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