Balanserad jordfelsskydd

Balanserad jordfelsskyddsschema för små generatorer

Balanserat jordfelsskyddsschema fungerar som ett viktigt skydd, främst används för skydd av små generatorer i situationer där differentiella och självbalanserande skyddssystem inte är möjliga alternativ. I små generatorer är de neutrala ändarna av de trefasiga spolevindningarna inuti anslutna till en enda terminal. Som ett resultat är den neutrala änden inte tillgänglig utifrån, vilket gör konventionella skyddsmetoder ineffektiva. Det är här det balanserade jordskyddsschemat stegar in, genom att erbjuda nödvändigt skydd mot jordfel. Det är viktigt att notera att detta schema specifikt är utformat för att upptäcka jordfel och erbjuder inte skydd mot fas-till-fasfel, om dessa fas-till-fasfel inte senare utvecklas till jordfel.

Anslutning av balanserat jordfelsskyddsschema

Implementeringen av det balanserade jordfelsskyddsschemat involverar en precys konfiguration av strömmätare (CTs). I denna uppställning installeras CTs på varje fase av generatorn. Deras sekundära vindningar kopplas sedan parallellt med sekundär vindning av en annan CT. Denna ytterligare CT monteras på ledaren som länkar generatorns stjärnpunkt (neutral) till jorden. Ett skyddrelä är strategiskt anslutet över de kombinerade sekundära vindningarna av alla dessa CTs. Denna disposition tillåter skyddssystemet att övervaka strömavvikelsen som uppstår under en jordfelssituation, vilket möjliggör för relén att snabbt upptäcka och reagera på potentiella fel, därmed skydda den lilla generatorn från skador orsakade av jordfel.

Balanserat jordfelsskyddsschema: Funktionalitet, begränsningar och betydelse

Översikt och omfattning

De balanserade skydds schemana är utformade för att skydda mot jordfel inom en definierad zon, specifikt regionen mellan neutral- och linjesidens strömmätare (CTs). Denna fokuserade skyddsmekanism är huvudsakligen inriktad på att upptäcka jordfel inom generatorns statorvindningar. Notabelt är att den förblir inaktiv vid externa jordfel, vilket är anledningen till att detta schema också ofta kallas för begränsat jordfelsskydd. I stora generatorer implementeras detta schema ofta som ett ytterligare skyddslager, kompletterande andra mer omfattande skyddssystem.

Funktionsmekanism

Normal drift

Under normal drift av generatorn är summan av strömmarna som flödar genom sekundära vindningarna av strömmätarna exakt noll. Dessutom finns det ingen strömflöde från sekundär till neutral. Som ett resultat förblir skyddrelén associerad med schemat deenergiserad, vilket indikerar att systemet fungerar utan några felkonditioner.

Fel inom skyddszonen

När ett jordfel uppstår inom skyddszonen (området till vänster om linjesidens CT), inträffar en betydande förändring. Felströmmen börjar flöda genom primära vindningarna av strömmätarna. Detta inducerar motsvarande sekundära strömmar som passerar genom relén. När magnituden av dessa sekundära strömmar når ett fördefinierat tröskelvärde aktiveras relén, vilket utlöser brytaren att slå av och isolera den defekta delen av generatorn. Denna snabba respons hjälper till att förhindra ytterligare skador på generatorn på grund av felet.

Fel utanför skyddszonen

Vid ett fel som uppstår utanför skyddszonen (till höger om linjesidens CT) är elektriska beteendet olika. Summan av strömmarna vid generatorterminalerna är lika med strömmen som flödar i neutralanslutningen. Denna jämvikt resulterar i ingen nettostrom som flödar genom operativspolen av relén. Som ett resultat fungerar inte relén, och systemet fortsätter att fungera, antagande att felet är externt och inte direkt hotar integriteten av generatorns skyddade statorvindningar.

Nackdelar

Trots sin effektivitet i många scenarion har det balanserade jordskyddsschemat märkbara begränsningar. När ett fel uppstår nära neutralterminalen eller när neutraljordning är etablerad genom en resistans eller en fördelningstransformator, blir magnituden av felströmmen som flödar genom sekundären av strömmätaren signifikant reducerad. I sådana fall kan denna minskade ström falla under reléns pick-up-ström, vilket är den minsta ström som krävs för att aktivera relén. Som ett resultat misslyckas relén att fungera, vilket tillåter felströmmen att fortgå inom generatorvindningarna. Denna långvariga exponering för felström kan leda till överhettning, isoleringsdegradering och potentiellt allvarliga skador på generatorn, vilket framhäver vikten av att förstå och hantera dessa begränsningar i praktiska tillämpningar.