Protecció d'equilibrat de terra

Esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra per a generadors petits

L'esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra serveix com a salvaguarda crucial, principalment utilitzat per a la protecció de generadors petits en escenaris on els sistemes de protecció diferencial i autocompensats no són opcions viables. En els generadors petits, les extremitats neutrals de les bobines trifàsiques estan connectades internament a un terminal únic. Com a resultat, l'extrem neutral no és accessible des de l'exterior, el que fa que els mètodes de protecció convencionals siguin inefectius. És aquí on entra en joc l'esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra, proporcionant protecció essencial contra les faltas a terra. Cal tenir en compte que aquest esquema està específicament dissenyat per detectar faltas a terra i no ofereix protecció contra faltas entre fases, a menys que aquestes faltas entre fases evolucionin posteriorment en faltas a terra.

Connexió de l'esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra

La implementació de l'esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra implica una configuració precisa de transformadors de corrent (CT). En aquesta configuració, es col·loquen CTs en cada una de les fases del generador. Les seves bobines secundàries es connecten en paral·lel amb la bobina secundària d'un altre CT. Aquest CT addicional s'instal·la al conductor que lliga el punt estelat (neutral) del generador a terra. Un relé protector es connecta estratègicament a través de les segones secundàries de tots aquests CTs. Aquesta disposició permet al sistema de protecció monitoritzar les desigualtats de corrent que ocorren durant una condició de falta a terra, permetent al relé detectar i respondre ràpidament a possibles faltas, així doncs protegint el generador petit del daño causat per faltas a terra.

Esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra: funcionalitat, limitacions i significat

Visió general i àmbit

Els esquemes de protecció d'equilibri estan dissenyats per protegir contra faltas a terra dins d'una àrea definida, específicament la regió confinada entre els transformadors de corrent (CTs) del costat neutral i del costat de línia. Aquest mecanisme de protecció focalitzat es centra principalment en detectar faltas a terra dins de les bobines de l'estator d'un generador. Notablement, queda inactiu durant faltas a terra externes, pel que aquest esquema també se sol anomenar esquema de protecció de faltas a terra restringides. En generadors grans, aquest esquema sovint s'implementa com una capa addicional de protecció, complementant altres sistemes de protecció més comprehensius.

Mecanisme operatiu

Operació normal

En condicions normals d'operació del generador, la suma de les corrents que flueixen a través de les segones secundàries dels transformadors de corrent és precisament zero. A més, no hi ha flux de corrent de la segona a la neutral. Com a resultat, el relé protector associat a l'esquema roman sense energitzar, indicant que el sistema opera sense condicions de falta.

Falta dins de la zona protegida

Quan ocorre una falta a terra dins de la zona protegida (l'àrea a l'esquerra del CT de línia), es produeix un canvi significatiu. La corrent de falta comença a fluir a través de les bobines primàries dels transformadors de corrent. Això, a la vegada, induix corrents secundàries corresponents que passen a través del relé. Un cop la magnitud d'aquestes corrents secundàries arriba a un llindar predefinit, el relé s'activa, desencadenant el disjuntor per trencar i aïllar la part defectuosa del generador. Aquesta resposta ràpida ajuda a prevenir danys addicionals al generador degut a la falta.

Falta fora de la zona protegida

En cas de que ocorra una falta fora de la zona protectora (a la dreta del CT de línia), el comportament elèctric és diferent. La suma de les corrents als terminals del generador és igual a la corrent que flueix a la connexió neutral. Aquest equilibri resulta en que no hi ha cap corrent neta que flueixi a través de la bobina d'operació del relé. Com a conseqüència, el relé no funciona, i el sistema continua funcionant, assumint que la falta és externa i no amenaça directament la integritat de les bobines de l'estator del generador protegides.

Inconvenients

Malgrat la seva efectivitat en molts escenaris, l'esquema de protecció d'equilibri de faltas a terra té notables limitacions. Quan una falta ocorre a prop del terminal neutral o quan el terra neutre s'estableix a través d'una resistència o un transformador distribuïdor, la magnitud de la corrent de falta que flueix a través de la segona del transformador de corrent es redueix significativament. En aquests casos, aquesta corrent reduïda pot caure per davall de la corrent de captura del relé, que és la corrent mínima necessària per activar el relé. Com a resultat, el relé no funciona, permetent que la corrent de falta persisteixi dins de les bobines del generador. Aquesta exposició prolongada a la corrent de falta pot conduir a sobrecalentaments, degradació de l'aislament i potencialment danys greus al generador, ressaltant la importància de comprendre i abordar aquestes limitacions en aplicacions pràctiques.