Balansirana zaštita od strujnog preopterećenja zemljišta

Balansirani shema zaštite od zemljanih kvarova za male generator

Balansirana shema zaštite od zemljanih kvarova služi kao ključna zaštita, uglavnom koristena za zaštitu malih generatora u situacijama gdje diferencijalne i samobalansirane sustave zaštite nije moguće primijeniti. U malim generatorima, neutralni krajevi trofaznih vikova su unutarnje povezani s jednim terminalom. Stoga, neutralni kraj nije dostupan vanjski, što čini konvencionalne metode zaštite neefektivnim. Tu upravo ulazi balansirana shema zaštite od zemljanih kvarova, osiguravajući važnu zaštitu od zemljanih kvarova. Važno je napomenuti da je ova shema specifično dizajnirana za otkrivanje zemljanih kvarova i ne pruža zaštitu od faza-faza kvarova, osim ako ti faza-faza kvarovi kasnije ne dovedu do zemljanih kvarova.

Povezivanje balansirane sheme zaštite od zemljanih kvarova

Implementacija balansirane sheme zaštite od zemljanih kvarova uključuje preciznu konfiguraciju transformatora struja (CTs). U ovom postavljanju, CTs su instalirani na svakoj fazi generatora. Njihovi sekundarni vikovi su zatim povezani paralelno s sekundarnim vikom drugog CT-a. Taj dodatni CT je montiran na vodnik koji spaja neutralni točku (zvjezdu) generatora s zemljom. Zaštitni relej je strategijski povezan preko kombiniranih sekundarnih vika svih tih CT-ova. Ova postavka omogućuje sustavu zaštite nadgledati nesukladnosti struje koje se javljaju tijekom stanja zemljanih kvarova, omogućujući releju brzo otkriti i reagirati na potencijalne kvarove, time štiti mali generator od oštećenja uzrokovanih zemljanim kvarovima.

Balansirana shema zaštite od zemljanih kvarova: Funkcionalnost, ograničenja i značaj

Pregled i opseg

Balansirane sheme zaštite su inženjerirane kako bi zaštitile od zemljanih kvarova u definiranom području, posebno u području ograničenom između neutralnih i linijalnih strujnih transformatora (CTs). Ovaj ciljano usmjereni mehanizam zaštite glavno se fokusira na otkrivanje zemljanih kvarova unutar statorskih vikova generatora. Zapaženo je da ostaje neaktivna tijekom vanjskih zemljanih kvarova, stoga se ova shema također često naziva ograničenom shemom zaštite od zemljanih kvarova. U velikim generatorima, ova shema se često implementira kao dodatni sloj zaštite, komplementirajući druge, kompleksnije sustave zaštite.

Operativni mehanizam

Normalna operacija

U normalnim radnim uvjetima generatora, zbroj struja koji teku kroz sekundarne vike transformatora struje točno iznosi nula. Također, ne teče struja od sekundarnog do neutralnog. Rezultat toga je da se zaštitni relej povezan sa shemom deenergizira, pokazujući da sustav radi bez ikakvih stanja kvarova.

Kvar unutar zaštićenog područja

Kada se zemljani kvar pojavi unutar zaštićenog područja (područje lijevo od linijalnog CT-a), doista se događa značajna promjena. Kvarna struja počinje teći kroz primarne vike transformatora struje. To, na svoj red, induciranjem odgovarajućih sekundarnih struja koje prođu kroz relej. Kada magnituda tih sekundarnih struja doseže preddefinirani prag, relej se aktivira, pokreće prekidnik da isključi i izolira oštećeni dio generatora. Ova brza reakcija pomaže u sprečavanju daljnjeg oštećenja generatora zbog kvara.

Kvar izvan zaštićenog područja

U slučaju da se kvar dogodi izvan zaštićenog područja (desno od linijalnog CT-a), električno ponašanje je drugačije. Zbroj struja na generator terminalima jednak je struji koja teče u neutralnoj vezi. Taj balans rezultira s tim da nema ukupne struje koja teče kroz radni vik releja. Kao posljedica, relej ne radi, a sustav nastavlja s radom, pretpostavljajući da je kvar vanjski i ne direktno prijeti integritetu zaštićenih statorskih vikova generatora.

Nedostaci

Iako je u mnogim situacijama efektivna, balansirana shema zaštite od zemljanih kvarova ima značajne ograničenja. Kada se kvar dogodi blizu neutralnog terminala ili kada je neutralno zemljenje postavljeno putem otpora ili distribucijskog transformatora, magnituda kvarne struje koja teče kroz sekundaran vik transformatora struje značajno se smanjuje. U takvim slučajevima, ta smanjena struja može pasti ispod minimalne struje potrebne za aktiviranje releja. Kao rezultat, relej ne radi, omogućujući kvarnu struju da se nastavi unutar vikova generatora. Ova dugotrajna izloženost kvarnoj struji može dovesti do pregrejanja, degradacije izolacije i potencijalno ozbiljnog oštećenja generatora, što ističe važnost razumijevanja i rješavanja tih ograničenja u praktičnim primjenama.