حماية المولد الكهربائية و الميكانيكية
حماية المولد يجب الإهتمام بها لأن المولد أغلى و أهم المعدات في فى أي مصنع وتعتبر أعطال المولد من أخطر الأعطال لأنها قد تتسبب في أضرار جسيمة. ومكلفة للعزل والملفات والعضو الدوار .
كما أيضاً قد تتسبب في تلف ميكانيكي شديد للأعمدة والوصلات الكهربية ، وبالتالي زيادة مقدار الضرر الناتج عن العطل.
يرجع حوالي 80٪ من الأعطال إلى قصر فى الدائرة الكهربية ، وخلال هذه العطل ، يتدفق تيار ماس كهربائى عالي جدًا في النظام. لذلك يتم استخدام أنظمة حماية عالية السرعة لتقليل الضرر الناتج عن هذا العطال.
لماذا تعتبر حمايات المولد مهمة ؟
يتعرض المولد للضغوط الكهربائية الواقعة على عزل الماكينة. كما يتعرض أيضاً للقوى الميكانيكية التي تؤثر على الأجزاء المختلفة من الماكينة . بالإضافة إلى ارتفاع درجة الحرارة. هذه هي العوامل الرئيسية التي تجعل حمايات المولد ضرورية .
حتى عند استخدام حمايات المولد بشكل صحيح ، فإن الآلة في حالة التشغيل المثالية قد تتعرض بشكل متكرر لزيادة في الحمل و هو ما قد يؤثر على عمر المولد . لذلك يجب اتخاذ تدابير وقائية ضد الأحمال الزائدة والظروف غير الطبيعية للآلة بحيث تمكنها أن تعمل بأمان.
حتى مع ضمان كفاءة التصميم والبناء والتشغيل والوسائل الوقائية للحماية لا يمكن القضاء على خطر حدوث عطل تمامًا . تساعد الأجهزة المستخدمة في حماية المولد على ايقاف المولد عند حدوث أى عطل و تفادى أى مشاكل ناتجة عن هذا العطل.
أنواع الأعطال التى يتعرض لها المولد
يمكن أن يتعرض المولد الكهربائي إما لخلل داخلي أو عطل خارجي أو لكليهما. عادةً ما يتم توصيل المولدات بنظام طاقة كهربائية ، وبالتالي يجب أيضًا إزالة أي عطل حدث في نظام الطاقة من المولد في أسرع وقت ممكن وإلا فقد يتسبب في تلف دائم في المولد.
يمكنك التعرف على اعطال المولدات الكهربية و كيفية التنبوء بها
عدد و نوع الأعطال التي تحدث في المولد كثيرة . هذا هو السبب في حماية المولد من خلال العديد من أنظمة الحماية.
أنواع حمايات المولد
يمكن تصنيف أشكال الحماية المختلفة المطبقة على المولد إلى طريقتين كما أبيضا يمكنك قرأة أهم 7 أعطال كهربية للمولدات قبل البدء بمعرفة أنواع الحمايات ،
- اجهزة واقية لاكتشاف الأعطال التي تحدث خارج المولد.
- اجهزة واقية لاكتشاف الأعطال التي تحدث داخل المولد.
بخلاف الحمايات الواقية ، المرتبطة مباشرة بالمولد والمحول المرتبط به ، هناك مانعات الصواعق ، واقيات السرعة الزائدة ، وأجهزة قياس تدفق الزيت ، وأجهزة قياس درجة الحرارة لمحمل العمود. ولف الجزء الثابت ، ولف المحولات ، وزيت المحولات وما إلى ذلك. الترتيب من نوع غير رحلة ، أي أنها تولد فقط إنذارًا أثناء حالات الشذوذ.
لكن مخططات الحماية الأخرى تعمل في النهاية على تشغيل مرحل التعثر الرئيسي للمولد. تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد مرحل وقائي يمكن أن يمنع الخطأ ، فهو يشير فقط ويقلل من مدة الخطأ لمنع ارتفاع درجة الحرارة في المولد وإلا فقد يكون هناك تلف دائم فيه.
من المستحسن تجنب أي توترات غير ضرورية في المولد ، ولهذا من المعتاد تركيب مكثف زيادة التيار أو المحول المفاجئ أو كليهما لتقليل آثار البرق والارتفاعات الأخرى للجهد على الجهاز. تتم مناقشة مخططات الحماية المطبقة عادةً على المولد أدناه باختصار.
الحماية من فشل العزل
الحماية الرئيسية المقدمة في لف الجزء الثابت ضد خطأ الطور إلى الطور أو الطور إلى الأرض ، هي الحماية التفاضلية الطولية للمولد. ثاني أهم مخطط حماية لف لف الجزء الثابت هو الحماية من الأخطاء المتداخلة.
تم اعتبار هذا النوع من الحماية غير ضروري في الأيام السابقة لأن انهيار العزل بين النقاط في نفس المرحلة المتعرجة ، والموجود في نفس الفتحة.
والتي يوجد بينها فرق محتمل يتغير بسرعة كبيرة إلى خطأ أرضي ، ثم يتم اكتشافه بواسطة إما الحماية التفاضلية للجزء الثابت أو حماية الخطأ الأرضي للجزء الثابت.
تم تصميم المولد لإنتاج جهد عالي نسبيًا مقارنةً بإنتاجه وبالتالي يحتوي على عدد كبير من الموصلات لكل فتحة. مع زيادة حجم وفولتية المولد ، أصبح هذا الشكل من الحماية ضروريًا لجميع وحدات التوليد الكبيرة.
حماية المولد ضد خطأ الأرضى
عندما يتم تأريض الجزء الثابت المحايد من خلال المقاوم ، يتم تركيب محول التيار في اتصال محايد بالأرض. يتم استخدام مرحل الوقت العكسي عبر CT الثانوي عندما يكون المولد متصلاً مباشرة بشريط الناقل. في حالة قيام المولد بتغذية الطاقة عبر محول دلتا ستار ، يتم استخدام مرحل فوري لنفس الغرض.
في الحالة الأولى ، يجب أن يتم تصنيف مرحلات الأعطال الأرضية مع مرحلات الأعطال الأخرى في النظام. هذا هو سبب استخدام مرحل الوقت العكسي في هذه الحالة.
ولكن في الحالة الأخيرة ، تقتصر حلقة خطأ الأرض على لف الجزء الثابت واللف الأساسي للمحول. وبالتالي ليست هناك حاجة إلى التصنيف أو التمييز مع مرحلات خطأ الأرض الأخرى في النظام. هذا هو السبب في أن الترحيل الفوري هو الأفضل في هذه الحالة.
حماية المولد ضد خطأ الأرضى والعضو الدوار
لا يتسبب أي خطأ أرضي واحد في حدوث أي مشكلة كبيرة في المولد ، ولكن في حالة حدوث العطل الأرضي الثاني. فإن جزءًا من الملف الميداني سيصبح قصير الدائرة وينتج عنه مجال مغناطيسي غير متوازن في النظام ، وبالتالي قد يكون هناك ميكانيكي كبير تلف لمحامل المولد. هناك ثلاث طرق متاحة لاكتشاف أنواع العيوب في الدوار. الطرق
- الحماية عن طريق الجهد
- طريقة حقن التيار المتردد
- حماية المولد عن طريق حقن تيار ثابت
حماية المولد ضد زيادة تحميل العضو الثابت
ينتج عن عدم التوازن في التحميل تيارات تسلسلية سلبية في دائرة الجزء الثابت. ينتج تيار التسلسل السلبي هذا مجال تفاعل يدور مرتين من السرعة المتزامنة فيما يتعلق بالعضو الدوار. وبالتالي يحفز تيار تردد مزدوج في الجزء المتحرك. هذا التيار كبير جدًا ويسبب سخونة زائدة في الدائرة الدوارة خاصة في المولد.
إذا حدث أي عدم توازن بسبب خطأ في لف الجزء الثابت نفسه. فسيتم مسح ذلك على الفور من خلال الحماية التفاضلية المتوفرة في المولد. إذا حدث عدم التوازن بسبب أي خطأ خارجي أو تحميل غير متوازن في النظام . فقد يظل غير مكتشف أو قد يستمر لفترة طويلة من الوقت اعتمادًا على تنسيق الحماية للنظام. يتم بعد ذلك إزالة هذه الأخطاء عن طريق تثبيت مرحل تسلسل طور سلبي بخصائص تتناسب مع منحنى تحمل الآلة.
حمايات المولد ضد ارتفاع درجة حرارة الجزء الثابت
يمكن أن يؤدي التحميل الزائد إلى ارتفاع درجة الحرارة في لف الجزء الثابت للمولد. ليس فقط التحميل الزائد وفشل أنظمة التبريد وفشل العزل في تصفيح الجزء الثابت يتسبب أيضًا في ارتفاع درجة حرارة لف الجزء الثابت.
يتم الكشف عن ارتفاع درجة الحرارة عن طريق أجهزة الكشف عن درجة الحرارة المدمجة في نقاط مختلفة في لف الجزء الثابت.
عادةً ما تكون ملفات كاشف درجة الحرارة عناصر مقاومة والتي تشكل ذراعًا واحدًا لدائرة جسر ويتستون. في حالة المولدات الصغيرة التي تقل عادة عن 30 ميغاواط . فإن المولدات غير مجهزة بملف درجة حرارة مضمن ولكن عادة ما تكون مزودة بترحيل حراري ويتم ترتيبها لقياس التيار المتدفق في لف الجزء الثابت.
لا يكتشف هذا الترتيب سوى ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن التحميل الزائد ولا يوفر أي حماية ضد ارتفاع درجة الحرارة بسبب فشل أنظمة التبريد أو تصفيح الجزء الثابت ذي الدائرة القصيرة.
على الرغم من وجود مرحلات التيار السالب ، إلا أن مرحلات تسلسل الطور السلبي ، وأجهزة مراقبة التدفق الثابت تستخدم أيضًا لتوفير درجة معينة من الحماية من الحمل الزائد الحراري.
حماية المولد ضد الضغط المنخفض
عادة ما تكون هذه الحماية في شكل منظم يقارن الفراغ بالضغط الجوي. وعادة ما يتم تركيبه على المولد الذي يزيد عن 30 ميغاواط. الممارسة الحديثة هي أن يقوم المنظم بتفريغ المجموعة عبر الحاكم الثانوي حتى يتم استعادة ظروف الفراغ العادية.
إذا لم تتحسن ظروف الفراغ لأقل من 21 بوصة ، يتم إغلاق الصمامات الحابسة وتعطل قاطع الدائرة الرئيسي.
حمايات المولد ضد فشل زيت التشحيم
لا تعتبر هذه الحماية ضرورية نظرًا لأنه يتم الحصول على زيت التشحيم عادةً من نفس المضخة مثل الزيت المنظم وسيؤدي فشل الزيت المنظم إلى إغلاق الصمام الحابس تلقائيًا.
الحماية من فقدان إشعال الغلاية
تتوفر طريقتان للكشف عن فقدان الغلاية. في الطريقة الأولى. يتم تزويد جهات الاتصال المفتوحة (NO) بمحركات المروحة التي قد تؤدي إلى تعطل المولد في حالة فشل أكثر من محركين. تستخدم الطريقة الثانية ملامسات ضغط الغلاية التي تفرغ المولد إذا انخفض ضغط الغلاية عن 90٪ تقريبًا.
حماية المولد ضد فشل المحرك الأساسي
إذا فشل المحرك الرئيسي في توفير الطاقة الميكانيكية للمولد ، فسيستمر المولد في الدوران في وضع القيادة مما يعني أنه يأخذ الطاقة الكهربائية من النظام بدلاً من إمدادها بالنظام.
في التوربينات البخارية. يعمل البخار كمبرد يحافظ على ريش التوربينات عند درجة حرارة ثابتة. وبالتالي فإن فشل الإمداد سيؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسبب الاحتكاك. مع تشويه لاحق لشفرات التوربينات.
يمكن أن يتسبب فشل إمداد البخار في حدوث أضرار ميكانيكية شديدة بالإضافة إلى فرض حمل ثقيل على المولد. يتم استخدام مرحل الطاقة العكسي لهذا الغرض. بمجرد أن يبدأ المولد في الدوران في وضع القيادة. فإن مرحل الطاقة العكسي سيرحل مجموعة المولد.
حماية المولد من السرعة الزائدة
في حين أنه من الممارسة العامة توفير أجهزة ميكانيكية فوق السرعة على كل من التوربينات البخارية والتوربينية المائية ، والتي تعمل مباشرة على صمام خانق البخار أو صمام الخطوة الرئيسي. فليس من المعتاد إجراء نسخ احتياطي لهذا الجهاز من خلال مرحل السرعة الزائدة على مجموعات تعمل بالبخار.
ومع ذلك ، فإنه يعتبر ممارسة جيدة على الوحدات الكهرومائية ، حيث أن استجابة الحاكم بطيئة نسبيًا والمجموعة أكثر عرضة للسرعة الزائدة. عادة ما يتم توفير المرحل عند تركيبه من مولد المغناطيس الدائم المستخدم للتحكم في الحاكم.
حمايات المولد ضد تشويه العضو الدوار
تختلف معدلات التبريد بعد الإغلاق . في الجزء العلوي والسفلي من غلاف التوربين ، ويميل توزيع درجة الحرارة غير المتكافئ هذا إلى تدمير الدوار. لتقليل الانقطاع.
من الشائع تدوير الدوار بسرعة منخفضة أثناء فترة التبريد. من وجهة نظر القوى المتورطة مع الدوار الحديث الكبير ، فهو كذلك الآن الممارسة القياسية لتناسب أجهزة الكشف عن الانحراف في العمود.
حماية المولد من اختلاف التمدد بين الأجزاء الدوارة والثابتة
أثناء فترة التشغيل ، يختلف معدل تسخين الجزء المتحرك عن معدل تسخين الغلاف. وذلك بسبب الاختلاف في الكتلة. نتيجة لذلك ، يتمدد الجزء المتحرك بمعدل مختلف عن الغلاف ومن الضروري التغلب على هذا التمدد غير المتكافئ.
تحقيقا لهذه الغاية ، يتم اقتراح على الماكينة الأكبر حجمًا لتزويد إمدادات البخار المستقلة بوصلة معينة على الغلاف. لذلك من المستحسن توفير وسيلة لقياس التمدد المحوري لمساعدة المشغل على تغذية البخار إلى النقاط الصحيحة وأيضًا لتوفير مؤشر على أي تمدد خطير.
يتشابه كاشف التمدد المحوري للعمود بشكل أساسي مع المعدات الموصوفة لمعدا
ت تشويه العضو الدوار ، فيما عدا أن مغناطيسات الكاشف مثبتة في غلاف التوربين.
حمايات المولد ضد الاهتزازات
عادة ما يتم تركيب كاشفات الاهتزاز على قواعد المحمل. يتكون الكاشف من ملف مركب على نوابض بين مغناطيس دائم على شكل حرف U.
يتم تمرير خرج الجهد من الملف ، والذي يتناسب مع درجة الاهتزاز ، من الملف إلى الدوائر المتكاملة ثم إلى أداة الإشارة الفاصلة.
حماية المولد الاحتياطية
يجب دائمًا توفير الحماية الاحتياطية في آلة عالية التصنيف مثل المولد المتزامن أو المولد. إذا حدثت أخطاء ولم يتم إصلاحها بواسطة مخطط الحماية المناسب ، فيجب تشغيل مرحلات الحماية الاحتياطية لإزالة الخطأ. يتم استخدام المرحلات الحالية بشكل عام لهذا الغرض.
نظرًا لأن التفاعل المتزامن للآلة الحديثة غالبًا ما يكون أكبر من مائة بالمائة ، فإن تيار الخطأ المستمر الذي يتم تغذيته من الجهاز إلى عطل خارجي يكون دائمًا أقل من تيار الحمل الكامل العادي. لن تثبت مرحلات IDMT العادية أنها مرضية لأن إعداداتها الحالية يجب أن تكون قريبة من الحمل الكامل ووقتها قصيرًا إذا كان سيتم الحصول على التشغيل ، مما يؤدي إلى نقص محتمل في التمييز مع المرحلات الأخرى على المرحلات الحالية في النظام.
ختاماً
علاوة على ذلك ، من المرجح أن يعمل المرحل الزائد الحالي لفقدان المجال على الجهاز ، و حيث فصله قبل الأوان. للتغلب على هذه المشكلة ، أصبح من المعتاد تطبيق مرحل تيار زائد بالاقتران مع مرحل تحت الجهد ، حيث يتحكم المرحل الأخير في إعدادات خطأ السابق كما هو موضح في الشكل أدناه.
اقرأ أيضاً:
حساب قدرة المولد الكهربى و اختيار المولد المناسب لمشروعك أو منزلك
3 تعليقات