Обмежена захист від земельних замикань

Земельні збої: причини, наслідки та захисні заходи

Земельний збій відбувається, коли створюється непередбачений електричний з'єднання між живим провідником і землею. Це зазвичай відбувається через руйнування ізоляції, яке може бути спричинене факторами, такими як старіння електричних компонентів, механічні пошкодження або вплив складних погодних умов. Коли відбувається земельний збій, струми короткого замикання прориваються через електричну систему. Ці збої струми повертаються до джерела або через саму землю, або через з'єднане електричне обладнання.

Наявність земельних збоїв струмів може мати серйозні наслідки. Вони можуть значно пошкодити обладнання в електроенергетичній системі, включаючи трансформатори, двигуни та комутаційне обладнання, перегріваючи компоненти, плавляючи ізоляцію та навіть призводячи до фізичного знищення. Крім того, земельні збої порушують безперервність електричного забезпечення, що призводить до відключення електроенергії, яке може впливати на житлових, комерційних та промислових споживачів.

Для зменшення ризиків, пов'язаних з земельними збоями, використовується система обмеженого земельного захисту. У центрі цієї системи захисту знаходиться реле земельного збою, критичний компонент, який грає ключову роль у захисті електроенергетичної системи. Коли виявлено земельний збій, реле земельного збою виділяє команду на відключення автоматичного випадку. Ця дія швидко ізольює дефектну частину контуру, обмежуючи потік збою струму та мінімізуючи потенційні пошкодження.

Реле земельного збою стратегічно розташоване в залишковій частині трансформаторів струму, як показано на нижньому малюнку. Це розташування дозволяє релеві ефективно моніторити та виявляти аномальні потоки струму, що вказують на земельні збої. Зокрема, воно надає необхідний захист для трикутних або неземлених зіркових в’язок трансформаторів, захищаючи ці критичні компоненти від руйнівних наслідків струмів збою. Нижче подано детальні з'єднання реле земельного збою з зірковими або трикутними в’язками трансформатора, що підкреслює точну конфігурацію, яка забезпечує надійне виявлення збою та захист.

Конфігурація та робота системи захисту від земельних збоїв

Трансформатори струму (ТС) грають важливу роль в системі захисту від земельних збоїв, стратегічно розташовані з обох боків визначеного захищеного сектора. Секундарні з'єднання цих ТС підключено паралельно до захисного реле, формуючи важливий електричний шлях для виявлення збоїв. Вихід ТС спеціально розроблений для представлення нульового послідовного струму, що проходить через електричну лінію. Зауважимо, що під час зовнішнього збою, нульовий послідовний струм відсутній, а при внутрішньому збою, він зростає до величини, яка удвічі перевищує фактичний струм збою.

Функціонування системи захисту від земельних збоїв

Зіркова сторона електричної системи захищена обмеженим земельним захистом, як показано на нижньому малюнку. Цей захисний механізм розроблений для точного виявлення та реагування на земельні збої в межах захищеного сектора, використовуючи унікальні характеристики нульового послідовного струму для забезпечення швидкого та надійного ізоляції збою.

Система захисту від земельних збоїв: механізми функціонування та особливості конструкції

Якщо зовнішній збій, позначений як F1, відбувається в електричній мережі. Цей збою викликає струми I1 та I2, які проходять через вторинні обмотки трансформаторів струму (ТС). Через електричну конфігурацію та характер зовнішніх збоїв, сумарний результат I1 та I2 дорівнює нулю. Натомість, коли збій відбувається всередині захищеного сектора, наприклад F2, присутній лише струм I2; струм I1 ефективно зникає або є незначним. Цей I2 проходить через реле земельного збою, запускаючи його роботу. Ключово, реле земельного збою розроблено для активізації виключно відповідно до внутрішніх збоїв в межах захищеного сектора, забезпечуючи вибіркове відключення дефектних частин електричної системи.

Реле земельного збою має високий рівень чутливості для точного виявлення збоїв. Воно розроблено для виявлення струмів збою, які перевищують номінальний струм обмотки принаймні на 15%. Ця конкретна налаштування дозволяє реле захищати визначений, обмежений діапазон електричної обмотки, тому ця система захисту називається обмеженим земельним захистом.

Для подальшого підвищення надійності системи захисту, стабілізуючий струм підключено послідовно з реле. Це додає важливу функцію: ефективно знижує вплив струмів намагнічування. Струми намагнічування, які можуть виникати під час зарядки системи або інших транзитних подій, можуть викликати хибне відключення реле. Протидіючи цим небажаним струмам, стабілізуючий струм забезпечує, що реле земельного збою реагує лише на справжні умови збою, покращуючи загальну цілісність та надійність електричної системи захисту.