Балансирана защита при нарушение на заземлението

Балансирана схема за защита при земно замърсяване на малки генератори

Балансираната схема за защита при земно замърсяване служи като важна предпазна мярка, използвана главно за защита на малки генератори в случаи, когато диференциалните и самобалансиращи системи за защита не са подходящи. В малките генератори нейтралните крайни точки на трите фазни обмотки са вътрешно свързани с един единствен терминал. Следователно, нейтралната точка не е достъпна отвън, което прави традиционните методи за защита неефективни. Тук влиза в действие балансираната схема за защита при земно замърсяване, предоставяйки основна защита срещу земни дефекти. Важно е да се отбележи, че тази схема е специално проектирана за детектиране на земни дефекти и не предлага защита срещу междуполюсни дефекти, освен ако тези междуполюсни дефекти по-нататък не се развият в земни дефекти.

Свързване на балансираната схема за защита при земно замърсяване

Реализацията на балансираната схема за защита при земно замърсяване включва прецизна конфигурация на трансформатори на тока (ТТ). В тази конфигурация ТТ са инсталирани на всеки от фазите на генератора. Их вторични обмотки са свързани успоредно с вторичната обмотка на друг ТТ. Този допълнителен ТТ е монтиран на проводника, който свързва звездата (нейтралната точка) на генератора със земята. Защитен реле е стратегически свързано през комбинираните вторични обмотки на всички тези ТТ. Тази конфигурация позволява на системата за защита да наблюдава несъответствията в тока, които се появяват при земен дефект, давайки възможност на реле да бързо детектира и реагира на потенциални дефекти, така че да се защити малкият генератор от повреди, причинени от земни дефекти.

Балансирана схема за защита при земно замърсяване: Функционалност, ограничения и значение

Обзор и обхват

Балансираните схеми за защита са разработени, за да защитават срещу земни дефекти в определена зона, конкретно областта между трансформаторите на тока от страната на нейтралния и линейния контакт. Този целенасочен механизъм за защита е основно фокусиран върху детектирането на земни дефекти в статорните обмотки на генератора. Забележително е, че той остава неактивен при външни земни дефекти, поради което тази схема често се нарича и схема за ограничен земен дефект. В големите генератори тази схема често се прилага като допълнителен слой на защита, допълващ други по-комплексни системи за защита.

Оперативен механизм

Нормална работа

При нормални условия на работа на генератора сумата от токовете, протичащи през вторичните обмотки на трансформаторите на тока, е точно нула. Освен това няма ток, протичащ от вторичната обмотка към нейтралитета. Резултатът е, че защитното реле, свързано с тази схема, остава без енергия, указвайки, че системата работи без никакви дефектни условия.

Дефект в защитената зона

Когато земен дефект се случи в защитената зона (областта отляво на линейния ТТ), се случва значителна промяна. Дефектният ток започва да протича през первичните обмотки на трансформаторите на тока. Това, от своя страна, индуцира соответстващи вторични токове, които минават през реле. Когато величината на тези вторични токове достигне предварително дефинирана граница, реле се активира, задействайки прекъсвателя да спре и изолира дефектната част от генератора. Този бърз отговор помага да се предотврати допълнителна повреда на генератора поради дефекта.

Дефект извън защитената зона

Ако дефектът се случи извън защитената зона (отдясно на линейния ТТ), електрическото поведение е различно. Сумата от токовете в контактите на генератора е равна на тока, протичащ в нейтралното свързване. Това съотношение води до отсъствие на нетен ток, протичащ през операционната обмотка на реле. Следователно, реле не работи и системата продължава да функционира, приемайки, че дефектът е външен и не представлява пряка заплаха за целостта на защитените статорни обмотки на генератора.

Недостатъци

Въпреки своята ефективност в много сценарии, балансираната схема за защита при земно замърсяване има значителни ограничения. Когато дефектът се случи близо до нейтралния терминал или когато нейтралното заземляване е установено чрез съпротивление или разпределителен трансформатор, величината на дефектния ток, протичащ през вторичната обмотка на трансформатора на тока, се намалява значително. В такива случаи, този намален ток може да падне под тока за включване на реле, който е минималният ток, необходим за активиране на реле. Резултатът е, че реле не работи, позволявайки дефектния ток да продължи да протича в обмотките на генератора. Това продължително излагане на дефектния ток може да доведе до прекомерно затопляне, деградация на изолацията и потенциално сериозна повреда на генератора, подчертавайки важността на разбирането и преодоляването на тези ограничения в практически приложения.