Korlátozott Földhiba-védelem
Földhíz-kivételek: okai, hatásai és védelmi intézkedések
Egy földhíz-kivétel akkor következik be, amikor egy hozzá nem tartozó elektrikus kapcsolat alakul ki egy élő vezeték és a föld között. Ez általában az izoláció romlása miatt történik, ami olyan tényezőkkel járhat, mint az elektromos komponensek öregedése, mechanikai károsodás vagy kemény környezeti feltételek hatása. Amikor egy földhíz-kivétel bekövetkezik, rövidzárlási áramok vészen át az elektromos rendszeren. Ezek a hibajáradatok vagy a földön keresztül, vagy a csatlakoztatott elektromos berendezések révén térnek vissza a forráshoz.
A földhíz-járadatok jelenléte súlyos következményekkel járhat. Megsemmisíthetik a villamos energia rendszerében található felszerelést, beleértve a transzformátort, motorokat és kapcsolóeszközöket is, ahol a komponensek túlméretezhetik, az izoláció leolvadhat, még fizikai pusztulást is okozhat. Továbbá a földhíz-kivételek megszakítják az elektromos ellátás folytonosságát, ami áramkimaradásokhoz vezethet, melyek befolyásolhatják a lakosságot, a vállalkozásokat és az ipari felhasználókat.
A földhíz-kivételekkel kapcsolatos kockázatok enyhítésére alkalmazza a korlátozott földhíz-védelmi rendszert. Ennek a védelmi rendszernek a központi elemét a földhíz-relé képezi, amely kulcsfontosságú szerepet játszik a villamos energia rendszerének megóvásában. Ha észlelik a földhíz-kivételt, a földhíz-relé parancsot ad a kapcsolóra, hogy gyorsan elszakadjon a hibás rész a körből, így korlátozza a hibajáradat áramlását és minimalizálja a potenciális károkat.
A földhíz-relét stratégiai helyen helyezik el a reziduális részben a jelátviteli transzformátorokban, ahogy az az alábbi ábrán látható. Ez a helyzet lehetővé teszi, hogy a relé hatékonyan figyelje és észlelje a normálisnál eltérő áramfolyamokat, melyek a földhíz-kivételekre utalnak. Kifejezetten ez a transzformátorok delta vagy földszabad csillag-felfestésének alapvető védelmét biztosítja, megőrizve ezeket a kritikus komponenseket a hibajáradatok destruktív hatásaitól. Az alábbi ábra azt is mutatja, hogyan kapcsolódik a földhíz-relé a transzformátor csillag- vagy delta-felfestéséhez, kiemelve a pontos konfigurációt, amely megbízható hibaészlelését és védelmét biztosítja.
Földhíz-védelmi rendszer konfigurációja és működése
A jelátviteli transzformátorok (CT-k) kulcsszerepet játszanak a földhíz-védelmi rendszerben, stratégiai helyen elhelyezve a kijelölt védelmi zóna mindkét oldalán. A CT-k másodlagos termináljai párhuzamosan vannak csatlakoztatva a védelmi relévvel, létrehozva egy fontos elektromos útvonalat a hibaészleléshez. A CT-k kimenete kifejezetten arra van tervezve, hogy a nulla sorrendű áramot ábrázolja, amely az elektromos vonalon áramlik. Jóllehet külső hibanál a nulla sorrendű áram hiányzik, belső hibanál viszont kétszeresére növekszik a valós hibajáradat nagysága.
A földhíz-védelmi rendszer működése
Az elektromos rendszer csillag-kapcsolódó oldala egy korlátozott földhíz-védelmi mechanizmus által védett, ahogy az az alábbi ábrán látható. Ez a védelmi rendszer kifejezetten arra van tervezve, hogy precízen észlelje és reagáljon a földhíz-kivételekre a védett zónában, használva a nulla sorrendű áram egyedi jellemzőit, hogy gyors és megbízható hibaizolációt biztosítson.
Földhíz-védelmi rendszer: működési mechanizmusok és tervezési jellemzők
Tegyük fel, hogy egy külső hiba, F1, bekövetkezik az elektromos hálózatban. Ez a hiba esemény I1 és I2 áramokat indít a jelátviteli transzformátorok (CT-k) másodlagos oldalán. A hálózat elektromos konfigurációja és a külső hiba természete miatt az I1 és I2 eredménye nulla. Ellenben, ha a hiba a védelmi zóna belsejében bekövetkezik, mondjuk F2, csak az I2 jelenik meg; az I1 hatása elnyelhető vagy elhanyagolható. Ez az I2 áram áthalad a földhíz-relén, aktiválva annak működését. Fontos, hogy a földhíz-relét kifejezetten arra tervezték, hogy csak a védelmi zóna belsejében bekövetkező belső hibák esetén aktiválódjon, garantálva, hogy selektíven izolálja a hibás részeket az elektromos rendszerből.
A földhíz-relének nagy érzékenységének kell rendelkeznie, hogy pontosan észlelhesse a hibákat. Tervezve van, hogy azon hibajáradatokat érzékeljen, amelyek legalább 15%-kal meghaladják a csillagfelfestés nominális áramát. Ez a specifikus beállítás lehetővé teszi, hogy a relé egy meghatározott, korlátozott részt védje a csillagfelfestésben, amiért nevezik ezt a védelmi rendszert korlátozott földhíz-védelemnak.
A védelmi rendszer megbízhatóságának további növelésére stabilizáló áramot kapcsolnak sorba a relével. Ez a hozzáadás egy fontos funkciót lát el: hatékonyan csökkenti a magnetizáló behúzóáramok hatását. A magnetizáló behúzóáramok, melyek a rendszer energiabevitelének vagy más tranzienst időben bekövetkeznek, potenciálisan hamis hibajelzést okozhatnak a relében. Az indesiderált áramok ellenére a stabilizáló áram biztosítja, hogy a földhíz-relé csak valódi hibahelyzetekre reagáljon, javítva ezzel az elektromos védelmi rendszer teljes integritását és megbízhatóságát.
