Proteksyon sa Ipinagbabawal na Earth Fault

Earth Faults: Mga Dahilan, Implikasyon, at mga Pagsasanggalang

Ang isang earth fault ay nangyayari kapag may hindi inaasahang koneksyon ng elektrisidad sa pagitan ng isang live conductor at ang lupa. Karaniwang ito ay dahil sa pagkabigo ng insulasyon, na maaaring sanhi ng mga bagay tulad ng pagtanda ng mga komponente ng elektrisidad, pinsalang mekanikal, o pagkakalantad sa mahigpit na kondisyong pangkapaligiran. Kapag nangyari ang isang earth fault, ang mga short-circuit current ay tumataas sa sistema ng elektrisidad. Ang mga fault current na ito ay bumabalik sa pinagmulan, kung saan ito ay dumadaan sa lupa mismo o sa pamamagitan ng konektadong mga kasangkapan ng elektrisidad.

Ang pagkakaroon ng earth fault currents ay maaaring magresulta sa malubhang mga epekto. Ito ay maaaring magsanhi ng malaking pinsala sa mga kasangkapan sa loob ng power system, kasama ang mga transformer, motors, at switchgear, sa pamamagitan ng pag-init ng mga komponente, pag-melt ng insulasyon, at kahit pa sa pisikal na pagkasira. Bukod dito, ang mga earth fault ay nagdudulot ng pagkakalanta ng patnubay ng suplay ng elektrisidad, na nagreresulta sa mga brownout na maaaring makaapekto sa mga residente, komersyal, at industriyal na consumer.

Upang bawasan ang mga panganib na kaugnay ng earth faults, ginagamit ang restricted earth fault protection scheme. Sa sentro ng sistemang pangproteksiyon na ito ay ang earth fault relay, isang mahalagang komponente na gumagampan ng isang sentral na papel sa pagliligtas ng power system. Kapag natuklasan ang isang earth fault, ang earth fault relay ay nagbibigay ng tripping command sa circuit breaker. Ang aksyon na ito ay mabilis na nag-iisolatesa faulty section ng circuit, na sa ganun ay limitado ang daloy ng fault current at minimized ang potensyal na pinsala.

Ang earth fault relay ay mastrategiko na nakalagay sa residual part ng current transformers, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ang posisyon na ito ay nagbibigay-daan para mabisa ang relay na monitor at detekta ang abnormal na daloy ng current na nagpapahiwatig ng earth faults. Partikular na, ito ay nagbibigay ng mahalagang proteksyon para sa delta o unearthed star windings ng mga power transformers, na nagbabantay sa mga critical na komponenteng ito mula sa destructive effects ng fault currents. Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita rin ng detalyadong koneksyon ng earth fault relay sa star o delta windings ng transformer, na nagbibigay-diin sa eksaktong configuration na nag-aasikaso ng reliable fault detection at proteksyon.

Konfigurasyon at Operasyon ng Earth Fault Protection System

Ang mga current transformers (CTs) ay may mahalagang papel sa earth fault protection system, na mastrategiko na nakalagay sa parehong gilid ng designated protective zone. Ang secondary terminals ng mga CTs ay konektado sa parallel sa protective relay, na nagbibuo ng vital na electrical pathway para sa fault detection. Ang output ng mga CTs ay espesyal na disenyo upang kumatawan sa zero sequence current na umuusbong sa electrical line. Mahalaga, sa panahon ng external fault, ang zero sequence current ay walang nararamdaman, habang sa pagkakaroon ng internal fault, ito ay tumaas sa halaga na dalawang beses ang magnitude ng aktwal na fault current.

Operasyon ng Earth Fault Protection System

Ang star-connected side ng electrical system ay inaalamin ng restricted earth fault protection mechanism, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ang proteksyon na ito ay disenyo upang mahusay na detekta at tugunan ang earth faults sa loob ng protected zone, gamit ang unique characteristics ng zero sequence current upang masiguro ang mabilis at reliable fault isolation.

Earth Fault Protection System: Mga Mekanismo ng Operasyon at Design Features

Kung may external fault, na tinatakan bilang F1, ang nangyari sa electrical network. Ang fault event na ito ay nagpapadala ng mga current I1 at I2 na umuusbong sa secondaries ng mga current transformers (CTs). Dahil sa electrical configuration at ang nature ng external faults, ang sum ng I1 at I2 ay zero. Sa kabilang banda, kapag nangyari ang isang fault sa loob ng protected zone, sabihin nating F2, ang current I2 lang ang naroroon; ang current I1 ay kanselado o minimal. Ang I2 na ito ay dadaan sa earth fault relay, na nagtrigger ng operasyon nito. Mahalaga, ang earth fault relay ay disenyo upang gumana lamang sa mga internal faults sa loob ng protected zone, na nagse-ensure na ito ay selective na nag-iisolate ng mga faulty sections ng electrical system.

Ang earth fault relay ay dapat magkaroon ng mataas na degree ng sensitivity upang maging accurate sa pagdetekta ng faults. Ito ay disenyo upang magsense ng fault currents na lumampas sa rated winding current ng hindi bababa sa 15%. Ang setting na ito ay nagbibigay-daan para maprotektahan ng relay ang isang defined, restricted portion ng electrical winding, kaya ang protection scheme na ito ay tinatawag na restricted earth fault protection.

Upang palakasin pa ang reliability ng protection system, isang stabilizing current ay konektado sa series sa relay. Ang dagdag na ito ay may mahalagang function: ito ay mabisa na nagre-reduce ng impact ng magnetizing inrush currents. Ang magnetizing inrush currents, na maaaring mangyari sa panahon ng energization ng sistema o iba pang transient events, ay maaaring magsanhi ng false tripping ng relay. Sa pamamagitan ng pag-counteract ng mga unwanted currents, ang stabilizing current ay nagse-ensure na ang earth fault relay ay tumutugon lamang sa tunay na fault conditions, na sa ganun ay nagpapabuti ng overall integrity at dependability ng electrical protection system.