background image

Z

warcia z ziemią uzwojenia sto-
jana należą do najczęściej wy-

stępujących zakłóceń w pracy gene-
ratora, a ich przyczyną jest uszko-
dzenie izolacji uzwojenia. Skutkiem 
może być nie tylko poważne uszko-
dzenie uzwojenia stojana, lecz też 
awaria żelaza rdzenia magnetyczne-
go. Rozmiar zniszczenia zależy od 
wartości prądu zwarcia z ziemią i 
od czasu trwania zwarcia. Wymaga 
się zatem, aby każdy generator o na-
pięciu większym niż 1 kV był wypo-
sażony w zabezpieczenie reagujące 
na zwarcia z ziemią obejmujące 
uzwojenia stojana w możliwie du-
żym zakresie. Przyjmuje się, że przy 
zwarciach w zakresie od 0 do 95% 
uzwojenia stojana, zabezpieczenie 
ziemnozwarciowe działa szybko, z 
opóźnieniem (0,3÷1,0) s. Wymaga 
się również, aby zabezpieczenie 
ziemnozwarciowe generatora, któ-
rego uzwojenia stojana chłodzone 
są wodą, obejmowało  100% tych 
uzwojeń. To ostatnie wymaganie 
dotyczy generatorów wielkiej 
mocy. 

generator bezpośrednio 

powiązany z szynami zbiorczymi

Bezpośrednia praca generatora 

na szyny zbiorcze stosowana jest na 
ogół w sieci z izolowanym punktem 
neutralnym. W przypadku sieci roz-
ległej, charakteryzującej się dużym   
prądem ziemnozwarciowym, naj-
lepszym kryterium wykrywania 
zwarcia z ziemią uzwojenia stoja-
na generatora jest składowa zero-
wa prądu
. Filtrem składowej zero-

wej jest najczęściej  przekładnik prą-
dowy typu Ferranti (rys. 1).

Wartość prądu rozruchowego 

wybiera się tak, aby zabezpieczenie 
reagowało na zwarcia w uzwojeniu 
stojana i nie działało przy zwarciach 
zewnętrznych. Wartość prądu roz-
ruchowego określa poniższa zależ-
ność:  

Wzór 1

gdzie:

 

Wzór 2

–  prąd zewnętrznego zwarcia z zie-

mią na szynach:

C

0G

 – pojemność zerowa uzwojenia 

stojana generatora,

U

NG

 – międzyprzewodowe napięcie 

znamionowe generatora,

ω = 314 pulsacja
k

b

 =1,2 – współczynnik bezpieczeń-

stwa

k

p

 = 0,98 – współczynnik powrotu 

 

Wzór 3

– minimalny prąd zwarcia w uzwoje-

niu stojana generatora, mierzony 

za pośrednictwem filtru składowej 
zerowej, przy którym zabezpiecze-
nie powinno działać,

C

0S

 – pojemność zerowa sieci ze-

wnętrznej,

k

= 2 – współczynnik czułości,

α - miejsce zwarcia określone licz-

bą zwojów liczonych od punk-
tu neutralnego. Zakres działa-
nia zabezpieczenia wynosi zatem 
(1-

α). Wymaga się, żeby zabezpie-

czenie obejmowało co najmniej 
70% uzwojeń stojana, a wówczas 
α ≤ 0,3.

Zakres działania omawiane-

go rodzaju zabezpieczenia na ogół 
nie przekracza 70% liczby zwojów  
stojana generatora, licząc od jego 
zacisków.

Z podanych wyżej zależności 

wynika, że najmniejsza liczba nie 
zabezpieczonych zwojów uzwoje-
nia stojana wynosi: 

Wzór 4

Aby zapobiec nie selektywne-

mu działaniu zabezpieczenia przy 
prądach wyrównawczych spowo-
dowanych zewnętrznymi zwarcia-
mi międzyfazowymi, stosuje się 
blokowanie jego działania  przy po-
budzeniu zabezpieczenia reagujące-
go na zwarcia zewnętrzne. Funkcję 
ochrony generatora przed skutkami 
zwarć zewnętrznych spełnia na ogół 
zabezpieczenie impedancyjne (21) 
lub nadprądowe z blokadą napię-
ciową (51/27). Zabezpieczenie ziem-
nozwarciowe stojana generatora po-
winno działać na wyłączenie turbo-

zespołu z opóźnieniem (0,5÷1,0) s. 
W przypadku sieci charakteryzują-
cej się małym prądem ziemnozwar-
ciowym, kryterium wyboru warto-
ści rozruchowej (1) nie może być 
spełnione, bo trzeba wtedy zasto-
sować zabezpieczenie ziemnozwar-
ciowe, kierunkowe
 (rys. 2).

Zabezpieczenie mierzy prąd 

zerowy za pośrednictwem filtru 
składowej zerowej prądu oraz na-
pięcie zerowe za pośrednictwem 
filtru składowej zerowej napięcia 
(otwarty trójkąt przekładników 
napięciowych). Wartość rozrucho-
wą wybiera się według poniższej 
zależności: 

Wzór 5

Selektywność działania uzysku-

je się dzięki kierunkowości przekaź-
nika pomiarowego. Pomiar kąta 
między prądem  i napięciem po-
zwala na stwierdzenie, czy zwarcie 
z ziemią zlokalizowane jest w gene-
ratorze, czy na zewnątrz.

Rys. 1  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe ge-

neratora powiązanego bezpośrednio z 

szynami zbiorczymi

Rys. 2  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe sto-

jana generatora, zerowoprądowe, kie-

runkowe

26

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r   3 / 2 0 0 4

a u t o m a t y k a   z a b e z p i e c z e n i o w a

25

zabezpieczenie 

ziemnozwarciowe 

stojana generatora

dr inż. Sylwia Wróblewska – Instytut Energetyki, Warszawa

background image

generator pracujący 

w bloku z transformatorem

W przypadku generatora pra-

cującego w bloku z transformato-
rem, wielkością kryterialną umoż-
liwiającą wykrywanie zwarć z zie-
mią w uzwojeniu stojana jest skła-
dowa zerowa napięcia
. Może ona 
być mierzona zarówno w punkcie 
neutralnym generatora (I na rys. 3)
jak i na jego zaciskach (II na rys. 
3)
. Wymaga się, aby zabezpieczenie 
ziemnozwarciowe stojana generato-
ra nie działało przy zwarciach z zie-
mią w obwodach górnego napięcia 
(GN) bloku.   

W przypadku zwarcia z ziemią 

w obwodach GN bloku, do obwo-
dów generatora przenosi się na-
pięcie zerowe określone zależno-
ścią: 

Wzór 6

gdzie:

U

fGN

 – fazowe, znamionowe fazowe 

napięcie obwodów GN bloku,

k = 0,5 ÷ 0,6
C

T

 – pojemność między uzwojeniami 

GN i dolnego napięcia (DN) jednej 
fazy transformatora,

C

T2

 – pojemność jednej fazy uzwo-

jenia DN transformatora wzglę-
dem ziemi,

C

G

 – pojemność jednej fazy uzwoje-

nia generatora względem ziemi.

Wartość rozruchowa przekaź-

nika zerowonapięciowego 59GN1 
(rys. 3) musi zatem spełniać waru-
nek: 

Wzór 7

a wartość rozruchową przekaźnika 
zerowonapięciowego 59GN2 wy-
znacza zależność: 

Wzór 8t

gdzie:
k

n

 = 1,2÷1,4 – współczynnik bez-

pieczeństwa,

J

u1

, J

u2

 – przekładnia przekładników 

napięciowych.

Ze względu na zagrożenia, jaki-

mi są dla generatora zwarcia z zie-
mią, należy dążyć do tego, aby były 
wykrywane w możliwie  najszer-
szym zakresie uzwojenia stojana. 
Dla generatorów o mocy większej 
lub równej 50 MW wymaga się, aby 
zakres ten wynosił 95% uzwojeń
Oznacza to, że wartość rozrucho-
wa przekaźnika zerowonapięcio-
wego powinna wynosić 0,05 U

N

Wymaganie 
nie działania 
zabezpiecze-
nia ziemno-
zwarciowe-
go generato-
ra przy zwar-
ciach w ob-
wodach GN 

bloku, często uniemożliwia czułe 
nastawienie przekaźnika ziemno-
zwarciowego bez stosowania środ-
ków specjalnych. Napięcie zero-
we, przenoszone do obwodów DN 
bloku przy zwarciach w obwodach 
GN bloku, wynosi bowiem na ogół 
(0,2÷0,3) UN. Napięcie to można 
ograniczyć przez włączanie między 
punkt neutralny generatora i zie-
mię rezystora (R) lub kondensato-
ra (C

D

), rozszerzając przez to zakres 

działania zabezpieczenia zerowona-
pięciowego do 95% uzwojeń.

W przypadku zastosowania re-

zystora uziemiająceego R (rys. 4)
napięcie przenoszone do obwo-
dów generatora przy zwarciu z zie-
mią w obwodach GN bloku wyno-
si: 

Wzór 9

Na ogół wystarczającą wartością 

rezystancji uziemiającej do uzyska-

nia 95-procentowego zakresu dzia-
łania  zabezpieczenia, jest wartość 
R = 1000 W. Pozostałe parametry 
rezystora powinny wynosić:

Napięcie znamionowe: 

Maksymalna wartość prądu obcią-
żenia krótkotrwałego:

na ogół I

max10s 

= 10 A

Zastosowanie rezystancji uzie-

miającej w punkcie neutralnym ge-
neratora jest również korzystne, ze 
względu na tłumienie przepięć re-
zonansowych i ziemnozwarcio-
wych, które mogą występować w 
obwodach DN bloku.

W przypadku kondensatora 

uziemiającego (C

D

) punkt neutral-

ny (rys. 5), napięcie przenoszone 
do obwodów generatora przy zwar-
ciu z ziemią w obwodach GN bloku 
wynosi: 

Wzór 10

gdzie:
C

D

 – wartość pojemności kondensa-
tora uziemiającego punkt neutral-
ny generatora.

Zwykle przy wyborze omawia-

nego sposobu rozszerzania zakre-
su działania zabezpieczenia ziem-
nozwarciowego, do punktu neutral-
nego generatora przyłącza się dwa 
szeregowo połączone kondensatory 
(C

D1

 i C

D2

 na rys. 5). Powstaje wów-

czas pojemnościowy dzielnik na-
pięcia
, który może spełniać funkcję 

przekładnika na-
pięciowego, wy-
korzystywanego 
do pomiaru na-
pięcia zerowego 
w punkcie neu-
tralnym genera-
tora. Przekładnia 

Rys. 3  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe generatora z izolowanym punk-

tem neutralnym  pracującego w bloku z transformatorem: a|układ 

blokowy, b|schemat zastępczy dla składowej zerowej napięcia

a

b

a

Rys. 4  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe generatora z punktem neu-

tralnym uziemionym przez rezystor, pracującego w bloku z 

transformatorem: a|układ blokowy, b|schemat zastępczy dla 

składowej zerowej napięcia

b

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r   3 / 2 0 0 4

a u t o m a t y k a   z a b e z p i e c z e n i o w a

26

25

background image

napięciowa tego dzielnika wynosi: 

Wzór 11

gdzie: 

Wzór 12

 – wypadkowa po-

jemność dzielnika.

Omówiony sposób realizacji za-

bezpieczenia ziemnozwarciowego, 
stosowany często w krajowej ener-
getyce dla generatorów blokowych 
o mocy 50 MW i 125 MW, umożli-
wia obejmowanie uzwojeń stojana 
generatora w zakresie 95% lub na-
wet szerszym.  Kondensatory po-
trzebne do realizacji zabezpiecze-
nia, produkowane są w kraju. Ich 
zainstalowanie w punkcie neutral-
nym generatora eliminuje potrze-
bę stosowania w tym miejscu prze-
kładnika napięciowego. 

Zabezpieczenie ziemnozwarcio-

we stojana, obejmujące 95% uzwo-
jeń stojana generatora pracującego 

w bloku z transformatorem, powin-
no działać na wyłączenie bloku i za-
trzymanie turbiny z opóźnieniem  t 
= (0,3÷0,6) s. 

Dla generatora wielkiej mocy

zwłaszcza wówczas, gdy jego uzwo-
jenia stojana chłodzone są wodą

wymaga się, aby zabezpieczenie 
ziemnozwarciowe obejmowało 
100% uzwojeń stojana
. Do iden-
tyfikacji zwarć w pobliżu punktu 
neutralnego generatora stosowa-
ne są dwa sposoby:  

ƒ

 wymuszanie prądu doziemnego 

przez wprowadzenie napięcia z 

obcego źródła mię-
dzy punkt neutral-
ny generatora i 
ziemię,

ƒ

 wykorzystanie 

istnienia trzeciej 
harmonicznej w 
napięciu fazowym 

generatora.

Pierwszy sposób polega na 

wprowadzeniu do punktu neutral-
nego napięcia o częstotliwo-

Rys. 5  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe generatora z punktem neu-

tralnym uziemionym kondensator, pracującego w bloku z 

transformatorem: a|układ blokowy, b|schemat zastępczy 

dla składowej zerowej napięcia

a

b

Rys. 6  Zabezpieczenia ziemnozwarciowe 

obejmujące 100% uzwojeń stojana ge-

neratora pracującego w bloku z trans-

formatorem: 59 GN – przekaźnik ziem-

nozwarciowy obejmujący 95% uzwo-

jeń, 64 – przekaźnik ziemnozwarciowy 

obejmujący 100% uzwojeń

28

27

background image

ści mniejszej od 50 Hz z generatora 
GS (rys. 6). W europejskich rozwią-
zaniach  częstotliwość tego napięcia 
wynosi 12,5 Hz lub 20 Hz.

Przy zwarciu z ziemią zostaje 

wymuszony prąd o częstotliwo-
ści generatora GS, który powodu-
je działanie przekaźnika prądowe-
go (64S). Wartość prądu rozrucho-
wego przekaźnika ziemnozwarcio-
wego jest miarą rezystancji izola-
cji uzwojenia stojana generatora. 
Poza kryterium prądowym, układ 
pomiarowy przekaźnika ziemno-
zwarciowego kontroluje sygnaly 
kodowane, które emitowane są w 
czasie przepływu prądu o często-
tliwości generatora GS. Kodowa-
nie ma zapobiegać nieselektywne-
mu działaniu zabezpieczenia przy 
sygnalach zakłócających (np. ferro-
rezonans) o częstotliwosci subhar-
monicznej. Poza zabezpieczeniem 
100-procentowym ziemnozwarcio-
wym, należy stosować omówione 
wyżej zabezpieczenie obejmujące 
95% uzwojeń 596N. 

Drugi sposób realizacji zabez-

pieczenia ziemnozwarciowego 
obejmującego 100% uzwojeń stoja-
na polega na wykorzystaniu obec-

ności trzeciej harmonicznej w na-
pięciu fazowym generatora
.  Ry-
sunek 7
 przedstawia rozkład trze-
ciej harmonicznej napięcia wzdłuż 
uzwojenia stojana dla różnych sta-
nów pracy generatora. 

W rozwiązaniach światowych, 

do wykrywania zwarć w pobli-
żu punktu neutralnego generato-
ra, wykorzystywane są następują-
ce kryteria:

ƒ

 zmniejszenie się wartości trzeciej 

harmonicznej napięcia mierzone-
go w punkcie neutralnym,

ƒ

 wzrost wartości trzeciej harmo-

nicznej napięcia mierzonego na 
zaciskach,

ƒ

 pojawienie się rożnicy trzecich 

harmonicznych napięć mierzo-
nych na zaciskach i w punkcie 
neutralnym generatora.

Największą czułością charak-

teryzuje się zabezpieczenie re-
agujące na różnicę  trzecich har-
monicznych napięć mierzonych 
na zaciskach i w punkcie neu-
tralnym generatora
. Na rysun-
ku 8
 przedstawiono  zabezpiecze-
nie, które realizuje to kryterium. 
W krajowej energetyce uzyskano 
z takim rozwiązaniem bardzo do-
bre doświadczenia ruchowe. Przy 
pracy normalnej, stan równowa-
gi układu pomiarowego zabezpie-
czenia, określony stosunkiem trze-
cich harmonicznych napięć mierzo-
nych na zaciskach i w punkcie neu-
tralnym generatora, zależy od po-
jemności zerowych obwodów DN  
bloku. Warunek równowagi  ukła-
du pomiarowego określony jest 
zależnością: 

Wzór 13

U

U

C

C

hN

hZ

z

N

3

3

= Σ

gdzie:

 – suma pojem-

ności obwodów DN bloku, po-

cząwszy od środka uzwojenia ge-
neratora,

 – pojemność uzwojenia 

stojana począwszy od jego środka 
do punktu neutralnego,

U

3hZ

 – trzecia harmoniczna napię-

cia mierzonego za zaciskach ge-
neratora,

U

3hN

 – trzecia harmoniczna napięcia 

mierzonego w punkcie neutral-
nym generatora.

Zabezpieczenie zrównoważo-

ne w stanie pracy normalnej dzia-
ła przy zakłóceniu tej równowagi, 
a więc wówczas, kiedy pojawia się 
różnica trzecich harmonicznch na-
pięć, przy zwarciu z ziemią  uzwo-
jeń w pobliżu punktu neutralnego 
oraz w pobliżu zaciskow generato-
ra. Omawiany sposób zabezpiecze-
nia charakteryzuje się martwą stre-
fą w środkowej części uzwojeń.

 Dla zapewnienia odpowiedniej 

czułości zabezpieczenia, punkt neu-
tralny generatora powinien być izo-
lowany. Nie należy do punktu neu-
tralnego włączać omówionych wy-
żej rezystorów ani kondensato-
rów uziemiających. W przypadku, 
gdy punkt neutralny generatora 

jest izolowany, czułość omawiane-
go układu jest bardzo duża. Możli-
we jest wykrywanie obniżenia izo-
lacji punktu neutralnego do ok. 3 
kiloomów. Zabezpieczenie ziemno-
zwarciowe, obejmujące 100% uzwo-
jeń stojana, powinno działać z opóź-
nieniem t = (1÷5) s i powodować 
wyłączenie bloku wraz z turbiną. 
Poza stuprocentowym zabezpie-
czeniem ziemnozwarciowym (64S 
na rys. 8) należy stosować zabezpie-
czenie reagujące na składową zero-
wą napięcia (59GN na rys. 8).   Za-
bezpieczenie to powinno być od-
strojone od napięć zerowych prze-
noszonych do obwodów generatora 
przy zwarciach z ziemią i w obwo-
dach GN bloku (U

0G

 – zależność 6). 

Zakres tego zabezpieczenia, wobec 
izolowanego punku neutralnego, 
nie przekracza na ogół  85% uzwo-
jeń stojana generatora.

generator powiązany z transfor-

matorem blokowym przez wy-

łącznik

W ostatnich latach, ze wzglę-

dów ruchowych i ekonomicznych, 
między generatorem i transforma-
torm blokowym często jest insta-
lowany wyłącznik, tzw. wyłącznik 
generatorowy. Z uwagi na koniecz-
ność ograniczenia przepięć, między 
każdy z biegunów tego wyłącznika 
i ziemię włączony jest kondensa-
tor (na rys. 9 to C

W1

, C

W2

) o dużej 

wartości pojemności (ok. 130 nF – 
260 nF). Wynikają stąd rozmaite ob-
wody dla składowej zerowej napię-
cia przy otwartym i  przy zamknię-
tym wyłączniku generatorowym. 
Przy otwartym wyłączniku genera-
torowym (na rys. 9 to b), w przypad-
ku zwarcia z ziemią w obwodach GN 
bloku,  do obwodów DN przenoszo-
ne jest napięcie: 

Wzór 14

Rys. 8  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe 

obejmujące 100%  uzwojeń stojana 

reagujące na różnicę trzecich harmo-

nicznych napięć mierzonych na zaci-

skach i w punkcie neutralnym gene-

ratora: 64S – człon pomiarowy zabez-

pieczenia 100-procentowego, 59GN – 

człon pomiarowy zabezpieczenia obej-

mującego ok. 80% uzwojeń stojana

27

Rys. 7  Rozkład trzeciej harmonicznej napię-

cia wzdłuż uzwojenia stojana genera-

tora: a|stan pracy normalnej, b|zwar-

cie w punkcie neutralnym generatora, 

c|zwarcie na zaciskach generatora

a

b

c

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r   3 / 2 0 0 4

a u t o m a t y k a   z a b e z p i e c z e n i o w a

28

background image

gdzie:
C

W2

 – pojemność włączona między 

biegun  wyłącznika generatoro-
wego od strony transformatora i 
ziemię.

Przy zamkniętym wyłączni-

ku generatorowym (na rys. 9 to 
c), w przypadku zwarcia z zie-
mią w obwodach GN bloku,  do 
obwodów DN przenoszone jest 
napięcie: 

Wzór 15

gdzie:
C

W1

 – pojemność włączona między 

biegun  wyłącznika generatorowe-
go od strony generatora i ziemię.

W przypadku istnienia rezy-

stora uziemiającego, punkt neu-
tralny generatora i napięcie prze-

noszone do obwodów generatora 
wynosi: 

Wzór 16

Widać, że napięcie zerowe U

0DN

  

jest znacznie większe niż napięcie 
U

0G

. Przy wymaganiu odstrojenia 

zabezpieczeń ziemnozwarciowych 
obwodów DN bloku, wartość roz-
ruchowa przekaźnika zerowona-
pięciowego powinna być inna w 
warunkach zamkniętego, a inna 
w warunkach otwartego wyłącz-
nika generatorowego
. Oznacza to 
konieczność przewidywania co naj-
mniej dwóch zabezpieczeń ziem-
nozwarciowych
 (rys. 9):

ƒ

 z przekaźnikiem zerowonapięcio-

wym (59GN1), który mierzy napię-
cie zerowe w punkcie neutralnym 
generatora; wartość napięcia roz-
ruchowego (U

r1

) tego przekaźni-

ka, wyznaczona wg zależności (7), 
powinna być odstrojona od napie-
cia U

OG

; przekaźnik ten, obejmują-

cy zwarcia z ziemią w 95% uzwo-
jeń stojana, powinien działać z 
krótkim czasem (t

1

=0,3 s) na wy-

łączenie i odwzbudzenie genera-
tora i wyłączenie turbiny;

ƒ

 z przekaźnikiem zerowonapięcio-

wym (59GN2), który mierzy na-
pięcie zerowe między transfor-
matorem blokowym i generato-
rem; wartość napięcia rozrucho-
wego (U

r2

) tego przekaźnika, wy-

znaczona wg zależności (8),  po-
winna być odstrojona od 

Rys. 9  Zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana generatora pracującego w bloku z transforma-

torem przez wyłącznik generatorowy: a) układ blokowy, b) schemat zastępczy dla skła-

dowej zerowej napięcia przy otwartym wyłączniku generatorowym, c) schemat zastęp-

czy dla składowej zerowej napięcia przy zamkniętym wyłączniku generatorowym, d) 

schemat funkcjonalny zabezpieczeń ziemnozwarciowych; W1 – wyłączenie i odwzbudze-

nie generatora , wyłączenie turbiny; W2 – wyłączenie bloku

a

b

c

d

30

29

background image

napięcia U

0DN

; na ogół wyma-

ganie odstrojenia tego przekaźni-
ka od napięcia U

0Gwo

 pozwala na 

zabezpieczenie jedynie ok. 40-50% 
uzwojeń stojana generatora; prze-
kaźnik 59GN2 powinien działać z 
nieco dłuższym czasem (t

2

=0,6 s) 

na wyłączenie bloku.

Korzystnym rozwiązaniem, ze 

względu na rednundancję zabezpie-
czeń ziemnozwarciowych generato-
ra, byłoby przewidywanie dodatko-
wego przekaźnika ziemnozwarcio-
wego (59GN3 – rys. 9) w obwodach 
DN bloku, włączanego do pracy przy 
zamkniętym wyłączniku generato-
rowym. Przy realizacji zabezpie-
czeń w technice cyfrowej, powie-
lanie funkcji zabezpieczeniowych 
nie stwarza problemów ani dodat-
kowych kosztów. Wartość rozrucho-
wa tego przekaźnika odstrojona od 
napięcia U

0G

  umożliwiałaby obej-

mowanie zwarć w zakresie   95% 
uzwojeń stojana. Opóźnienie dzia-
łania tego przekaźnika mogłoby być 
krótkie (t

1

=0,3 s).

Różne pojemności zerowe ob-

wodów DN bloku przy zamknię-
tym i otwartym wyłączniku gene-
ratorowym mają również wpływ 
na poprawność pomiaru zabez-
pieczenia ziemnozwarciowego 
obejmujacego 100% uzwojeń sto-
jana
, reagującego na różnicę trze-
cich harmonicznych napięć, mie-
rzonych na zaciskach i w punkcie 
neutralnym generatora.

Przy zamkniętym wyłącz-

niku WG stan równowagi ukła-
du pomiarowego określa zależ 
ność: 

Wzór 17

Przy otwartym wyłączniku ge-

neratorowym, warunek równowagi 
układu pomiarowego zabezpiecza-
nia określony jest zależnością:

 

Wzór 18

Wartość określona zależnością 

(17) jest, często dwukrotnie więk-
sza od wartości określonej zależno-
ścią (18). Wówczas układ pomiaro-
wy zabezpieczenia zrównoważony 
przy zamkniętym wyłączniku ge-
neratorowym, staje się niezrówno-
ważony przy otwartym wyłączniku. 
Nie można więc oczekiwać czułego 
wykrywania zwarć z ziemią. 

Dla zapewnienia optymalnej 

czułości omawianego zabezpiecze-
nia należałoby stosować zabezpie-
czenie cyfrowe z dwiema opcjami 
wielkości nastawieniowych
. Wy-
bór odpowiedniej opcji powinien 
zależeć  od stanu położenia wy-
łącznika generatorowego
.

literatura

1.

 Żydanowicz J., Elektroenergetycz-

na automatyka zabezpieczeniowa, 
t. II, WNT,  Warszawa 1985.

2.

 IDEE Power Engineering Society, 

Protection of Synchronous Gene-
rators, 1995.

3.

 Wróblewska S., Winkler W., Ten-

dencje rozwojowe urządzeń elek-
troenergetycznej automatyki za-
bezpieczeniowej, Konferencja Ju-
bileuszowa 45-lecie Służb  Zabez-
pieczeń  i Automatyki w Energety-
ce, 1996.

4.

 Winkler W., Wiszniewski A., Auto-

matyka zabezpieczeniowa w sys-
temach elektroenergetycznych, 
WNT, Warszawa 1999.

5.

 Lohmann M., Ograniczenia wy-

maganej czułości zabezpieczenia 
ziemnozwarciowego obejmujące-
go 100% uzwojeń stojana genera-
tora, Automatyka Elektroenerge-
tyczna, Nr 4 2003.

29

30