Solid jordat system för jordfelskydd

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om Solid Earthing System of Earth Fault Protection: - 1. Solid Earthed System of Earth Fault Protection 2. Känslig jordläckage .

Solid Earthed System of Earth Fault Protection:

I tidigare utföranden, och även nu, var de flesta jordläckningssäkerhetssystemen av den solidt jordade typen med användning av en kärnbalanstransformator och med startpunkten för sekundärlindningen såsom visas i figur 7.5.

Principen för detta system är att de trefasströmmar som passerar genom kärnbalanstransformatorn till lasten är under normala förhållanden balanserade och som sådan induceras ingen spänning i sekundärlindningen.

När ett jordfel utvecklas blir denna balans störd och följaktligen induceras en spänning i sekundärlindningen som därefter aktiverar jordfelsreläet som öppnar kontakterna i styrkretsen och därmed öppnar kontaktorn.

"Felströmmen" passerar från transformatorens sekundära lindning genom kärnbalanstransformorn till felet, där den passerar till jordledarna längs "Returväg" till transformatorens stjärnpunkt. Eftersom jordens ledare är jordad till den huvudsakliga jordkällan vid gruvens yta hålls transformatorens stjärnpunkt på jordpotentialen.

I detta system föreligger emellertid en huvud nackdel, vilket är att på grund av att den neutrala punkten är jordbundet jordas kretsens oberoende under felförhållanden huvudsakligen till ledarnas impedans upp till felet, impedansen hos felet själv och återgångsbanans impedans.

Ledarens impedans upp till felet och returvägen är naturligtvis väldigt låg (mindre än 0, 5 ohm) och bör impedansfelet vara lågt (dvs en död kortslutning skulle ha nollimpedans) kan det ses att felströmmen kunde vara mycket hög, dvs flera hundra ampere.

Återigen från figur 7.5 låt oss överväga ett praktiskt exempel på fel. Om man antar att transformatorn i fig 7.5 arbetar vid 550 volt, skulle fasspänningen till jorda 550 / √3, dvs 318 volt. Låt oss då anta att felet är en död kortslutning med nollimpedans och uppskattning av ledarnas impedans och returväg till 0, 25 ohm. Felströmmen skulle vara av storleksordningen 318/025 = 1272 ampere.

Faktum är att om impedansvärdet är lägre blir strömmen ännu högre. I praktiken skulle detta fel vara resultatet av en skadad kabel på ansiktet, då skulle det uppstå allvarlig gnistbildning.

Också på grund av stor felström kommer en kraftig överhettning att uppstå ibland och orsaka brand, skada på utrustning och / eller eventuellt allvarliga brännskador till någon som är olycklig att vara i närheten av felet. Det har också noterats att stränga jordströmmar, som en följd av stora felströmmar, också kan tända detonatorn permanent.

En annan viktig punkt att notera är att när en stor felström på flera hundra amper strömmar längs jordledaren, skulle det ge en stor potentiell droppe, även om ledarens impedans kan vara mindre än en ohm.

Eftersom jordledaren är jordad, kommer in-bye-änden och maskinhöljet att bli levande, och vem som helst som rör maskinens hölje när felet uppstår kan observera en allvarlig chock.

Denna typ av fara är vanligtvis avvärjd eftersom själva maskinen är i kontakt med jorden, och felströmmen finner returvägen genom själva jorden såväl som längs ledaren. Ändå är fara inneboende i systemet med solidt jordat felsäkerhetssystem.

Känslig jordläckage:

Känslig jordläckage, som är lättare känd som SEL-krets, finns i två former, antingen enpunkt eller flerapunkt. I detta system, enligt specifikationen, bör jordfelsströmmen inte överskrida 750 mA (mili-amp).

Men en sak bör komma ihåg att även om felströmmen har minskat drastiskt, måste det förstås att de felströmmar som kan strömma i de känsliga jordläckningssystemen fortfarande kan tända en metan / luftblandning, eftersom kretsarna inte är klassificeras som egentligen säkert.

De grundläggande principerna för enpunkts-jordlingssystem liknar de solidt jordade systemen genom att en kärnbalanstransformator används som är mer känslig än den solidt jordade typen. Faktum är att huvudskillnaden mellan de två systemen är metoden för att jorda transformatorn, stjärnpunkten, som visas i figur 7.6.

I ettpunkts-SEL-systemet sätts en impedans mellan stjärnpunkten och jorden av ett sådant värde för att begränsa jordfelsströmmen till maximalt 750 mA. Även om det här är den maximala felströmmen som kan strömma, skulle jordläckagetillgången ställas in på en tur mellan 80/100 mA, vilket ger en säkerhetsfaktor på cirka 7 till 1.

Men från Fig 7.6 ser vi en typisk krets av skyddsenhet i en grindändpanel. Ett fel detekteras av en kärnbalanstransformator. Eftersom felströmmen är så liten är graden av obalans mellan strömmen i strömledarna mycket liten och endast en mycket liten potentialskillnad kan erhållas vid sekundära terminaler.

Denna potentiella skillnad tillämpas på en elektronisk förstärkare som avbryter ström till ett normalt aktiverat relä. Reläkontakterna öppnar, vilket bryter mot pilot- och operationsspolningskretsarna, så att kontaktorn öppnas.

Detta system är dock i sig diskriminerande. Strömmar i kretsar parallellt med det felaktiga kretslocket förblir balanserade, så att endast kontaktorn i den defekta kretsen går ut. Om felet kan isoleras av en grindändkontaktor, kommer kontaktorn normalt att gå ut innan sektionsbrytaren eller transformatorkretsen bryts.

Fig. 7.6 innehåller också en typisk utkikningskrets. Faktum är att en elektrisk utkikning också införlivas i ett högresistent jordningssystem.

När kontaktorn är öppen är en sekundärtransformator ansluten mellan jordledaren och en artificiell centralpunkt, skapad av tre impedanser kopplade i stjärnan över kraftledningarna. En extra lindning på kärnbalanstransformatorn är ansluten i serie.

När det finns ett fel i den bakre kabeln eller maskinen, är kretsen fullbordad och strömmen strömmar i hjälplindningen hos kärnbalanstransformatorn. En utgång induceras i sekundäret, och detta appliceras på den elektroniska förstärkaren, vilket förhindrar att reläet återställs. Kontaktorn kan inte stängas igen förrän felet har åtgärdats.

I figur 7.7 visas multipunktsystemet i ett schematiskt diagram. I flerpunktssystemet isoleras punkten helt från jorden, dvs det är en fri neutral. En falsk neutral tillhandahålls genom en falsk neutral transformator som består av tre spolar lindade på en gemensam magnetisk kärna.

Ena änden av varje spole är ansluten till var och en av tre utgående faser, medan de andra ändarna är sammanlänkade för att bilda en stjärnpunkt. Denna stjärnpunkt är sedan ansluten till jord via en feldetekteringskrets med tillräcklig impedans för att begränsa den maximala felströmmen till 20 mA. på 550 volt system och till 40 mA. på ett 1000 volt system.

Denna nivå av felström är kapabel att under stränga felförhållanden strömma i detekteringskretsen hos varje panel i systemet under drift, vid det ögonblick som felet uppstår.

För att den totala strömmen som strömmar in i felet ska begränsas till 750 mA, bör antalet grindändarboxar i drift på ett system vid en tidpunkt begränsas till 750/20 dvs ca. 37 på 550 volt system och 750/40 dvs ca. 18 på ett 1100 volt system. Detta orsakar inte någon skam eftersom det ligger bra inom det vanliga antalet paneler som krävs på något system.

Känslighetskänsligheten för flerkunkts läckage detekteringskretsar är standardiserad med minst 60 K ohm. Det innebär att under en normal drift av linjespänningen skulle en enfas till jordfel med en resistans på 60k ohm göra att panelen går ut på jordfel vid en maximal trippström på ca. 3 mA. på ett 550 volt system och 6 mA på ett 1 100 volts system.

Transformator- och sektionsbrytare är inställda så nära 60K ohm som är praktiskt men inte mindre än 40K ohm. Gate-end-boxens styrenheter är inställda för att rensa ett jordfel på under 100 millisekunder (dvs. mindre än 5 cykler). En sektionsbrytare ställs in för att rensa mellan 200 och 400 millisekunder och en transformatorstyrenhet för att rensa mellan 600 och 800 millisekunder, dvs mellan 30 och 40 cykler.

Jordfelströmmen, som nämnts ovan, kommer att transversera varje detekteringskrets i varje panel på systemet vid drift vid felet. Man kan därför förvänta sig att varje sådan panel kommer att gå ut på jordfel. Det är därför viktigt att panelen som matar felapparaten förhindras att återkopplas till felet.

För detta ändamål tillhandahålls en utkikningskrets som låser panelen ut och förhindrar att den startas om tills felet är raderat. Alla andra paneler på systemet kan omstartas omedelbart, vilket begränsar störningen av produktionen till ett minimum.

Fig. 7.7 visar den grundläggande kretsen av en skyddsenhet i en grindändpanel. Jordfelsreläets kontakter är normalt öppna, så att pilotkretsen endast kan slutföras när reläet är påslaget. Reläet aktiveras normalt av en sekundär av pilotkretstransformatorn via den elektroniska förstärkaren. Därefter stänger och bereder kontakterna pilotkretsen när strömmen är ansluten till panelbussen.

Om ett fel inträffar och strömmen strömmar i feldetekteringsimpedansen uppstår en potentiell skillnad över impedansen. Denna potentiella skillnad tillämpas på den elektroniska förstärkaren. Förstärkarutgången avbryter jordfelsreläkretsen, så att reläet slås av, dess kontakter bryter pilkretsarna och kontaktorn öppnas.

Den elektriska utkikningskretsen som krävs för parallell diskriminering ingår i figur 7.7. Kretskortet är anordnat så att sekundärtransformatorlindningen är kopplad mellan stjärnimpedansen och feldetekteringsimpedansen när kontaktorn är öppen. Metoden för att göra anslutningen beror på enhetens tillverkning. I diagrammet visas hjälpkontakter som drivs av kontaktorns mekanism.

När ett fel inträffar i bakkabeln eller maskinen, avslutas en krets så snart kontaktorn öppnas och strömmen flyter i feldetekteringsimpedansen precis som om en felström skulle strömma. En potentiell skillnad matas till den elektroniska förstärkaren som förhindrar att reläet aktiveras och återställs.

Då när låsningen är i drift passerar strömmen genom felet, vilket kan bli utsatt. Av denna anledning måste låsningskretsen vara självständigt säker. När jordläckaget har fungerat, kommer en mekanisk spärr i drift som låser grindändens låda ut och kan endast återställas av en elektriker med en specialnyckel efter att felet har tagits bort.