Balansirana zaštita od jednofaznih kvarova

Balansirani shema zaštite od zemljanih grešaka za male generatore

Balansirana shema zaštite od zemljanih grešaka predstavlja ključnu zaštitu, uglavnom korišćenu za zaštitu malih generatara u situacijama kada diferencijalne i samobalansirane sisteme zaštite nisu moguće primeniti. U malim generatorima, neutralni krajevi trofaznih vitanja su unutrašnje povezani sa jednim terminalom. Kao rezultat, neutralni kraj nije dostupan vanjski, čime konvencionalne metode zaštite postaju neefikasne. Ovde ulazi u igru balansirana shema zaštite od zemljanih grešaka, pružajući bitnu zaštitu od zemljanih grešaka. Važno je napomenuti da je ova shema specifično dizajnirana za otkrivanje zemljanih grešaka i ne pruža zaštitu od fazono-fazonih grešaka, osim ako te fazono-fazoni greške kasnije ne evoluiraju u zemljane greške.

Povezivanje balansirane sheme zaštite od zemljanih grešaka

Implementacija balansirane sheme zaštite od zemljanih grešaka uključuje preciznu konfiguraciju transformatora struja (TS). U ovom postavljanju, TS-ovi su instalirani na svakoj fazni generatora. Njihova sekundarna vitanja su zatim povezana paralelno sa sekundarnim vitanjem drugog TS-a. Ovaj dodatni TS je montiran na vodilu koja povezuje neutralni tačku (neutral) generatora sa zemljom. Zaštitni relej je strategijski povezan preko kombinovanih sekundarnih vitanja svih ovih TS-ova. Ova aranžman dozvoljava sistem zaštite da nadgleda neravnoteže struja koje se javljaju tokom uslova zemljane greške, omogućavajući releju da brzo otkrije i reaguje na potencijalne greške, time štitići mali generator od oštećenja izazvanih zemljanim greškama.

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

Pregled i opseg

Balansirane sheme zaštite su inženjerisane da štite od zemljanih grešaka unutar definisanog područja, posebno regiona ograničenog između neutralne i fazonih transformatora struje (TS-ova). Ovaj ciljani mehanizam zaštite glavno se fokusira na otkrivanje zemljanih grešaka unutar statornih vitanja generatora. Važno je napomenuti da ostaje neaktivna tokom spoljnjih zemljanih grešaka, zbog čega se ova shema takođe često naziva shema restriktivne zaštite od zemljanih grešaka. U velikim generatorima, ova shema se često implementira kao dodatni sloj zaštite, komplementirajući druge, kompleksnije sisteme zaštite.

Operativni mehanizam

Normalna operacija

Pod normalnim radnim uslovima generatora, zbir struja koje teku kroz sekundarna vitanja transformatora struje je točno nula. Takođe, ne teče struja od sekundarne do neutralne. Kao rezultat, zaštitni relej povezan sa shemom ostaje deenergizovan, ukazivajući da sistem radi bez ikakvih uslova greške.

Greška unutar zaštićenog zona

Kada se zemljana greška desi unutar zaštićene zone (područje levo od fazonog TS-a), događa se značajna promena. Struja greške počinje da teče kroz primarne vitanja transformatora struje. Ovo, na svoju stranu, indukuje odgovarajuće sekundarne struje koje prođu kroz relej. Kada magnituda ovih sekundarnih struja dostigne preddefinisani prag, relej se aktivira, pokreće prekidnik da isključi i izoluje defektan deo generatora. Ova brza reakcija pomaže da se spreči dalji oštetu generatora zbog greške.

Greška izvan zaštićene zone

U slučaju greške koja se desila izvan zaštićene zone (desno od fazonog TS-a), električno ponašanje je drugačije. Zbir struja na terminalima generatora je jednak strujama koje teku u neutralnoj vezi. Ova ravnoteža rezultira u tome da nema neto struje koja teče kroz radni bobinu releja. Kao rezultat, relej ne radi, a sistem nastavlja da funkcioniše, pretpostavljajući da je greška spoljnja i ne direktno prijeti integritetu zaštićenih statornih vitanja generatora.

Nedostaci

Iako je efikasna u mnogim situacijama, balansirana shema zaštite od zemljanih grešaka ima značajna ograničenja. Kada se greška desi u blizini neutralnog terminala ili kada se neutralna veza na zemlju postavlja kroz otpor ili distributivni transformator, magnituda struje greške koja teče kroz sekundarno vitanje transformatora struje značajno se smanjuje. U takvim slučajevima, ova smanjena struja može pasti ispod minimalne struje potrebne za aktiviranje releja. Kao rezultat, relej ne radi, dopuštajući da struja greške ostane unutar vitanja generatora. Ova dugotrajan izlaganje strujama greške može dovesti do pregrejanja, degradacije izolacije i potencijalno ozbiljne oštećenje generatora, ističući važnost razumevanja i rešavanja ovih ograničenja u praktičnim aplikacijama.