Sınırlı Toprak Hatası Koruması

Toprak Hataları: Nedenleri, Etkileri ve Koruma Önlemleri

Bir toprak hatası, bir canlı iletken ile toprak arasında kasıtlı olmayan elektriksel bir bağlantı olduğunda oluşur. Bu genellikle yalıtımın çökmesi nedeniyle gerçekleşir, bu da elektrik bileşenlerinin yaşlanması, mekanik hasar veya sert çevre koşullarına maruz kalma gibi faktörlerden kaynaklanabilir. Bir toprak hatası olduğunda, kısa devre akımları elektrik sisteminden geçer. Bu hata akımları, ya toprağı kendisinden ya da bağlı elektrik ekipmanları yoluyla kaynağa geri döner.

Toprak hata akımlarının varlığı ciddi sonuçlara yol açabilir. Güç sistemindeki ekipmanlara, dönüşümlere, motorlara ve anahtar ekipmanlarına büyük zararlar verebilir, bileşenleri aşırı ısıtma, yalıtımı eritme ve hatta fiziksel yıkım gibi durumlar ortaya çıkabilir. Ayrıca, toprak hataları elektrik arzının sürekliliğini bozarak, konut, ticari ve endüstriyel tüketicilere etki eden elektrik kesintilerine neden olur.

Toprak hatalarıyla ilişkili riskleri azaltmak için kısıtlı toprak hata koruma şeması kullanılır. Bu koruma şemasının merkezinde, güç sistemini korumada kritik bir rol oynayan toprak hata rölesi, önemli bir bileşendir. Bir toprak hatası tespit edildiğinde, toprak hata rölesi devre kesicisine bir triplama komutu verir. Bu eylem, hatlı devrenin hatlı kısmını hızlıca izole ederek, hata akımının akışını sınırlar ve potansiyel hasarı en aza indirir.

Toprak hata rölesi, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, akım dönüştürücülerin arta kalan kısmında stratejik olarak yerleştirilmiştir. Bu konumlandırma, rölenin anormal akım akışlarını, toprak hatalarının belirtilerini etkili bir şekilde izlemesine ve tespit etmesine olanak tanır. Özellikle, güç dönüşüm cihazlarının delta veya topraksız yıldız sarımlarına temel koruma sağlayarak, bu kritik bileşenleri hata akımlarının yıkıcı etkilerinden korur. Aşağıdaki resim ayrıca, toprak hata rölesinin dönüştürücünün yıldız veya delta sarımlarıyla detaylı bağlantılarını gösterir, güvenilir hata tespiti ve korumanın sağlandığı hassas yapılandırmayı vurgular.

Toprak Hata Koruma Sistemi Yapılandırması ve İşleyişi

Akım dönüştürücüler (AD), toprak hata koruma sisteminde kritik bir rol oynar ve koruma bölgesinin her iki tarafında stratejik olarak yerleştirilir. Bu AD'lerin ikincil uçları, koruma rölesiyle paralel olarak bağlanır, böylece hata tespiti için önemli bir elektriksel yolu oluşturur. AD'lerin çıktısı, elektrik hatından geçen sıfır dizisel akımı temsil etmek üzere özel olarak tasarlanmıştır. Notable olarak, dış bir hatada sıfır dizisel akım yokken, iç bir hata olması durumunda, gerçek hata akımının iki katı büyüklüğe ulaşır.

Toprak Hata Koruma Sisteminin İşleyişi

Elektrik sisteminin yıldız bağlantılı tarafı, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, kısıtlı toprak hata koruma mekanizmasıyla korunmaktadır. Bu koruma şeması, koruma bölgesi içindeki toprak hatalarını hassas bir şekilde tespit etmek ve yanıtlamak üzere mühendase edilmiştir, sıfır dizisel akımın benzersiz özelliklerini kullanarak hızlı ve güvenilir hata izolasyonunu sağlar.

Toprak Hata Koruma Sistemi: İşleyiş Mekanizmaları ve Tasarım Özellikleri

Dış bir hata, F1 olarak gösterilen, elektrik ağı içinde meydana geldiğini varsayalım. Bu hata olayı, I1 ve I2 akımlarını akım dönüştürücülerin (AD) ikincil taraflarından geçiren bir etkiye sahiptir. Elektriksel yapılandırma ve dış hataların doğası nedeniyle, I1 ve I2'nin sonucu sıfırdır. Buna karşılık, koruma bölgesinde bir hata, örneğin F2, meydana geldiğinde, yalnızca I2 akımı mevcuttur; I1 etkisi yok denecek kadar küçüktür. Bu I2, toprak hata rölesinden geçirilerek, rölenin çalışmasını tetikler. Kritik olarak, toprak hata rölesi, koruma bölgesindeki iç hatalara özel olarak yanıt vermek üzere tasarlanmıştır, bu da onun seçici olarak hatlı devre bölümlerini izole etmesini sağlar.

Toprak hata rölesi, hataları doğru bir şekilde tespit etmek için yüksek bir hassasiyet derecesine sahip olmalıdır. Röle, sarım akımının en az %15'ini aşan hata akımlarını algılamak üzere tasarlanmıştır. Bu spesifik ayar, rölenin elektrik sarımının tanımlanmış, kısıtlı bir kısmını korumasını sağlar, bu yüzden bu koruma şeması, "kısıtlı toprak hata koruması" olarak adlandırılır.

Koruma sisteminin güvenilirliğini daha da artırmak için, röleyle seri olarak bir istikrar akımı bağlanır. Bu eklemenin önemli bir işlevi vardır: manyetize edici giriş akımlarının etkisini etkili bir şekilde azaltır. Manyetize edici giriş akımları, sistem enerjileştirilirken veya diğer geçici olaylarda meydana gelebilir ve rölenin yanlış triplamasına neden olabilir. Bu istenmeyen akımlarla mücadele ederek, istikrar akımı, toprak hata rölesinin sadece gerçek hata koşullarına yanıt vermesini sağlar, böylece elektrik koruma sisteminin genel bütünlüğünü ve güvenilirliğini artırır.