Zaštita generatora u postrojenju

Bosna i Hercegovina 
Federacija Bosne i Hercegovine 
Hercegovačko-neretvanski kanton 
J.U. „Srednja škola“ Konjic
Elektrotehnička škola

Maturski rad iz elektroenergetskih postrojenja

GENERATOR U POSTROJENJU

(zaštita generatora)

Mentor:                                                                                                          Učenik:

Lepara Mustafa,dipl. ing.el.                                                                            Hakalović Edmin

Konjic, maj 2015.

0

SADRŽAJ

1

UVOD.........................................................................................................................................1

2

GENERATOR U POSTROJENJU....................................................................................................2

2.1

Princip rada, osnovni dijelovi i osnovni podaci.........................................................................2

2.2

Podjela generatora...................................................................................................................4

2.3

Hlađenje generatora.................................................................................................................4

2.4

Regulacija napona generatora.................................................................................................5

2.5

Paralelan rad sinhronih generatora.........................................................................................6

3

ZAŠTITA GENERATORA...............................................................................................................7

3.1

Statorska zaštita od kratkog spoja...........................................................................................8

3.2

Statorska zaštita od zemljospoja............................................................................................14

3.3

Statorska zaštita od međuzavojnog spoja..............................................................................16

3.4

Rotorska zaštita od zemljospoja i međuzavojnog spoja.........................................................17

3.5

Zaštita od preopterećenja.......................................................................................................18

3.6

Zaštita od porasta napona.....................................................................................................19

3.7

Zaštita od požara....................................................................................................................19

3.8

Zaštita od nesimetričnog opterećenja....................................................................................20

3.9

Zaštita od povratne snage......................................................................................................20

3.10

Demagnetizacija generatora..................................................................................................20

4

Zaključak..................................................................................................................................22

5

Literatura.................................................................................................................................23

2

2 GENERATOR U POSTROJENJU

2.1 Princip rada, osnovni dijelovi i osnovni podaci

Električne   mašine   ili   električni   strojevi   jesu   naprave   za   pretvaranje   jednog   oblika 

energije   u   energiju   drugog   oblika   pri   čemu   se   u   barem   jednom   obliku   javlja   električna 
energija.Generatori   su   električni   strojevi   koji   mehaničku   energiju   pretvaraju   u   električnu 
energiju.   Najzastupljenija   je   izvedba   generatora   kao   rotacijskog   stroja,   koji   se   sastoji   od 
nepokretnog vanjskog dijela (statora) unutar kojeg se nalazi okretni dio (rotor) koji se okreće 
vanjskim pogonskim strojem.

Prema   vrsti   električne   struje   koju   proizvode   mogu   biti   istosmjerni   (koji   proizvode 
istosmjernu električnu struju) i izmjenični (koji proizvode izmjeničnu električnu struju).

Pretvaranje električne energije nije i ne može biti savršeno, jer svu energiju koju dovodimo u 
električnu mašinu ne možemo nikada pretvoriti u drugi (željeni) oblik. Korisna energija jest 
ona koju u mašini pretvorimo u željeni oblik. Razlika između dovedene i korisne energije jesu 
gubici   električne   energije.   Oni   se   redovno   u   električnim   mašinama   pretvaraju   u   toplotnu 
energiju, koja se predaje okolini i koja je izgubljena za dalje korišćenje.
Jednostavni generator se sastoji od izvora magnetskog polja (magneta ili elektromagneta), te 
vodiča koji se kreće kroz to magnetsko polje tako da siječe silnice magnetskog polja. Pri tome 
se u vodiču inducira elektromotorna sila (napon), koja je razmjerna gustoći magnetskog polja 
(tj. magnetskoj indukciji) i brzini vodiča, a ovisna je i o kutu po kojim vodič siječe magnetske 
silnice. Kako bi se postigli veći inducirani naponi umjesto pojedinačnog vodiča se koristi 
zavojnica, dakle niz serijski spojenih vodiča koji se vrte kroz nejednoliko magnetsko polje.
Funkcionisanje električnih mašina zasniva se na tri osnovna zakona elektrotehnike:

-

Zakon indukcije

-

Zakon elektromagnetnog polja i

-

Zakon sile u magnetnom polju

Opšti zakon indukcije kaže da se u zatvorenoj petlji, koja obuhvaća magnetni tok 

ø

indukuje električni napon 

e

, koji je jednak brzini promjene magnetnog toka u petlji, a takvog 

je smjera da proizvodi struju koja se protivi promjeni magnetnog toka:

e

=−

Δ ø

Δ t

Za induciranje napona potrebna je promjena magnetnog toka. Ta promjena se može 

izazvati na dva načina:

-

dio električne mašine u kojoj se stvara magnetni tok i petlja u kojoj se idukuje napon 
miruju, a mijenja se vrijednost magnetnog toka; to se postiže tako da se mijenja struja 
u magnetnom krugu

-

vrijednost magnetnog toka se ne mijenja, ali mehaničkim kretanjem mijenja se dio 
magnetnog toka koji obuhvata petlja.

3

Zakon   elektromagnetnog   proticanja   povezuje   električne   struje   i   magnetne   tokove. 

Gustoća magnetnog toka, magnetna indukcija B vezana je s magnetnim poljem pomoću jačine 
magnetnog polja H odnosno: 

B=µ

∙

H,

gdje   je   µ   permeabilitet,   veličina   koja   je   karakteristična   za   materijal   kroz   koji   se   zatvara 

magnetno polje. 

Zakon o sili koja djeluje na vodiče u magnetnom polju slijedi iz Bio-Savarovog zakona i 

glasi:

F=B

il

gdje je F sila koja djeluje na vodič dužine  

l  

kroz koji teče struja  

i,  

pri čemu su smjerovi 

veličina B i 

l 

okomiti.

U   sinhronoj   električnoj   mašini   (generatoru   ili   motoru),   čiji   je   osnovni   sastav 

prikazan   na   slici  

1.

  uzbudno   magnetno   polje   rotira,   a   vodiči   u   kojima   se   indukuje 

napon,   takozvani   armaturni   vodiči   ili   armaturni   namot,   miruju   i   nalaze   se   na 
nepokretnom dijelu mašine, tj. na statoru.

Slika

1. - Osnovi sastav sinhrone električne mašine

5

pogon   generatora   pod   punim   teretom   za   pola   sata.   Ako   rashladna   voda   sadrži   nečistoću 
(pijesak,mulj,lišće i sl.) onda se prečišćava filterima.
Namoti generatora mogu se hladiti vodom ili uljem.

2.4 Regulacija napona generatora

Napon   na   stezaljkama   sinhronog   generatora   nije   konstantan   i   stalno   se   mijenja   s 

promjenom opterećenja. Karakteristika spoljnjeg napona ili spoljna karakteristika prikazuje 
kako   se   pri   stalnoj   brzini   okretanja  

n

  i   stalnoj   pobudnoj   struji  

I'

  mijenja   napon  

U

  na 

stezaljkama statora generatora pri promjeni statorske struje 

I

, uz stalni faktor snage 

cosφ. 

Sa 

porastom opterećenja, tj. sa porastom struje  

I

, napon opada ako struja kasni za naponom. 

Može i da raste sa porastom opterećenja, ako struja prednjači pred naponom. Na slici 2. 
predstavljene su spoljne karakteristike za konstantnu vrijednost pobudne struje, a za različite 
faktore snage. 

Slika 2. -Spoljne karakteristike sinhronog generatora

Potrošači, međutim, zahtijevaju konstantan napon, bez obzira na struju koju uzimaju iz 

generatora i bez obzira na svoj faktor snage. Stoga je zadatak uređaja za regulaciju napona da 
obezbijede   da   napon   na   stezaljkama   sinhronog   generatora   bude   konstantan.  

Napon 

generatora se reguliše promjenom pobudne struje. 

Prema izvoru iz kojeg se dobija pobudna struja razlikujemo:
           -    samopobudne sinhrone generatore, i 
           -    sinhrone generatore sa stranom pobudom

Samopobudni sinhroni generatori  

grade se za snage do 1000 kVA. Do danas je teoretski 

obrađen i praktično ispitan niz sistema za samopobudu generatora, ali je njihova zajednička 
karakteristika   da   generator   nema   vanjske   pobude.   Jasno   je,   međutim,   da   generator   ima 
pobudni namot, ali se on napaja iz posebnog pobudnog uređaja koji se sastoji od specijalnog