Tasapainoinen maavirhe-suojitus

Painottunut maavirheen suojausjärjestelmä pienille sähköntuotannossa

Painottunut maavirheen suojausjärjestelmä toimii tärkeänä suojana, jota pääasiassa käytetään pienien sähköntuotannon yksiköiden suojaamiseen tilanteissa, joissa differentiaali- ja itsepainottunut suojausjärjestelmät eivät ole käytettävissä. Pienissä sähköntuotannon yksiköissä kolmifaseden kiertokappaleiden neutraalit pääteet on yhdistetty sisäisesti yhteen päätteen. Tämän vuoksi neutraalipäätettä ei ole ulkopuolelta saatavilla, mikä tekee perinteisistä suojausmenetelmistä tehottomia. Tässä vaiheessa painottunut maasuojausjärjestelmä astuu kenttään tarjoten olennaisen suojan maavirheitä vastaan. On tärkeää huomata, että tämä järjestelmä on erityisesti suunniteltu maavirheiden havaitsemiseen eikä se tarjoa suojaa vaihe-vaihe-virheitä vastaan, elleivät nämä vaihe-vaihe-virheet myöhemmin kehity maavirheiksi.

Painottunut maavirheen suojausjärjestelmän kytkentä

Painottunut maavirheen suojausjärjestelmän toteuttaminen vaatii sähkövirtamuuntajien (CT) tarkkaa konfiguraatiota. Tässä asetuksessa CT:t on asennettu jokaiseen sähköntuotannon yksikön vaiheeseen. Niiden toissijaiset kiertokappaleet kytketään rinnan toisen CT:n toissijaiseen kiertokappaleeseen. Tämä lisä-Ct on asennettu johtoon, joka yhdistää sähköntuotannon yksikön tähtipisteen (neutraalin) maahan. Suojarele kytketään kaikkien näiden CT:n yhdistettyihin toissijaisten kiertokappaleisiin. Tämä järjestely mahdollistaa suojajärjestelmän valvonnan sähkövirran epätasapainoissa, jotka tapahtuvat maavirheen aikana, mikä mahdollistaa releelle nopean virheen havaitsemisen ja reagoinnin, suojaten siten pieniä sähköntuotannon yksiköitä maavirheiden aiheuttamilta vahingoilta.

Painottunut maavirheen suojausjärjestelmä: Toiminta, rajoitukset ja merkitys

Yleiskatsaus ja soveltamisala

Painottuneet suojausjärjestelmät on suunniteltu suojaamaan maavirheitä määritellyssä alueessa, erityisesti alueella, joka on rajattu neutraalin ja linjan puolen sähkövirtamuuntajien (CT) välillä. Tämä kohdennettu suojausmekanismi keskittyy pääasiassa maavirheiden havaitsemiseen sähköntuotannon yksikön statorikiertokappaleissa. Huomioituksi on otettava, että se pysyy passiivisena ulkoisissa maavirheissä, miksi tätä järjestelmää kutsutaan usein rajoitetun maavirheen suojausjärjestelmäksi. Isommassa sähköntuotannossa tämä järjestelmä on usein toteutettu lisäkerroksena muun laajemman suojausjärjestelmän ohella.

Toimintamekanismi

Normaali toiminta

Sähköntuotannon yksikön normaalissa toiminnassa sähkövirtamuuntajien toissijaisiin kiertokappaleisiin virtaavien sähkövirtojen summa on tarkasti nolla. Lisäksi ei ole sähkövirtoa toissijaisesta neutraaliin. Tämän vuoksi järjestelmään liittyvä suojarele pysyy de-energoituuna, mikä osoittaa, että järjestelmä toimii ilman virhetilanteita.

Virhe suojattavalla alueella

Kun maavirhe tapahtuu suojattavalla alueella (alueella, joka on vasemmalla linjan puolen CT:n), tapahtuu merkittävä muutos. Virhevirta alkaa virtaamaan sähkövirtamuuntajien ensimmäisten kiertokappaleiden läpi. Tämä puolestaan indusoivaan vastaavat toissijaiset sähkövirrat, jotka kulkevat releen läpi. Kun näiden toissijaisvirtojen suuruus saavuttaa ennakkoon määritellyn kynnyksen, rele aktivoituu, mikä aiheuttaa sähkövirtakatkaisimen trippaamisen ja vikainen osa sähköntuotannon yksikköä eristetään. Tämä nopea reaktio auttaa estämään sähköntuotannon yksikön lisääntyvää vahinkoa virheen takia.

Virhe suojattavan alueen ulkopuolella

Jos virhe tapahtuu suojattavan alueen ulkopuolella (oikealla linjan puolen CT:n), sähköinen käyttäytyminen on erilaista. Sähköntuotannon yksikön päätteiden kautta virtaavien sähkövirtojen summa on sama kuin neutraaliyhteyden kautta virtaava sähkövirta. Tämä tasapaino tarkoittaa, ettei nettosähkövirtaa virtaa releen toimintakierroksen läpi. Seurauksena rele ei toimi, ja järjestelmä jatkaa toimintaansa, olettamalla, että virhe on ulkoinen eikä uhkaa suoraan sähköntuotannon yksikön suojattujen statorikiertokappaleiden eheyttä.

Haittapuolensa

Vaikka painottunut maasuojausjärjestelmä on tehokas monissa tilanteissa, sillä on huomattavia rajoitteita. Kun virhe tapahtuu lähellä neutraaliterminaalia tai kun neutraali on kytketty vastustuksen tai jakajatransformatorin kautta, virhevirta, joka virtaa sähkövirtamuuntajan toissijaisen kiertokappaleen kautta, vähenee merkittävästi. Tällaisissa tapauksissa tämä heikentyneen sähkövirran voima voi jäädä alle releen aktivointisähkövirran, joka on vähimmäissähkövirta, joka aktivoi releen. Seurauksena rele ei toimi, mikä sallii virhevirtan jatkuvaan virtaamiseen sähköntuotannon yksikön kiertokappaleissa. Tämä pitkäaikainen altistuminen virhevirtalle voi johtaa ylikuumenemiseen, eristyksen heikkenemiseen ja mahdollisesti vakaviin vahinkoihin sähköntuotannon yksikölle, mikä korostaa näiden rajoitteiden ymmärtämisen ja käsittelemisen tärkeyttä käytännössä.