バランスドアース障害保護

小容量発電機のためのバランス接地故障保護方式

バランス接地故障保護方式は重要な保護手段として、主に差動保護や自己平衡保護システムが適さない場合の小容量発電機の保護に使用されます。小容量発電機では、3相巻線の中性点が内部で単一の端子に接続されているため、外部からは中性点にアクセスできません。そのため、従来の保護方法は効果的ではありません。ここでバランス接地保護方式が役立ち、接地故障に対する重要な保護を提供します。この方式は特に接地故障を検出するように設計されており、相間故障に対しては保護を提供しません。ただし、相間故障がその後接地故障に発展する場合は例外です。

バランス接地故障保護方式の接続

バランス接地故障保護方式の実装には、電流変換器（CT）の正確な設定が必要です。この設定では、各発電機の位相にCTが設置され、それらの二次巻線が別のCTの二次巻線と並列に接続されます。この追加のCTは、発電機の中性点（星形接続点）と接地を結ぶ導体に取り付けられます。保護リレーはこれらのCTの二次巻線の合計に戦略的に接続されます。この配置により、保護システムは接地故障状態での電流の不均衡を監視し、リレーが迅速に故障を検出し対応することで、小容量発電機が接地故障による損傷から保護されます。

バランス接地故障保護方式：機能、制限、重要性

概要と範囲

バランス保護方式は、定義された領域内、具体的には中性側とライン側の電流変換器（CT）の間に限定された区域内の接地故障を保護するように設計されています。このターゲット保護メカニズムは主に発電機のスタータ巻線内の接地故障の検出に焦点を当てています。注目すべきは、外部接地故障時には動作しないことから、この方式はしばしば制限接地故障保護方式とも呼ばれます。大容量発電機では、この方式は他のより包括的な保護システムを補完する追加の保護層として実装されることがよくあります。

動作メカニズム

正常運転時

発電機の正常運転条件下では、電流変換器の二次巻線を通る電流の合計は正確にゼロです。また、二次から中性への電流の流れはありません。その結果、関連する保護リレーは非励磁状態にあり、システムが故障条件なしで動作していることを示します。

保護ゾーン内の故障

保護ゾーン内（ライン側CTの左側の領域）で接地故障が発生すると、大きな変化が起こります。故障電流が電流変換器の一次巻線を通過し始めます。これにより、リレーを通過する対応する二次電流が誘導されます。これらの二次電流の大きさが予め定義された閾値に達すると、リレーが動作し、回路ブレーカーがトリップして故障部位を隔離します。この迅速な反応により、故障による発電機のさらなる損傷が防止されます。

保護ゾーン外の故障

保護ゾーン外（ライン側CTの右側）で故障が発生した場合、電気的な挙動は異なります。発電機端子での電流の合計は中性接続の電流と等しくなります。このバランスにより、リレーの動作コイルにはネット電流が流れません。その結果、リレーは動作せず、システムは外部の故障が直接発電機の保護されたスタータ巻線の整合性を脅かしていないと仮定して継続的に動作します。

欠点

多くのシナリオで効果的であるにもかかわらず、バランス接地保護方式には顕著な制限があります。故障が中性端子に近い場所で発生したり、または中性接地が抵抗または分配トランスフォーマーを通じて行われた場合、電流変換器の二次巻線を通過する故障電流の大きさが大幅に減少します。このような場合、この減少した電流はリレーの起動電流（リレーを動作させるために必要な最小電流）を下回ることがあります。その結果、リレーは動作せず、故障電流が発電機巻線内で持続します。この長期的な故障電流への暴露は過熱、絶縁劣化、および潜在的に深刻な発電機の損傷につながる可能性があり、これら制限の理解と実際のアプリケーションにおける対処の重要性を強調しています。