Účel ochran , popis funkce a funkční principy jednotlivých druhů používaných ochran

Účel ochran – odpojit nepříznivé provozní stavy a poruchy, dříve, než dojde k poruše sítě nebo alternátoru

Základní části elektrických ochran

Rozběhový (popudový) článek, který porovnává velikost sledované veličiny s její nastavenou hodnotou a nabíhá po jejím překročení.

Spínací kontakty, které při sepnutí nebo rozepnutí uskutečňují další manipulace.

Časový článek (relé), je to část ochrany k nastavení časového zpoždění.

Pomocné relé, zajišťuje další pomocné manipulace.

Ochrana nadproudová

Nejčastěji používaná, chrání vedení proti nadproudu a zkratu. K ochraně alternátoru před přetížením se obvykle používají nadproudové ochrany časově nezávislé, jejichž vypínací čas je při každé velikosti nadproudu stejný. Princip stejný jako u nadproudové ochrany motoru.

Ochrana diferenciální (rozdílová)

Chrání proti vnitřním zkratům vinutí a při zkratech na vývodech v úseku mezi proudovými transformátory. Diferenciální relé porovnává proudy I₁ před a I₂ za alternátorem, které jsou při bezporuchovém stavu stejné a cívkou relé proud neprochází. Při poruše (zkratu ve vinutí dvou fází), vzroste proud I₁ na proud zkratový, proud I₂ se zmenší. Cívkou relé prochází rozdíl proudů, a při překročení nastavených podmínek dá relé impuls k odpojení alternátoru

Ochrana zemní statoru

Chrání proti vnitřním poruchám. Při průrazu statorového vinutí na kostru (zem), se v uzlu alternátoru objeví napětí proti zemi. Když je porucha blízko vývodu vinutí alternátoru, je poruchové napětí největší. Čím blíže je zemní spojení k uzlu alternátoru, tím je poruchové napětí menší. Proto že rozsah poruchových napětí je veliký, je ochrana vybavena automatickým přepínáním citlivosti.

Zemní ochrana rotoru alternátoru

Slouží k hlídání stavu izolace budícího vinutí alternátoru přiloženým střídavým napětím. Při jednoduchém zemním spojení budícího vinutí rotoru alternátoru není jeho provoz ohrožen. Porucha se však musí co nejrychleji odstranit, protože při druhém zemním spojení vznikne ve vinutí rotoru zkrat a deformace magnetického pole. To způsobí chvění rotoru a velké rázy, takže může dojít ke zničení stroje. Na svorky budícího vinutí je přes oddělovací kondenzátor připojeno pomocné střídavé napětí 100 V (hlídací napětí).

Závitová ochrana vinutí statoru alternátoru

Závitová ochrana zasáhne při poškození izolace a zkratu mezi závity vinutí téže fáze. Při zkratu mezi závity téže fáze vznikne mezi uzlem stroje O a mezi uzlem O‘ primárních vinutí napěťových transformátorů, zapojených do hvězdy, napětí, a relé A naběhne. Při bezporuchovém stavu je napětí mezi uzly OO‘ nulové. Hlavní význam této ochrany je, že působí tehdy, když nemůže zasáhnout ochrana rozdílová ani zemní, které působí jen při větších poruchách

Ochrana před zpětným výkonem

Chrání, aby alternátor nepracoval jako motor. Působí při poklesu otáček turbíny, např. při poškození lopatek. Odpojením alternátoru od sítě a vypnutím přívodu páry ochrana zabrání zničení turbíny. Funkce je založena na tom, že při chodu alternátoru jako synchronní elektromotor má proud v přívodech opačný směr než při chodu jako alternátor. Ochrana může vypínat mžikově, nebo se zpožděním. Její působení se však váže na působení strojních ochran, aby nedošlo k odstavení stroje při přechodných stavech.

Napěťová ochrana

Při zkratech v síti a na přípojnicích, při odpojení zatíženého alternátoru, při selhání regulátoru otáček, při připojení alternátoru k síti s velkou kapacitou může vzrůst napětí na svorkách generátoru nad přípustnou mez, a může dojít k poškození izolace jeho vinutí. V přečerpávacích elektrárnách při provozu alternátoru jako synchronního motoru zase nepříznivě působí, když se napětí sníží pod přípustnou mez. Proto se používají nadpěťová a podpěťová relé.

Ochrana před nadměrným oteplením

Zvýšení teploty ve vybraných místech ve stroji signalizují kontaktní teploměry. Pokud teplota dále stoupá, stroj se odpojí a zastaví.

Ochrana před požárem

Impuls dávají kontaktní teploměry nebo ochrany rozdílová nebo statorová, které zapůsobí. Požár je hašen pomocí CO₂.