تحقیق درمورد حفاظت ژنراتور

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 4

انتخاب طرح حفاظتی برای ژنراتور مستقیما به عوامل زیر وابسته است:

ظرفیت ژنراتور

سطح ولتاژ و نحوه اتصال ژنراتور به شبکه

وضعیت نقطه نوترال

موارد 1 و 2 در قسمتهای آینده و در بخش طرحهای حفاظتی آورده میشود. اما در مورد شماره 3 روشهای کلی زیر متداول است:

اتصال مستقیم نوترال به زمین

اتصال نقطه نوترال با امپدانس

نقطه نوترال ایزوله

روش اتصال نقطه نوترال با امپدانس برحسب میزان محدود سازی جریان عیب فاز به زمین به دو دسته اتصال نقطه نوترال با امپدانس بالا یا "High impedance earthing " و اتصال نقطه نوترال با امپدانس کم یا "Low impedance earthing " تقسیم میشوند. در روش "High impedance earthing " جریان عیب فاز به زمین به مقداری در حدود 5 تا 10 آمپر محدود میشود. در حالیکه در روش "Low impedance earthing " این جریان به مقداری در  حدود 100 آمپر محدود خواهدشد.

وضعیت اتصال مستقیم نوترال به زمین در مواجهه با خطا روشن است . اما در این میان روش نقطه نوترال ایزوله نسبت به 2 روش دیگر مزایا و معایبی دارد که کاربردهای خاص خود را داراست که در صورت نیاز در جای خود به بحث پیرامون آن خواهیم پرداخت.

در طرحهای حفاظتی که ما به بحث پیرامون آن میپردازیم فرض بر آن است که نقطه نوترال با روش شماره 2 زمین شده است.

در نقشه های حفاظتی به منظور نمایش حفاظتهای مختلف از کدهای استاندارد ANSI استفاده میشود. برخی از معروفترین این کدها که ما در معرفی طرحهای حفاظتی از آنها یاد خواهیم نمود عبارتند از:

ANSI No.

Description

14

Locked rotor protection

21

Distance protection, phase

21N

Distance protection, earth (ground)

21FL

Fault locator

24

Over fluxing

25

Synchronizing, synchronism check

27

Under voltage

27/59/81

V/f protection

32

Directional power

32F

Forward power

32R

Reverse power

37

Undercurrent or under power

40

Loss of field

46

Load unbalance, negative phase sequence over current

47

Phase-sequence voltage

48

Incomplete sequence, locked rotor

49

Thermal overload 49R Rotor thermal protection

49S

Stator thermal protection

50

Instantaneous over current

50N

Instantaneous earth fault over current

50BF

Breaker failure

51GN

Zero speed and under speed device

51

Over current-time relay, phase

51N

Over current-time relay, earth

51V

Over current-time relay, voltage controlled

59

Over voltage

59N

Residual voltage earth fault protection

59GN

Stator earth-fault protection

64R

Rotor earth fault

67

Directional over current

67N

Directional earth-fault over current

67G

Stator earth-fault directional over current

68/78

Out-of-step protection

74TC

Trip circuit supervision

78

Out-of-step protection

79

Auto- reclosure

81

Frequency protection

85

Carrier interface/remote trip

86

Lockout function

87G

Differential protection generator

87T

Differential protection transformer

87BB

Differential protection bus bar

87M

Differential protection motor

87L

Differential protection line

87N

Restricted earth-fault protection

روش اتصال ژنراتور به شبکه و تامین مصرف داخلی:ژنراتورها مشابه سایر تجیهیزات برقی با کلید به شبکه سه فاز استفاده وصل می شود به منظور انتقال قدرت تولیدی به شبکه از ترانسفورماتور بالابر استفاده می شود این روش برای تمام ژنراتورهای که قرار است در شبکه های گسترده مورد استفاده قرارگیرند استفاده می شود و چون ولتاژ تولیدی ژنراتورها از ولتاژ انتقال کمتر می باشد باید از این ترانسفورماتور بالابر ولتاژ استفاده شود و اینکه  چرا شبکه های برق ولتاژ را تحت ولتاژ بالا انتقال می دهند  به دلیل صرفه اقتصادی.  بنابراین ژنراتورها با استفاده از یک کلید به شبکه وصل می شوند هنگامی که شبکه مصرف هم ولتاژ با خروجی ژنراتور باشد ژنراتور بدون ترانس و به صورت مستقیم مصرف کننده ها را تغذیه می کند کلید قبل از ترانس بالابر استفاده می شود  و قبل از ترانس بالابر یک شین وجود دارد که از آن برای مصرف داخلی ژنراتور استفاده می شود به منظور راه اندازی نیروگاه به نیروی کمکی نیاز می باشد انرژی مورد نیاز برای راه اندازسیستم های خنک کننده و سیستم های روغن کاری مدار تحریک پمپ سوخت و ... به مصرف داخلی ژنراتور معروف می باشدهنگامی که قدرت ژنراتور از حدود 100مگاوات تجاوز می نماید نصب کلید در خروجی ژنراتور با مشکلات زیادی همراه خواهد بود چون قطع وصل این کلید جریان زیادی را طلب می کند و برای قطع ووصل این جریان باید کنتاکت های بسیار بزرگی داشته باشیم که این کنتکت ها وزن زیادی خواهند داشت و عملا برای ژنراتور ها ی به این بزرگی استفاده از کلید بعد ازترانسفورماتور بالابر استفاده می شود.مقدار انرژی مصرفی برای نیروگاه های حرارتی بستگی به مصرف سوخت 5-10%  و در نیروگا ه های آبی به حدود کمتر از2% قدرت اسمی برای هر واحد بالغ می گرددچون  اتصالی در خروجی ژنراتورهای بزرگتر از 100 مگاوات خطرناک است به همین دلیل شین متصل بین ترانسفورماتور بالابر و ژنراتور داخل کانالهای بلوکی  قرار می گیرد تا احتمال اتصالی  فاز به فاز در آن کاهش یابد

معرفی یک رله جدید حفاظت ژنراتور توسط شرکتBeckwith  

رله M-3430 ، جهت حفاظت ژنراتورهای با امپدانس بالا و رله M-3420 ، جهت حفاظت ژنراتورهای با امپدانس پائین بکار می رود. شرکت برق Beckwith با استفاده از فن آوری پردازش سیگنال دیجیتال تمام عملکردهای حفاظتی مورد نیاز ژنراتور را در رله M-3425 بوجود آورده است.

عملکردهای حفاظتی جدید این رله شامل موارد زیر می باشد :

حفاظت زمین میدان تحریکfield ground ( 64F ) Protection

حفاظت خروج از سنکرون out of step ( 78 ) Protection

حفاظت دیفرانسیل حلقه split phase differential (50DT) Protection

حفاظت جریان زیاد استاتور

عملکرد سیستم حفاظت زمین تحریک ژنراتور : اگرچه زمین شدن تحریک به تنهایی روی عملکرد ژنراتور تأثیری نمی گذارد و هیچ گونه اثرات مخربی ایجاد نمی کند ولی اولین خطای زمین یک منبع زمین ایجاد می کند که به واسطه آن خطای زمین بعدی می تواند ایجاد گردد. در واقع خطای اول موجب تشدید ضعف عایقی میدان در سایر نقاط سیم پیچ تحریک می گردد. دومین خطای زمین آسیب های زیادی را ایجاد می کند که ناشی از اتصال کوتاه شدن (حذف شدن) بخشی از سیم پیچ تحریک است که موجب ارتعاش زیاد واحد، گرم شدن روتور به واسطه عدم تعادل جریانها، بوجود آمدن جرقه (arc) در نقاطی از سیستم تحریک می گردد. رله M-3425 با اندازه گیری مقاومت بین روتور و زمین، این خطا را برطرف مینماید. این سیستم حفاظتی یک ولتاژ مربع ±15 ولت تزریق می نماید و سیگنال برگشتی را به منظور محاسبه مقاومت عایقی اندازه گیری می نماید. طرح تزریق برای برطرف کردن خطای زمین تحریک نسبت به طرح های ولتاژی رایج از لحاظ ایمنی و دقت خیلی بهتر می باشد.

عملکرد حفاظتی خروج از سنکرون : حفاظت خروج از سنکرون یا out of step زمانی که ژنراتور، حالت سنکرون خود را با شبکه از دست بدهد فرمان تریپ می دهد. زمانی که اتصالات کوتاه رخ داده شده در شبکه، سریع برطرف نگردد و یا اگر خطای نزدیک نیروگاه برای مدت طولانی روی سیستم باقی بماند ژنراتور از حالت سنکرون خارج خواهد شد.

عملکرد حفاظتی دیفرانسیل حلقه : ژنراتورهای دارای سیم پیچ چند دوره و دو یا چند سیم پیچ برای هر فاز از این طرح جهت برطرف کردن خطاهای اتصال حلقه های سیم پیچ استفاده می نمایند. در این طرح سیم پیچ های استاتور به دو بخش مساوی تقسیم می شوند وجریانهای هر بخش با هم مقایسه می گردند. هرگونه اختلاف در این جریانها عدم تعادل بوجود آمده توسط خطای اتصال حلقه ها را نشان می دهد. از یک تابع جریان زیاد، زمان محدود جهت برطرف کردن خطای عدم تعادل در این رله استفاده می شود.

کارکرد حفاظتی جریان زیاد حرارتی : رله M-3425 از این کارکرد جهت حفاظت اضافه بار حرارتی سیم پیچ استاتور ژنراتور استفاده می کند.