حفاظ متعادل از خطای زمینی

پلان حفاظتی خطای متعادل زمین برای ژنراتورهای کوچک

پلان حفاظتی خطای متعادل زمین به عنوان یک محافظت اساسی عمل می‌کند، که عمدتاً برای حفاظت از ژنراتورهای کوچک در شرایطی که سیستم‌های حفاظت دیفرانسیل و خود-متعادل قابل استفاده نیستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ژنراتورهای کوچک، انتهای نیوترال پیچهای سه فاز در داخل به یک ترمینال متصل می‌شوند. بنابراین، انتهای نیوترال از بیرون قابل دسترسی نیست و روش‌های حفاظتی معمول بی‌اثر می‌شوند. در اینجا پلان حفاظتی خطای متعادل زمین وارد عمل می‌شود و محافظت ضروری علیه خطاهای زمین را ارائه می‌دهد. باید توجه داشت که این پلان به طور خاص برای تشخیص خطاهای زمین طراحی شده است و محافظت علیه خطاهای فاز به فاز را ارائه نمی‌دهد، مگر آنکه این خطاهای فاز به فاز بعداً به خطاهای زمین تبدیل شوند.

اتصال پلان حفاظتی خطای متعادل زمین

اجرای پلان حفاظتی خطای متعادل زمین شامل یک تنظیم دقیق ترانسفورماتورهای جریان (CTs) است. در این ساختار، CTs روی هر یک از فازهای ژنراتور نصب می‌شوند. پیچهای ثانویه آنها سپس با پیچ ثانویه یک CT دیگر موازی می‌شوند. این CT اضافی روی رساننده‌ای که نقطه ستاره (نیوترال) ژنراتور را به زمین متصل می‌کند نصب می‌شود. یک رله محافظ به طور استراتژیک روی پیچهای ثانویه ترکیبی تمام این CTs متصل می‌شود. این ساختار به سیستم حفاظتی اجازه می‌دهد تا ناهماهنگی‌های جریانی که در شرایط خطای زمین اتفاق می‌افتد را نظارت کند و به رله اجازه می‌دهد تا به سرعت خطاهای بالقوه را تشخیص دهد و به آن‌ها پاسخ دهد، بدین ترتیب ژنراتور کوچک را از آسیب‌های ناشی از خطاهای زمین محافظت می‌کند.

پلان حفاظتی خطای متعادل زمین: عملکرد، محدودیت‌ها و اهمیت

مروری بر محدوده

پلان‌های حفاظتی متعادل برای محافظت از خطاهای زمین در یک منطقه مشخص طراحی شده‌اند، به طور خاص منطقه محدود بین ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نیوترال و خط. این مکانیسم محافظتی متمرکز بر تشخیص خطاهای زمین در پیچهای استاتور ژنراتور است. به توجه به اینکه در مقابل خطاهای زمین خارجی غیرفعال می‌شود، این پلان به طور معمول به عنوان پلان حفاظتی خطای زمین محدود شناخته می‌شود. در ژنراتورهای بزرگ، این پلان معمولاً به عنوان یک لایه اضافی از حفاظت، با سایر سیستم‌های حفاظتی جامع‌تر ترکیب می‌شود.

مکانیزم عملیاتی

عملیات عادی

در شرایط عملیاتی عادی ژنراتور، مجموع جریان‌های عبوری از پیچهای ثانویه ترانسفورماتورهای جریان دقیقاً صفر است. همچنین، هیچ جریانی از پیچ ثانویه به نیوترال وجود ندارد. در نتیجه، رله محافظ مرتبط با این پلان بدون انرژی می‌ماند، که نشان می‌دهد سیستم بدون هیچ شرایط خرابی عمل می‌کند.

خطا در منطقه محافظت شده

وقتی که یک خطای زمین در منطقه محافظت شده (منطقه سمت چپ CT خط) رخ می‌دهد، تغییر قابل توجهی اتفاق می‌افتد. جریان خطا شروع به جریان در پیچهای اصلی ترانسفورماتورهای جریان می‌کند. این امر، به نوبه خود، جریان‌های ثانویه متناظر را القا می‌کند که از طریق رله عبور می‌کنند. هنگامی که مقدار این جریان‌های ثانویه به یک آستانه پیش‌تعیین شده می‌رسد، رله فعال می‌شود و مداربر قطع می‌کند و بخش خراب ژنراتور را جدا می‌کند. این پاسخ سریع به جلوگیری از آسیب بیشتر به ژنراتور به دلیل خرابی کمک می‌کند.

خطا خارج از منطقه محافظت شده

در صورت وقوع خطای خارج از منطقه محافظت شده (سمت راست CT خط)، رفتار الکتریکی متفاوت است. مجموع جریان‌های در ترمینال‌های ژنراتور برابر با جریان عبوری در اتصال نیوترال است. این تعادل منجر به عدم جریان خالص از طریق سیم کلفت عملیاتی رله می‌شود. در نتیجه، رله عمل نمی‌کند و سیستم ادامه عملکرد دارد، با فرض اینکه خرابی خارجی است و مستقیماً هویت پیچهای محافظت شده استاتور ژنراتور را تهدید نمی‌کند.

نقایص

با وجود اثربخشی در بسیاری از سناریوها، پلان حفاظتی خطای متعادل زمین محدودیت‌های قابل توجهی دارد. وقتی که یک خطا در نزدیکی ترمینال نیوترال یا وقتی که زمین‌گذاری نیوترال از طریق مقاومت یا ترانسفورماتور توزیع انجام می‌شود، مقدار جریان خطا که از طریق پیچ ثانویه ترانسفورماتور جریان می‌گذرد به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. در چنین شرایطی، این جریان کاهش یافته ممکن است زیر حد جریان پیک‌آپ رله، که حداقل جریان لازم برای فعال شدن رله است، قرار بگیرد. در نتیجه، رله عمل نمی‌کند و جریان خطا در پیچهای ژنراتور پابرجا می‌ماند. این تعریض طولانی به جریان خطا می‌تواند منجر به گرم شدن، تخریب عایق و به طور پتانسیل آسیب شدید به ژنراتور شود، که اهمیت درک و رسیدگی به این محدودیت‌ها در کاربردهای عملی را نشان می‌دهد.