જનરેટરનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત

ત્યાં ઘણી અસામાન્ય પરિસ્થિતિઓ છે જે જનરેટરને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.આમાંની કેટલીક પરિસ્થિતિઓ જનરેટર અથવા તેની એક સબસિસ્ટમમાં નિષ્ફળતાનું પરિણામ છે અને અન્ય પાવર સિસ્ટમમાં જ ઉદ્ભવે છે.નીચેનું કોષ્ટક નિષ્ફળતાના પ્રકારો અને રક્ષણની સંબંધિત પદ્ધતિઓનો સારાંશ આપે છે.

સ્ટેટર ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ્સ

સ્ટેટર વિન્ડિંગની સૌથી સામાન્ય રીતે બનતી નિષ્ફળતા એ એક તબક્કા અને જમીન વચ્ચેના ઇન્સ્યુલેશનમાં ભંગાણ છે.શોધાયેલ નથી, આ ખામી ઝડપથી જનરેટર કોરને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.એર કૂલ્ડ મશીનો પર પણ આગ લાગી શકે છે.ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ શોધવા માટે સ્ટેટર વિભેદક તત્વની ક્ષમતા એ ઉપલબ્ધ ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ કરંટનું કાર્ય છે.જેમ કે, સ્ટેટર માટે સામાન્ય રીતે સમર્પિત ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ પ્રોટેક્શન જરૂરી છે.

જનરેટર પાવર સિસ્ટમમાંના તમામ લોડ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી ઉર્જા અને પ્રેરક તત્વોને સપ્લાય કરવા માટે જરૂરી પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ પૂરી પાડે છે જેથી સિસ્ટમ વોલ્ટેજને નજીવા મૂલ્યો પર જાળવી રાખે છે.પાવર સિસ્ટમમાં ઉર્જા સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા ઓછી હોય છે.જેમ કે, ખોવાયેલી જનરેશન તરત જ બદલવી જોઈએ અથવા સમકક્ષ જથ્થાનો ભાર ઉતારવો જોઈએ.બાહ્ય વિક્ષેપ દરમિયાન જનરેટર માટે સંરક્ષણ પ્રણાલી અત્યંત સુરક્ષિત છે તે પ્રાથમિક મહત્વ છે.

જનરેટર એ જટિલ સિસ્ટમનો એક ઘટક છે જેમાં પ્રાઇમ મૂવર, એક્સાઇટર અને વિવિધ સહાયક પ્રણાલીઓનો સમાવેશ થાય છે.શોર્ટ સર્કિટની તપાસ ઉપરાંત, જનરેટર પ્રોટેક્શન IED એ અસામાન્ય પરિસ્થિતિઓની શ્રેણી શોધવા માટે જરૂરી છે જે જનરેટર અથવા તેની સબસિસ્ટમમાંથી એકને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.જનરેટરને બે મુખ્ય પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: ઇન્ડક્શન અને સિંક્રનસ.ઇન્ડક્શન મશીનો સામાન્ય રીતે કદમાં નાના હોય છે, જે સો kVA જેટલા ઓછા હોય છે, અને સામાન્ય રીતે રિસપ્રોકેટિંગ એન્જિનથી ચલાવવામાં આવે છે.સિંક્રનસ મશીનો કદમાં કેટલાક સો kVA થી 1200 MVA સુધીની હોય છે.

સિંક્રનસ જનરેટર્સ વિવિધ પ્રકારના પ્રાઇમ મૂવર્સ દ્વારા સંચાલિત થઈ શકે છે, જેમાં રેસિપ્રોકેટિંગ એન્જિન, હાઇડ્રો ટર્બાઇન, કમ્બશન ટર્બાઇન અને મોટા સ્ટીમ ટર્બાઇનનો સમાવેશ થાય છે.ટર્બાઇનનો પ્રકાર જનરેટરની ડિઝાઇનને અસર કરે છે અને તેથી સુરક્ષા જરૂરિયાતોને અસર કરી શકે છે.જનરેટરનું કદ અને તેની ગ્રાઉન્ડિંગની પદ્ધતિ તેની સુરક્ષા જરૂરિયાતોને પણ અસર કરે છે.નાના અને મધ્યમ કદના મશીનો મોટાભાગે ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક (ડાયરેક્ટ કનેક્ટેડ) સાથે સીધી રીતે જોડાયેલા હોય છે.આ રૂપરેખાંકનમાં એક જ બસ સાથે અનેક મશીનોને જોડી શકાય છે.મોટા મશીનો સામાન્ય રીતે સમર્પિત પાવર ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક (યુનિટ કનેક્ટેડ) સાથે જોડાયેલા હોય છે.

જનરેટર ટર્મિનલ્સ પર બીજું પાવર ટ્રાન્સફોર્મર એકમ માટે સહાયક શક્તિ પ્રદાન કરે છે.જનરેટર્સને નુકસાનકર્તા વોલ્ટેજ ટ્રાન્ઝિયન્ટ્સથી નિયંત્રિત કરવા અને સંરક્ષણ કાર્યોના સંચાલનને સરળ બનાવવા માટે ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવે છે.ડાયરેક્ટ-કનેક્ટેડ જનરેટર્સ ઘણીવાર નીચા અવરોધ દ્વારા ગ્રાઉન્ડ થાય છે જે ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ વર્તમાનને 200-400 amps સુધી મર્યાદિત કરે છે.એકમ કનેક્ટેડ મશીનો સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ અવરોધ દ્વારા ગ્રાઉન્ડેડ હોય છે જે વર્તમાનને 20 amps કરતા ઓછા સુધી મર્યાદિત કરે છે.

ડાયરેક્ટ કનેક્ટેડ, ઓછી અવબાધ ગ્રાઉન્ડેડ મશીનો માટે, વર્તમાન-આધારિત શોધ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.આ સંરક્ષણ આંતરિક ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ માટે ઝડપી અને સંવેદનશીલ હોવું જરૂરી છે જ્યારે તે જ સમયે બાહ્ય વિક્ષેપ દરમિયાન સુરક્ષિત.આ પ્રતિબંધિત ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ તત્વ અથવા તટસ્થ દિશાત્મક તત્વનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.G30 અને G60 માં લાગુ કરાયેલ પ્રતિબંધિત ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ એલિમેન્ટ એક સપ્રમાણ ઘટક સંયમ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે જે નોંધપાત્ર CT સંતૃપ્તિ સાથે બાહ્ય ખામી દરમિયાન ઉચ્ચ સ્તરની સુરક્ષા પ્રદાન કરે છે.

એકમ કનેક્ટેડ, ઉચ્ચ અવબાધ ગ્રાઉન્ડેડ મશીનો માટે, વોલ્ટેજ-આધારિત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ ડિટેક્શન પ્રદાન કરવા માટે થાય છે.મૂળભૂત અને ત્રીજા હાર્મોનિક વોલ્ટેજ તત્વોના સંયોજનનો ઉપયોગ કરીને, સ્ટેટર વિન્ડિંગના 100% માટે ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ કવરેજ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.GE રિલે ત્રીજા હાર્મોનિક વોલ્ટેજ તત્વનો ઉપયોગ કરે છે જે ત્રીજા હાર્મોનિકના તટસ્થ અને ટર્મિનલ મૂલ્યોના ગુણોત્તરને પ્રતિભાવ આપે છે.આ તત્વ સેટ કરવા માટે સરળ છે અને સામાન્ય કામગીરી હેઠળ ત્રીજા હાર્મોનિક સ્તરોમાં ભિન્નતા પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી.

સ્ટેટર ફેઝ ફોલ્ટ્સ

તબક્કાની ખામી જેમાં જમીનનો સમાવેશ થતો નથી તે વિન્ડિંગ છેડે અથવા સમાન સ્લોટમાં સમાન તબક્કાના કોઇલ ધરાવતા મશીનોમાં સ્લોટની અંદર થઇ શકે છે.જો કે ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ કરતાં ફેઝ ફોલ્ટની શક્યતા ઓછી હોય છે, પરંતુ આ ફોલ્ટને કારણે થતો પ્રવાહ ગ્રાઉન્ડિંગ ઇમ્પિડન્સ દ્વારા મર્યાદિત નથી.જેમ કે તે મહત્વપૂર્ણ છે કે આ ખામીઓ ઝડપથી શોધી કાઢવામાં આવે જેથી મશીનને થતા નુકસાનને મર્યાદિત કરી શકાય.જનરેટર પર સિસ્ટમ XOR ગુણોત્તર ખાસ કરીને ઊંચો હોવાથી, બાહ્ય વિક્ષેપ દરમિયાન વર્તમાનના DC ઘટકને કારણે સ્ટેટર વિભેદક તત્વ CT સંતૃપ્તિ માટે ખાસ કરીને સંવેદનશીલ હોય છે.જ્યારે વર્તમાનના AC અથવા DC ઘટકોને કારણે CT સંતૃપ્તિની શંકા હોય ત્યારે G60 સ્ટેટર ડિફરન્સિયલ અલ્ગોરિધમ ડાયરેક્શનલ ચેકના ફોર્મેટમાં વધારાની સુરક્ષા ઉમેરે છે.