Захист від заземлення збалансованих потоків

Схема збалансованого захисту від заземлення для малих генераторів

Схема збалансованого захисту від заземлення є важливим захисним механізмом, який переважно використовується для захисту малих генераторів у випадках, коли диференційні та самозбалансовані системи захисту не є прийнятними варіантами. У малих генераторах нейтральні кінці трьохфазних обмоток внутрішньо з'єднані з одним терміналом. В результаті, нейтральний кінець недоступний ззовні, що робить традиційні методи захисту неефективними. Саме тут вступає в дію схема збалансованого захисту від заземлення, надаючи необхідний захист від заземлювальних виникнень. Важливо зазначити, що ця схема спеціально спроектована для виявлення заземлювальних виникнень і не забезпечує захист від фазово-фазових виникнень, за винятком тих, які пізніше розвиваються у заземлювальні.

Підключення схеми збалансованого захисту від заземлення

Реалізація схеми збалансованого захисту від заземлення включає точну конфігурацію трансформаторів струму (ТС). У цьому встановленні ТС монтується на кожній фазі генератора. Їх вторинні обмотки паралельно з'єднуються з вторинною обмоткою іншого ТС. Цей додатковий ТС монтується на провіднику, який з'єднує зіркову точку (нейтраль) генератора з землею. Захисна реле стратегічно підключена до поєднаних вторинних обмоток всіх цих ТС. Ця схема дозволяє системі захисту моніторити нерівноваги струму, що виникають під час заземлювального виникнення, дозволяючи реле швидко виявити та відреагувати на потенційні виникнення, таким чином захищаючи малий генератор від пошкоджень, спричинених заземлювальними виникненнями.

Схема збалансованого захисту від заземлення: Функціональність, обмеження та значущість

Огляд та область застосування

Збалансовані схеми захисту спроектовані для захисту від заземлювальних виникнень у визначеному регіоні, а саме у регіоні, обмеженому між трансформаторами струму (ТС) на стороні нейтралі та лінії. Цей цільовий механізм захисту головним чином зосереджений на виявленні заземлювальних виникнень у статорних обмотках генератора. Зауважимо, що він залишається неактивним під час зовнішніх заземлювальних виникнень, тому ця схема також часто називається схемою обмеженого захисту від заземлення. У великих генераторах ця схема часто реалізується як додатковий шар захисту, доповнюючи інші більш комплексні системи захисту.

Механізм роботи

Нормальна робота

Під час нормальної роботи генератора сума струмів, що протікають через вторинні обмотки трансформаторів струму, точно дорівнює нулю. Додатково, немає струму, що протікає від вторинного до нейтрального. В результаті, захисне реле, пов'язане зі схемою, залишається без енергії, що свідчить про те, що система працює без будь-яких виникнень.

Виникнення у захищеній зоні

Коли заземлювальне виникнення відбувається у захищенній зоні (регіон ліворуч від ТС на стороні лінії), відбувається значна зміна. Струм виникнення починає протікати через первинні обмотки трансформаторів струму. Це, в свою чергу, викликає відповідні вторинні струми, які проходять через реле. Коли величина цих вторинних струмів досягає певного порогового значення, реле активується, запускаючи відключення автомату для відокремлення дефектного розділу генератора. Швидка реакція допомагає запобігти подальшому пошкодженню генератора через виникнення.

Виникнення поза захищеною зоною

У разі виникнення поза захищеною зоною (праворуч від ТС на стороні лінії), електричне поводження інше. Сума струмів на терміналах генератора дорівнює струму, що протікає в з'єднанні з нейтраллю. Це збалансування призводить до того, що загальний струм, що протікає через робочу катушку реле, дорівнює нулю. В результаті, реле не працює, і система продовжує функціонувати, припускаючи, що виникнення зовнішнє і не становить прямої загрози цілісності захищених статорних обмоток генератора.

Недоліки

Хоча ця схема ефективна в багатьох сценаріях, вона має відмітні обмеження. Коли виникнення відбувається поблизу нейтрального терміналу або коли заземлення нейтралі виконано через опір або розподільний трансформатор, величина струму виникнення, що протікає через вторинну обмотку трансформатора струму, значно зменшується. У таких випадках, цей зменшений струм може опуститися нижче порогового струму, необхідного для активування реле. В результаті, реле не працює, дозволяючи струму виникнення продовжувати протікати через обмотки генератора. Це довге вплив струму виникнення може призвести до перегріву, вироблення ізоляції та потенційно серйозного пошкодження генератора, підкреслюючи важливість розуміння та врахування цих обмежень у практичному застосуванні.