การป้องกันความผิดปกติของดินที่จำกัด

การลัดวงจรต่อพื้น: สาเหตุ ผลกระทบ และมาตรการป้องกัน

การลัดวงจรต่อพื้นเกิดขึ้นเมื่อมีการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ไม่ได้ตั้งใจระหว่างสายไฟที่มีไฟฟ้าไหลผ่านและพื้นดิน ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากความเสียหายของฉนวน โดยอาจเนื่องมาจากหลายปัจจัย เช่น การเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้า การชำรุดทางกลไก หรือการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เมื่อมีการลัดวงจรต่อพื้นเกิดขึ้น กระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะไหลผ่านระบบไฟฟ้า กระแสเหล่านี้จะกลับไปยังแหล่งกำเนิดผ่านพื้นดินเองหรือผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่

การมีกระแสไฟฟ้าลัดวงจรต่อพื้นสามารถทำให้เกิดผลกระทบร้ายแรงได้ มันสามารถทำลายอุปกรณ์ภายในระบบไฟฟ้า เช่น หม้อแปลง มอเตอร์ และสวิตช์เกียร์ โดยทำให้อุปกรณ์เหล่านี้ร้อนเกินไป ทำลายฉนวน และอาจนำไปสู่การทำลายทางกายภาพ นอกจากนี้ การลัดวงจรต่อพื้นยังทำให้การจ่ายไฟฟ้าหยุดชะงัก ส่งผลให้เกิดการขาดแคลนพลังงานไฟฟ้าที่ส่งผลกระทบต่อผู้ใช้งานทั้งในบ้าน สำนักงาน และภาคอุตสาหกรรม

เพื่อลดความเสี่ยงจากการลัดวงจรต่อพื้น ระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้นแบบจำกัดถูกนำมาใช้ หัวใจสำคัญของระบบป้องกันนี้คือรีเลย์การลัดวงจรต่อพื้น ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่มีบทบาทในการปกป้องระบบไฟฟ้า เมื่อมีการตรวจพบการลัดวงจรต่อพื้น รีเลย์การลัดวงจรต่อพื้นจะส่งคำสั่งให้เบรกเกอร์กระทำ การกระทำนี้จะแยกส่วนที่มีปัญหาออกจากวงจรอย่างรวดเร็ว ทำให้จำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น

รีเลย์การลัดวงจรต่อพื้นถูกวางไว้ในส่วนที่เหลือของทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า ตามที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง การวางตำแหน่งนี้ทำให้รีเลย์สามารถตรวจสอบและตรวจจับการไหลของกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติซึ่งบ่งบอกถึงการลัดวงจรต่อพื้นโดยเฉพาะ รีเลย์นี้ให้การป้องกันที่สำคัญสำหรับวงจรสามเหลี่ยมหรือวงจรดาวที่ไม่ได้ต่อพื้นของหม้อแปลงไฟฟ้า ปกป้องส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้จากการทำลายโดยกระแสไฟฟ้าลัดวงจร แผนภาพด้านล่างยังแสดงการเชื่อมต่อที่ละเอียดของรีเลย์การลัดวงจรต่อพื้นกับวงจรดาวหรือวงจรสามเหลี่ยมของหม้อแปลง แสดงให้เห็นการกำหนดค่าที่แน่นอนที่ทำให้การตรวจจับและป้องกันความผิดพลาดนั้นเชื่อถือได้

การกำหนดค่าและการทำงานของระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้น

ทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า (CTs) มีบทบาทสำคัญในระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้น โดยถูกวางไว้อย่างมีกลยุทธ์ทั้งสองด้านของเขตป้องกันที่ระบุ ปลายที่สองของ CTs ถูกเชื่อมต่อขนานกับรีเลย์ป้องกัน สร้างทางไฟฟ้าที่สำคัญสำหรับการตรวจจับความผิดพลาด ผลลัพธ์จาก CTs ถูกออกแบบมาเพื่อแสดงกระแสลำดับศูนย์ที่ไหลผ่านสายไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดภายนอก กระแสลำดับศูนย์จะไม่มีอยู่ แต่ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดภายใน กระแสลำดับศูนย์จะเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่เป็นสองเท่าของกระแสความผิดพลาดที่แท้จริง

การทำงานของระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้น

ด้านที่เชื่อมต่อเป็นรูปดาวของระบบไฟฟ้าได้รับการปกป้องโดยระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้นแบบจำกัด ตามที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง ระบบป้องกันนี้ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับและตอบสนองต่อการลัดวงจรต่อพื้นภายในเขตป้องกันอย่างแม่นยำ โดยใช้คุณสมบัติเฉพาะของกระแสลำดับศูนย์เพื่อให้การแยกความผิดพลาดที่รวดเร็วและเชื่อถือได้

ระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้น: กลไกการทำงานและคุณสมบัติการออกแบบ

หากเกิดความผิดพลาดภายนอก ระบุด้วย F1 ภายในเครือข่ายไฟฟ้า ความผิดพลาดนี้จะทำให้เกิดกระแส I1 และ I2 ที่ไหลผ่านที่สองของทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า (CTs) เนื่องจากโครงสร้างไฟฟ้าและลักษณะของความผิดพลาดภายนอก ผลรวมของ I1 และ I2 จะเท่ากับศูนย์ ในทางตรงกันข้าม หากเกิดความผิดพลาดภายในเขตป้องกัน ระบุด้วย F2 จะมีแค่กระแส I2 ที่ปรากฏ กระแส I2 นี้จะผ่านรีเลย์การลัดวงจรต่อพื้น ทำให้รีเลย์ทำงาน รีเลย์การลัดวงจรต่อพื้นถูกออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะเมื่อมีความผิดพลาดภายในเขตป้องกัน เพื่อให้สามารถแยกส่วนที่มีปัญหาของระบบไฟฟ้าได้

รีเลย์การลัดวงจรต่อพื้นต้องมีความไวสูงเพื่อตรวจจับความผิดพลาดได้อย่างแม่นยำ มันถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับกระแสความผิดพลาดที่เกินกว่ากระแสที่กำหนดของวงจรเหนี่ยวนำอย่างน้อย 15% การตั้งค่านี้ทำให้รีเลย์สามารถปกป้องส่วนที่จำกัดของวงจรเหนี่ยวนำ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ระบบป้องกันนี้ถูกเรียกว่าระบบป้องกันการลัดวงจรต่อพื้นแบบจำกัด

เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบป้องกัน กระแสที่มั่นคงถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับรีเลย์ การเพิ่มนี้มีบทบาทสำคัญ: มันช่วยลดผลกระทบของกระแสเข้าที่เกิดจากการagnetizing inrush currents กระแสเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นระหว่างการส่งพลังงานหรือเหตุการณ์ชั่วคราวอื่น ๆ และอาจทำให้รีเลย์ทำงานผิดพลาดได้ การต้านทานกระแสเหล่านี้ที่ไม่ต้องการ กระแสที่มั่นคงทำให้รีเลย์การลัดวงจรต่อพื้นตอบสนองเฉพาะต่อสถานะความผิดพลาดที่แท้จริง ทำให้ระบบป้องกันไฟฟ้ามีความสมบูรณ์และน่าเชื่อถือมากขึ้น