Περιορισμένη Προστασία Σφάλματος στη Γη
Σφάλματα Προς τη Γη: Αιτίες, Επιπτώσεις και Προστατευτικά Μέτρα
Ένα σφάλμα προς τη γη συμβαίνει όταν υπάρχει μια μη προγραμματισμένη ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ ενός ζωντανού διαγωνίου και της γης. Αυτό συνήθως συμβαίνει λόγω κατάρρευσης της απομόνωσης, η οποία μπορεί να προκληθεί από παράγοντες όπως το γήρασμα των ηλεκτρικών συστατικών, μηχανική βλάβη ή εκτέθεια σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες. Όταν συμβαίνει ένα σφάλμα προς τη γη, οι ρεύματα σύντομης σύνδεσης εκτείνονται μέσα στο ηλεκτρικό σύστημα. Αυτά τα ρεύματα σφάλματος επιστρέφουν στην πηγή είτε μέσω της γης είτε μέσω συνδεδεμένων ηλεκτρικών εξοπλισμών.
Η παρουσία ρευμάτων σφάλματος προς τη γη μπορεί να έχει σοβαρές επιπτώσεις. Μπορούν να προκαλέσουν σημαντικές βλάβες στον εξοπλισμό εντός του συστήματος ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των μετατροπέων, των μοτέρων και των στροφαριών, μέσω υπερθέρμανσης των συστατικών, λιώσης της απομόνωσης και ακόμη και οδηγώντας σε φυσική καταστροφή. Επιπλέον, τα σφάλματα προς τη γη διακόπτουν τη συνέχεια της ηλεκτρικής εφοδιασμού, προκαλώντας απορρυθμίσεις που μπορούν να επηρεάσουν κατοικιακούς, εμπορικούς και βιομηχανικούς καταναλωτές.
Για την περιορισμό των κινδύνων που συνδέονται με τα σφάλματα προς τη γη, χρησιμοποιείται η προστατευτική συστοιχία περιορισμένου σφάλματος προς τη γη. Στον πυρήνα αυτής της προστατευτικής συστοιχίας βρίσκεται το ρελέ σφάλματος προς τη γη, ένα κρίσιμο συστατικό που παίζει κεντρικό ρόλο στην προστασία του συστήματος ενέργειας. Όταν ανιχνεύεται ένα σφάλμα προς τη γη, το ρελέ σφάλματος προς τη γη εκδίδει εντολή κατάρρευσης στον προστατικό στροφάρι. Αυτή η ενέργεια απομονώνει γρήγορα τον εσκεμμένο τομέα του κύκλου, περιορίζοντας έτσι την ροή του ρεύματος σφάλματος και μειώνοντας τις δυνητικές βλάβες.
Το ρελέ σφάλματος προς τη γη είναι στρατηγικά τοποθετημένο στο υπόλοιπο μέρος των μετατροπέων ρεύματος, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Αυτή η θέση επιτρέπει στο ρελέ να επιτηρεί και να ανιχνεύει ανόμοιες ροές ρεύματος που χαρακτηρίζουν τα σφάλματα προς τη γη. Συγκεκριμένα, παρέχει βασική προστασία για τις διατάξεις δέλτα ή ανυπόγειας αστέρα των μετατροπέων ενέργειας, προστατεύοντας αυτά τα κρίσιμα συστατικά από τις καταστροφικές επιπτώσεις των ρευμάτων σφάλματος. Το παρακάτω σχήμα επίσης απεικονίζει τις λεπτομερείς συνδέσεις του ρελέ σφάλματος προς τη γη με τις διατάξεις αστέρα ή δέλτα του μετατροπέα, τονίζοντας την ακριβή διάταξη που εξασφαλίζει αξιόπιστη ανίχνευση και προστασία σφαλμάτων.
Διάταξη και Λειτουργία του Συστήματος Προστασίας από Σφάλματα Προς τη Γη
Οι μετατροπείς ρεύματος (CTs) παίζουν κρίσιμο ρόλο στο σύστημα προστασίας από σφάλματα προς τη γη, τοποθετημένοι στρατηγικά στις δύο πλευρές της προστατευτικής ζώνης. Οι δευτερεύοντες πόλοι αυτών των CTs είναι συνδεδεμένοι παράλληλα με το προστατικό ρελέ, σχηματίζοντας μια βασική ηλεκτρική διαδρομή για την ανίχνευση σφαλμάτων. Η εξόδος των CTs είναι σχεδιασμένη ειδικά για να αντιπροσωπεύει το ρεύμα μηδενικής ακολουθίας που ρέει μέσα στην ηλεκτρική γραμμή. Σημειώνεται ότι κατά τη διάρκεια εξωτερικού σφάλματος, το ρεύμα μηδενικής ακολουθίας παραμένει απόντα, ενώ σε περίπτωση εσωτερικού σφάλματος, αυξάνεται σε τιμή που είναι διπλάσια της πραγματικής τιμής του ρεύματος σφάλματος.
Λειτουργία του Συστήματος Προστασίας από Σφάλματα Προς τη Γη
Η πλευρά του ηλεκτρικού συστήματος που είναι συνδεδεμένη με διάταξη αστέρα είναι προστατευμένη από μια προστατευτική συστοιχία περιορισμένου σφάλματος προς τη γη, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Αυτή η προστατευτική συστοιχία είναι μηχανικά σχεδιασμένη για να ανιχνεύει και να απαντά σε σφάλματα προς τη γη εντός της προστατευτικής ζώνης, εκμεταλλευόμενη τις μοναδικές ιδιότητες του ρεύματος μηδενικής ακολουθίας για να εξασφαλίσει γρήγορη και αξιόπιστη απομόνωση σφαλμάτων.
Σύστημα Προστασίας από Σφάλματα Προς τη Γη: Μηχανισμοί Λειτουργίας και Χαρακτηριστικά Σχεδιασμού
Υποθέτουμε ότι συμβαίνει ένα εξωτερικό σφάλμα, όπως το F1, μέσα στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτό το γεγονός σφάλματος επιφέρει ρεύματα I1 και I2 που ρέουν μέσα στα δευτερεύοντα των μετατροπέων ρεύματος (CTs). Λόγω της ηλεκτρικής διάταξης και της φύσης των εξωτερικών σφαλμάτων, η αποτέλεσμα των I1 και I2 είναι μηδέν. Αντίθετα, όταν συμβαίνει ένα σφάλμα εντός της προστατευτικής ζώνης, όπως το F2, παρίσταται μόνο το ρεύμα I2· το ρεύμα I1 ακυρώνεται ή είναι αμελητέο. Αυτό το I2 περνά μέσα από το ρελέ σφάλματος προς τη γη, ενεργοποιώντας το. Κρίσιμο είναι ότι το ρελέ σφάλματος προς τη γη είναι σχεδιασμένο να ενεργοποιείται μόνο σε αντίδραση σε εσωτερικά σφάλματα εντός της προστατευτικής ζώνης, εξασφαλίζοντας ότι επιλεκτικά απομονώνει τους εσκεμμένους τμήματα του ηλεκτρικού συστήματος.
Το ρελέ σφάλματος προς τη γη πρέπει να διαθέτει υψηλό βαθμό ευαισθησίας για να ανιχνεύει ακριβώς τα σφάλματα. Είναι μηχανικά σχεδιασμένο για να ανιχνεύει ρεύματα σφάλματος που υπερβαίνουν το επιτρεπόμενο ρεύμα περίτριπλης ενώλους κατά τουλάχιστον 15%. Αυτή η συγκεκριμένη ρύθμιση επιτρέπει στο ρελέ να προστατεύει ένα καθορισμένο, περιορισμένο τμήμα της ενώλους, γι' αυτό και αυτή η προστατευτική συστοιχία ονομάζεται προστασία περιορισμένου σφάλματος προς τη γη.
Για να ενισχυθεί η αξιοπιστία του συστήματος προστασίας, ένα ρεύμα σταθεροποίησης συνδέεται σε σειρά με το ρελέ. Αυτή η προσθήκη παίζει βασικό ρόλο: αποτελεσματικά μειώνει την επίδραση των ρευμάτων μαγνητισμού. Τα ρεύματα μαγνητισμού, τα οποία μπορούν να συμβούν κατά την ενεργοποίηση του συστήματος ή κατά τη διάρκεια άλλων μεταβατικών γεγονότων, έχουν τη δυνατότητα να προκαλέσουν ψευδής κατάρρευση του ρελέ. Με την αντιστάθμιση αυτών των ανεπιθύμητων ρευμάτων, το ρεύμα σταθεροποίησης εξασφαλίζει ότι το ρελέ σφάλματος προς τη γη ανταποκρίνεται μόνο σε πραγματικά σφάλματα, βελτιώνοντας έτσι την ολοκληρωμένη αξιοπιστία και εμπιστοσύνη του ηλεκτρικού συστήματος προστασίας.
