การป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (Generator Protaction)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยทั่วไป ประกอบด้วย 2 ชนิด
Synchroneus Generator
- วิ่งตาม Sychroneus speed
- มีชุด Exiter สร้างขั้วแม่เหล็ก
Induction Generator
- วิ่งด้วยความเร็วที่มากหรือต่ำกว่า
- เกิดจากการเหนี่ยวนำโดยตรง
การทำงานผิดปกติของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
1.ความผิดปกติที่ฉนวนของขดลวดตัวนำ Stator
2.เครื่องรับสภาวะเกินขนาด Overload
3.เครื่องมีแรงดันมากเกินไป Over voltage
4.Unbalance loading
5.การลัดวงจรที่ขดลวด rotor
6.Loss of excitation
7.Loss of Sychroneus
8.Over heating
9.Failure of prime mover
10.Overspeed
การลัดวงจรในขดลวด Stator
เป็นผลมาจาก
# แรงดันเกิน
# ฉนวนขาดไปเองตามเวลา
สาเหตุหลักของการลัดวงจร
1.การลัดวงจรระหว่างเฟสกับดิน ======> เกิดมากที่สุด
# ทำให้เกิดการไหม้ที่แกน rotor ทั้งหมด===> รีเลย์ควรตัดให้เร็วที่สุด และรีเลย์นิยมใช้มากที่สุด Differential relay
2.การลัดวงจรระหว่างเฟสกับเฟส
2.การลัดวงจรระหว่างวงรอบ (Turn to turn )
การป้องกันขดลวด Stator
โดยการใช้ Dfferential relay แบบกระแสต่างตามยาว
เมื่อ CT เปิดวงจรป้องกันขดลวด
เมื่อ CB ทำงานจะต้องมีรีเลย์ช่วยทำหน้าที่ตัดสายเหล่านี้พร้มกันทันที
1. ไกตัดวงจรใหญ่
2.ตัดไฟออกจากวงจรสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเกิดไฟฟ้า
3.ตัดสายด้านที่ลงจุดนิวตรอน ของ Generator ออก(ถ้ามี)
4.ดับเครื่องต้นกำลัง
5.เตรียมเครื่องดับเพลิง
6.สั่งสัญญาณเตือนภัย
จุดที่ 3 เป็นจุดที่เกิดการลัดวงจรมากที่สุดเพราะมีความต้านทานต่ำที่สุด
เลือกค่า Pick up = 1 จะตั้งค่า ไว้ต่ำมากไม่ได้เพราะทำให้เกิด Overreach ทำให้ รีเลย์ตัดเร็ว
การคำนวณจุดลัดวงจร
ที่จุด 15% ===> (5x15)/100=0.75A รีลย์ไม่ทำงาน เนื่องจากค่า Pick up สูงกว่า
ที่จุด 25% ===> (5x25)/100=1.25A รีลย์ทำงาน เนื่องจากค่า Pick up ต่ำกว่า
ที่จุด 50% ===> (5x50)/100=2.5A รีลย์ทำงาน เนื่องจากค่า Pick up ต่ำกว่า
ที่จุด 100% ===> (5x100)/100=100A รีลย์ทำงาน เนื่องจากค่า Pick up ต่ำกว่า
บริเวณปลายของ Coil รีเลย์จะป้องกันไม่ได้เลย
เพราะฉะนั้นรีเลย์ ป้องกัน Generator ไม่ได้ในส่วนปลาย แต่ส่วนอื่นป้องกันได้เพียง 70% , 65%
#ที่หัวของ Coil มีโอกาศลัดวงจรได้มากกว่าปลาย Coil แต่ความเสียหายที่ปลาย Coil จะเกิดความ เสียหายได้ต่ำกว่าหัว Coil #
ตัวอย่างโจทย์การคำนวณ
Ex...A star connected 3 phase 10 Mva 6.6 KV alternator is protacted by defferen relay , the star point being eathed vai aresistor R plot a curve to base of current up to 200% of full load current throuth R sharing the percentage of winding protacted for and earth fault setting of 20% estimate, as the data allow , the value of eacthing resistor if 85% of the winding is protacted
Solution
A...Plot กราฟความสัมพันธ์ระหว่างกระแสลัดวงจรที่ใหลผ่าน R เป็น % จนถึง 200% ของกระแส Full load เทียบกับค่า % ของค่าขดลวดที่ถูกป้องกันเทื่อเรา Set ค่าการทำงานของ Differential relay เมื่อเดการลัดวงจรลงดินที่ 20 %
B...หาค่า R ถ้าต้องการป้องกันขดลวดได้ 85%
20 % Setting หมายถึงว่าเมื่เกิดการลัดวงจรระหว่างเฟสวงดินและค่ากระแสลัดวงจรที่ Terminal ของขดลวดเท่ากระแส fault load current ขดลวดป้องกันไม่ได้จะเป็น 20%
การคำนวณที่ %ต่างๆ
ที่จุด 20%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/20=100%
ที่จุด 40%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 40 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/40=50%
ที่จุด 60%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 60 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/60=33.33%
ที่จุด 80%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 80 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/80=25%
ที่จุด 150%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 150 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/150=13.33%
ที่จุด 200%
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 200 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/200=10%
กระลัดวงจรที่ Terminal คิดเป็น % ของกระแส fault load %ของขดลวดที่ไม่ถูกป้องกัน %ขดลวดที่ป้องกันได้
20%
100
0
40%
50
50
60%
33.33
66.67
80%
25
75
150%
13.33
86.67
200%
10
90
กราฟที่สามรถ Plot ได้
ถ้าต้องป้องกัน 85% ใช้ R เท่าไร
ที่จุด ป้องกันได้ 85% แสดงว่า ป้องกันไม่ได้ 100 - 85 = 15 %
เมื่อกระแสลัดวงจร 20 % ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ 100%
เมื่อกระแสลัดวงจร 15% ของ Fault load ขดลวดป้องกันไม่ได้ (20x100)/15=133.33%
ตัวอย่างการคำนวณ
Ex..A 10kV , 10mVA ,three phase , star connected alternator is earthed through a non inductive resistor of 10 ohm .The alternator is protected by differential relay system in which the relay operates when the out of balanced current in the pilot wires reaches 1 A . These pilot are in the secondary circuit of 1000/5 A ratio current transformers
Calculate
(a)The percentage of alternator winding protect against zero impedance earth faults
(b)The value of earthing resister required to protect 90% of the alternator winding
Solution
(ก).หาค่า % ของขดลวดที่สามารถปรับการป้องกันได้เป็นเท่าไร
การคำนวณ
(ข).ถ้าต้องการป้องกันได้ 90 % ต้องใช้ R เท่าไร
การทำงานที่ผิดปกติของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
การทำงานที่ผิดปกติของระบบหลักๆแยกเป็นชนิดดังนี้
1.ความผิดปกติที่ฉนวนขดลวดของตัวนำ stator
2.การับภาระเกินขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า(Over load)
3.การรับภาระไม่สมดุล (Unbalance loading)
4.ความผิดปกติที่ Rotor (Rotor Faults)
5.การสูญเสียสนามแม่เหล็ก (Loss of excitation)
6.การสูญเสียการเข้าจังหวะ หรือ ซิงโครนิสซึม (loss of synchronism)
7.ความร้อนในเครื่องสูงเกินไป (Overheating)
การลักวงจรในขดลวดตัวนำของ stator มี 3 แบบ
(1.)การลัดวงจรลงดิน(earth faults) ซึ่งมีโอกาสเกิดได้ง่ายกว่าอีก 2 แบบ ที่จะกล่าวถึง เพื่อให้การป้องกันขดวลวดตัวนำสเตเตอร์ทำได้ง่ายขึ้น มักจะต่อจุดกลาง (neutral) ของขดลวดตัวนำของสเตเตอร์อขงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลงดินและโดยมักจะต่ออิมพิแดนซ์ค่าสูงพอสมควร รหว่างจุดกลางนี้กับดิน เพื่อจำกัดค่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรลงดินให้มีค่าตำประมาณ 5 ถึง 20 แอมแปร์ เพื่อป้องกันมิหใกนเหล็กไหม้ ถ้าเป็นชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า-หม้อแปลง การต่อลงดินมักใช้หม้อแปลงต่อลงดิน (earthing transformer หรือ distribution rtansformer)
(2.)การลัดวงจรระหว่างเฟส(phase faults) มีโอกาสเกิดขึ้นได้ยากกว่าการลัดวงจรลงดิน การลัดวงจรแบบนี้เกิดขึ้นระหว่างเฟส กับ เฟส และไม่เกี่ยวกับดินเลย แต่ถ้าเกิดขึ้นแล้ว มักจะกลายเป็นการลัดวงจรลงดินไปในที่สุด
(3) การลัดวงจรระหว่างวงขดลวด(interturn faults) มีโอกาสเกิดขึ้นยาก และมักจะไมีการป้องกันโดยเฉพาะต้องรอให้กลายเป็นการลัดวงจรลงดินเสียก่อน ระบบป้องกันจึงจะสั่งตัดวงจร
การป้องกันการลัดวงจรลงดิน (Retricted Earth Fault Protection)
ในกรณีที่ไม่มีขั้วสายแต่ละเฟสทางด้านจุดกลางโผล่ออกมา ให้ต่อหม้อแปลงกระแสได้ หรือป้องกันเฉพาะการลัดวงจรลงดินเพียงอย่างเดียวเท่านั้น อาจใช้การป้องกันเฉาะการลัดวงจรลงดิน ดังรูป การป้องกันแบบนี้มักใช้รีเลย์ที่มี Impedance สูง และจะต้องป้องกันการลัดวงจรที่ลงดินเท่านั้น ส่วนการลัดวงจรระหว่างเฟส หรือ ระหว่างรอบของขดลวดนั้นป้องกันไม่ได้ ดังรูปข้างบน
การป้องกันแบบกระแสผลต่างตามขวาง
หลักการใช้กับโรงงานพลังน้ำ ทำงานโดยการ เปรียบเทียบค่ากระแสระหว่าง turn ด้านบนกับด้านล่าง ว่าค่าเท่ากันหรือไม่ ถ้าเท่ากันจะไม่ทำงาน แต่ถ้าต่างกัน จะทำงานตัดวงจรทันที
Hosted by www.Geocities.ws
GridHoster Web Hosting
1