Omejena zaščita pred krožnimi krivi

Zemeljski krši: vzroki, posledice in zaščitne mere

Zemeljski krš nastane, ko se med živim vodilom in zemljo nesposredno ustvari neželen električni stik. To se običajno zgodi zaradi razpadanja izolacije, ki ga lahko povzročijo dejavniki, kot so staranje električnih komponent, mehansko poškodovanje ali izpostavljenost težkim okoljskim pogoji. Ko do pride do zemeljskega krša, preko električnega sistema pretékajo tokovi kratkih krmil. Ti kršni tokovi se vrnejo k viru bu na samem tleh ali preko povezanih električnih naprav.

Prisotnost zemeljskih kršnih tokov lahko ima resne posledice. Lahko povzročijo značilne škode opremi v električnem sistemu, vključno z transformatorji, motorji in preklopniki, s topljenjem komponent, taljenjem izolacije in celo fizičnim uničenjem. Poleg tega zemeljski krši motijo kontinuiteto oskrbe z električno energijo, kar povzroča odrezovanja struje, ki lahko vplivajo na stanovanjske, gospodarske in industrijske potrošnike.

Za zmanjšanje tveganj, povezanih s zemeljskimi krši, se uporablja shema omejene zemeljske zaščite. V središču te zaščitne sheme je zemeljski relé, ključna komponenta, ki igra ključno vlogo pri varovanju električnega sistema. Ko je zaznan zemeljski krš, zemeljski relé izda ukaz za preklop preklopnika. Ta dejanje hitro izolira defektni del kruga, s tem omeji pretok kršnega toka in zmanjša možne škode.

Zemeljski relé je strategično postavljen v ostanku pretvornikov tokov, kot je prikazano na spodnji sliki. Ta postavitev omogoča reléju učinkovito nadziranje in zaznavanje nenormalnih pretokov toka, ki kažejo na zemeljske krši. Specifično zagotavlja bistveno zaščito za delta ali nepovezana zvezdna navoji transformatorjev, varuje te ključne komponente pred destruktivnimi učinki kršnih tokov. Spodnja slika tudi prikazuje podrobne povezave zemeljskega reléja s zvezdnimi ali deltovimi navoji transformatorja, ki poudarjajo natančno konfiguracijo, ki zagotavlja zanesljivo zaznavanje in zaščito kršev.

Konfiguracija in delovanje sistema zemeljske zaščite

Pretvorniki tokov (CT) igrajo ključno vlogo v sistemu zemeljske zaščite, strategično postavljeni na obeh straneh določenega zaščitenega območja. Sekundarni terminali teh CT-jev so povezani vzporedno z zaščitnim reléjem, formirajo vitalni električni pot za zaznavanje kršev. Izlaz CT-jev je posebno oblikovan, da predstavlja nulti zaporedni tok, ki teče skozi električno linijo. Opomba, med zunanjo kršo nulti zaporedni tok ostane odsoten, medtem ko v primeru notranjega krša naraste na vrednost, ki je dvakrat večja od dejanskega kršnega toka.

Delovanje sistema zemeljske zaščite

Zvezdno povezan del električnega sistema je zaščiten s sistemom omejene zemeljske zaščite, kot je prikazano na spodnji sliki. Ta zaščitna shema je zgrajena, da natančno zazna in odziva na zemeljske krši znotraj zaščitenega območja, izkorišča enolične značilnosti nultega zaporednega toka, da zagotovi hitro in zanesljivo izolacijo krša.

Sistem zemeljske zaščite: operativni mehanizmi in oblikovalske značilnosti

Če se zunanji krš, označen kot F1, zgodi znotraj električne mreže, ta dogodek krša tokove I1 in I2, ki tečejo skozi sekundarne dele pretvornikov tokov (CT). Zaradi električne konfiguracije in narave zunanjih kršev je rezultantna vsota I1 in I2 enaka nič. Na drugi strani, ko se znotraj zaščitenega območja zgodi krš, recimo F2, prisoten je samo tok I2; tok I1 se efektivno izniči ali je zanemarljiv. Ta I2 potem preteče skozi zemeljski relé, s čimer se aktivira njegovo delovanje. Ključno je, da je zemeljski relé oblikovan tako, da se aktivira izključno v odziv na notranje krši znotraj zaščitenega območja, s tem selektivno izolira defektna območja električnega sistema.

Zemeljski relé mora imeti visoko stopnjo občutljivosti, da natančno zazna krši. Je oblikovan, da zazna kršne tokove, ki presegajo imenovani tok navija za najmanj 15 %. Ta specifična nastavitev omogoča reléju, da zaščiti določeno, omejeno območje električnega navija, zato je ta zaščitna shema ustrezno poimenovana omejena zemeljska zaščita.

Za dodatno izboljšanje zanesljivosti zaščitnega sistema je stabilizacijski tok povezan serijno z reléjem. Ta dodatek izvaja ključno funkcijo: učinkovito zmanjša vpliv tokov magnetizacije. Toki magnetizacije, ki se lahko pojavijo med energizacijo sistema ali drugih prehodnih dogodkov, lahko povzročijo lažne preklope reléja. Z utlačevanjem teh neželenih tokov stabilizacijski tok zagotavlja, da zemeljski relé reagira le na resnične kršne pogoje, s tem izboljša celotno integriteto in zanesljivost električnega zaščitnega sistema.