תקלות במתח גבוה
מערכת החשמל מועברת באמצעות רשת של קווי הולכה וחלוקה העשויים מוליכי נחושת או אלומיניום.
בכל נקודת הזנה משמעותית מותקנות מערכות הגנה שתפקידן לנתק את קטע הרשת שבו התפתחה התקלה.
למי שאינו עוסק במתח גבוה אפשר להסביר זאת בדוגמה ללוח מתח נמוך, כאשר יש לנו לכל מעגל מא"ז שבמזמן תקלה המא"ז המגן על הכבל פועל ראשון כדי לנטרל את התקלה.
אם זה זרם יתר או זרם קצר, בכך שאר הציוד בבית ממשיך לפעול בזמן שהמעגל ה"בעייתי" מנותק.
סוגי ההגנות במתח גבוה:
- הגנות על הקו
- הגנות על השנאי
- הגנות על המנוע
- הגנות על גנרטור
סוגי התקלות במתח גבוה:
- קצר תלת פאזי
- קצר דו פאזי
- קצר דו פאזי לאדמה
- וקצר חד פאזי לאדמה
הגנות על הקו
נשתמש בהגנות הבאות:
הגנת זרם יתר 50/51:
- הגנה 50 מנתקת מיידית ללא השהיה בקצר חזק
- הגנה 51 מנתקת לפי עקומה: ככל שהזרם גבוה הזמן קצר
סרטון הסבר של חברת איטון הסבר פשוט ומורחב (לקראת סוף הסרטון)
הגנה בשני שלבים definite time:
- מדרגות זמן- השהייה בין פעולות
- תיאום הגנות- חיבור תקשורת בין מפסקים כאשר הגנה אחת פועלת היא מעבירה אות להגנות האחרות שלא לפעול למשך זמן מוגדר.
הגנה כיוונית 67 לקווים מקבילים:
- שילוב מדידת זרם ומדידת מתח הפאזה
- חישוב זווית המופע בין הזרם למתח לצורך קביעת כיוון התקלה.
- ניתוק מופעל רק אם כיוון הזרם הוא לתוך הקו המוגן
- מונע ניתוק קווים תקינים במערכות הזנה במקביל
הגנת מרחק 21:
עקרון הפעולה מבוסס על מדידת עכבה (אימפדנס) שהיא היחס בין מתח לזרם Z = V/I במצב תקין העכבה הנמדדת גבוהה ומייצגת את עומס הצרכנים הרגיל בזמן תקלת הקצר המתח צונח בצורה חדה והזרם עולה ולכן העכבה הנמדדת יורדת באופן קיצוני .
עכבת מוליך קו התמסורת ליחידת אורך היא ערך קבוע וידוע מראש, הממסר מזהה את ערך העכבה ומעריך לפיו את המרחק הפיזי על הקו מתחנת המשנה ועד לנקודת הקצר.
ההגנה מחולקת לאזורים כדי ליצור סלקטיביות בין קווים עוקבים.
אזור 1 מכסה כ-80-85% מאורך הקו ומפעיל ניתוק מיידי ללא השהיית זמן
אזור 2 מכסה את יתרת הקו המוגן וחלק מהקו הבא ומפעיל ניתוק בהשהיית זמן קצרה
אזור 3 משמש כגיבוי רחוק לקווים הבאים ופועל בהשהיית זמן ארוכה יותר
הגנת דיפרנציאלית לקו 87L:
עקרון הפעולה מתבסס על חוק הזרמים של קירכהוף לפיו סכום הזרמים בצומת מבודד שווה לאפס.
הממסר מודד את וקטורי הזרם של שלוש הפאזות בשני קצוות קו התמסורת בו זמנית
ערוץ תקשורת מהיר ומסונכרן דרך סיב אופטי, מעביר את נתוני המדידה בזמן אמת בין הקצוות הממסר בכל קצה ומחשב את ההפרש הווקטורי בין הזרם הנכנס לקו לבין הזרם היוצא ממנו.
במצב תקין או בזמן תקלה מחוץ לקו המוגן הזרם הנכנס שווה לזרם היוצא וזרם ההפרש הוא נמוך מאוד או קטן מסף ההפעלה.
בזמן תקלת קצר פנימי בתוך תחומי הקו האיזון מופר ונוצר זרם הפרש השווה לזרם המזין את התקלה ההגנה מפעילה פקודת ניתוק מיידית למפסקים בשני קצוות הקו בצורה סלקטיבית ומוחלטת.
הגנת הפרש לפסי צבירה 87B :
פסי צבירה מהווים צומת חשמלי מרכזי אליו מתחברים קווים מזינים וקווים יוצאים רבים.
הממסר מודד ומסכם את וקטורי הזרם של כל השדות והמפסקים המחוברים ישירות לפס הצבירה
במצב תקין או בתקלה חיצונית באחד הקווים סכום כל הזרמים הנכנסים לפס שווה במדויק לזרמים היוצאים.
בתקלה פנימית על גבי פס הצבירה האיזון מופר וכל הזרמים זורמים אל נקודת הקצר הפנימית, בגלל אנרגיית הקצר העצומה בפסי צבירה ההגנה פועלת במהירות מקסימלית ומנתקת את כל המפסקים המחוברים.
הממסר מפעיל אלגוריתמי הגנה מתקדמים למניעת הפעלת שווא במקרה ששנאי זרם (CT) נכנס לרוויה בקצר חיצוני לכן כל שנאי זרם (CT) המחובר לפס הצבירה חייב להיות כלול באזור ההגנה.
חיבור חוזר אוטומטי 79 :
הקצרים בקווי תמסורת עיליים הם תופעות זמניות וחולפות כגון פגיעת ברק או פגיעת ענף עץ במוליך.
לאחר שההגנה הראשית (21 או 87L) מנתקת את המפסק ומפסיקה את הזרם, נוצר מצב שבו הקשת החשמלית דועכת והאוויר סביב המוליך עובר תהליך דה-יוניזציה וכך רמת הבידוד שלו חוזרת למצב מבודד תקין.
ממסר 79 ממתין פרק זמן קצר המוגדר מראש (Dead time) ושולח פקודת סגירה אוטומטית למפסק הזרם, במידה והתקלה חלפה הקו חוזר לעבודה סדירה ואמינות אספקת החשמל נשמרת ולא נדרשת התערבות ידנית.
אך אם התקלה קבועה במצב של פגיעה בעמוד חשמל בו הכבל נקרע ונוגע בגוף העמוד או באדמה, ההגנות ינתקו את המפסק שוב והממסר ייכנס למצב נעילה, מה שדורש בדיקה והתערבות חברת החשמל.
- לרוב לא נמצא בשימוש בכבלים תת-קרקעיים
בדיקת סנכרון 25:
מיועדת למנוע חיבור פיזי בין שתי מערכות מתח חיות או חיבור גנרטור לרשת כאשר הם אינם מסונכרנים.
סגירת מפסק ללא סנכרון גורמת לזרמי השוואה עצומים ומאמצים מכניים קשים שעלולים להשמיד ציוד הממסר מודד את וקטורי המתח משני צידי המפסק הפתוח לפני אישור הסגירה.
התנאים הנדרשים לאישור פעולת המפסק הם:
- הפרש מתחים נמוך
- הפרש תדרים נמוך
- הפרש זוויות מופע קרוב לאפס
הממסר חוסם את פקודת הסגירה ומאפשר אותה רק כאשר כל הפרמטרים נמצאים בתוך התחום ההגדרה המאופשר, הפונקציה משמשת גם לאישור חיבור במצבים מוגדרים של קו חי מול פס צבירה מנותק.
מתח יתר 59:
מנטרת באופן קבוע את ערך מתח הרשת באמצעות שנאי מתח.
מתח יתר נגרם מניתוק פתאומי של עומסים גדולים, תקלה במערכות עירור גנרטורים או תופעות תהודה.
עליית מתח מעל הערך הנומינלי מסכנת את רמת הבידוד של הציוד החשמלי ועלולה לגרום לפריצה וקצר.
הממסר מפעיל התרעה או פקודת ניתוק בהתאם לגובה חריגת המתח ומשך הזמן שלה.
תת מתח 27:
מנטרת נפילת מתח מתחת לערך התקין המוגדר במערכת.
נפילת מתח נגרמת מעומס יתר קיצוני, קצרים מתמשכים ברשת או אובדן פתאומי של מקורות הזנה.
תת-מתח מסכן מנועים חשמליים מכיוון שכדי לספק את אותו מומנט מכני זרם העבודה שלהם עולה בצורה חדה.
הממסר משמש לניתוק מנועים כדי למנוע נזק תרמי, או להפעלת מערכות השלת עומסים אוטומטית להצלת הרשת
תדר 81:
תדר הרשת משקף במדויק את המאזן הדינמי בין הייצור בתחנות הכוח לבין הצריכה בעומס.
כאשר הצריכה גדולה מהייצור תדר הרשת צונח "81U" וכאשר הייצור עולה על הצריכה התדר עולה "81O" סטיית תדר קיצונית פוגעת ביציבות המערכת כולה וגורמת למאמצים מכניים מסוכנים ברוטורים של הטורבינות.
הממסר מזהה את ערך התדר ומפעיל שלבים מוגדרים של השלת עומסים (ניתוק עומס לא חיוני- לפי תכנית ההגנה הארצית מנתק קווים שונים ויכול גם לנתק בתי חולים וצבא במידה ויש להם הזנה כפולה) לייצוב המערכת.
כשל מפסק 50BF:
כאשר ממסר הגנה מזהה תקלה בציוד הוא שולח פקודת ניתוק (Trip) למפסק הזרם הרלוונטי אם המפסק סובל מכשל מכני או חשמלי והמגעים שלו אינם נפתחים זרם הקצר ממשיך לזרום.
פונקציית 50BF מופעלת במקביל לשליחת פקודת הניתוק הראשונית ומפעילה טיימר פנימי קצר (כ-100-200 מילישניות)
הממסר בודק באופן רציף האם הזרם העובר במפסק דעך לאפס, במידה והזרם ממשיך לזרום לאחר תום הזמן הממסר שולח פקודת ניתוק מיידית לכל המפסקים הדרושים לבידוד התקלה באותה תחנה.
זיהו מצב מעגל הניתוק ( Trip Circuit/Coil) 74:
מהו מפסק הגנה ללא האפשרות לניתוק?
ברור לנו כי ממסרי ההגנה תלויים לחלוטין בשלמות מעגל הפיקוד החשמלי המפעיל את סליל הניתוק (Trip Coil) של המפסק.
אם קיים נתק בחיווט, אובדן מתח ישר (DC) או סליל שרוף המפסק לא יוכל לפעול בזמן תקלת קצר.
פעולת ממסר 74 מאפשרת הזרמת זרם בדיקה קטן מאוד (הזרם נמוך מאוד כך שאינו מספיק להפעלת המפסק) דרך מעגל הניתוק כולו הפיקוח מתבצע באופן רציף הן במצב סגור והן במצב פתוח של המפסק.
אם זרם הבדיקה נפסק הממסר מזהה כשל במעגל הפיקוד ומפעיל מיד התרעה קריטית בחדר הבקרה.
נעילה/חסימה הפוכה -Reverse Interlocking הגנה חשמלית
שיטת הגנה לפסי צבירה בתחנות משנה המבוססת על חסימת אותות הפעלה בין ממסרים במפסקים. פתרון זה מהווה חלופה מהירה וזולה להגנה דיפרנציאלית.
עקרון הפעולה 1 בתקלה במפסק של הקו היוצא הממסר של ההגנה מזהה את הקצר:
הממסר שולח אות חסימה לממסר המפסק המזין, האות מעכב את פונקציית זרם יתר המיידית "50" של המזין, כך הקו הפגוע מנותק באופן סלקטיבי.
עקרון הפעולה בתקלה 2 במפסק של פס הצבירה הממסר של ההגנה במפסק המזין מזהה קצר:
הממסרים ביציאה אינם חשים בזרם התקלה ולכן לא מתקבל אות חסימה, ולכן הממסר הגנה במפסק המזין מנתק את פסי הצבירה מיידית ללא השהיית זמן.
יתרון מרכזי בשימוש בניתוק מהיר של קצר בפסי הצבירה מונע נזק מכני ותרמי כבד, מבלי להמתין להשהיית סלקטיביות של הגנת גיבוי "51".
- ראוי להזכיר כי זו אינה פונקציית ANSI רשמית אלא זו שיטת יישום הגנות.
עבור קצר דו-פאזי נשתמש בהגנות הבאות:
הגנת זרם יתר 50/51:
כפי שציינתי למעלה
הגנה כיוונית 67 לקווים מקבילים:
כפי שציינתי למעלה
קצר דו פאזי: הגנת רצף שלילי 46 לתקלה לא סימטרית.
- חישוב מתמטי של רכיב הרצף השלילי מזרמי שלוש הפאזות
- מופיע במצבי אסימטריה כמו קצר דו פאזי או נתק
- השדה מגנטי המסתובב בכיוון הפוך לשדה הראשי.
- גורם לחימום מהיר כתוצאה מהתדר הכפול ונזק מכני במכונות מסתובבות
- הממסר מנתק לפי עקומת הנזק התרמי של הרוטור
קצר חד פאזי ודו-פאזי לאדמה:
הגנת זרם יתר לאדמה 50N, 51N:
- מדידת סכום ווקטורי של שלושת זרמי הפאזות או זרם הניוטרל
- במצב תקין הסכום אפס, בקצר לאדמה נוצר זרם שיורי שאינו אפס, הממסר מנתק מיידית או בהשהיה לפי כיול הסף
תוצאות כוונון לא נכון של ממסר מסכם עלולות לגרום ל:
- הפסקות שווא:
כוונון רגיש מדי (זרם נמוך ו/או זמן תגובה קצר) יגרום להגנת 50N לנתק קו תקין בזמן תקלת קצר בין פאזות. - חוסר הפעלה:
בקצר לאדמה אמיתי במקרים של רוויה או עיוות משמעותי של זרמי המדידה עלול הממסר שלא לזהות את התקלה בצורה תקינה. ואז הממסר עלול שלא לנתק את המעגל. - אי התאמה לעומס הכולל על שנאי הזרם (Burden) המסכמת מאיצה את ההגעה לרוויה בשנאי המדידה
הגנת אדמה כיוונית רגישה 67N, 67Ns cos-phi sin-phi:
- מיועדת לרשתות מבודדות או מוארקות דרך סליל או נגד זרמי קצר לאדמה שהם נמוכים מאוד ולא מזוהים בהגנה רגילה
- מדידת זרם ומתח רצף אפס השוואת זווית המופע בשיטות קוסינוס או סינוס פאי מזהה במדויק כיוון תקלה ומנטרלת השפעת קיבוליות הקווים התקינים
בקצר חד פאזי לאדמה ברשת מבודדת או מוארקת דרך נגד או סליל, זרם הלולאה קטן מאוד והזרם נקבע בעיקר על ידי הקיבול של הקווים התקינים לאדמה.
ממסר זרם יתר רגיל אינו רגיש מספיק ומכוונן מעל זרמי הקיבול כדי למנוע ניתוקי שווא.
הממסר זקוק לשני נתוני ייחוס לקביעת כיוון התקלה:
- מתח אפס V0 המופק מחיבור משולש פתוח (Open Delta) של שנאי מתח
- זרם אפס I0 המופק משנאי זרם סיכומי (Core Balance CT) חובק שלושה מוליכים
מתח האפס מופיע רק בזמן תקלת קצר לאדמה ומהווה את וקטור הייחוס
עקרון ההשוואה הכיוונית:
הממסר מודד את זווית המופע בין וקטור הזרם I0 לוקטור המתח V0 בקו הפגוע
זרם הקצר זורם קדימה מהתחנה לכיוון התקלה, בקווים התקינים זורם זרם קיבולי אחורנית מכיוון הקו אל פסי הצבירה.
הפרש הזוויות בין הקו הפגוע לקווים התקינים בדרך כלל קרוב ל־180° בהתאם לשיטת ההארקה
*יש לציין כי אלו שיטות שהיו נפוצות בעיקר בממסרים אלקטרומכניים אותם עדיין ניתן למצוא בשטח.
שיטת סינוס פאי:
Sin φ – מודד את הרכיב הריאקטיבי.
ברשת מבודדת זרם התקלה הוא קיבולי טהור והזווית קרובה ל-90 מעלות הממסר מחשב את הרכיב המדומה.
חישוב זה מנטרל את השפעת העכבה האקטיבית ומזהה רק את זרם הקיבול
סימן התוצאה (חיובי או שלילי) קובע אם התקלה בתוך הקו או מחוצה לו
שיטת קוסינוס פאי לרשת מוארקת דרך נגד:
Cos φ- מודד את הרכיב האקטיבי.
ברשת קיים רכיב זרם אקטיבי (אומי) משמעותי בזמן תקל קצר
הממסר מחשב את הרכיב הממשי, שיטה זו מתמקדת בזרם האקטיבי האמיתי הזורם דרך הנגד אל נקודת הקצר ומונעת הפעלות שווא כתוצאה משינויים ותנודות בקיבוליות הקווים התקינים ברשת.
יתרון מניעת השפעת קיבוליות הקווים:
ללא זיהוי כיווני, קו ארוך עם קיבול עצמי גבוה ינותק בגלל הזרם הקיבולי העצמי בזמן תקלה בקו שכן הגנת 67N מבטיחה סלקטיביות שרק המפסק של הקו הפגוע יפתח בעוד הקווים התקינים נשארים מחוברים.
לרשתות עם סליל פטרסון, המקזז זרמי קצר מתמידים, השימוש בהגנה ואטמטרית למדידת רכיב ההספק האקטיבי השיורי הקטן.
הגנת זרמי מעבר מנתחת את גל הזרם והמתח ברגע הקצר ומזהה את הקו הפגוע לפני ביצוע הקיזוז המלא על ידי הסליל.
הגנות על השנאי :
חסימת זרם התנעה (Inrush Blocking)
בחיבור שנאי נוצר זרם מגנוט גבוה הדומה לקצר, הממסר מנתח את הרכב תדר הזרם זיהוי הרמוניה שנייה ורכיב זרם ישר מעל סף מוגדר
מזהה התנעה ואז הממסר משהה זמנית את פקודת הניתוק למניעת הפסקת שווא.
חיבור עומס קר או התנעה בעומס קר Cold Load Pickup
כתוצאה מהחיבור נוצר זרם גבוה העובר את סף ההגנה הרגיל, תפקיד הממסר לזהות את חיבור המתח לאחר הפסקת החשמל ולהעלות אוטומטית את ספי הפעלה זמנית.
לאחר התייצבות מתח הרשת הספים חוזרים למצב רגיל כפי שהוגדר.
קצר דו-פאזי וחד-פאזי לאדמה:
- מדידת סכום ווקטורי של שלושת זרמי הפאזות או זרם הניוטרל
- במצב תקין הסכום אפס, בקצר לאדמה נוצר זרם שיורי שאינו אפס.
- הממסר מנתק מיידית או בהשהיה לפי כיול הסף
הגנת הפרש לשנאי 87T :
עקרון הפעולה משווה בין זרמי המבוא בצד המתח הגבוה לזרמי המוצא בצד המתח הנמוך של השנאי.
הממסר מבצע פיצוי מתמטי פנימי על הבדלי הזרמים הנובעים מיחס ההשנאה של הציוד החשמלי, הממסר מנטרל את הפרשי המופע, הזזת הזווית, הנגרמים מסוג חיבורי הסלילים (דוגמת כוכב-משולש).
במצב עבודה תקין או בקצר חיצוני ברשת זרם ההפרש המחושב בממסר נשאר קרוב לאפס.
בזמן תקלת קצר פנימי בין סלילי השנאי או בליבה נוצר זרם הפרש גבוה והממסר מנתק את השנאי מיידית.
הממסר כולל מנגנונים:
- חסימה מפני זרמי מגנוט בזמן התנעה ובעזרת זיהוי נוכחות הרמוניה שנייה בגל הזרם.
- חסימה מפני עירור יתר (Overexcitation) בעזרת זיהוי נוכחות הרמוניה חמישית
- זיהוי ופיצוי על חיבור קבוצות שנאים שונים:
בשנאי הספק המחובר בתצורות שונות (כגון Dyn11, Yd1 או Dy11) קיים היסט מופע קבוע בין זרמי צד המתח הגבוה לבין זרמי צד המתח הנמוך, הנובע מחיבורי הסלילים.
ממסר ההגנה 87T מזהה את קבוצת הווקטורים שהוגדרה לשנאי ומבצע פיצוי מתמטי על ידי סיבוב וקטורי הזרם בזווית המתאימה.
לאחר יישור הווקטורים, ניתן להשוות את זרמי שני הצדדים על בסיס משותף.
במצב עבודה תקין או בתקלה חיצונית זרם ההפרש נשאר נמוך מסף ההפעלה, ואילו בתקלה פנימית בשנאי נוצר זרם דיפרנציאלי גבוה הגורם להפעלת ההגנה. - זיהוי ופיצוי יחסי השנאה המתחים בין מתח גבוה לנמוך :
הזרמים בצד המתח הגבוה ובצד המתח הנמוך של השנאי שונים באופן טבעי עקב יחס ההשנאה. ממסר 87T מבצע פיצוי מתמטי וממיר את זרמי שני הצדדים לבסיס משותף, כך שבמצב עבודה תקין או בתקלה חיצונית הזרמים המחושבים יהיו שווים כמעט לחלוטין וזרם ההפרש יישאר נמוך מסף ההפעלה. רק בתקלה פנימית בשנאי יופיע זרם דיפרנציאלי משמעותי שיגרום להפעלת ההגנה.
ממסר נעילה 86:
ממסר עזר מכני חצי-סטטי מהיר ביותר בעל שני מצבים יציבים (Bi-stable) הממסר מיועד לתקלות חמורות ומשמש במקרים של תקלות קבועות ומסוכנות כגון:
- הגנה דיפרנציאלית של שנאי (87T)
- הגנת הפרש לפסי צבירה (87B)
כאשר הגנה ראשית מופעלת היא מזינה את סליל הפעלה של ממסר 86 הממסר משנה את מצב מגעיו, מנתק פיזית את המעגלים החשמליים וחוסם את היכולת לבצע סגירת המפסקים.
הממסר נשאר נעול במצבו ואינו מאפשר הפעלה מחדש גם אם פקודת התקלה הראשונית נעלמה.
החזרת המערכת לעבודה מחייבת הגעה פיזית של טכנאי לבדיקת לוח החשמל ופסי הצבירה והציוד המחובר, לאחר הבדיקה יוכל לבצע איפוס ידני לממסר 86.
הגנות על המנוע :
קצר דו פאזי: הגנת רצף שלילי 46 לתקלה לא סימטרית.
- חישוב מתמטי של רכיב הרצף השלילי מזרמי שלוש הפאזות
- מופיע במצבי אסימטריה כמו קצר דו פאזי או נתק
- השדה מגנטי המסתובב בכיוון הפוך לשדה הראשי.
- גורם לחימום מהיר בתדר כפול ונזק מכני במכונות מסתובבות
- הממסר מנתק לפי עקומת הנזק התרמי של הרוטור
הגנת זרם יתר 50/51:
כפי שציינתי למעלה
קצר דו-פאזי וחד-פאזי לאדמה:
הגנת עומס תרמי 49:
המודל משקלל את ההיסטוריה התרמית וקצב הקירור של המנוע ומבצע ניתוק או התרעה שמופעלים לפני פגיעה בבידוד המוליכים.
הגנת תת-מהירות 14:
מדידת מהירות סיבוב הציר באמצעות חיישן מהירות חיצוני המחובר לממסר מזהה נפילת מהירות מתחת לסף מוגדר מראש בזמן עבודה מגנה על המנוע מפני עצירה פתאומית או האטה חמורה עקב עומס מכני חריג המייצר זרם גבוה וחימום מהיר.
הגנת זרם חסר או הספק חסר 37:
ניטור רציף של זרם הפאזות או ההספק האקטיבי הנצרך במעגל/קו.
הממסר פועל כאשר ערך ההספק/זרם הנמדד יורד מתחת לסף מינימלי מוגדר, הגנה זו מיועדת להגנה על הציוד המכני אותו המנוע מסובב ולא המנוע עצמו.
ההגנה מונעת נזק במצבים כמו משאבה הפועלת ללא נוזל (עבודה על יבש) או רצועת תמסורת קרועה המערכת רואה את המנוע כפועל בריקם.
הגנת זמן התנעה ממושך 48:
הממסר מפעיל טיימר פנימי ברגע זיהוי זרם התנעה, ההגנה מנתקת את המנוע אם הזרם לא יורד לרמת הזרם הנומינלי בתוך חלון הזמן שהוגדר מראש.
ובכך מגנה על הסטטור והרוטור מפני התחממות קיצונית והרס הבידוד כאשר המנוע לא מצליח להגיע למהירות עבודה עקב מומנט התנגדות גבוה או רוטור נעול
הגבלת מספר התנעות ברצף 66:
מונה דיגיטלי בממסר ההגנה שבמצע מעקב אחר תדירות הפעלת המנוע ומודד את הזמן שחלף בין התנעה להתנעה וחוסם פיזית את יכולת ההפעלה של המפסק.
אם נחצה רף ההתנעות המותרות בשעה או אם המנוע חם מדי.
כידוע זרם התנעה גבוה פי 5 עד 8 מזרם העבודה מה שמייצר מאמץ תרמי כבד. השימוש בהגנה זו מבטיחה פרק זמן מינימלי הנדרש לפיזור החום וצינון הליבה והסלילים לפני ניסיון התנעה נוסף ומאריכים את חיי המנוע.
הגנות על גנרטור :
משמשת כהגנת גיבוי בלבד לתקלות חיצוניות ברשת שלא פונו בזמן או לעומס יתר חריג בסטטור
בגנרטורים זרם הקצר דועך במהירות לאורך זמן בגלל תגובת הארמטורה ולכן הגנת 51 רגילה עלולה שלא לפעול
מסיבה זו משתמשים לרוב בהגנת זרם יתר מבוקרת מתח או תלויית מתח (Voltage-Restrained / Voltage-Controlled Overcurrent – 51V)
פונקציה זו מורידה אוטומטית את סף הזרם של הממסר ככל שמתח הדקים נמוך יותר, מה שמבטיח זיהוי וניתוק של קצר מתמשך גם לאחר דעיכת הזרם
81O / 81U – תדר יתר ותת תדר :
הגנת תדר יתר "81O" משקף מהירות סיבוב גבוהה מדי (מהירות יתר) הנגרם מניתוק פתאומי של הגנרטור מהצרכן (רשת החשמל) בזמן עבודה מלאה ומסכן את הרוטור מכנית עקב כוחות צנטריפוגליים.
הגנת תת תדר "81U" מזהה ירידה במהירות הסיבוב עקב עומס יתר ברשת או אובדן מומנט במניע.
מסכן את להבי הטורבינה עקב כניסה לאזורי תהודה מכנית (רזוננס) העלולים לשבור את הלהבים
59 – מתח יתר (Overvoltage):
מתח יתר "59" מגן על בידוד הסטטור מפני פריצה חשמלית.
פריצה חשמלית יכולה להיגרם כתוצאה מכשל בווסת המתח או עקב השלת עומס פתאומית גדולה הגורמת לזינוק במתח הדקים.
27 – תת מתח (Undervoltage):
ממסר ההגנה תת מתח "27" מזהה נפילות מתח חריפות המעידות על קצר מתמשך ברשת או אובדן יציבות.
משמש לניתוק הגנרטור לפני כניסה למצב עבודה לא יציב או כגיבוי
24 – הגנת עירור יתר (Overexcitation / Volts-per-Hertz):
מגנה על ליבת הגנרטור ושנאי מעלה מתח מפני רוויה מגנטית חמורה.
השטף המגנטי בליבה פרופורציונלי ישירות ליחס בין המתח לתדר (V/f)
עירור יתר מתרחש כאשר המתח עולה בצורה חדה או כשהתדר צונח באופן משמעותי בזמן האטה של הטורבינה כשה-AVR פעיל
במצב רוויה השטף המגנטי פורץ מהליבה ומשרה זרמים בחלקים מבניים שאינם מבודדים, דבר המוביל להתחממות קיצונית והרס הבידוד
הממסר מודד באופן קבוע את היחס V/f ומנתק בהשהיית זמן הפוכה או קצובה בהתאם למגבלות הציוד.
46 – הגנת רצף שלילי :
מגנה על הרוטור מפני התחממות יתר הנובעת מעומס שלוש-פאזי לא סימטרי או קצרים דו-פאזיים ברשת.
חוסר הסימטריה בזרמי הסטטור מייצר שדה מגנטי המסתובב במהירות סינכרונית בכיוון הפוך לכיוון סיבוב הרוטור
שדה הפוך זה חותך את הרוטור בתדר כפול (100 הרץ ברשת של 50 הרץ) ומשרה בו זרמי מערבולת גבוהים זרמים אלו זורמים בגוף הרוטור ובטבעות השיכוך וגורמים לחימום מהיר ועיוות מכני מסוכן
הממסר מחשב את רכיב זרם הרצף השלילי I2 ומפעיל פונקציית ניתוק לפי עקומת האנרגיה התרמית של המכונה (I2²* t = K)
40 – הגנת אובדן עירור (Loss of Excitation):
מזהה נפילה או אובדן מלא של השדה המגנטי ברוטור עקב נתק, קצר בסליל הרוטור או כשל במערכת ה-AVR.
ללא עירור הגנרטור מאבד סינכרוניזציה, מאיץ מעל מהירות הרשת ופועל כגנרטור השראה.
הגנרטור מפסיק לספק הספק רקטיבי Q ומתחילה לצרוך זרם רקטיבי עצום מהרשת לצורך מגנוט.
הזרם הרקטיבי הגבוה גורם לחימום מהיר של הסטטור ולירידת מתח חדה ברשת סביבו המדידה מתבצעת על ידי ממסר עכבה (אימפדנס) המזהה כניסה של וקטור העכבה לתוך עקומת "אובדן העירור" בדיאגרמת R-X
87G – הגנת הפרש (Differential):
משווה באופן רציף בין הזרמים הנכנסים לזרמים היוצאים מסלילי הסטטור מבוססת על מדידה משנאי זרם הממוקמים בצד הניוטרל ובצד הדקים של כל פאזה במצב תקין או בקצר חיצוני הסכום הווקטורי של הזרמים בכל פאזה שווה לאפס בקצר פנימי (פאזה לפאזה או פאזה לאדמה) האיזון מופר והממסר מזהה זרם הפרש פועלת מיידית ללא השהיית זמן לבידוד הגנרטור ומניעת הרס מכני ותרמי של הליבה
64G – הגנת קצר אדמה בסטטור (Stator Earth Fault):
מזהה פריצת בידוד בין סלילי הסטטור לבין גוף הגנרטור המוארק אופן הפעולה תלוי בשיטת הארקת הניוטרל של המכונה בהארקה דרך עכבה גבוהה משתמשים בממסר מתח יתר (59N) המחובר לשנאי מתח על נגד הארקה קצר אדמה מייצר מתח רצף אפס המפעיל את ההגנה ומגן על כ-95% מאורך הסליל מהדקים מטה להגנה של 100% מהסליל (כולל נקודת האפס) משתמשים בהזרקת תדר נמוך או ניטור הרמוניה שלישית
32 – הגנת הספק הפוך (Reverse Power):
מזהה מצב שבו הגנרטור מפסיק לייצר הספק אקטיבי ומתחיל לצרוך אותו מהרשת התופעה מתרחשת עקב כשל במניע הראשוני * עקב חוסר בדלק או כשל במערכת השסתומים במצב זה הגנרטור הופך למנוע סינכרוני ומסובב את המניע הראשוני , הדבר מסכן פיזית את הרכיב המניע הראשוני (חימום יתר של להבי טורבינת קיטור מחוסר זרימה או נזק מכני למנוע דיזל) הממסר מודד את כיוון זרימת ההספק האקטיבי ומנתק את המפסק בהשהיית זמן קצרה
*הרכיב המכני שמספק את האנרגיה הסיבובית לציר הגנרטור הגנרטור מבצע המרת אנרגיה ממכנית לחשמלית והמניע הראשוני הוא מקור האנרגיה המכנית, קיים בטורבינה או מנוע דיזל