Co to jest przekroczenie prądu ziemnego w stacji transformatorowej

Co to jest przekaźnik przeciwprądowy do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia w stacji transformatorowej?

Przekaźnik przeciwprądowy do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia to urządzenie ochronne wykorzystywane do wykrywania i ochrony przed uszkodzeniami uziemienia (znane również jako uszkodzenia do ziemi lub jednofazowe uszkodzenia uziemienia) w systemach energetycznych. Odgrywa kluczową rolę w stacjach transformatorowych, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodność systemu.

1. Zasada działania

Podstawowym zadaniem przekaźnika przeciwprądowego do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia jest monitorowanie nierównowagi prądu w systemie energetycznym, szczególnie wykrywanie prądów zerowej sekwencji (tj. gdy wektorowa suma trójfazowych prądów nie wynosi zero). Gdy wystąpi uszkodzenie uziemienia, co zwykle prowadzi do nietypowych prądów zerowej sekwencji, przekaźnik wykrywa tę nierównowagę i uruchamia odpowiednie działanie ochronne.

• Prąd zerowej sekwencji: W normalnych warunkach pracy trójfazowe prądy powinny być zrównoważone, a ich wektorowa suma wynosić zero. Jeśli wystąpi uszkodzenie uziemienia, prąd będzie płynął przez punkt uszkodzenia do ziemi, co prowadzi do pojawienia się prądu zerowej sekwencji.

• Działanie przekaźnika: Gdy wykryty prąd zerowej sekwencji przekroczy ustawiony próg, przekaźnik wysyła sygnał odłączenia, aby odciąć uszkodzoną obwód, zapobiegając dalszym uszkodzeniom.

2. Scenariusze zastosowania

Przekaźniki przeciwprądowe do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia są szeroko stosowane w różnych systemach energetycznych, zwłaszcza w następujących scenariuszach:

• Systemy dystrybucji: W niskonapięciowych i średnionapięciowych sieci dystrybucji, przekaźniki przeciwprądowe do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia mogą szybko wykrywać i izolować punkty uszkodzeń, zmniejszając czas przestojów i uszkodzenia sprzętu.

• Stacje transformatorowe: W stacjach transformatorowych, przekaźniki przeciwprądowe do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia są często używane w połączeniu z innymi urządzeniami ochronnymi (takimi jak ochrona różnicowa i ochrona odległościowa), aby zapewnić wielowarstwową ochronę.

• Obiekty przemysłowe: W dużych obiektach przemysłowych, te przekaźniki chronią kluczowe urządzenia przed uszkodzeniami uziemienia, zapewniając ciągłą produkcję.

3. Główne typy

W zależności od zastosowania i wymagań technicznych, przekaźniki przeciwprądowe do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia można podzielić na kilka typów:

• Przekaźniki natychmiastowe: Wykorzystywane do szybkiego reagowania na ciężkie uszkodzenia uziemienia, zazwyczaj uruchamiające akcję odłączenia w ciągu kilku milisekund.

• Przekaźniki o określonym czasie: Posiadają opóźnienie, które można ustawić w zależności od nasilenia uszkodzenia, odpowiednie do obsługi uszkodzeń różnego stopnia.

• Przekaźniki o odwrotnym czasie: Czas działania jest odwrotnie proporcjonalny do prądu uszkodzenia; im większy prąd uszkodzenia, tym krótszy czas działania, co czyni je idealnym dla zastosowań wymagających elastycznych charakterystyk ochrony.

4. Mechanizm ochrony

Przekaźniki przeciwprądowe do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia zazwyczaj działają w połączeniu z przełącznikami obwodów lub innymi urządzeniami przełączającymi, tworząc kompleksowy mechanizm ochrony. Podstawowe kroki są następujące:

• Wykrycie uszkodzenia: Przekaźnik ciągle monitoruje prąd w systemie energetycznym i oblicza prąd zerowej sekwencji.

• Ocena uszkodzenia: Jeśli wykryty prąd zerowej sekwencji przekracza ustawiony próg, przekaźnik identyfikuje go jako uszkodzenie uziemienia.

• Emitowanie sygnału odłączenia: Przekaźnik wysyła komendę odłączenia do przełącznika obwodu, aby odciąć uszkodzoną obwód.

• Rejestrowanie zdarzeń: Przekaźnik zazwyczaj posiada funkcję rejestrowania zdarzeń, logując szczegóły takie jak czas i wartość prądu uszkodzenia, do późniejszej analizy i konserwacji.

5. Zalety

• Zwiększone bezpieczeństwo: Szybkie wykrywanie i izolowanie uszkodzeń uziemienia zapobiega rozbłyskom, pożarom i innym potencjalnym zagrożeniom.

• Zmniejszone uszkodzenia sprzętu: Wszechstronne odłączenie uszkodzonego obwodu zapobiega uszkodzeniom sprzętu spowodowanym długotrwałym narażeniem na wysokie prądy.

• Poprawiona ciągłość dostaw energii: Poprzez izolację tylko dotkniętej części, wpływ na cały system energetyczny jest minimalizowany, ograniczając zakres awarii.

6. Powszechne standardy i regulacje

Aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność przekaźników przeciwprądowych do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia, projektowanie i zastosowanie zazwyczaj przestrzega odpowiednich międzynarodowych i krajowych standardów, takich jak:

• IEC 60255: Standardy opublikowane przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC) dla przekaźników.

• ANSI C37.90: Standardy opublikowane przez Amerykański Instytut Normalizacyjny (ANSI) dla ochrony przekaźnikowej.

Podsumowanie

Przekaźnik przeciwprądowy do zabezpieczenia przed uszkodzeniem uziemienia to niezbędne urządzenie ochronne w systemach energetycznych, specjalnie zaprojektowane do wykrywania i izolowania uszkodzeń uziemienia, zapewniające bezpieczne działanie systemu. Monitoruje prądy zerowej sekwencji, aby wykryć uszkodzenia, i szybko podejmuje działania, aby odciąć uszkodzony obwód, chroniąc zarówno sprzęt, jak i personel.