پړتیا شوي زمکې وسپارۍ پروتکول

زمینه شکست: دلایل، تأثیرات و اقدامات محافظتی

زمینه شکست وقتی رخ می‌دهد که اتصال برقی ناخواسته بین یک هادی زنده و زمین وجود دارد. این وضعیت معمولاً به دلیل خرابی عایق اتفاق می‌افتد، که می‌تواند به عواملی مانند سالخوردگی قطعات برقی، آسیب مکانیکی یا مواجهه با شرایط محیطی سخت باشد. هنگامی که زمینه شکست رخ می‌دهد، جریان‌های کوتاه‌مداری از طریق سیستم برق می‌گذرند. این جریان‌های شکست یا از طریق خود زمین یا از طریق تجهیزات برق متصل شده به منبع بر می‌گردند.

حضور جریان‌های زمینه شکست می‌تواند پیامدهای وخیمی داشته باشد. آنها می‌توانند آسیب‌های قابل توجهی به تجهیزات موجود در سیستم توان وارد کنند، از جمله ترانسفورماتورها، موتورها و تجهیزات کلیدزنی، با گرم شدن قطعات، ذوب عایق و حتی منجر به تخریب فیزیکی. علاوه بر این، زمینه شکست‌ها تداوم تأمین برق را مختل می‌کنند که می‌تواند منجر به قطع برق در سطح مسکونی، تجاری و صنعتی شود.

برای کاهش ریسک‌های مرتبط با زمینه شکست‌ها، از طرح محافظت زمینه شکست محدود استفاده می‌شود. در مرکز این طرح محافظت، رله زمینه شکست قرار دارد که یک قطعه مهم است که نقش حیاتی در محافظت از سیستم توان دارد. هنگامی که زمینه شکست شناسایی می‌شود، رله زمینه شکست دستور قطع دهنده را به سیم‌کشی می‌دهد. این عمل با سرعت بخش معیوب سیم‌کشی را جدا می‌کند، بنابراین جریان شکست را محدود می‌کند و آسیب بالقوه را کاهش می‌دهد.

رله زمینه شکست به طور استراتژیک در بخش باقیمانده ترانسفورماتورهای جریان قرار دارد، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. این موقعیت به رله اجازه می‌دهد تا به طور موثر جریان‌های غیرعادی را که نشانه زمینه شکست هستند را نظارت و شناسایی کند. به طور خاص، این رله محافظت ضروری برای پیچش‌های دلتا یا ستاره‌ای بدون زمینه ترانسفورماتورهای توان فراهم می‌کند، که این قطعات مهم را از تأثیرات ویرانگر جریان‌های شکست محافظت می‌کند. شکل زیر همچنین ارتباطات دقیق رله زمینه شکست با پیچش‌های ستاره‌ای یا دلتای ترانسفورماتور را نشان می‌دهد که تنظیمات دقیقی را که اطمینان از تشخیص و محافظت از شکست به طور موثق فراهم می‌کند، برجسته می‌کند.

پیکربندی و عملکرد سیستم محافظت زمینه شکست

ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نقش مهمی در سیستم محافظت زمینه شکست دارند و به طور استراتژیک در دو طرف منطقه محافظتی تعیین شده قرار دارند. انتهای ثانویه این CTs به طور موازی با رله محافظتی متصل می‌شوند و مسیر الکتریکی مهمی برای تشخیص شکست فراهم می‌کنند. خروجی CTs به طور خاص طراحی شده است تا جریان دنباله صفر که از خط برق می‌گذرد را نشان دهد. باید توجه داشت که در هنگام شکست خارجی، جریان دنباله صفر وجود ندارد، در حالی که در صورت وقوع شکست داخلی، این جریان به مقداری دوبرابر مقدار واقعی جریان شکست افزایش می‌یابد.

عملکرد سیستم محافظت زمینه شکست

سمت ستاره‌ای متصل شده سیستم برق توسط مکانیزم محافظت زمینه شکست محدود محافظت می‌شود، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. این طرح محافظتی مهندسی شده است تا به طور دقیق شکست‌های زمینه را در منطقه محافظتی شناسایی و واکنش نشان دهد، با استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد جریان دنباله صفر برای اطمینان از جدا شدن سریع و موثق شکست.

سیستم محافظت زمینه شکست: مکانیزم‌های عملیاتی و ویژگی‌های طراحی

فرض کنید شکست خارجی، که با F1 نشان داده شده است، در شبکه برق رخ می‌دهد. این رویداد شکست جریان‌های I1 و I2 را از طریق ثانویه ترانسفورماتورهای جریان (CTs) القا می‌کند. به دلیل پیکربندی الکتریکی و ماهیت شکست‌های خارجی، مجموع نتیجه I1 و I2 صفر است. در مقابل، هنگامی که شکست در منطقه محافظتی رخ می‌دهد، مثلاً F2، فقط جریان I2 موجود است؛ جریان I1 به طور مؤثر لغو می‌شود یا ناچیز است. این I2 سپس از طریق رله زمینه شکست می‌گذرد و عملکرد آن را فعال می‌کند. به طور حیاتی، رله زمینه شکست طراحی شده است تا فقط به شکست‌های داخلی در منطقه محافظتی واکنش نشان دهد، که اطمینان می‌دهد به طور انتخابی بخش‌های معیوب سیستم برق را جدا کند.

رله زمینه شکست باید حساسیت بالایی داشته باشد تا به طور دقیق شکست‌ها را تشخیص دهد. این رله طراحی شده است تا جریان‌های شکستی که حداقل ۱۵٪ بیشتر از جریان پیچشی مجاز هستند را تشخیص دهد. این تنظیم خاص به رله اجازه می‌دهد تا بخشی محدود از پیچش الکتریکی را محافظت کند، که به همین دلیل این طرح محافظتی به عنوان محافظت زمینه شکست محدود نامیده می‌شود.

برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم محافظت، جریان پایداری به طور سری با رله متصل می‌شود. این افزودنی نقش مهمی دارد: به طور مؤثر تأثیر جریان‌های دریافتی مغناطیسی را کاهش می‌دهد. جریان‌های دریافتی مغناطیسی که می‌توانند در هنگام انرژی‌بخشی به سیستم یا حوادث موقتی دیگر رخ دهند، می‌توانند باعث قطع نادرست رله شوند. با مقابله با این جریان‌های ناخواسته، جریان پایدار اطمینان می‌دهد که رله زمینه شکست فقط به شرایط واقعی شکست واکنش نشان دهد، بنابراین تمامیت و قابلیت اعتماد سیستم محافظت برقی را بهبود می‌بخشد.