발전기에 손상을 줄 수 있는 많은 비정상적인 조건이 있습니다.이러한 조건 중 일부는 발전기 또는 해당 하위 시스템 중 하나의 고장으로 인한 결과이며 다른 일부는 전력 시스템 자체에서 발생합니다.다음 표에는 발생할 수 있는 장애 유형과 관련 보호 방법이 요약되어 있습니다.
고정자 지락
고정자 권선에서 가장 일반적으로 발생하는 고장은 단상과 접지 사이의 절연 파괴입니다.감지되지 않으면 이 오류는 발전기 코어를 빠르게 손상시킬 수 있습니다.공냉식 기계에서도 화재가 발생할 수 있습니다.접지 오류를 감지하는 고정자 차동 요소의 기능은 사용 가능한 접지 오류 전류의 함수입니다.따라서 고정자에는 일반적으로 전용 지락 보호가 필요합니다.
발전기는 전력 시스템의 모든 부하에서 사용되는 에너지와 유도 요소에 공급하는 데 필요한 많은 무효 전력을 제공하여 시스템 전압을 공칭 값으로 유지합니다.전력 시스템은 에너지 저장 용량이 거의 없습니다.따라서 손실된 발전을 즉시 교체하거나 그에 상응하는 양의 부하를 줄여야 합니다.발전기 보호 시스템이 외부 교란 중에 매우 안전하다는 것이 가장 중요합니다.
발전기는 원동기, 여자기 및 다양한 보조 시스템을 포함하는 복잡한 시스템의 한 구성 요소입니다.따라서 단락 감지 외에도 발전기 보호 IED는 발전기 또는 하위 시스템 중 하나를 손상시킬 수 있는 일련의 비정상적인 조건을 감지해야 합니다.발전기는 유도와 동기의 두 가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다.인덕션 머신은 일반적으로 크기가 더 작고 최소 100kVA 범위이며 일반적으로 왕복 엔진에서 구동됩니다.동기식 기계의 크기는 수백 kVA에서 1200 MVA까지 다양합니다.
동기식 발전기는 왕복 엔진, 수력 터빈, 연소 터빈 및 대형 증기 터빈을 비롯한 다양한 원동기에 의해 구동될 수 있습니다.터빈 유형은 발전기 설계에 영향을 미치므로 보호 요구 사항에 영향을 줄 수 있습니다.발전기 크기와 접지 방법도 보호 요구 사항에 영향을 미칩니다.중소 규모 기계는 종종 분배 네트워크에 직접 연결됩니다(직접 연결됨).이 구성에서는 여러 기계를 동일한 버스에 연결할 수 있습니다.대형 기계는 일반적으로 전용 전원 변압기를 통해 전송 네트워크에 연결됩니다(장치 연결됨).
발전기 단자의 두 번째 전원 변압기는 장치에 보조 전원을 제공합니다.발전기는 과도 전압 손상을 제어하고 보호 기능의 작동을 용이하게 하기 위해 접지됩니다.직접 연결된 발전기는 종종 지락 전류를 200-400암페어로 제한하는 낮은 임피던스를 통해 접지됩니다.장치 연결 기계는 일반적으로 전류를 20암페어 미만으로 제한하는 높은 임피던스를 통해 접지됩니다.
직접 연결된 저임피던스 접지 기계의 경우 전류 기반 감지 방법이 사용됩니다.이 보호 기능은 내부 접지 오류에 대해 빠르고 민감해야 하며 동시에 외부 교란 중에도 안전해야 합니다.이는 제한된 지락 요소 또는 중립 방향성 요소를 사용하여 달성할 수 있습니다.G30 및 G60에 구현된 제한된 지락 요소는 상당한 CT 포화 상태의 외부 결함 중에 높은 수준의 보안을 제공하는 대칭 구성 요소 구속 메커니즘을 사용합니다.
장치에 연결된 고임피던스 접지 기계의 경우 전압 기반 방법을 사용하여 접지 오류를 감지하는 경우가 많습니다.기본 및 3차 고조파 전압 요소의 조합을 사용하여 고정자 권선의 100%에 대한 지락 커버리지를 달성할 수 있습니다.GE 계전기는 3차 고조파의 중성 값과 단자 값의 비율에 응답하는 3차 고조파 전압 요소를 사용합니다.이 요소는 설정이 간단하고 정상 작동 시 3차 고조파 레벨의 변화에 둔감합니다.
고정자 위상 오류
접지를 포함하지 않는 위상 결함은 권선 끝이나 동일한 슬롯에 동일한 위상의 코일이 있는 기계의 슬롯 내에서 발생할 수 있습니다.위상 오류는 접지 오류보다 가능성이 적지만 이 오류로 인한 전류는 접지 임피던스에 의해 제한되지 않습니다.따라서 기계 손상을 제한하기 위해 이러한 결함을 신속하게 감지하는 것이 중요합니다.시스템 XOR 비율은 발전기에서 특히 높기 때문에 고정자 차동 요소는 외부 교란 동안 전류의 DC 성분으로 인해 특히 CT 포화에 취약합니다.G60 고정자 차동 알고리즘은 전류의 AC 또는 DC 구성 요소로 인해 CT 포화가 의심되는 경우 방향성 검사 형식으로 추가 보안을 추가합니다.
게시 시간: 2023년 1월 30일