Balansert jordfeilbeskyttelse

Balansert jordfeilbeskyttelsesskjema for små generatorer

Balansert jordfeilbeskyttelsesskjema fungerer som et viktig vern, hovedsakelig brukt for beskyttelse av små generatorer i situasjoner der differensial- og selvbalanserte beskyttelsessystemer ikke er praktiske løsninger. I små generatorer er de nøytrale endene av de trefasede spolevindingene internkoblet til en enkelt terminal. Dette gjør at det nøytrale enden ikke er tilgjengelig utenfra, noe som gjør konvensjonelle beskyttelsesmetoder ineffektive. Det er her balansert jordbeskyttelsesskjemaet kommer inn, ved å gi nødvendig beskyttelse mot jordfeil. Det er viktig å merke seg at dette skjemaet er spesielt designet for å oppdage jordfeil, og gir ikke beskyttelse mot fase til fase-feil, med mindre disse fase til fase-feilene utvikler seg til jordfeil.

Kobling av balansert jordfeilbeskyttelsesskjema

Implementeringen av balansert jordfeilbeskyttelsesskjema involverer en presis konfigurasjon av strømtransformatorer (CT). I denne oppsettet installeres CT på hver av generatorfaser. Deres sekundære vindinger kobles parallelt med sekundærvindingen til en annen CT. Denne ekstra CT monteres på ledningen som forbinder generatorstjernen (nøytral) med jorden. En beskyttende relé kobles strategisk over de kombinerte sekundærene av alle disse CT. Dette oppsettet lar beskyttelsessystemet overvåke strømubalanse som oppstår under en jordfeilsituasjon, noe som lar relén raskt oppdage og reagere på potensielle feil, og dermed beskytte den lille generatoren mot skader forårsaket av jordfeil.

Balansert jordfeilbeskyttelsesskjema: Funksjonalitet, begrensninger og betydning

Oversikt og omfang

De balanserte beskyttelsesskjemaene er designet for å beskytte mot jordfeil i et definert område, spesielt området mellom nøytralsiden og linesiden strømtransformatorer (CT). Dette målrettede beskyttelsesmekanismer fokuserer hovedsakelig på å oppdage jordfeil i generatorstatorvindingene. Merk at det forblir inaktiv under eksterne jordfeil, og derfor kalles dette skjemaet også ofte for begrenset jordfeilbeskyttelsesskjema. I store generatorer implementeres dette skjemaet ofte som et ekstra lag beskyttelse, som komplimenterer andre mer omfattende beskyttelsessystemer.

Driftsmekanisme

Normal drift

Under normal drift av generator, er summen av strømmene som flyter gjennom sekundærene av strømtransformatorer nøyaktig null. I tillegg er det ingen strømflyt fra sekundær til nøytral. Dette fører til at den beskyttende reléen forbundet med skjemaet forblir deenergisert, indikert at systemet drifter uten noen feilkondisjoner.

Feil innenfor beskyttet sone

Når det oppstår en jordfeil innenfor den beskyttede sonen (området til venstre for line-siden CT), skjer det en betydelig endring. Feilstrømmen begynner å flyte gjennom primær vindingene av strømtransformatorer. Dette inducerer tilsvarende sekundærstrømmer som passerer gjennom reléen. Når størrelsen på disse sekundærstrømmene når et forhåndsdefinert terskel, aktiveres reléen, som triggar sirkuitsparkeren til å trippe og isolere den defekte delen av generator. Denne hurtige responsen hjelper til å forhindre ytterligere skade på generatoren på grunn av feilen.

Feil utenfor beskyttet sone

Ved en feil som oppstår utenfor den beskyttede sonen (til høyre for line-siden CT), er elektrisk atferd forskjellig. Summen av strømmene ved generatorkontakter er lik strømmen som flyter i nøytralkoblingen. Denne balansen resulterer i ingen nettstrøm som flyter gjennom operasjonsbobinen i reléen. Konsekvent opererer ikke reléen, og systemet fortsetter å fungere, antar at feilen er ekstern og ikke direkte truer integriteten av generatorens beskyttede statorvindinger.

Ulemper

Trotters dens effektivitet i mange situasjoner, har det balanserte jordbeskyttelsesskjemaet bemerkelsesverdige begrensninger. Når en feil oppstår nær nøytralterminalen eller når nøytralgrunding er etablert gjennom en motstand eller en distribusjonstransformator, blir størrelsen på feilstrømmen som flyter gjennom sekundæren av strømtransformatoren betydelig redusert. I slike tilfeller kan denne reduserte strømmen falde under opptaksstrømmen til reléen, som er minimumstrømmen som kreves for å aktivere reléen. Som et resultat mislykkes reléen i å operere, noe som tillater feilstrømmen å fortsette inne i generatorvindingene. Denne langvarige eksponeringen til feilstrøm kan føre til overoppvarming, isoleringsdegenerering, og potensielt alvorlig skade på generator, noe som understreker viktigheten av å forstå og håndtere disse begrensningene i praksis.