Post on 19-Mar-2020
บทท่ี 10 การป้องกนัเครื่องก าเนิดไฟฟ้า
( Generator Protection )
1
2
10.1 บทน า
3
เครื่องก าเนิดไฟฟ้ามีอปุกรณ์ท่ีส าคญัดงัรปู
4
ในการป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้า จะต้องพิจารณาถึง - ขนาด - ความจ าเป็นในแต่ละเครือ่ง
5
เครือ่งก าเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส มีส่วนประกอบท่ีส าคญั
Stator โครงเหลก็ใหญ่ด้านนอกส าหรบัเป็น
ท่ีวางของขดลวด Armature
Rotor แกนเหลก็หมุนซ่ึงมีขดลวด Field ซ่ึงเป็นตวั รบัไฟฟ้ากระแสตรงมา เพ่ือสร้างสนามแม่เหลก็ ไปเหน่ียวน าท่ีขดลวด Armature เพื่อให้ได้ไฟฟ้า กระแสสลบัไปใช้งาน
10.2 พืน้ฐานของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส
6
โรเตอรมี์ 2 ประเภท คือ
1. แบบไม่มีขัว้ย่ืน ( Non-Salient Pole ) หรือแบบกลม ( Round Rotor )
2. แบบมีขัว้ยื่น ( Salient Pole )
รปูท่ี 10.1 แสดงชนิดของโรเตอร ์
7
Auxiliary Load
Load Load G
Power System
Load Bus
Power System
Auxiliary Load
G
a) Direct Connected b) Unit Connected
การต่อเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าเข้ากบัระบบ มี 2 ลกัษณะ คือ
1. Direct Connected
2. Unit Connected
8
สภาพผิดปกติท่ีเกิดขึน้แบง่ได้เป็น 2 ประเภท 1) ความผิดพรอ่งท่ีเกิดจากการลดัวงจร 2) การท างานในสภาวะท่ีไม่ปกติ
10.3 ความผิดพร่องของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า
9
1. การเกิดลดัวงจรภายนอก ( External Faults ) 2. การเกิดลดัวงจรลงดินในขดลวดสเตเตอร ์ ( Stator Earth Faults ) 3. การลดัวงจรระหว่างเฟสในสเตเตอร ์ ( Phase-Phase Faults ) 4. การเกิดลดัวงจรระหว่างรอบของขดลวดในสเตเตอร ์ ( Stator Interturn Faults ) 5. การลดัวงจรในโรเตอร ์( Rotor Faults )
ความผิดพร่องท่ีเกิดจากการลดัวงจร
10
1. สภาวะโหลดเกิน ( Overload )
2. สภาวะกระแสเกิน ( Overcurrent )
3. สภาวะการท างานท่ีแรงดนัเกิน ( Overvoltage )
4. สภาวะการท างานท่ีแรงดนัต า่กว่าพิกดั ( Undervoltage )
5. การเกิดโหลดไม่สมดลุ ( Unbalance Loading )
6. การเกิดความร้อนสงู ( Overheating )
การท างานในสภาวะท่ีไม่ปกติ
11
7. การสญูเสียสนาม ( Loss of Excitation )
8. การท างานท่ีความเรว็สงูกว่าพิกดั ( Overspeed , Overfrequency )
9. การท างานท่ีความเรว็ต า่กว่าพิกดั
( Underspeed , Underfrequency )
10. การเกิดการสัน่มากเกินไป ( Excessive Vibration )
11. เคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าท างานเป็นมอเตอร ์( Motoring )
12. การเกิดปัญหาในช่วงเร่ิมเดินเคร่ือง ( Start-Up )
การท างานในสภาวะท่ีไม่ปกติ
12
รปูแบบการต่อลงดิน มีดงัน้ี • Direct Earthing • Resistance Earthing • Distribution Transformer Earthing • Earthing Transformer Earthing
10.4 การต่อลงดินของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า
-ลด Earth Fault Current
-ลด High Transient Voltage
-สามารถท า Earth Fault Coordination ได้
13
1. Direct Earthing
รปูท่ี 10.3 การต่อลงดินแบบ Direct Earthing
GEN
N
Generator ขนาดเลก็ 380-440 V
14
2. Resistance Earthing
รปูท่ี 10.4 การต่อลงดินแบบ Resistance Earthing
GEN
RN
Limit Earth Fault Current ไว้ท่ี 10 A –> พิกดักระแส (400-1200 A)
15
3. Distribution Transformer Earthing
รปูท่ี 10.5 การต่อลงดินแบบ Distribution Transformer Earthing
GEN
RN
a:1
N
Distribution
Transformer
Reflected Resistance = a2RN
เหมาะกบั Generator ต่อกบั Step-up Transformer (DY)
16
4. Earthing Transformer Earthing
แบบท่ี 1 การต่อลงดินแบบ Earthing Transformer โดยใช้ Medium Resistance
GEN
RN
N
- ต่อบสับารล์งดินแทน ผา่น Earthing Transformer - ก าจดักระแส 3rd Harmonics ระหว่างจดุ Neutral
17
แบบที่ 2 การต่อลงดินแบบ Earthing Transformer โดยใช้ Effective High Resistance
4. Earthing Transformer Earthing (ต่อ)
GEN
RN
N
18
แบบที่ 3 การต่อลงดินแบบ Earthing Transformer โดยใช้ Medium Resistance
4. Earthing Transformer Earthing (ต่อ)
GEN
RN
N
19
- การป้องกนัขดลวดสเตเตอร ์ ( Stator Winding Protection ) - การป้องกนัการลดัวงจรลงดินของสเตเตอร ์ ( Stator Earth Fault Protection ) - การป้องกนัความผิดพร่องลงดินของโรเตอร ์ ( Rotor Earth Fault Protection ) - การป้องกนัการสญูเสียสนามกระตุ้น ( Loss of Excitation Protection )
10.5 การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า
20
- การป้องกนัโหลดไม่สมดลุ ( Unbalanced Loading Protection ) - การป้องกนัความผิดพร่องของเครื่องต้นก าลงั ( Prime Mover Failure Protection ) - การป้องกนัความถ่ีสงูหรือต า่เกินไป ( Under/Over Frequency Protection )
10.5 การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า ( ต่อ )
21
- การป้องกนัแรงดนัไฟฟ้าสงูหรือต า่เกินไป ( Under/Over Voltage Protection ) - การป้องกนัโหลดเกิน ( Over Load Protection ) - การป้องกนัส ารองของเครื่องก าเนิดไฟฟ้า ( Back Up Protection )
10.5 การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า ( ต่อ )
22
1) การป้องกนัแบบ Differential ( Differential Protection ) 2) การป้องกนัการเกิดลดัวงจรระหว่างรอบของขดลวดสเตเตอร ์ ( Interturn Fault Protection of the Stator Winding ) 3) การป้องกนัการลดัวงจรระหว่างเฟส ( Phase-Phase Fault Protection )
10.6 การป้องกนัขดลวดสเตเตอร ์( Stator Winding Protection )
23
1) การป้องกนัแบบ Differential ( Differential Protection )
การป้องกนัแบบน้ีจะ มีความไวสงูมาก โดยทัว่ไปมี 2 วิธี คือ
1. การป้องกนัแบบผลต่างตามยาวของเครือ่งก าเนิด ไฟฟ้าท่ีต่อเข้าระบบโดยวิธี Direct Connected ( Longitudinal Differential Protection of Direct Connected Generators )
2. การป้องกนัชดุเครื่องก าเนิดไฟฟ้า-หม้อแปลง โดยใช้แบบผลต่างตามยาว ( Longitudinal Differential Protection of Generator-Transformer )
10.6 การป้องกนัขดลวดสเตเตอร ์( Stator Winding Protection )
1. การป้องกนัแบบผลต่างตามยาวของเครื่องก าเนิดไฟฟ้า ท่ีต่อเข้าระบบโดยวิธี Direct Connected ( Longitudinal Differential Protection of Direct Connected Generators )
- การป้องกนัแบบกระแสต่างโดยใช้รีเลยอิ์มพีแดนซส์งู
- การป้องกนัโดยใช้รีเลยแ์บบเปอรเ์ซน็ตผ์ลต่าง
24
1) การป้องกนัแบบ Differential ( Differential Protection ) (ต่อ)
25
รปูท่ี 10.9 แสดงการป้องกนัขดลวดสเตเตอร ์ แบบกระแสต่างโดยใช้รีเลยอิ์มพีแดนซส์งู
87 87 87High Impedance
Relays
A
B
C
CTA2
CTA1 I
1
i1
I2
i2
STATOR
RN
(a) PHASE AND EARTH FAULT PROTECTION
54 High Impedance Relay
A
B
C
CT
CT
STATOR
RN
N
(b) RESTRICTED EARTH FAULT PROTECTION
26
รปูท่ี 10.10 การป้องกนัขดลวดสเตเตอรโ์ดยใช้
Differential Relay
Operating
Coil
A
B
C
STATOR
RN
87 87 87
Bias Coil
CT CT
27
รปูท่ี 10.11 กราฟการท างานของรีเลยแ์บบเปอรเ์ซน็ตผ์ลต่าง
10
0
20
30
40
70
60
50
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
THROUGH CURRENT (per unit)
DIF
FERENTIA
L CURRENT (pe
rcen
tage
)
NON-TRIP
TRIP
28
- จดัขดลวดสเตเตอรแ์ละหม้อแปลงให้ อยู่ในโซนป้องกนัเดียวกนั
- ใช้การป้องกนัแบบเปอรเ์ซน็ตผ์ลต่าง
2. การป้องกนัชดุเครือ่งก าเนิดไฟฟ้า-หม้อแปลง โดยใช้แบบผลต่างตามยาว ( Longitudinal Differential Protection of Generator-Transformer )
1) การป้องกนัแบบ Differential ( Differential Protection ) (ต่อ)
29
2) การป้องกนัการเกิดลดัวงจรระหว่างรอบของขดลวดสเตเตอร ์ ( Interturn Fault Protection of the Stator Winding )
รปูท่ี 10.12 การป้องกนัแบบผลต่างตามขวาง
87 87 87
A
B
C
BIAS COILS
OPERATING COILS
STATOR
WINDINGS
RN
CT
30
3) การป้องกนัการลดัวงจรระหว่างเฟส ( Phase-Phase Fault Protection )
รปูท่ี 10.13 การป้องกนัขดลวดระหว่างเฟส โดยการวดัแรงดนัล าดบัศนูย ์
A
B
C
B O
Voltage
Transformer
Relay
B : Bias Coil
O : Operating Coil
STATOR
RN
RC
31
การป้องกนัการลดัวงจรลงดินของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า เป็นการป้องกนัหลกั ( Primary Protection ) มีหลายแบบ
- Time Delay O/C Protection (51)
- Time Delay O/C Earth Fault Protection (51N)
- Sensitive Earth Fault Protection (50N , 51N)
- Restricted Earth Fault Protection
- 100% Stator Earth Fault Protection
10.7 การป้องกนัการลดัวงจรลงดินของสเตเตอร ์( Stator Earth Fault Protection )
32
1. Time Delay O/C Protection
รปูท่ี 10.14 วงจรแสดงการป้องกนัแบบ Time Delay O/C
51
N
33
2. Time Delay O/C Earth Fault
รปูท่ี 10.15 วงจรการป้องกนัแบบ Time Delay O/C Earth Fault
N
51NCT
34
3. Sensitive Earth Fault Protection
รปูท่ี 10.16 วงจรการป้องกนัแบบ Sensitive Earth Fault Protection
N
51NCT
R
- ป้องกันขดลวดได้ 95% เท่านัน้
- ถ้าเกดิฟอลต์ที่ขดลวด < 5% ที่เหลือจากจุด
Neutral กระแสฟอลต์จะน้อยเกนิไป
35
ตวัอย่างท่ี 10.1 เคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า 3 Phase ขนาดพิกดั 75 MVA , 11.5 kV มีค่า X1 = X2 = 20% และค่า X0 = 10%
a. ถ้าเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าต่อลงดินโดยตรง จงหา 1. กระแสลดัวงจร เม่ือเกิด 3 Phase Fault ท่ีขัว้ Terminal ของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า 2. กระแสลดัวงจร เม่ือเกิด Single Line to Ground Fault ท่ีขัว้ Terminal ของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า
36
ตวัอย่างท่ี 10.1(ต่อ) b. ถ้าต้องการลดกระแสลดัวงจรลงดินให้เหลือ 200 A
ต้องใส่ความต้านทานขนาดเท่าใด
ระหว่างจดุ Neutral และจดุต่อลงดิน
c. ถ้าต้องการป้องกนัขดลวดให้ได้ 95% โดยใช้
Sensitive GroundFault ป้องกนัการลดัวงจรลงดิน
และใช้ CT 200 / 5A จะต้องตัง้ค่า Setting
ของ Relay เท่าใด
37
วิธีท า a. เครือ่งก าเนิดไฟฟ้าต่อลงดินโดยตรง
1. เม่ือเกิด 3 Phase Fault
A3,765
31011.53
61075
kV3
kVA nI กระแสพิกดั
A18,825
203765100
1
Xn100I
)(3FI จรกระแสลัดวง
38
2. เม่ือเกิด Single Line to Ground Fault
pu
2X
1X
0X
E 2I
1I
0I จากสตูร
0I 3 )(1
FI จะได ้
nI
2X
1X
0X
3E
37650.20.20.1
1.03
A22,590
กระแส Single Line to Ground Fault > 3 Phase Fault
39
b. ค่าโดยประมาณของตวัต้านทานท่ีใช้ในการจ ากดักระแส ลดัวงจร อาจหาได้ดงัน้ี
R
phaseV
FI จาก
2003
31011.5
FI
phaseV
R จะได ้
33 R
40
c. ก าหนด CT 200/5 A และป้องกนัให้ได้ 95% ของขดลวด
- การป้องกนัขดลวดให้ได้ 95% ต้องตัง้ค่ารีเลยใ์ห้สามารถท างานท่ีค่ากระแสลดัวงจรท่ีน้อยท่ีสดุได้
- นัน่คือค่า Setting ของรีเลยต้์องน้อยกว่าค่าของกระแสลดัวงจรท่ีน้อยสดุท่ีรีเลยจ์ะตรวจวดัได้
( IF น้ีเกิดท่ี 5% ของขดลวดจากจดุ Neutral )
41
วงจรการป้องกนัขดลวด 95%
N
E/F200/5
R
I
33
V
0.05V 0.95V
Stator Windings
of Generator
42
I pick up < IF ( Secondary )
2005
RXV )(Secondary
FI โดย
2005
333
31011.50.05
A0.252
I pick up < 0.252 A
ดงันัน้ค่า Setting ของ Relay = 0.25 A
43
4. Stator E/F Protection For Generator with High Resistance Earthing via Distribution Transformer
รปูท่ี 10.17 วงจการป้องกนัแบบ High Resistance E a r t h i n g V i a D i s t r i b u t i o n T r a n s f o r m e r
59
51N
RN
a : 1
N
Distribution
Transformer
3rd Harmonics Current ≈ Fault Current
44
5. Restricted Earth Fault Protection
รปูท่ี 10.18 วงจรการป้องกนัแบบ Restricted Earth Fault Protection
N
CT
R
64
Zone of Protection
CT
ป้องกนัขดลวดได้ 90-95%
45
6. 100 % Stator Earth Fault Protection
การป้องกนัแบบ 100 % มี 2 วิธี คือ
- วิธี Low Frequency Injection
- วิธี 3rd Harmonic Voltage Measurement
46
รปูท่ี 10.19 วงจรการป้องกนัแบบ Low Frequency Injection
วิธี Low Frequency Injection
N
Earth
Transformer
51
59
Injection
Transformer
47
วิธี 3rd Harmonic Voltage Measurement
รปูท่ี 10.20 วงจรการป้องกนัแบบ 3rd Harmonic Voltage Measurement
N
2759R
48
รปูท่ี 10.21 ต าแหน่งการป้องกนัของรีเลยต่์างๆ ในวิธี 3rd Harmonic Voltage Measurement
0 50 100
EARTH FAULT POSITION
59 Fundamental Frequency Element
27
OVERLAP
49
- ตามปกติวงจรสนามไม่มีการต่อลงดิน
- เมื่อเกิดความผิดพร่อง 1 จดุ ไม่มีกระแสไหลลงดิน
- แต่เม่ือเกิดความผิดพร่องอีก 1 จดุ ท าให้กระแส จ านวนมากไหลระหว่างขดลวดท่ีต่อลงดิน
- เกิดความร้อน ความเสียหายทางกล
10.8 ความผิดพร่องท่ีเกิดกบัโรเตอร ์( Rotor Earth Fault Protection )
50
1 วิธี Potentiometer Method
การป้องกนัความผิดพร่องท่ีเกิดกบัโรเตอร ์
2 วิธีการจ่ายกระแส AC
3 วิธีการจ่ายกระแส D.C.
51
1. วิธี Potentiometer Method
รปูท่ี 10.22 Earth Fault Protection ของวงจรสนาม โดยวิธี Potentiometer
64 ExciterField
Winding
Sensitive
Relay
52
2. วิธีการจ่ายกระแส AC
รปูท่ี 10.23 Earth Fault Protection ของวงจรสนาม โดยวิธี A.C. Injection
ExciterField
Winding
Sensitive
Relay64
Auxiliary
A.C. Supply
C
53
3. วิธีการจ่ายกระแส D.C.
รปูท่ี 10.24 Earth Fault Protection ของวงจรสนาม โดยวิธี D.C. Injection
ExciterField
Winding
Sensitive
Relay64
Auxiliary
A.C. Supply
54
10.9 การป้องกนัการสญูเสียสนามกระตุ้น ( Loss of Excitation Protection )
การสญูเสียสนามกระตุ้น เป็นเหตใุห้
- เคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าสญูเสียซิงโครนิสซึม ว่ิงด้วย ความเรว็สงูกว่าความเรว็ซิงโครนัส
- ท างานเป็น Induction Generator กระแสไหลในขด ลวด Damper บนผิวของตวัโรเตอร ์ การป้องกนั : ใช้ Relay No 40
55
รปูท่ี 10.25 การป้องกนั Loss of Excitation โดยใช้รีเลยก์ระแสต า่
ExciterField
Winding
Trip or
Alarm
Sensitive
Moving
Coil Relay
Field CB
Discharge
Resistor
37
T1
T2
Shunt
T1 : Instantaneous pick-up
0.2-1 seconds delay on drop-off
T2 : 2-10 seconds delay on drop-off
56
- เม่ือเกิดภาวะโหลดไม่สมดลุ กระแสไหล • Positive Sequence • Negative Sequence
- กระแส Negative Sequence มีทิศตรงข้ามกบั D.C. Field
ท าให้เกิด Eddy Current ความถ่ีเป็น 2 เท่า
- ท าให้เกิดความร้อนขึน้ • Damper Winding • Rotor
10.10 การป้องกนัโหลดไม่สมดลุ ( Unbalanced Loading Protection )
57
- ในการออกแบบเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าให้สามารถทน กระแส Negative Sequence ปริมาณหน่ึงได้ ( Maximum Continuous Rating : MCR ) การทนความร้อน ( Thermal Capacity )
K t22I
โดยท่ี I2 คือ Negative Sequence Current ( A ) t คือ Time ( s ) K คือ ความสามารถในการทนความร้อนในตวัโรเตอร ์
58
อตัราส่วนระหว่างความร้อนในช่วงเวลาสัน้ๆ ( 2-3 s ) หรือ Short Time Rating กบัในช่วงเวลาต่อเน่ือง (Continuous Time Rating)
M = I2/I2R เมื่อ
I2R คือ Negative Sequence Current in Continuous Time ( Per Unit MCR Base )
59
ตารางท่ี 10.1 แสดงค่าความสามารถในการทนความร้อน ( K ) ในตวัโรเตอร ์
Type of Machine Rotor Cooling I2R
I2t = K
Typical Salient Pole
Cylindrical
Rotor
Cylindrical
Rotor
Cylindrical
Rotor
Cylindrical
Rotor
Conventional Air
Hydrogen
0.5 psi
Hydrogen
15 psi
Hydrogen
30 psi
Hydrogen
40-60 psi
0.4
0.2
0.15
0.15
0.1
60
20
15
12
3
60
รปูท่ี 10.26 Negative Sequence Tripping Characteristic
Time
Negative Sequence Current
tmax
tmin
I2 >>
K
61
10.11 การป้องกนัความผิดพร่องของตวัต้นก าลงั ( Prime Mover Failure Protection )
• หากตวัต้นก าลงัไม่สามารถจ่ายก าลงั เรียกว่า “Prime Mover Failure”
• เครื่องก าเนิดไฟฟ้าจะท างานเป็นมอเตอรไ์ฟฟ้า
- ก าลงัไฟฟ้าไหลเข้า
- ท าให้เกิดความเสียหายแก่เครื่องก าเนิดไฟฟ้า
62
ปริมาณก าลงัไฟฟ้าท่ียอมให้ไหลเข้าเครือ่งก าเนิดไฟฟ้า
- Diesel Generator : 15-25 % ของค่าพิกดั
- Gas Turbine Generator : 10-15 % ของค่าพิกดั
- Stream Turbine Generator : 5 - 7.5 % ของค่าพิกดั
การป้องกนั
รีเลยต์รวจจบัการไหลย้อนกลบัของก าลงัจริง
Power Reverse Relay ( No 32 )
63
Over Frequency
เกิดขึน้เน่ืองจาก
- โหลดของเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าหายไปทนัทีทนัใด - การสญูเสียซิงโครนิสซึม - ตวัควบคมุความเรว็ ( Governor ) ไม่ท างาน
10.12 การป้องกนัความถ่ีต า่และเกิน ( Under / Over Frequency )
64
การป้องกนั Over Frequency
- ไม่ควรปลดเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าออก
จะท าความเสียหายกบัระบบ
- ใช้ Centrifugal Overspeed Switch
ตัง้ความเรว็ 110% ของพิกดั
- ใช้ Relay No 81
10.12 การป้องกนัความถ่ีต า่และเกิน ( Under / Over Frequency )
65
Under Frequency เกิดขึน้เน่ืองจาก - โหลดเกิน ( Overload ) - Governor ไม่ท างาน การป้องกนั - ใช้รีเลยค์วามถ่ีต า่ - ท าการตดัโหลดออก ( Load Shedding ) - ใช้ Relay No 81U
10.12 การป้องกนัความถ่ีต า่และเกิน ( Under / Over Frequency )
66
Over Voltage - ภาวะแรงดนัเกินจะเกิดขึน้เม่ือปลดโหลดออก
Under Voltage - แรงดนัต า่ ไม่เป็นปัญหากบัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า
10.13 การป้องกนัแรงดนัตกและแรงดนัเกิน ( Under / Over Voltage Protection )
67
การควบคมุแรงดนั - ใช้ Speed Controlled Governor และ Voltage Regulator
การป้องกนั - รีเลย ์แรงดนัเกินหรือต า่ ( 59 , 27 ) - เป็น Back Up Protection
10.13 การป้องกนัแรงดนัตกและแรงดนัเกิน ( Under / Over Voltage Protection ) (ต่อ)
68
การจ่ายโหลดเกิน เป็นสาเหตใุห้
• กระแสผา่นโรเตอรแ์ละสเตเตอรเ์พ่ิมขึน้
• ความร้อนสงูขึน้ ฉนวนของขดลวดเสียหาย
• โดยทัว่ไปเครื่องก าเนิดไฟฟ้าสามารถรบั
ภาวะโหลดเกินในช่วงเวลาหน่ึงได้
10.14 การป้องกนัโหลดเกิน ( Over Load Protection )
69
การป้องกนั
ใช้รีเลยก์ระแสเกิน ( 49 )
อณุหภมิูวดัโดย
- Thermocouple
- Resistance Temperature Detectors ( RTDs )
อณุหภมิูสงู Alarm / Trip
10.14 การป้องกนัโหลดเกิน ( Over Load Protection )
70
การป้องกนัส ารองใช้รีเลยก์ระแสเกินแบบ IDMT
1) การป้องกนัแบบ Voltage Controlled
2) การป้องกนัแบบ Voltage Restrained
10.15 การป้องกนัส ารอง ( Back up Protection )
71
การป้องกนัแบบ Voltage Controlled
- ป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้า กรณีท่ีต่อโดยตรงเข้ากบั บสับาร ์ไม่ผา่น Step-Up Transformer
- รีเลยจ์ะใช้กราฟแบบ Long Inverse Time 51V
- มีสอง I / t Characteristic ซ่ึงเลือกตาม
Gen Terminal Voltage measuring element
10.15 การป้องกนัส ารอง ( Back up Protection ) (ต่อ)
72
การป้องกนัแบบ Voltage Controlled (ต่อ)
- มี สอง I / t Characteristic ซ่ึงเลือกตาม
Gen Terminal Voltage measuring element
- During O /L , System Voltage = Near Normal
Setting above full load current
- Under close- up fault condition
Gen busbar voltage below the voltage threshold
The second protection will be selected
10.15 การป้องกนัส ารอง ( Back up Protection ) (ต่อ)
73
รปูท่ี 10.27 การป้องกนัแบบ Voltage Controlled
t DIS
FAULT
IS
IS+DI
S
OVERLOAD
Current
t
0.55VN
IS
IS+DI
S
VS Setting Range
IThreshold
VS
0.9VN
74
การป้องกนัแบบ Voltage Restrained
- กรณีท่ี ต่อผา่น Step-Up Transformer
- รีเลยท์ างานแบบ IDMT 51V
- Current Setting
continuously vary with Gen voltage variation
between upper and lower limits
10.15 การป้องกนัส ารอง ( Back up Protection ) (ต่อ)
75
รปูท่ี 10.28 การป้องกนัแบบ Voltage Restrained
t KDIS
FAULT
IS
IS+KDI
S
OVERLOAD
Current
t
0.55VN
IS
IS+KDI
SIThreshold
0.9VN
0.350.55)N(V/V
K-
76
10.16 ตวัอย่างการป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าแบบต่างๆ
1) การป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าขนาดเลก็
2) การป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าขนาดกลาง
3) การป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่
4) การป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าแบบ Unit Connection
77
รปูท่ี 10.29 รีเลยป้์องกนัส าหรบัเครื่องก าเนิดไฟฟ้าขนาดเลก็
1 ) การป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าขนาดเลก็
GEN
51V
51V
51G
ALTERNATE
LOCATION
PREFERRED
LOCATION
GEN
51V
87
32 40
1 1 1
51G
31
78
Relays ท่ีใช้ 1. Over Current Relay ( Voltage Restraint or Voltage Controlled Type ) : 51V
2. Ground Time Overcurrent Relay : 51G
1 ) การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าขนาดเลก็ (ต่อ)
79
ส าหรบัระบบท่ีมีเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าต่อขนาดเข้ากบัระบบไฟฟ้า ต้องมีการป้องกนัเพ่ิมเติม ดงัน้ี
1. Reverse Power Relay For Antimotoring Protection : 32
2. Reverse VAR Relay For Loss of Field Protection : 40
3. Instantaneous Overcurrent Relays Providing Self-Balance
Differential Protection : 87
1 ) การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าขนาดเลก็ (ต่อ)
80
รปูท่ี 10.30 รีเลยป้์องกนัส าหรบัเครื่องก าเนิดไฟฟ้าขนาดกลาง
2) การป้องกนัเครือ่งก าเนิดไฟฟ้าขนาดกลาง
GEN
51V 40 32
3 1 1
46
1
87
3
51G
Voltage Regulator
& Metering Circuits
OPTIONAL
81
Relays ท่ีใช้
1. Overcurrent Relay ( Voltage Restraint or Voltage-Controlled Type ) : 51V
2. Ground Time Overcurrent Relays : 51G
3. Differential Relays ( Fixed or Variable Percentage Type ) : 87
4. Reverse Power Relays : 32
5. Impedance Relay ( Offset Mho Type ) : 40
6. Negative Phase Sequence Overcurrent Relay : 46
2) การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าขนาดกลาง (ต่อ)
82
3) การป้องกนั เครือ่งก าเนิดไฟฟ้า ขนาดใหญ่
รปูท่ี 10.31 รีเลย ์ ป้องกนัส าหรบั เคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่
GEN
51V 40 32
3 1 1
46
1
51G
Voltage Regulator &
Metering Circuits
1
40
87B
3
87G
1
87
3
49
1
64F
E
83
Relays ท่ีใช้
1. Overcurrent Relay ( Voltage Restraint or Voltage-Controlled Type ) : 51V 2. Ground Time Overcurrent Relay : 51G 3. Differential Relays ( High Speed Variable Percentage Type ) : 87 4. Ground Differential Relay ( Directional Product Type ) : 87G 5. Impedance Relay ( Offset Mho Type ) : 40
3) การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ (ต่อ)
84
Relays ท่ีใช้ (ต่อ )
6. Negative Phase Sequence Overcurrent Relay : 46
7. Temperature Relay : 49
8. Generator Field Ground Relay : 64F
9. Voltage Balance Relay : 60
10. Bus Differential Relay : 87B
3) การป้องกนัเคร่ืองก าเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ (ต่อ)
85
Generator Multifunction Relay
86
87
Single Line Diagram
88