Generator Shaft Current Protection With ABB REX640 Protection Relay

Abstract

This thesis work has been written for ABB, for the Energy Industries department in Vaasa. The thesis work helps the constant product development within ABB.

Shaft current protection plays a vital role in preserving the good working conditions of a generator. The bearings might get damaged due to Electronic Discharge Machining (EDM) that occurs when shaft currents are flowing in the generator. If the generator is not well protected against shaft currents, the generator might fail only after a few months from the start, resulting in major financial losses.

This thesis work will implement measurements and protection against high shaft currents in the generator shaft. Previously the RARIC protection relay and the ILDD current transformer were used for the purpose of shaft current protection. However, a new solution was necessary since manufacturing has stopped for the RARIC. This will be done by presenting the theoretical background for shaft voltages and currents, solutions and the tests and results for the REX640.

The measuring arrangements and PCM600 settings were first planned before the thesis work was put into practice. The test arrangements include the Rogowski coil with an integrator box, a Knick amplifier, FREJA relay testing system for the shaft current simulations, and the REX640 protection relay.

The tests will include the necessary parameter settings, the different harmonics, and the generated disturbance records from said tests.

Detta examensarbete har skrivits för ABB, för Energy Induestries avdelningen i Vasa. Examensarbetet hjälper till med den konstanta produktutvecklingen inom ABB.

Skydd mot axelströmmar spelar en viktig roll för att bevara de goda arbetsförhållandena för en generator. Lagren kan skadas på grund av axelströmmar som flyter i generatorn på grund av Gnistbearbetning (EDM). Om generatorn inte är väl skyddad mot axelströmmar kan generatorn förstöras bara några månader efter start, vilket resulterar i stora ekonomiska förluster.

I detta examensarbete kommer mätning och skydd att implementeras mot höga axelströmmar som uppstår i generatorns axel. Tidigare användes RARIC-skyddet tillsammans med ILDD-strömtransformatorn för syftet med axelströmsskydd, men eftersom tillverkningen har upphört för RARIC var en ny lösning nödvändig. Detta kommer att göras genom att presentera den teoretiska bakgrunden för axelspänningar och strömmar, lösningar samt test och resultat för REX640.

Mätningsarrangemangen tillsammans med PCM600-inställningarna planerades först innan examensarbetet sattes i praktik. Testarrangemangen inkluderar Rogowski-spolen med integratorbox, en Knick-förstärkare, FREJA-relätestsystemet för simuleringen av axelströmmen och REX640-skyddsreläet.

Testerna kommer att inkludera de nödvändiga parameterinställningarna, de olika harmoniska vågorna och de genererade störningsinspelningarna från testerna som utförts.