Χαρακτηριστικά και συσκευές ανίχνευσης μονοφασικών βραχυκυκλωμάτων προς γη
1. Χαρακτηριστικά των μονοφασικών βραχυκυκλωμάτων προς γη
- Κεντρικά σήματα συναγερμού:
Χτυπά το κουδούνι προειδοποίησης και ανάβει η ενδεικτική λυχνία με την ένδειξη «Βραχυκύκλωμα προς γη στην τάση [X] kV, τμήμα λεωφόρου [Y]». Σε συστήματα με γείωση του ουδέτερου σημείου μέσω πηνίου Petersen (πηνίου σβεστήρα τόξου), ανάβει επίσης η ενδεικτική λυχνία «Λειτουργία πηνίου Petersen».
- Ενδείξεις του βολτόμετρου παρακολούθησης μόνωσης:
- Η τάση της φάσης που παρουσιάζει το βραχυκύκλωμα μειώνεται (σε περίπτωση μη πλήρους γείωσης) ή πέφτει στο μηδέν (σε περίπτωση στερεάς γείωσης).
- Οι τάσεις των άλλων δύο φάσεων αυξάνονται — πάνω από την κανονική φασική τάση σε περίπτωση μη πλήρους γείωσης, ή ανεβαίνουν στην τάση γραμμής σε περίπτωση στερεάς γείωσης.
- Σε περίπτωση σταθερής γείωσης, η βελόνα του βολτόμετρου παραμένει ακίνητη· εάν διακυμαίνεται συνεχώς, το βραχυκύκλωμα είναι διαλείπον (γείωση μέσω τόξου).
- Συστήματα με γείωση μέσω πηνίου Petersen:
Εάν είναι εγκατεστημένο βολτόμετρο μετατόπισης ουδέτερου σημείου, εμφανίζει μια συγκεκριμένη ένδειξη κατά τη διάρκεια μη πλήρους γείωσης ή φτάνει στη φασική τάση κατά τη διάρκεια στερεάς γείωσης. Ενεργοποιείται επίσης και η λυχνία συναγερμού γείωσης του πηνίου Petersen.
- Φαινόμενα γείωσης μέσω τόξου:
Η γείωση μέσω τόξου προκαλεί υπερτάσεις, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της τάσης των μη πληγεισών φάσεων. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τη διάκριση των υψηλής τάσης ασφαλειών των μετασχηματιστών τάσης (VTs) ή ακόμη και την καταστροφή των ίδιων των VTs.
2. Διάκριση πραγματικών βραχυκυκλωμάτων προς γη από ψευδείς συναγερμούς
- Διακοπή υψηλής τάσης ασφάλειας σε μετασχηματιστή τάσης (VT):
Η διακοπή της ασφάλειας μιας φάσης του VT μπορεί να προκαλέσει σήμα βραχυκυκλώματος προς γη. Ωστόσο:
- Σε πραγματικό βραχυκύκλωμα προς γη: η τάση της πληγείσας φάσης μειώνεται, ενώ οι άλλες δύο φάσεις αυξάνονται, αλλά η τάση γραμμής παραμένει αμετάβλητη.
- Σε περίπτωση διακοπής ασφάλειας: η τάση μιας φάσης μειώνεται, ενώ οι άλλες δύο δεν αυξάνονται και η τάση γραμμής μειώνεται.
- Φόρτιση αχρησιμοποίητης λεωφόρου από μετασχηματιστή:
Κατά την ενεργοποίηση, εάν ο διακόπτης κλείσει ασύγχρονα, η ασύμμετρη χωρητική σύζευξη προς τη γη προκαλεί μετατόπιση του ουδέτερου σημείου και ασύμμετρες τριφασικές τάσεις, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση ψευδούς σήματος βραχυκυκλώματος προς γη.
→ Αυτό συμβαίνει μόνο κατά τις εργασίες διακοπής/ενεργοποίησης. Εάν η λεωφόρος και οι συνδεδεμένες εγκαταστάσεις δεν εμφανίζουν ανωμαλίες, το σήμα είναι ψευδές. Η ενεργοποίηση μιας γραμμής τροφοδοσίας ή ενός μετασχηματιστή υπηρεσιών σταθμού συνήθως εξαλείφει την ένδειξη.
- Ασυμμετρία του συστήματος ή ακατάλληλη ρύθμιση του πηνίου Petersen:
Κατά τις αλλαγές λειτουργικής διάταξης (π.χ. αλλαγή διαμορφώσεων), η ασυμμετρία ή η εσφαλμένη αντιστάθμιση του πηνίου Petersen μπορεί να προκαλέσει ψευδή σήματα βραχυκυκλώματος προς γη.
→ Απαιτείται συνεργασία με τον διαχειριστή δικτύου: επαναφορά στην αρχική διάταξη, απενεργοποίηση του πηνίου Petersen, ρύθμιση του μετασχηματιστή αναλογικής ρύθμισης (tap changer), επαναενεργοποίηση και επανάληψη της αλλαγής λειτουργικής διάταξης.
→ Η φαινομενική συντονισμένη ταλάντωση (ferroresonance) κατά την ενεργοποίηση αχρησιμοποίητης λεωφόρου μπορεί επίσης να παράγει ψευδή σήματα. Η άμεση ενεργοποίηση μιας γραμμής τροφοδοσίας διακόπτει τις συνθήκες συντονισμού και απομακρύνει τον συναγερμό.
3. Συσκευές ανίχνευσης
Το σύστημα παρακολούθησης της μόνωσης αποτελείται συνήθως από έναν τριφασικό πενταπόλικο μετασχηματιστή τάσης, ρελέ τάσης, ρελέ σημάτων και όργανα παρακολούθησης.
- Δομή: Πέντε μαγνητικά πόλοι· μία πρωτεύουσα περιέλιξη και δύο δευτερεύουσες περιελίξεις, όλες τυλιγμένες στους τρεις κεντρικούς πόλους.
- Διάταξη σύνδεσης: Ynynd (αστέρας-πρωτεύουσα, αστέρας-δευτερεύουσα με ουδέτερο και ανοικτό-δέλτα τριτεύουσα).
Πλεονεκτήματα αυτής της διάταξης σύνδεσης:
- Η πρώτη δευτερεύουσα περιέλιξη μετρά τόσο την τάση γραμμής όσο και τη φασική τάση.
- Η δεύτερη δευτερεύουσα περιέλιξη συνδέεται σε ανοικτό δέλτα για την ανίχνευση της μηδενικής σειράς τάσης.
Αρχή λειτουργίας:
- Υπό κανονικές συνθήκες, οι τριφασικές τάσεις είναι ισορροπημένες· θεωρητικά, δεν εμφανίζεται τάση στο ανοικτό δέλτα.
- Κατά τη διάρκεια ενός στερεού μονοφασικού βραχυκυκλώματος προς γη (π.χ. φάση Α), εμφανίζεται τάση μηδενικής σειράς στο σύστημα, προκαλώντας την εμφάνιση τάσης στο ανοικτό δέλτα.
- Ακόμη και κατά τη διάρκεια μη στερεάς (υψηλής αντίστασης) γείωσης, εμφανίζεται τάση στα ανοικτά άκρα.
- Όταν αυτή η τάση φτάσει στο κατώφλι ενεργοποίησης του ρελέ τάσης, ενεργοποιούνται τόσο το ρελέ τάσης όσο και το ρελέ σημάτων, προκαλώντας ακουστικούς και οπτικούς συναγερμούς.
Οι χειριστές χρησιμοποιούν αυτά τα σήματα και τις ενδείξεις του βολτόμετρου για να προσδιορίσουν την εμφάνιση και τη φάση του βραχυκυκλώματος προς γη και στη συνέχεια να ενημερώσουν τον διαχειριστή δικτύου.
⚠️ Σημείωση: Η συσκευή παρακολούθησης της μόνωσης είναι κοινή για ολόκληρο το τμήμα λεωφόρου.
Αιτίες μονοφασικών βραχυκυκλωμάτων προς γη
- Σπασμένος αγωγός που πέφτει στο έδαφος ή που ακουμπά σε δοκό στήριξης (crossarm);
- Χαλαρή στερέωση ή δέσιμο των αγωγών στους μονωτήρες, με αποτέλεσμα να πέφτουν σε δοκούς στήριξης ή στο έδαφος;
- Υπερβολικός άνεμος που προκαλεί την προσέγγιση των αγωγών σε κτίρια πολύ κοντά;
- Σπασμένος αγωγός υψηλής τάσης από μετασχηματιστή διανομής;
- Αστοχία μόνωσης σε αντικεραυνικά ή ασφάλειες 10 kV σε πλατφόρμες μετασχηματιστών;
- Διάσπαση μόνωσης ή γείωση σε μία φάση της πρωτεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή;
- Εκκένωση (flashover) ή διάτρηση μονωτήρα;
- Αστοχία μόνωσης σε ασφάλειες κλάδων;
- Ξεκολλημένος αγωγός τάσεως (guy wire) από την ανώτερη δοκό στήριξης σε πολυκύκλωμα πόλων, ο οποίος ερχόμενος σε επαφή με τους κατώτερους αγωγούς;
- Κεραυνοί;
- Επαφή με δέντρα;
- Βλάβες που προκαλούνται από πουλιά;
- Ξένα αντικείμενα (π.χ. πλαστικά φύλλα, κλαδιά);
- Άλλες τυχαίες ή άγνωστες αιτίες.
Κίνδυνοι των μονοφασικών βραχυκυκλωμάτων προς γη