Ограничена защита на земно замыкание

Земни дефекти: Причини, въздействия и защитни мерки

Земен дефект се случва, когато има непредвидена електрическа връзка между жив проводник и земята. Това обикновено се дължи на разрушаване на изолацията, което може да бъде причинено от фактори като стареене на електрическите компоненти, механично повреждане или изложението на сурови околните условия. Когато се случи земен дефект, токовете на кратко замыкание се увеличават в електрическата система. Тези дефектни токове се връщат към източника или чрез самата земя, или чрез свързаното електрическо оборудване.

Присъствието на токове при земен дефект може да има сериозни последици. Те могат да причинят значителни повреди на оборудването в електрическата система, включително трансформатори, мотори и комутационно оборудване, чрез прекомерно нагряване на компонентите, топене на изолацията и дори физическо унищожение. Освен това земните дефекти прекъсват непрекъснатостта на електрическото захранване, което води до прекъсвания на захранването, които могат да засегнат жилищни, търговски и промишлени потребители.

За намаляване на рисковете, свързани с земните дефекти, се използва схема за ограничен земен дефект. В основата на тази защитна схема стои реле за земен дефект, критичен компонент, който играе ключова роля в защитата на електрическата система. Когато се засече земен дефект, реле за земен дефект издава заповед за прекъсване на автоматичния предпазен ключ. Това действие бързо изолира дефектната част от цепта, ограничавайки потока на дефектния ток и минимизирайки потенциалните повреди.

Реле за земен дефект е стратегически поставено в остатъчната част на токовите трансформатори, както е показано на фигурата по-долу. Това местоположение позволява на релето да наблюдава и засича ефективно аномални токови потоци, указващи земни дефекти. По-специално то предоставя съществена защита за делтави или неизолирани звездни вити на трансформаторите, защитавайки тези критични компоненти от разрушителните ефекти на дефектните токове. Фигурата по-долу показва и детайлните връзки на реле за земен дефект със звездните или делтави вити на трансформатора, подчертавайки точната конфигурация, която осигурява надеждно засичане и защита на дефектите.

Конфигурация и функциониране на системата за защита от земни дефекти

Токовите трансформатори (TT) играят ключова роля в системата за защита от земни дефекти, стратегически поставени от двете страни на определената защитна зона. Вторичните терминали на тези TT са свързани паралелно с защитното реле, формирайки важен електрически път за засичане на дефектите. Изходът на TT е специално проектиран, за да представя нулевия последователен ток, протичащ през електрическата линия. Забележително е, че при външен дефект нулевият последователен ток липсва, докато при вътрешен дефект той се увеличава до стойност, два пъти по-голяма от реалния дефектен ток.

Функциониране на системата за защита от земни дефекти

Звездната страна на електрическата система е защитена от ограничен земен дефект, както е показано на фигурата по-долу. Тази защитна схема е инженерно проектирана, за да засича и реагира точно на земни дефекти в защитената зона, използвайки уникалните характеристики на нулевия последователен ток, за да гарантира бързо и надеждно изолиране на дефектите.

Система за защита от земни дефекти: Механизми на функциониране и конструктивни особености

При настъпване на външен дефект, обозначен като F1, в електрическата мрежа, този дефектен случай индуцира токове I1 и I2, които протичат през вторичните части на токовите трансформатори (TT). Поради електрическата конфигурация и характера на външните дефекти, сумата на I1 и I2 е нула. В сравнение, когато дефектът се случи в защитната зона, например F2, присъства само токът I2; токът I1 е ефективно изключван или е незначителен. Този I2 после минава през реле за земен дефект, активирайки неговото действие. Реле за земен дефект е проектирано да работи единствено в отговор на вътрешни дефекти в защитната зона, гарантирайки, че избирателно изолира дефектните части от електрическата система.

Реле за земен дефект трябва да притежава висока степен на чувствителност, за да засича дефектите точно. То е инженерно проектирано, за да усети дефектни токове, които надвишават номиналния ток на вити поне с 15%. Тази специфична настройка позволява на релето да защитава определена, ограничена част от електрическите вити, поради което тази защитна схема е наричана ограничен земен дефект.

За допълнително подобряване на надеждността на защитната система, стабилизиращ ток е свързан в série с релето. Това добавяне изпълнява важна функция: ефективно намалява влиянието на магнетизиращите входящи токове. Магнетизиращите входящи токове, които могат да се случат при захранване на системата или други преходни събития, имат потенциала да причинят грешки в действието на релето. Чрез противодействие на тези нежелани токове, стабилизиращият ток гарантира, че реле за земен дефект реагира само на истински дефектни условия, подобрявайки общата целост и надеждност на електрическата защитна система.