تعادل حفاظت از خطای زمین

طرح حفاظت از خطای زمین، عمدتاً برای محافظت از ژنراتورهای كوچك كه در آن سیستم های حفاظت دیفرانسیل و خود تعادلی كاربرد ندارند، استفاده می شود. در یک ژنراتور کوچک، ترمینال خنثی سیم پیچ های سه فاز به یک ترمینال واحد وصل می شوند. بنابراین ترمینال خنثی در دسترس نیست و با متعادل کردن حفاظت از زمین، محافظت در برابر خطای زمین نیز فراهم می شود. چنین نقشه ای هیچ محافظتی در برابر خطای فاز به فاز ایجاد نشود، فراهم نمی کند.در این طرح ترانسفورماتورهای جریان در هر فاز نصب می شوند. ترانسفورماتورهای ثانویه به موازات CT نصب شده بر روی یک هادی متصل به نقطه ستاره ژنراتور به زمین وصل می شود و یک رله در سمت ثانویه CT وجود دارد.

طرح حفاظت از خطای زمین، عمدتاً برای محافظت از ژنراتورهای كوچك كه در آن سیستم های حفاظت دیفرانسیل و خود تعادلی كاربرد ندارند، استفاده می شود. در یک ژنراتور کوچک، ترمینال خنثی سیم پیچ های سه فاز به یک ترمینال واحد وصل می شوند. بنابراین ترمینال خنثی در دسترس نیست و با متعادل کردن حفاظت از زمین، محافظت در برابر خطای زمین نیز فراهم می شود. چنین نقشه ای هیچ محافظتی در برابر خطای فاز به فاز ایجاد نشود، فراهم نمی کند.

اتصال حفاظت  از خطای زمین

در این طرح ترانسفورماتورهای جریان در هر فاز نصب می شوند. ترانسفورماتورهای ثانویه به موازات CT نصب شده بر روی یک هادی متصل به نقطه ستاره ژنراتور به زمین وصل می شود و یک رله در سمت ثانویه CT وجود دارد.

طرح های حفاظتی دستگاه در برابرخطای زمین در منطقه محدود بین CT خنثی و خط (ترانسفورماتورهای جریان) محافظت می کند. این حفاظت در برابر سیم پیچ استاتور خطای زمین در استاتور انجام می شود و در صورت وجود خطای زمین کار نمی کند. این طرح همچنین برای حفاظت ازخطاهای محدود زمین نیز کاربرد دارد. این نوع محافظت در ژنراتورهای بزرگ به عنوان یک طرح حفاظتی افزوده ارائه می شود.

تعادل حفاظت از خطای زمین

نظام مهندسی برق ساختمان

منابع آزمون پایه ۳ نظام مهندسی برق

نحوه عملکرد طرح حفاظت از خطای متعادل زمین

هنگامی که ژنراتور در شرایط عملیاتی عادی است، مجموع جریان‌ها در سمت ثانویه ترانسفورماتورهای جریان صفر و جهت جریان از سمت ثانویه به سمت خنثی نیز صفر است. بنابراین رله باز می شود. هنگامی که خطا در منطقه حفاظت شده (سمت چپ خط) رخ می دهد، جریان گسل از طریق ترانسفورماتورهای جریان اولیه و جریان ثانویه مربوطه از طریق رله قطع کننده مدار یا همان سرکت برکر را تحریک می کنند.

هنگامی که خطا در خارج از منطقه حفاظت شده (سمت راست ترانسفورماتور جریان) اتفاق می افتد، مقدار جریان در ترمینال ژنراتور دقیقاً برابر با جریان در اتصال خنثی برابر است. از این رو، هیچ جریانی از طریق سیم پیچ رله شارش نمی یابد.

حفاظت ازخطای زمین برای ژنراتور

درعمل برای آلترناتورهای کوچک،انتهای هرسه فازبه یک نقطه واحد وصل می شوند. ازاینرو نمیتوانC.T. را در هر فاز درسمت خنثی برای حفاظتMerz-Priceاستفاده کرد. در چنین مواردی می توان از حفاظت متعادل در برابر خطای زمین استفاده کرد.

حفاظت متعادل ازخطای زمین درشکل ۱ نشانداده شده است.

در سمت خروجی، سه C.T. به طور موازی وصل شده اند که بدون محدودیت به زمین متصل هستند. یک C.T. درطرف خنثی به سیم پایلوتی که آلترناتور را به زمین وصل کرده است، متصل شده است. زمین خنثی از طریق مقاومت زمین حاصل می شود. یک رله در سمت ثانویه C.T قرار دارد.

درشرایط عادی،جریان های خط آلترناتورصفراست. ازاینرومجموع بردارجریانهاازسمت ثانویهC.T. نیز صفر است بنابراین هیچ جریانی در رله جریان نمی یابد. از این رو هیچ جریانی برای رله از سمت خنثی تامین نمی شود و رله غیرفعال است.

اگرخطادرF2 ظاهر شود، در موقعیتی خارج از منطقه محافظت شده، مقدار جریانهای خط دقیقاً برابر با جریان در سمت خنثی است. بنابراین جریان رله صفر است و رله غیرفعال است.

امااگرخطادرF1 باشد و در منطقه محافظت شده،مقدار بردار جریان خط با جریان ترانسفورماتور جانبی در سمت خنثی متفاوت است. از این رو جریان باقیمانده در رله جریان می یابد. اگر مقدار این جریان بیشتر از مقدار جریان تحریک رله باشد، رله عمل می کند. از این طریق مدار حفاظتی تحریک می شود و سرکت برکر عمل می کند.با استفاده از این طرح، محافظت در برابر خطاهای زمینی محدود به منطقه بین سمت خنثی و موقعیتی که ترانسفورماتورهای جریان خط نصب شده اند انجام می گردد و تجهیزارت الکتریکی را حفظ می ‌کند.

اشکالات طرح حفاظت از زمین

اگر خطا در نزدیکی ترمینال خنثی اتفاق بیفتد یا وقتی که زمین خنثی از طریق یک مقاومت یا یک ترانسفورماتور توزیع کننده متصل شده باشد، مقدار جریان خطا از طریق ترانسفورماتور جریان ثانویه کوچک می شود. این جریان کمتر از جریان رله است. بنابراین، رله غیرفعال باقی مانده و جریان خطا در سیم پیچ ژنراتور شارش می یابد که این اتفاق بسیار نامطلوب است و ممکن است باعث خسارت شود.