حفاظت ژنراتور و تنظیمات رله‌های حفاظتی

حفاظت ژنراتور و تنظیمات رله‌های حفاظتی

ادامه ی مطلب  حفاظت ژنراتور

بخش‌۱۴ – مثال‌های کاربرهای برای حفاظت ژنراتور و تنظیمات رله‌های حفاظتی ژنراتور

شکل. 32 تا 36 نمونه‌‌هایی از بسته‌های حفاظتی را نشان می‌دهد.

شکل‌32

نشان دهنده حداقل حفاظت ، ژنراتور تنها با حفاظت اضافه جریان است. ژنراتورهایی با چنین حداقل حفاظتی به خاطر وجود رله های دارای پردازنده و چند تابعی الان مرسوم نیستند. چنین حفاظتی احتمالا فقط در ژنراتورهای بسیار کوچک ((< 50 kVA) که برای حالت استندبای  که هرگز با شبکه برق یا سایر ژنراتورها موازی یا پارالل نمی شوند استفاده می‌شوند،. ممکن‌است به نظر برسد که استفاده از CT‌ها در خنثی یا نول همانطور که نشان داده شده بدون مزیتی باشد، زیرا ممکن‌است رله ها با CT در سمت ترمینال سریعتر عمل کنند. افزایش سرعت باعث افزایش جریان از منبع خارجی می‌شود. این توصیه نمی شود زیرا یک ژنراتور با خطای داخلی می‌تواند در هنگام اعمال میدان تخریب شود.

تصویر‌32

مثال حفاظت حداقل  (زمین کم مقاومت).

شکل‌33

 این شامل حفاظت دیفرانسیل‌است که پاسخ سریع و انتخابی را فراهم می کند، اما حفاظت دیفرانسیل در ژنراتور کمتر از 2 مگاوات و 480 ولت و کمتر و ژنراتورهایی که با ژنراتور‌های دیگر پارالل نمی شوند کمتر رایج است. رله دیفرانسیل به هم خطا از ژنراتور و هم از سیستم خارجی پاسخ می‌دهد. در حالی که رله دیفرانسیل سریع‌است، کاهش آهسته‌ی میدان ژنراتور باعث می‌شود ژنراتور جریان خطا را تغذیه کند

با این وجود، عملکرد سریع رله ، سهم جریانی منبع خارجی را در خطا قطع می‌کند که ممکن‌است حتی بیشتر از سهم تولید‌کننده باشد.

شکل 33

مثال حداقل حفاظت پیشنهاد‌شده (زمین کم مقاوت).

رله دیفرانسیل

رله دیفرانسیل (87G) می تواند خطای های زمین، بسته به امپدانس زمین را محافظت کند. عملکرد 51N  در شکل 33 حفاظت پشتیبان را برای 87G  فراهم می کند و اگر حفاظت دیفرانسیل (87G) به اندازه کافی حساس به سطح جریان زمین حساس نباشد،51N   حفاظت اولیه خواهد بود.

این اجازه می دهد تا رله مشارکت سیستم در یک خطای  ژنراتور را شناسایی کند و ببیند.

این رله حفاظت پشتیبان برای رله دیفرانسیل (87G) و برای رله ها و بریکرهای خارجی فراهم می کند. از آنجایی که این رله CT ها را در قسمت ژنراتور نظارت می کند،

قبل از اینکه واحد آنلاین نباشد ، حفاظت پشتیبان را فراهم نمی کند. اگر هیچ منبع خارجی و 87G  وجود نداشته باشد، یا اگر مورد نظر است که 51V  حفاظت ژنراتور را در حالی که بریکر باز است فراهم کند،51V را  به CT طرف خنثی متصل کنید.

شکل 33

سه رله را نشان می‌دهد که CT های مشابه را با یک رله دیفرانسیل به اشتراک می‌گذارند. این کار با رله های حالت جامد و عددی(solid-state and numeric relays) عملی‌است،

زیرا بار یا همان بردنِ کم به طور قابل توجهی کیفیت حفاظت رله دیفرانسیل را کاهش نمی دهد.  یک خطای سیم کشی سی تی یا اتصلا کوتاه بعید‌است

که حفاظت  87G  و 51V  را غیر فعال کند. در عوض، یک اتصال کوتاه یا نقص در اتصالات  CT ، مدار دیفرانسیل را نامتعادل می‌کند و باعث می شود 87G  تریپ کند. CT‌های مستقل می تواند برای فراهم کردن پشتیبانی بهتر استفاده شود،

هرچند این یک مزیت کم‌است. با این حال، یک CT جداگانه برای عملکرد 51N  استفاده‌می‌شود که برای خطاهای با بیشترین احتمال حفاظت را تامین می‌کند

عملکرد رله توان  معکوس (32) در شکل 33 از موتوری شدن مولد جلوگیری می کند و اگر توان موتوری به طور قابل توجهی باعث کاهش ولتاژ یا اضافه بار تجهیزات شود

رله توان معکوس می‌تواند حفاظت مهمی را برای سیستم خارجی ایجاد کند،.

رله حرارتی

این رله حرارتی (49) در برابر گرمای اضافه استاتور به علت‌کشیدن توان راکتیو زیاد و مشکل دیدین سیستم خنک کنندگی ژنراتور حفاظت می‌کند. حتی اگر سیستم تحریک با یک محدود‌کننده حداکثر تحریک مجهز شده باشد،

خطای  تنظیم کننده ولتاژ یا یک کنترل دستی معیوب می‌تواند باعث تولید اضافه توا راکتیو زیادی شود.رله فرکانس (81O/U) ژنراتور را از کارکرد خارج از فرکانس نامی  محافظت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند و جدا شدن ژنراتور را از شبکه برق حس می‌کند. رله آندر و اورولتاژ (27/59) مشکلات سیستم تحریک و برخی از شرایط خطای طولانی را تشخیص می‌دهد.

شکل 34 حداقل حفاظت را برای یک ژنراتور زمین‌شده با امپدانس متوسط ​​را نشان می‌دهد. این فقط در استفاده از یک رله دیفرانسیل زمین (87N ، بخشی از BE1-11g یا BE1-67N) با شکل 33 متفاوت‌است.

 این حفاظت، پاک شدن سریع‌تر خطای‌های زمین را فراهم می‌آورد که در آن امپدانس زمین برای اندازه‌گیری خطای‌های زمین با عملکرد دیفرانسیل فاز (87G) خیلی زیاد‌است.

این عملکرد جریان زمین را در ترمینال‌های ولتاژ بالای ژنراتور را به جریان زمین در نول ژنراتور مقایسه می‌کند. رله 51N برای دیفرانسیل زمین (87N) و برای خطای‌های خارجی، با استفاده‌از حالت  (قطب کنندگی)polarizing جریان، حفاظت  پشتیبان را فراهم‌می‌کند. سیم‌پیچ قطبی جریان = خنثی را اندازه‌گیری می‌کند.

شکل 34

نمونه ی حفاظت حداقل پیشنهاد‌شده (زمین شده با امپدانس متوسط).

شکل‌35

حداقل حفاظت اولیه برای ژنراتور زمین‌شده با امپدانس بالا را نشان می‌دهد. فقط در حفاظت رله زمین و روش زمین‌کردن با شکل 33 متفاوت‌است. واحد های ولتاژ 59N/27 حفاظت زمین تنها را فراهم می‌کنند، زیرا جریان خطای زمین برای عملکرد دیفرانسیل فاز (87G) بسیار کوچک‌است. رله 59N  اگر مولد های دیگر موازی باشند، انتخابی نخواهد بود، زیرا تمام رله‌های 59N  یک خطای زمین را مشاهده‌می‌کنند و در همان زمان  عمل می‌کنند. اگر Y-Y VTs ۳ فاز  زمین در شکل 35 اعمال شود، 27 و 59 می‌توانند حفاظت از خطای زمین بیشتر فراهم کنند و یک ترمینال ژنراتور اضافی 59N حفاظت از تغییر زمین می‌تواند اعمال شود.

شکل‌35

مثال حداقل حفاظت پیشنهاد‌شده (زمین با امپدانس بالا).

Basler BE1-11g، BE1-11f و BE159N شامل حفاظت کم ولتاژ(آندرولتاژ) هارمونیک سوم (27-3N)‌است که نظارت بر سیستم زمین را فراهم‌می‌کند، و از خطای‌های اطراف خنثی ژنراتور محافظت می کندو اتصال کوتاه یا باز در اتصال زمین ژنراتور یا در مدار ثانویه ترانسفورماتور توزیع را تشخیص می‌دهد.

شکل‌36 استفاده از رله‌های اضافی برای حفاظت گسترده تر را نشان می‌دهد:

رله اضافه تحریک

رله اضافه تحریک (24)، رله اضافه ولتاژ و اضافه جریان توالی منفی (46 و 47)، حافظت اضافه جریان زمین (51GN)، رله ولتاژ تعادل (60) رله میدان زمین (64F)، رله فرکانس (81) و ترکیب رله 27/50/62 برای محافظت در برابر برقدار کردن‌ناخواسته.

 و رله 51GN  یک روش دوم برای شناسایی خطای‌های زمین استاتور یا خطای‌ها در اتصالات ژنراتور یا خطای‌ها در سیم‌پیچ های مثلث ترانسفورماتور فراهم می کند. حفاظت دیفرانسیل 87T  و رله فشار ناگهانی 63  از ترانسفورماتور افزاینده واحد محافظت می‌کنند.

رله 51N  حفاظت پشتیبان برای خطای‌های خارجی زمین و خطای‌های در سیم‌پیچ های ترانسفورماتور ولتاژ بالا فراهم می‌کند .این حفاظت همچنین ممکن‌است به یک وضعیت باز شدن فاز یا یک جرقه قطع کننده برکر که ژنراتور را برقدار می کند عکس العمل نشان دهد.

حفاظت 51N  برای مورد جرقه یا تخیلیه الکتریکی خیلی کند باشد زیرا باید با رله‌های خارجی هماهنگ شود و یک پشتیبان آخر برای خطای های خارجی‌است.

شکل‌۳۶

VT‌های با اتصال WYE، مناسب با یک باس فاز ایزوله یا جدا‌شده (AN ISOLATED-PHASE BUS).

شکل‌37. ژنراتور زمین‌شده (LOW Z GROUNDED GENERATOR)Z مقاومت کم با تریپ ترتیبی و سنکرون چک(J-CASE)

کاربرد رله‌های قابل برنامه ریزی عددی

شکل38. ژنراتور زمین‌شده  مقاومت زیاد با تریپ ترتیبی

رله‌های قابل برنامه ریزی عددی شامل بسیاری از توابع مورد بحث در این دستورالعمل در یک بسته واحد‌است. شکل. 36 و 37  BE1-11g که برای حفاظت از ژنراتور استفاده شده‌است را نشان می‌دهد. به دلیل پیچیدگی لاجیک، جزئیات کامل نشان داده نمی‌شود. جزئیات این کاربرد‌ها را می‌توان در دستورالعمل‌های مربوطه مشاهده کرد

تنظیمات معمول و رله ها

جدول 1ستون سمت راست تنظیمات معمولی را برای استفاده‌به عنوان نقطه شروع در پروسه‌ی تعیین تنظیمات را نمایش می‌دهد. تنظیمات مناسب به شدت تحت تاثیر شرایط هر پروژه می‌باشد.

جدول 2 لیستی از رله های Basler معمولی قابل‌استفاده برای حفاظت از ژنراتور را نشان می‌دهد. . اطلاعات اضافی در مورد هر رله در وب سایت Basler Electric www.basler موجود‌است

مراجع

1. IEEE C37.101, IEEE Guide for Generator Ground Protection 2. IEEE C37.102, IEEE Guide for AC Generator Protection  4. J. Lewis Blackburn, “Protective Relaying: Principles and Applications”, 2nd Edition, Marcel Dekker, Inc., 1998. 5. S. Horowitz and A. Phadke, “Power System Relaying”, John Wiley & Sons, Inc., 1992.