจักรเนื่องจากอัตราส่วน XOR ของระบบนั้นสูงเป็นพิเศษที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า องค์ประกอบส่วนต่างของสเตเตอร์จึงไวต่อความอิ่มตัวของ CT เป็นพิเศษเนื่องจากส่วนประกอบ DC ของกระแสระหว่างการรบกวนจากภายนอกอัลกอริทึมความแตกต่างของสเตเตอร์ G60 เพิ่มความปลอดภัยเพิ่มเติมในรูปแบบของการตรวจสอบทิศทางเมื่อสงสัยว่าความอิ่มตัวของ CT เนื่องจากส่วนประกอบ AC หรือ DC ของกระแส