Protección de fallo a tierra balanceado

Esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados para generadores pequeños

O esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados serve como unha medida de seguridade crucial, predominantemente utilizada para a protección de xeradores pequenos en escenarios nos que os sistemas de protección diferencial e autoequilibrados non son opcións viables. Nos xeradores pequenos, as terminais neutras das bobinas trifásicas están conectadas internamente a un único terminal. Como resultado, a terminal neutra non é accesible desde fóra, facendo inefectivos os métodos de protección convencionais. É aquí onde entra o esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados, proporcionando protección esencial contra fallos a tierra. É importante notar que este esquema está específicamente deseñado para detectar fallos a tierra e non ofrece protección contra fallos entre fases, a menos que eses fallos entre fases se desenvolvan posteriormente en fallos a tierra.

Conexión do esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados

A implementación do esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados implica unha configuración precisa de transformadores de corrente (TC). Nesta configuración, os TCs están instalados en cada unha das fases do xerador. As súas bobinas secundarias están entón conectadas en paralelo coa bobina secundaria dun outro TC. Este TC adicional está montado no condutor que liga o punto de estrela (neutro) do xerador á terra. Un relé protexido está estratexicamente conectado a través das secundarias combinadas de todos estes TCs. Esta disposición permite ao sistema de protección monitorizar as desigualdades de corrente que ocorren durante unha condición de fallo a tierra, permitindo ao relé detectar e responder rapidamente a posibles fallos, salvagardando así o xerador pequeno de danos causados por fallos a tierra.

Esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados: Funcionalidade, limitacións e significado

Visión xeral e alcance

Os esquemas de protección equilibrados están deseñados para salvagardar contra fallos a tierra nunha área definida, especificamente na rexión confinada entre os transformadores de corrente (TCs) do lado neutro e do lado de liña. Este mecanismo de protección específico está principalmente centrado en detectar fallos a tierra dentro das bobinas de estator dun xerador. Notablemente, permanece inactivo durante fallos a tierra externos, polo que este esquema tamén se coñece comunmente como o esquema de protección contra fallos a tierra restrinxidos. Nos xeradores grandes, este esquema adoita implementarse como unha capa adicional de protección, complementando outros sistemas de protección máis completos.

Mecanismo operativo

Operación normal

Baixo condicións normais de operación do xerador, a suma das correntes que fluen a través das secundarias dos transformadores de corrente é precisamente cero. Ademais, non hai fluxo de corrente da secundaria ao neutro. Como resultado, o relé protexido asociado ao esquema permanece desenerxizado, indicando que o sistema está operando sen condicións de fallo.

Fallo dentro da zona protexida

Cando ocorre un fallo a tierra dentro da zona protexida (a área á esquerda do TC do lado de liña), produce un cambio significativo. A corrente de fallo comeza a fluir a través das bobinas primarias dos transformadores de corrente. Isto, a súa vez, induce correntes secundarias correspondentes que pasan polo relé. Unha vez que a magnitude destas correntes secundarias alcanza un limiar predefinido, o relé activa, disparando o interruptor de circuito para aislar a sección defectuosa do xerador. Esta resposta rápida axuda a evitar danos adicionais ao xerador debido ao fallo.

Fallo fóra da zona protexida

No caso de que ocorra un fallo fóra da zona de protección (á dereita do TC do lado de liña), o comportamento eléctrico é diferente. A suma das correntes nos terminais do xerador é igual á corrente que flue na conexión neutra. Este equilibrio resulta en que non hai corrente neta que flue a través da bobina de funcionamento do relé. En consecuencia, o relé non opera, e o sistema continua funcionando, asumindo que o fallo é externo e non ameaza directamente a integridade das bobinas de estator do xerador protexidas.

Inconvenientes

A pesar da súa efectividade en moitos escenarios, o esquema de protección contra fallos a tierra equilibrados ten limitacións notables. Cando ocorre un fallo próximo ao terminal neutro ou cando a conexión a tierra do neutro está establecida a través dunha resistencia ou dun transformador distribuído, a magnitude da corrente de fallo que flue a través da secundaria do transformador de corrente diminúe significativamente. En tales casos, esta corrente diminuída pode caer por debaixo da corrente de captura do relé, que é a corrente mínima necesaria para activar o relé. Como resultado, o relé falla en operar, permitindo que a corrente de fallo persista dentro das bobinas do xerador. Esta exposición prolongada á corrente de fallo pode levar a sobrecalentamento, degradación do aislamento e potencialmente a danos graves no xerador, destacando a importancia de entender e abordar estas limitacións nas aplicacións prácticas.