Bảo vệ ngắn mạch cân bằng

Phương án bảo vệ sự cố đất cân bằng cho máy phát điện nhỏ

Phương án bảo vệ sự cố đất cân bằng đóng vai trò quan trọng, chủ yếu được sử dụng để bảo vệ máy phát điện nhỏ trong các tình huống mà hệ thống bảo vệ chênh lệch và tự cân bằng không phải là lựa chọn khả thi. Trong máy phát điện nhỏ, các đầu trung tính của cuộn dây ba pha được kết nối nội bộ với một đầu cuối duy nhất. Do đó, đầu trung tính không thể tiếp cận từ bên ngoài, khiến các phương pháp bảo vệ truyền thống trở nên không hiệu quả. Đây là lúc phương án bảo vệ sự cố đất cân bằng bước vào, cung cấp bảo vệ cần thiết chống lại sự cố đất. Cần lưu ý rằng phương án này được thiết kế đặc biệt để phát hiện sự cố đất và không cung cấp bảo vệ chống lại sự cố pha - pha, trừ khi những sự cố pha - pha đó sau đó phát triển thành sự cố đất.

Kết nối của Phương án Bảo vệ Sự cố Đất Cân Bằng

Việc thực hiện phương án bảo vệ sự cố đất cân bằng đòi hỏi cấu hình chính xác của các biến áp dòng (CTs). Trong cấu hình này, CTs được lắp đặt trên mỗi pha của máy phát. Các cuộn thứ cấp của chúng sau đó được kết nối song song với cuộn thứ cấp của CT khác. CT bổ sung này được gắn trên dây dẫn nối điểm sao (trung tính) của máy phát đến đất. Một rơle bảo vệ được kết nối chiến lược qua các cuộn thứ cấp kết hợp của tất cả các CT này. Cấu hình này cho phép hệ thống bảo vệ theo dõi sự mất cân đối dòng điện xảy ra trong điều kiện sự cố đất, cho phép rơle nhanh chóng phát hiện và phản ứng với các sự cố tiềm ẩn, do đó bảo vệ máy phát điện nhỏ khỏi hư hỏng do sự cố đất gây ra.

Phương án Bảo vệ Sự cố Đất Cân Bằng: Chức năng, Hạn chế và Ý nghĩa

Tổng quan và Phạm vi

Các phương án bảo vệ cân bằng được thiết kế để bảo vệ chống lại sự cố đất trong một khu vực xác định, cụ thể là khu vực giới hạn giữa các biến áp dòng (CTs) ở phía trung tính và phía đường dây. Cơ chế bảo vệ nhắm mục tiêu này chủ yếu tập trung vào việc phát hiện sự cố đất trong cuộn dây stator của máy phát. Lưu ý rằng nó không hoạt động trong trường hợp sự cố đất bên ngoài, vì vậy phương án này cũng thường được gọi là phương án bảo vệ sự cố đất hạn chế. Trong máy phát lớn, phương án này thường được thực hiện như một lớp bảo vệ bổ sung, bổ sung cho các hệ thống bảo vệ toàn diện hơn.

Cơ chế Hoạt động

Hoạt động Bình thường

Trong điều kiện hoạt động bình thường của máy phát, tổng số dòng điện chảy qua cuộn thứ cấp của các biến áp dòng chính xác là không. Ngoài ra, không có dòng điện chảy từ cuộn thứ cấp đến trung tính. Kết quả là, rơle bảo vệ liên quan đến phương án này vẫn không hoạt động, cho thấy hệ thống đang hoạt động mà không có bất kỳ điều kiện lỗi nào.

Sự cố Trong Khu vực Được Bảo vệ

Khi sự cố đất xảy ra trong khu vực được bảo vệ (khu vực bên trái của CT phía đường dây), một thay đổi đáng kể diễn ra. Dòng điện sự cố bắt đầu chảy qua cuộn sơ cấp của các biến áp dòng. Điều này, ngược lại, tạo ra dòng điện thứ cấp tương ứng đi qua rơle. Khi cường độ của các dòng điện thứ cấp đạt đến ngưỡng đã định trước, rơle được kích hoạt, kích hoạt cầu chì để cắt và cách ly phần máy phát bị lỗi. Phản ứng nhanh chóng này giúp ngăn chặn thiệt hại thêm cho máy phát do sự cố gây ra.

Sự cố Bên ngoài Khu vực Được Bảo vệ

Trong trường hợp sự cố xảy ra bên ngoài khu vực được bảo vệ (bên phải của CT phía đường dây), hành vi điện là khác. Tổng số dòng điện tại các đầu cuối máy phát bằng dòng điện chảy trong kết nối trung tính. Sự cân bằng này dẫn đến không có dòng điện tịnh tiến chảy qua cuộn hoạt động của rơle. Kết quả là, rơle không hoạt động, và hệ thống tiếp tục hoạt động, giả định rằng sự cố là bên ngoài và không trực tiếp đe dọa tính toàn vẹn của cuộn dây stator được bảo vệ của máy phát.

Nhược điểm

Mặc dù hiệu quả trong nhiều kịch bản, phương án bảo vệ sự cố đất cân bằng có những hạn chế đáng chú ý. Khi sự cố xảy ra gần đầu cuối trung tính hoặc khi đấu nối đất trung tính được thiết lập thông qua một điện trở hoặc một biến áp phân phối, cường độ dòng điện sự cố chảy qua cuộn thứ cấp của biến áp dòng giảm đáng kể. Trong những trường hợp này, dòng điện giảm này có thể thấp hơn dòng điện khởi động của rơle, đây là dòng điện tối thiểu cần thiết để kích hoạt rơle. Kết quả là, rơle không hoạt động, cho phép dòng điện sự cố tồn tại trong cuộn dây máy phát. Việc tiếp xúc kéo dài với dòng điện sự cố có thể dẫn đến quá nhiệt, suy giảm cách điện và có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho máy phát, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu và giải quyết những hạn chế này trong các ứng dụng thực tế.