Pozemní chyba vs zemní chyba: Porozumění rozdílům a metodám ochrany

Co je zkrat na zem a porucha zemnictví?

Zkrat na zem:

Zkrat na zem nastává, když se mezi živým vodičem a zemí nebo neutrálním bodem vyvine nezamýšlené spojení (porucha). Při takové poruše proud teče přímo do země. Toto může proběhnout různými formami, jako je jednostranný zkrat na zem (L-Z), dvojstranný zkrat na zem (LL-Z) nebo trojstranný zkrat na zem (LLL-Z).

Zkraty na zem jsou zejména vážné, protože mohou vést k velkému proudu poruchy. Pokud nejsou tato zkrata rychle odstraněna v určeném časovém intervalu, tento vysoký proud může způsobit významné poškození zařízení elektrického systému, včetně transformátorů, kabelů a spínacích přístrojů. Proto je pro ochranu systému a bezpečnost klíčové rychlé zjištění a izolace zkratů na zem.

Poznámka:

Bod zemnictví musí být správně připojen ke zdroji a efektivně zazemlen. Kromě toho, když živý vodič přijde do kontaktu s zemí (např. padne na zem), vytváří nezamýšlenou cestu do země. Tento stav se obvykle označuje jako porucha zemnictví – druh otevřeného obvodu nebo úniku, kdy proud teče z vodiče do země.

Příčiny zkratů na zem:

• Selhání izolace: Degradace nebo ztráta dielektrických vlastností izolace kvůli stárnutí, přetopení nebo kontaminaci.

• Fyzické poškození podzemních kabelů: Mechanické poškození během výkopových nebo stavebních prací, nebo proniknutí vody do kabelových jam, což vede k selhání izolace.

• Přetížení kabelu: Přebytečný proud způsobující přetopení, které může roztavit nebo přerušit vodič, umožňující jeho kontakt s zemí.

• Přírodní poruchy:

• Padající stromy na elektrické vedení.

• Nakupování nebo tok vody nad izolátory, způsobující flashover.

• Zvířata nebo ptáci současně dotýkající se živého vodiče a zemní struktury, vytvářející vodičovou cestu.

Ochrana proti zkratům na zem:

Pro ochranu elektrického systému se používají ochranné relé, která detekují neobvyklé stavy a iniciují vyřazení odpovídajícího okruhového vypínače.

Měřicí transformátory – jako např. proudevé transformátory (CTs) a napětiové transformátory (PTs) – slouží k měření proudu a napětí systému. Tyto signály jsou podávány ochranným relé, která porovnávají změřené hodnoty s předem nastavenými limity.

Pokud proud nebo napětí přesáhne předem nastavenou hranici, relé se aktivuje a odesílá signál k vyřazení okruhového vypínače, aby byl izolován vadný úsek a odstraněna porucha.

Běžně používaná relé pro ochranu před zkraty na zem zahrnují:

• Relé založená na proudu:

• Relé přetoku

• Relé okamžitého přetoku

• Relé zemní poruchy

• Relé založená na napětí:

• Relé přetlaku

• Relé přetokování

Porucha zemnictví:

Porucha zemnictví je druh otevřeného obvodového zkratu, který nastává, když se nosný kabel nebo vodič prolomí a dotýká se země nebo vodičového materiálu, který je v kontaktu s zemí. V takovém případě, za podmínek radiálního toku energie, se koncový zátěžový konec systému odpojí od zdroje.