پروتکل حفاظت از خطا متوازن زمین

طرح حفاظتی خطا متوازن برای ژنراتورهای کوچک

طرح حفاظتی خطا متوازن به عنوان یک ایمنی کلیدی عمل می‌کند، بیشتر در حمایت از ژنراتورهای کوچک در مواقعی که سیستم‌های حفاظت دیفرانسیل و خودمتوازن قابل استفاده نیستند. در ژنراتورهای کوچک، انتهای نیوترال پیچ‌های سه فاز داخلی به یک ترمینال واحد متصل می‌شوند. بنابراین، انتهای نیوترال از بیرون قابل دسترسی نیست و روش‌های حفاظتی معمول بی‌اثر می‌شوند. اینجا است که طرح حفاظتی خطا متوازن وارد عمل می‌شود و محافظت ضروری علیه خطاها در زمین را ارائه می‌دهد. مهم است که بدانید این طرح به طور خاص برای شناسایی خطاها در زمین طراحی شده و محافظت علیه خطاها در فاز به فاز را ارائه نمی‌دهد، مگر آنکه این خطاها در فاز به فاز بعداً به خطا در زمین تبدیل شوند.

اتصال طرح حفاظتی خطا متوازن

اجرای طرح حفاظتی خطا متوازن شامل یک تنظیم دقیق ترانسفورماتورهای جریان (CTs) است. در این تنظیمات، 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 هادی که نقطه ستاره (نیوترال) ژنراتور را به زمین متصل می‌کند نصب می‌شود. یک رله محافظ به صورت استراتژیک روی پیچ‌های ثانویه ترکیبی تمام این CTs متصل می‌شود. این تنظیمات به سیستم حفاظتی اجازه می‌دهد تا ناهماهنگی‌های جریانی که در شرایط خطا در زمین اتفاق می‌افتد را نظارت کند و رله را قادر می‌سازد تا به سرعت خطاها را تشخیص دهد و به آن‌ها پاسخ دهد، بدین ترتیب ژنراتور کوچک را از آسیب‌های ناشی از خطا در زمین محافظت می‌کند.

طرح حفاظتی خطا متوازن: عملکرد، محدودیت‌ها و اهمیت

مرور و دامنه

طرح‌های حفاظتی متوازن برای محافظت علیه خطاها در زمین در یک منطقه مشخص طراحی شده‌اند، به طور خاص منطقه محدود بین ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نیوترال و خط. این مکانیسم حفاظتی هدفمند به تشخیص خطاها در زمین در پیچ‌های استاتور ژنراتور متمرکز است. قابل توجه است که در مواقعی که خطا در زمین خارجی است، غیرفعال می‌شود، بنابراین این طرح به طور معمول به عنوان طرح حفاظتی خطا در زمین محدود شناخته می‌شود. در ژنراتورهای بزرگ، این طرح معمولاً به عنوان لایه اضافی حفاظتی، به سیستم‌های حفاظتی جامع‌تری مکمل 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 ثانویه به نیوترال جریان نمی‌یابد. در نتیجه، رله محافظ مربوط به طرح بی‌انرژی می‌ماند، که نشان می‌دهد سیستم بدون هیچ شرایط خطا عمل می‌کند.

خطا در منطقه محافظت شده

وقتی خطا در زمین در منطقه محافظت شده (ناحیه سمت چپ CT خط) رخ می‌دهد، تغییر قابل توجهی اتفاق می‌افتد. جریان خطا شروع به جریان در پیچ‌های اولیه ترانسفورماتورهای جریان می‌کند. این امر، جریان‌های ثانویه متناظری را القا می‌کند که از طریق رله عبور می‌کنند. وقتی مقدار این جریان‌های ثانویه به آستانه تعیین شده برسد، رله فعال می‌شود و مداربر قطع می‌کند و بخش خراب ژنراتور را جدا می‌کند. این واکنش سریع به جلوگیری از آسیب بیشتر به ژنراتور به دلیل خطا کمک می‌کند.

خطا خارج از منطقه محافظت شده

در صورت رخ دادن خطا خارج از منطقه محافظت شده (سمت راست CT خط)، رفتار الکتریکی متفاوت است. مجموع جریان‌های در ترمینال‌های ژنراتور برابر با جریان جاری در اتصال نیوترال است. این تعادل منجر به عدم جریان خالص از طریق سیم‌پیچ عملیاتی رله می‌شود. در نتیجه، رله عمل نمی‌کند و سیستم ادامه می‌یابد، با فرض اینکه خطا خارجی است و مستقیماً هویت پیچ‌های استاتور محافظت شده ژنراتور را تهدید نمی‌کند.

نقایص

با وجود اثربخشی در بسیاری از سناریوها، طرح حفاظتی خطا متوازن محدودیت‌های قابل توجهی دارد. وقتی خطا در نزدیکی ترمینال نیوترال یا وقتی 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 مواردی، این جریان کاهش یافته ممکن است زیر آستانه جریان رله (حداقل جریان مورد نیاز برای فعال شدن رله) قرار گیرد. در نتیجه، رله عمل نمی‌کند و جریان خطا در پیچ‌های ژنراتور ادامه پیدا می‌کند. این مواجهه طولانی مدت با جریان خطا می‌تواند منجر به گرم شدن، تخریب عایق و بالاخره آسیب شدید به ژنراتور شود، که اهمیت درک و مقابله با این محدودیت‌ها در کاربردهای عملی را نشان می‌دهد.