Ochrany generátorů do 5 MW

1. Ochrany generátorů do 5 MW Vypracovali: David Sokol Jan Chvojka

2. Úvod • Provoz synchronních generátorů • Poruchové a abnormální provozní stavy • Hlavní požadavky na činnost elektrických ochran

3. Ochrany generátorů Ochrany při: - zkratech - zemním spojení statorového nebo rotorového vinutí - podbuzení a ztrátě buzení - nadpěťová ochrana - tepelném přetížení statoru - nesymetrickém zatížení generátorů - frekvenční - motorickém chodu generátorů - fázování

4. Ochrany při zkratech Rizika při zkratech: • tepelné a mechanické poškození statorového vinutí včetně jiných částí stroje • možnost vzniku požáru a následně velkých škod na zařízení • možnost šíření poruchy na další prvky elektrizační soustavy

5. Ochrany při zkratech Druhy používaných zkratových ochran: • rozdílová ochrana • nadproudová zkratová • podimpedanční / distanční

6. Ochrany při zemním spojení statorového vinutí Rizika při zemním spojení: • poškození zařízení v místě zemního spojení protékajícím poruchovým proudem • namáhání izolace zařízení ostatních fází sdruženým napětím – zvýšené riziko průrazu izolace • riziko vzniku druhého zemního spojení ve stejné fázi s následným výrazným nesymetrickým zatížením

7. Ochrany při zemním spojení statorového vinutí Druhy používaných zkratových ochran: • nadpěťová funkce moniturující velikost nulové složky napětí U0 • nadproudová moniturující velikost nulové složky proudy I0 • směrová funkce vyhodnocující jak směr toku I0 vůči fázoru U0, tak velikost I0 a U0

8. Ochrany při zemním spojení rotorového vinutí Riziko při zemním spojení rotoru: • riziko vzniku druhého zemního spojení ve stejné fázi s následným Princip

9. Ochrana při podbuzení a ztrátě buzení Rizika ve stavu podbuzení: • vlivem vířivých proudů dochází k teplotnímu namáhání řady konstrukčních částí stroje, např. čelních prostorů • pokles napětí v místě generátoru • možnost vzniku nestabilního chodu, ztráty synchronismu, prokluzy rotoru, kývání rotoru • riziko překročení meze stability

10. Ochrana při podbuzení a ztrátě buzení Rizika při úplné ztrátě buzení (asynchronní chod): • tepelné přetížení povrchu rotoru • zvýšené mechanické namáhání rotoru • v některých případech přepětí v budících obvodech Princip

11. Nadpěťová ochrana Princip

12. Tepelné přetížení statoru Rizika při tepelném přetížení: • zkrácení životnosti izolace • poškození izolace • zvýšení pravděpodobnosti vzniku zemního spojení nebo zkratu Princip

13. Nesymetrické zatížení generátoru Riziko nesymetrického zatížení: • indukce vířivých proudů na povrchu rotoru – ty způsobují jeho zvýšené oteplování Princip

14. Frekvenční ochrany generátoru Rizika spojená se změnou frekvence: • podfrekvence: při určitých nižších otáčkách dochází k mechanické rezonanci rotoru turbosoustrojí a může dojít k poškození turbíny. • nadfrekvence: Odstředivé síly mohou způsobit zničení rotoru. Princip

15. Motorický chod generátoru Riziko motorického chodu: • v motorickém chodu je ohrožena především turbína, hrozí její poškození vlivem tepelných a mechanických účinků Princip

16. Fázování generátoru Rizika při nedodržení fázovacích podmínek: • odchylka velikosti napětí způsobí proudový náraz (jalového charakteru) úměrný diferenci napětí sítě a alternátoru • nenulový úhel mezi napětími způsobí proudový náraz (činného charakteru) úměrný velikosti aktuálního fázového posuvu • odchylka kmitočtu – připouští se určitý skluzový limit způsobuje kýváni činného výkonu po přifázování • nesprávný sled fází – má za následek nejvážnější poškození stroje.