Zaštita od ograničenog zemljinskog kvarca

Napasti na zemlju: uzroci, utjecaji i zaštitne mjere

Napast na zemlju događa se kada se neplanirano stvori električna veza između živog vodnika i zemlje. Ovo obično događa zbog oštećenja izolacije, što može biti uzrokovano faktorima poput starjenja električnih komponenti, mehaničkog oštećenja ili izlaganja teškim okolisnim uvjetima. Kada se dogodi napast na zemlju, strujni tokovi kratkog spoja proći će kroz električni sustav. Ovi greška tokovi vraćaju se na izvor ili preko same zemlje ili preko povezane električne opreme.

Prisustvo tokova napasti na zemlju može imati teške posljedice. Mogu znatno oštetiti opremu unutar strujnog sustava, uključujući transformatore, motore i prekidače, pretopom komponenata, taloženjem izolacije i čak do fizičkog uništavanja. Nadalje, napasti na zemlju prekidaju kontinuitet strujnog snabdijevanja, što rezultira ispadima struje koji mogu utjecati na stanovništvo, trgovine i industrijske potrošače.

Da bi se smanjila rizika vezana uz napaste na zemlju, koristi se sustav ograničene zaštite od napasta na zemlju. U srži ovog sustava zaštite nalazi se rele jednofazne napaste, ključna komponenta koja igra vitalnu ulogu u zaštiti strujnog sustava. Kada se detektira napast na zemlju, rele jednofazne napaste daje naredbu prekidu prekidaču. Ova akcija brzo izolira oštećeni dio kruga, time ograničujući protok greška toka i minimizirajući potencijalnu štetu.

Rele jednofazne napaste smješten je u ostatak strujnih transformatora, kao što je prikazano na slici dolje. Ova pozicija omogućuje releu da efikasno nadgleda i otkriva anormalne protokove struje koje ukazuju na napaste na zemlju. Konkretno, pruža ključnu zaštitu za delta ili nezazemljene zvijezdaste namotaje transformatora, zaštitivši te ključne komponente od destruktivnih učinaka greška toka. Slika dolje također prikazuje detaljne veze relea jednofazne napaste s zvijezdastim ili deltastim namotajima transformatora, ističući preciznu konfiguraciju koja osigurava pouzdanu detekciju i zaštitu od greški.

Konfiguracija i rad sustava zaštite od napasta na zemlju

Strujni transformatori (CT) igraju ključnu ulogu u sustavu zaštite od napasta na zemlju, strategijski smješteni na obje strane određene zaštićene zone. Sekundarni terminali ovih CT-ova su povezani paralelno s zaštitnim releom, formirajući ključnu električnu putanju za detekciju greški. Izlaz CT-ova specifično je dizajniran da predstavlja nultu sekvencijsku struju koja teče kroz električnu liniju. Važno je napomenuti da tijekom vanjske greške, nulta sekvencijska struja odsutna je, dok se u slučaju unutarnje greške povećava na vrijednost koja je dvaput veća od stvarnog greška toka.

Rad sustava zaštite od napasta na zemlju

Zvijezdasto povezana strana električnog sustava zaštićena je ograničenom zaštitom od napasta na zemlju, kako je prikazano na slici dolje. Ovaj sustav zaštite dizajniran je da točno detektira i reagira na napaste na zemlju unutar zaštićene zone, koristeći jedinstvene karakteristike nulte sekvencijske struje kako bi se osigurala brza i pouzdana izolacija greški.

Sustav zaštite od napasta na zemlju: operativni mehanizmi i dizajnerske značajke

Pretpostavimo da se vanjska greška, označena kao F1, dogodi unutar električne mreže. Ovaj događaj inducirat će struje I1 i I2 koje teku kroz sekundarne strujne transformatore (CT). Zbog električne konfiguracije i prirode vanjskih greški, rezultantna suma I1 i I2 je nula. U suprotnosti, kada se greška dogodi unutar zaštićene zone, recimo F2, prisutan je samo tok I2; tok I1 efektivno se poništava ili je zanemariv. Ovaj I2 zatim prođe kroz rele jednofazne napaste, pokrećući njegov rad. Ključno je da je rele jednofazne napaste dizajniran da aktivira isključivo u reakciji na unutarnje greške unutar zaštićene zone, osiguravajući da selektivno izolira oštećene dijelove električnog sustava.

Rele jednofazne napaste mora imati visoku razinu osjetljivosti kako bi točno detektirao greške. Dizajniran je da oseti greška struje koje prelaze nominalni strujni tok namotaja najmanje za 15%. Ova specifična postavka omogućuje releu da zaštićuje definirani, ograničeni dio namotaja, stoga je ovaj sustav zaštite primjereno nazvan ograničenom zaštitom od napasta na zemlju.

Da bi se dodatno poboljšala pouzdanost sustava zaštite, stabilizacijska struja povezana je serijalno s releom. Ova dodatna funkcija ima ključnu ulogu: efektivno umanjuje utjecaj magnetizacijskih struja. Magnetizacijske struje, koje se mogu pojaviti tijekom energizacije sustava ili drugih prelaznih događaja, mogu uzrokovati lažno paljenje relea. Protuđenoći ovim neželjenim strujama, stabilizacijska struja osigurava da rele jednofazne napaste reagira samo na stvarne greške, poboljšavajući time cjelokupnu integritet i pouzdanost električnog sustava zaštite.