Alternatorbeveiliging

In eerdere artikelen bespraken we de beveiliging van transformatoren en transmissielijnen. Moderne elektriciteitssystemen bestaan uit verschillende onderdelen: alternatoren, transformatoren, station busbars, transmissielijnen en overige apparatuur. Het is noodzakelijk geworden om elk deel te beschermen tegen fouten die eerder of later kunnen optreden. Het gebruik van beveiligingsrelais is zeer rendabel voor het detecteren van afwijkend systeemgedrag, wat gevoelige relais eenvoudig kunnen oppikken. De ernstigste fouten op alternatoren die directe aandacht vereisen, zijn de statorwindingfouten. Het basissysteem voor alternatorbeveiliging is het differentiële relais-schema, omdat de differentiële meetmethode het systeem veel gevoeliger en betrouwbaarder maakt dan andere beveiligingssystemen.

De opwekkende eenheden, zeker de grotere, zijn weinig in aantal maar hoog in individuele kosten en wichtiger dan de meeste andere apparatuur. Het is daarom wenselijk om al deze apparatuur veilig en beschermd te houden tegen schadelijke fouten. Hier bespreken we enkele fouten die in alternatoren kunnen optreden.

Uitval van de Hoofdbeweger

Wanneer de invoer aan de hoofdbeweger faalt, draait de alternator als een synchroonmotor en trekt stroom van de voorziening. Deze toestand heet „geïnverteerd draaien”.

Velduitval

De kans op velduitval is zeker zeer klein. Maar als het gebeurt, kan het de alternator niet beschadigen. Als de alternator zonder veldvoeding draait, kan de defecte alternator handmatig worden gescheiden, zonder automatisch scheidingssysteem.

Overstroom

Deze fout treedt voornamelijk op door gedeeltelijke doorbraak van de windingisolatie of overbelasting van het voedingssysteem. Soms is overstroombescherming voor alternatoren onnodig om de volgende redenen:

1) In moderne alternatoren zijn de windingen van hoge impedantie, zodat ze een volledige kortsluiting aan hun klemmen gedurende voldoende tijd kunnen weerstaan en daarna handmatig kunnen worden gescheiden.

2) Het nadeel van een overbelastingsrelais voor alternatorbeveiliging is dat dergelijke beveiliging de alternatoren van de busbars kan loskoppelen bij kortstondige storingen elders, wat de continuïteit van de stroomvoorziening aan verbruikers verstoort.

Oversnelheid

De hoofdoorzaak van oversnelheid is een plotselinge verlies van een grote last die van een alternator wordt losgekoppeld. Daartoe wordt een mechanische centrifugale inrichting op de aandrijfas gemonteerd om de hoofdklep van de hoofdbeweger te activeren bij gevaarlijke oversnelheid.

Overspanning

Het veldopwekkingssysteem is tegenwoordig zo ontworpen dat het geen overspanning kan produceren, maar overspanning kan optreden door oversnelheid van de hoofdbeweger. Oversnelheid van alternatoren wordt veroorzaakt door plotselinge verlies van een grote last. Als een mechanisch systeem op de draaiende as van de alternator wordt gemonteerd, kan dit eenvoudig worden gecontroleerd.

Ongelijkmatige Belasting

Ongelijkmatige belasting betekent verschillende fasestromen in de alternator. Deze toestand ontstaat door aardfout of fout tussen fasen. Als ongelijkmatige belasting wordt toegestaan te persisteren, kan het de windingen verbranden of de mechanische bevestigingen beschadigen.