Защита от симметричного замыкания на землю

Схема сбалансированной защиты от заземления для малых генераторов

Схема сбалансированной защиты от заземления является важным средством защиты, в основном используемым для защиты малых генераторов в ситуациях, когда системы дифференциальной и самобалансирующейся защиты не являются жизнеспособными вариантами. В малых генераторах нейтральные концы трехфазных обмоток внутренне соединены с одним выводом. В результате нейтральный вывод недоступен снаружи, что делает традиционные методы защиты неэффективными. Здесь на помощь приходит схема сбалансированной защиты от заземления, обеспечивая необходимую защиту от заземлений. Важно отметить, что эта схема специально предназначена для обнаружения заземлений и не предоставляет защиты от фазовых замыканий, если только эти фазовые замыкания не развиваются в заземления.

Подключение схемы сбалансированной защиты от заземления

Реализация схемы сбалансированной защиты от заземления включает точную конфигурацию трансформаторов тока (ТТ). В этом устройстве ТТ устанавливаются на каждой из фаз генератора. Их вторичные обмотки затем соединяются параллельно со вторичной обмоткой другого ТТ. Этот дополнительный ТТ монтируется на проводнике, который соединяет звездную точку (нейтраль) генератора с землей. Защитная реле подключается к комбинированным вторичным обмоткам всех этих ТТ. Такая конфигурация позволяет системе защиты контролировать несоответствия тока, возникающие при заземлении, позволяя реле быстро обнаруживать и реагировать на возможные неисправности, тем самым защищая малый генератор от повреждений, вызванных заземлениями.

Схема сбалансированной защиты от заземления: Функциональность, ограничения и значимость

Обзор и область применения

Схемы сбалансированной защиты разработаны для защиты от заземлений в определенной области, конкретно в регионе, ограниченном между нейтральными и линейными трансформаторами тока (ТТ). Этот целенаправленный механизм защиты в основном сосредоточен на обнаружении заземлений в статорных обмотках генератора. Стоит отметить, что он остается неактивным при внешних заземлениях, поэтому эта схема также часто называется схемой ограниченной защиты от заземления. В больших генераторах эта схема обычно реализуется как дополнительный слой защиты, дополняя другие более комплексные системы защиты.

Механизм работы

Нормальная работа

В нормальных условиях работы генератора сумма токов, протекающих через вторичные обмотки трансформаторов тока, точно равна нулю. Кроме того, нет потока тока от вторичной обмотки к нейтрали. В результате защитное реле, связанное со схемой, остается без напряжения, указывая, что система работает без каких-либо аварийных ситуаций.

Неисправность в защищаемой зоне

При возникновении заземления в защищаемой зоне (в области слева от линейного ТТ) происходит значительное изменение. Ток неисправности начинает протекать через первичные обмотки трансформаторов тока. Это, в свою очередь, индуцирует соответствующие вторичные токи, проходящие через реле. Когда величина этих вторичных токов достигает предопределенного порога, реле активируется, приводя к срабатыванию выключателя и изоляции поврежденного участка генератора. Быстрая реакция помогает предотвратить дальнейшее повреждение генератора из-за неисправности.

Неисправность вне защищаемой зоны

При возникновении неисправности вне защищаемой зоны (справа от линейного ТТ) электрическое поведение отличается. Сумма токов на выводах генератора равна току, протекающему по нейтральному соединению. Этот баланс приводит к тому, что нет чистого тока, протекающего через рабочую катушку реле. В результате реле не срабатывает, и система продолжает функционировать, предполагая, что неисправность внешняя и не представляет прямой угрозы целостности защищенных статорных обмоток генератора.

Недостатки

Несмотря на свою эффективность во многих ситуациях, схема сбалансированной защиты от заземления имеет заметные ограничения. Когда неисправность возникает в непосредственной близости от нейтрального вывода или когда заземление нейтрали осуществляется через резистор или распределительный трансформатор, величина тока неисправности, протекающего через вторичную обмотку трансформатора тока, значительно уменьшается. В таких случаях этот уменьшенный ток может оказаться ниже порогового значения тока, необходимого для срабатывания реле. В результате реле не срабатывает, позволяя току неисправности продолжать протекать через обмотки генератора. Это длительное воздействие тока неисправности может привести к перегреву, деградации изоляции и, возможно, серьезному повреждению генератора, подчеркивая важность понимания и учета этих ограничений в практических приложениях.