Hi ha moltes condicions anormals que poden provocar danys al generador.Algunes d'aquestes condicions són el resultat d'una fallada dins del generador o d'un dels seus subsistemes i d'altres s'originen en el propi sistema elèctric.La taula següent resumeix els tipus de fallades que es poden produir i els mètodes de protecció associats.
Falles a terra de l'estator
La fallada més comuna del bobinat de l'estator és una ruptura de l'aïllament entre una sola fase i terra.Sense detectar-se, aquesta falla pot danyar ràpidament el nucli del generador.També són possibles incendis en màquines refrigerades per aire.La capacitat de l'element diferencial de l'estator per detectar una falla a terra és una funció del corrent de falla a terra disponible.Com a tal, generalment es requereix una protecció dedicada per fallades a terra per a l'estator.
Els generadors proporcionen l'energia utilitzada per totes les càrregues del sistema elèctric i gran part de la potència reactiva necessària per subministrar els elements inductius mantenint així la tensió del sistema als valors nominals.Els sistemes elèctrics tenen poca capacitat per emmagatzemar energia.Per tant, la generació perduda s'ha de reemplaçar immediatament o s'ha d'eliminar una quantitat equivalent de càrrega.És de primordial importància que el sistema de protecció del generador sigui molt segur durant pertorbacions externes.
El generador és un component d'un sistema complex que inclou un motor principal, un excitador i diversos sistemes auxiliars.Per tant, a més de la detecció de curtcircuits, el IED de protecció del generador és necessari per detectar una sèrie de condicions anormals que podrien danyar el generador o un dels seus subsistemes.Els generadors es poden classificar en dos grans tipus: d'inducció i sincrònics.Les màquines d'inducció solen ser de mida més petita, fins a cent kVA i normalment s'accionen des d'un motor alternatiu.Les màquines síncrones varien en grandària des de diversos centenars de kVA fins a 1200 MVA.
Els generadors síncrons poden ser accionats per una varietat de motors principals, inclosos els motors alternatius, les turbines hidràuliques, les turbines de combustió i les grans turbines de vapor.El tipus de turbina afecta el disseny del generador i, per tant, pot afectar els requisits de protecció.La mida del generador i el seu mètode de connexió a terra també afecten els seus requisits de protecció.Les màquines petites i mitjanes sovint estan connectades directament a una xarxa de distribució (connectada directa).En aquesta configuració es poden connectar diverses màquines al mateix bus.Les màquines grans solen estar connectades mitjançant un transformador de potència dedicat a la xarxa de transmissió (unitat connectada).
Un segon transformador de potència als terminals del generador proporciona energia auxiliar per a la unitat.Els generadors estan connectats a terra per controlar els transitoris de tensió perjudicials i per facilitar el funcionament de les funcions de protecció.Els generadors connectats directament es connecten sovint a terra mitjançant una baixa impedància que limita el corrent de falla a terra a 200-400 amperes.Les màquines connectades a unitats solen estar connectades a terra mitjançant una alta impedància que limita el corrent a menys de 20 amperes.
Per a màquines connectades directament a terra de baixa impedància, s'utilitza un mètode de detecció basat en el corrent.Aquesta protecció ha de ser ràpida i sensible per a fallades internes a terra i, al mateix temps, segura durant pertorbacions externes.Això es pot aconseguir mitjançant un element de falla a terra restringit o un element direccional neutre.L'element de falla a terra restringit implementat al G30 i al G60 utilitza un mecanisme de retenció de components simètrics que proporciona un alt grau de seguretat durant les fallades externes amb una saturació significativa del TC.
Per a màquines connectades a la unitat i amb connexió a terra d'alta impedància, sovint s'utilitzen mètodes basats en tensió per proporcionar detecció de fallades a terra.Utilitzant una combinació d'elements de tensió fonamental i de tercer harmònic, es pot aconseguir una cobertura de falla a terra per al 100% del bobinatge de l'estator.Els relés GE utilitzen un element de tensió del tercer harmònic que respon a la relació dels valors de neutre i terminal del tercer harmònic.Aquest element és senzill de configurar i és insensible a les variacions dels nivells de tercers harmònics en funcionament normal.
Falles de fase de l'estator
Els errors de fase que no impliquen terra es poden produir a l'extrem del bobinatge o dins d'una ranura en màquines amb bobines de la mateixa fase a la mateixa ranura.Tot i que una fallada de fase és menys probable que una falla a terra, el corrent resultant d'aquesta falla no està limitat per la impedància de la presa de terra.Per tant, és fonamental que aquestes avaries es detectin ràpidament per limitar els danys a la màquina.Com que la relació XOR del sistema és particularment alta al generador, l'element diferencial de l'estator és especialment susceptible a la saturació del CT a causa del component de corrent continu del corrent durant una pertorbació externa.L'algoritme diferencial d'estator G60 afegeix seguretat addicional en el format d'una comprovació direccional quan se sospita de saturació de TC a causa dels components de CA o CC del corrent.
Hora de publicació: 30-gen-2023