Vraag over defecte 3F400V - 2850 kVA generator en relatie tussen blindlast in fases en arbeidsfactor bij Ohmse weerstand
Geplaatst: 14 okt 2022 19:28
Geachte hoogspanningsexperts.
In de hoop dat iemand mij wellicht kan vertellen of mijn gedachtegang klopt, deze vraagbaak post over een 2850 kVA / 2280 kW generator met doorgebrande stator na belastingtest. Ik heb enige elektrische kennis, maar onderstaande casus gaat mij boven de pet.
Voor het gemak:
Genset = dieselmotor + generator (alternator)
Generator = De dynamo / alternator
Korte inleiding:
Tijdens jaarlijks onderhoud is volgende onderhoudsvoorschriften op een locatie in Nederland is een genset gekoppeld aan het Ohmse belastingbank die maximaal tot 3 MW kan worden belast. In de onderhoudsrapportage van voorgaande jaren wordt gesproken over een opvallende arbeidsfactor van 0.86. De belasting van de genset is tijdens de laatste test tot 70% belast. Deze belasting was ongeveer 600 kW UPS-vermogen + aangevuld met Ohmse belasting van ongeveer 1000 kW. Tijdens transformator bedrijf (10 kV -> 400V) is op de schakelborden af te lezen dat de belasting 600 kW (200 kW per fase) is met een arbeidsfactor van 0,99. Dit lijkt aan te duiden dat de UPS-belasting ook nagenoeg Ohms is.
Wat is er gebeurd:
Tijdens schakelen naar de 70% belasting is de stator op een plek in de generator doorgebrand met aanzienlijke schade tot gevolg. Er is nu een onderzoek gestart naar de oorzaak van de schade, en daar is de focus komen te liggen op die arbeidsfactor van 0,86 waar een arbeidsfactor van nagenoeg 1 wordt verwacht (bij een soortgelijke belasting op een identieke generator zien wij wel 0,99 arbeidsfactor). Er is vastgesteld dat de generator:
1: Geen windingtemperatuur opnemers heeft, waardoor oververhitting van de windingen niet wordt geregistreerd.
2: Tussen nul van de generator en behuizing zit een connectie (sterpunt?) zonder "current transformer" (CT) bewaking.
3: De CT's van de Generator Schakelaar met busbar naar verdeler lijken van een te klein kaliber waardoor een daadwerkelijk overcurrent situatie buiten het meetbereik valt en de schakelaar dan ook niet zal trippen op overcurrent. Er is dus niet bekend over er een te hoge stroom heeft gelopen. Er is geen enkele 4000A schakelaar getript.
Tijdelijke conclusie:
De (momenteel) voorlopige conclusie is nu dat er sprake is (geweest) van een partieel contact tussen twee fases. Dit kan zijn gekomen door een fabricagefout bij de fabrikant waarbij er mogelijk een wisseling van fasekabels in de interne bekabeling is geïnstalleerd en naarmate er vaker door een Ohmse belasting is geweest er schade is ontstaan met uiteindelijke de huidige schade. Het kan ook zijn dat er in het afgaande veld iets niet in orde is. Dit zijn zowel per fase 5 x 125 mm2 kabels + nul voor de generatorschakelaar als enkele meter busbar na generatorschakelaar (gezien vanuit de generator).
Nu kan een generator volgens de fabrikant een scheve belasting aan, en ook tot redelijke extreme arbeidsfactoren lijkt er nog niet veel aan de hand. Echter doordat er mogelijk dus een ongewenst contact heeft bestaan tussen 2 fases in combinatie met een extreme Ohmse belasting in voorgaande jaren (+/- 2200 kW / 2250 kVA) is de generator buiten het toegestane belastinggebied gekomen en daardoor (ongemerkt) oververhit geraakt.
Vragen:
Nu de vragen waar ik niet helemaal uit kom:
1: Hoe kan een mogelijke verbinding tussen twee fases een lagere arbeidsfactor veroorzaken?
2: Naarmate misschien er meer lak in de generator is gesmolten, neemt dan de arbeidsfactor verder af?
3: Waarom veroorzaakt een gedeeltelijke wisseling tussen twee fases in een driefase circuit geen kortsluiting?
Ik hoop dat ik alle relevante details heb opgetypt, maar mocht ik iets elementairs over het hoofd hebben gezien als onbelangrijk dan hoor ik dat graag.
In de hoop dat iemand mij wellicht kan vertellen of mijn gedachtegang klopt, deze vraagbaak post over een 2850 kVA / 2280 kW generator met doorgebrande stator na belastingtest. Ik heb enige elektrische kennis, maar onderstaande casus gaat mij boven de pet.
Voor het gemak:
Genset = dieselmotor + generator (alternator)
Generator = De dynamo / alternator
Korte inleiding:
Tijdens jaarlijks onderhoud is volgende onderhoudsvoorschriften op een locatie in Nederland is een genset gekoppeld aan het Ohmse belastingbank die maximaal tot 3 MW kan worden belast. In de onderhoudsrapportage van voorgaande jaren wordt gesproken over een opvallende arbeidsfactor van 0.86. De belasting van de genset is tijdens de laatste test tot 70% belast. Deze belasting was ongeveer 600 kW UPS-vermogen + aangevuld met Ohmse belasting van ongeveer 1000 kW. Tijdens transformator bedrijf (10 kV -> 400V) is op de schakelborden af te lezen dat de belasting 600 kW (200 kW per fase) is met een arbeidsfactor van 0,99. Dit lijkt aan te duiden dat de UPS-belasting ook nagenoeg Ohms is.
Wat is er gebeurd:
Tijdens schakelen naar de 70% belasting is de stator op een plek in de generator doorgebrand met aanzienlijke schade tot gevolg. Er is nu een onderzoek gestart naar de oorzaak van de schade, en daar is de focus komen te liggen op die arbeidsfactor van 0,86 waar een arbeidsfactor van nagenoeg 1 wordt verwacht (bij een soortgelijke belasting op een identieke generator zien wij wel 0,99 arbeidsfactor). Er is vastgesteld dat de generator:
1: Geen windingtemperatuur opnemers heeft, waardoor oververhitting van de windingen niet wordt geregistreerd.
2: Tussen nul van de generator en behuizing zit een connectie (sterpunt?) zonder "current transformer" (CT) bewaking.
3: De CT's van de Generator Schakelaar met busbar naar verdeler lijken van een te klein kaliber waardoor een daadwerkelijk overcurrent situatie buiten het meetbereik valt en de schakelaar dan ook niet zal trippen op overcurrent. Er is dus niet bekend over er een te hoge stroom heeft gelopen. Er is geen enkele 4000A schakelaar getript.
Tijdelijke conclusie:
De (momenteel) voorlopige conclusie is nu dat er sprake is (geweest) van een partieel contact tussen twee fases. Dit kan zijn gekomen door een fabricagefout bij de fabrikant waarbij er mogelijk een wisseling van fasekabels in de interne bekabeling is geïnstalleerd en naarmate er vaker door een Ohmse belasting is geweest er schade is ontstaan met uiteindelijke de huidige schade. Het kan ook zijn dat er in het afgaande veld iets niet in orde is. Dit zijn zowel per fase 5 x 125 mm2 kabels + nul voor de generatorschakelaar als enkele meter busbar na generatorschakelaar (gezien vanuit de generator).
Nu kan een generator volgens de fabrikant een scheve belasting aan, en ook tot redelijke extreme arbeidsfactoren lijkt er nog niet veel aan de hand. Echter doordat er mogelijk dus een ongewenst contact heeft bestaan tussen 2 fases in combinatie met een extreme Ohmse belasting in voorgaande jaren (+/- 2200 kW / 2250 kVA) is de generator buiten het toegestane belastinggebied gekomen en daardoor (ongemerkt) oververhit geraakt.
Vragen:
Nu de vragen waar ik niet helemaal uit kom:
1: Hoe kan een mogelijke verbinding tussen twee fases een lagere arbeidsfactor veroorzaken?
2: Naarmate misschien er meer lak in de generator is gesmolten, neemt dan de arbeidsfactor verder af?
3: Waarom veroorzaakt een gedeeltelijke wisseling tussen twee fases in een driefase circuit geen kortsluiting?
Ik hoop dat ik alle relevante details heb opgetypt, maar mocht ik iets elementairs over het hoofd hebben gezien als onbelangrijk dan hoor ik dat graag.