Solidnie uziemiony system ochrony ziemskiej

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o Solidly Earthed System of Earth Fault Protection: - 1. Solidnie uziemiony system ochrony ziemskiej przed skutkami 2. Wrażliwy upływ ziemi.

Solidnie uziemiony system ochrony ziemnozwarciowej:

We wcześniejszych projektach, a nawet teraz, większość systemów ochrony upływu ziemi były solidnie uziemione z wykorzystaniem transformatora z rdzeniem iz punktem początkowym uzwojenia wtórnego, jak pokazano na Rys. 7.5.

Zasada działania tego układu polega na tym, że trójfazowe prądy przechodzące przez rdzeń transformatora równoważącego do obciążenia są w normalnych warunkach zrównoważone i jako takie żadne napięcie nie jest indukowane do uzwojenia wtórnego.

Kiedy powstanie zwarcie doziemne, równowaga ta zostaje zakłócona, w wyniku czego do uzwojenia wtórnego zostaje doprowadzone napięcie, które następnie zasila przekaźnik zwarcia doziemnego otwierając styki w obwodzie sterowania, a tym samym otwierając stycznik.

"Prąd zwarciowy " przechodzi od uzwojenia wtórnego transformatora, poprzez transformator równoważący rdzeń, do zwarcia, gdzie przechodzi do przewodów uziemiających wzdłuż "ścieżki powrotnej" do punktu gwiazdy transformatora. Ponieważ przewód uziemiający jest uziemiony do głównego dołu ziemi na powierzchni kopalni, punkt gwiazdowy transformatora jest utrzymywany na potencjale ziemi.

W systemie tym występuje jednak jedna główna wada polegająca na tym, że z uwagi na to, że punkt neutralny jest solidnie uziemiony, niezależność obwodu w warunkach zwarcia jest ograniczona głównie do impedancji przewodów do usterki, impedancji sama usterka i impedancja ścieżki powrotnej.

Impedancja przewodnika aż do uskoku i ścieżki powrotnej jest naturalnie bardzo niska (mniej niż 0, 5 omów) i jeżeli błąd impedancji będzie niski (tj. Zwarcie martwe ma zerową impedancję), można zauważyć, że prąd zwarciowy mógłby być bardzo wysoki, tj. kilkaset amp.

Ponownie z ryc. 7.5 rozważmy jeden praktyczny przykład usterki. Zakładając, że transformator z Rys. 7.5 działa przy napięciu 550 woltów, napięcie fazowe do ziemi wynosi 550 / √3, tj. 318 woltów. Przyjmijmy, że to usterka jest zwartym zwarciem o impedancji zerowej, a oszacowanie impedancji przewodów i ścieżki powrotnej wynosi 0, 25 oma. Prąd zwarciowy byłby rzędu 318/025 = 1272 amperów.

W rzeczywistości, jeśli wartość impedancji jest mniejsza, prąd będzie nawet znacznie wyższy. W praktyce, jeżeli ta usterka byłaby wynikiem uszkodzenia kabla na powierzchni, nastąpiłoby poważne iskrzenie zapalne.

Ponadto, z powodu dużego prądu zwarciowego, może wystąpić poważne przegrzanie powodujące pożar, uszkodzenie sprzętu i / lub ewentualne poważne oparzenia u osób nieszczęśliwych znajdujących się w pobliżu usterki. Zauważono również, że rozproszone prądy ziemne, w wyniku silnych prądów zwarciowych, mogą również trwale zapalić detonator.

Inną ważną kwestią, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że gdy duży prąd zwarciowy o wartości kilkuset amperów płynie wzdłuż przewodu uziemiającego, spowodowałby duży spadek potencjału, nawet jeśli impedancja przewodnika może być mniejsza niż jeden om.

Ponieważ przewód uziemiający jest uziemiony na wylot, końcówka na końcu i obudowa maszyny staną się pod napięciem, a każdy, kto dotknie obudowy maszyny, gdy wystąpi usterka, może doznać poważnego wstrząsu.

Ten typ niebezpieczeństwa jest zwykle unikany, ponieważ sama maszyna styka się z ziemią, a prąd zwarciowy znajduje drogę powrotną przez samą ziemię, a także wzdłuż przewodu. Niemniej jednak, niebezpieczeństwo tkwi w systemie solidnie uziemionego systemu ochrony przed zwarciem.

Czuły wyciek ziemi:

Czuły wyciek z ziemi, znany z łatwością jako obwód SEL, występuje w dwóch postaciach: jednopunktowej lub wielopunktowej. W tym systemie, zgodnie ze specyfikacją, prąd zwarciowy nie powinien przekraczać 750 mA (miliampery).

Należy jednak pamiętać, że chociaż poziom prądów zwarciowych został drastycznie zredukowany, należy zrozumieć, że prądy zwarciowe, które mogą płynąć we wrażliwych obwodach upływu, nadal mogą zapalić mieszaninę metanu / powietrza, ponieważ obwody nie są sklasyfikowane jako samoistnie bezpieczne.

Podstawowe zasady jednopunktowego systemu uziemienia są podobne do solidnie uziemionych systemów, ponieważ zastosowano transformator z rdzeniem równoważącym, który jest bardziej czuły niż typ solidnie uziemiony. W rzeczywistości zasadniczą różnicą między tymi dwoma systemami jest metoda ziemskiego transformatora, punkt gwiazdowy, jak pokazano na rys. 7.6.

W jednopunktowym systemie SEL, między punktem gwiazdy a ziemią jest wprowadzana impedancja o takiej wartości, która ogranicza prąd zwarcia doziemnego do maksimum 750 mA. Chociaż jest to maksymalny prąd zwarciowy, który może płynąć, przekaźnik upływu upływu prądu byłby ustawiony na wyzwalanie na poziomie 80/100 mA, co daje współczynnik bezpieczeństwa około 7 do 1.

Jednak z ryc. 7.6 widzimy typowy obwód jednostki zabezpieczającej w panelu końcowym bramy. Usterka jest wykrywana przez rdzeń transformatora wagi. Ponieważ prąd zwarciowy jest tak mały, stopień niezbilansowania prądów w przewodnikach mocy jest bardzo mały i tylko niewielka różnica potencjałów może być uzyskana na zaciskach wtórnych.

Ta różnica potencjałów jest stosowana do wzmacniacza elektronicznego, który przerywa prąd do przekaźnika normalnie zasilanego. Styki przekaźnika otwierają się, powodując przerwanie obwodów cewki zapłonowej i roboczej, tak, że stycznik otwiera się.

Ten system jest jednak z natury dyskryminujący. Prądy w obwodach równoległych do uszkodzonego obwodu pozostają zbalansowane, tak że zwykle tylko stycznik w wadliwym obwodzie wyłączy się. Jeżeli usterka może zostać odizolowana przez stycznik bramy, stycznik zwykle wyłączy się, zanim przełącznik sekcji lub obwód podstemplowy ulegnie zerwaniu.

Ryc. 7.6 zawiera również typowy układ do obserwacji. W rzeczywistości, elektryczny wygląd jest również wbudowany w układ ziemny o wysokiej rezystancji.

Za każdym razem, gdy stycznik jest otwarty, między przewodem uziemiającym a sztucznym punktem centralnym jest połączony transformator wtórny, utworzony przez trzy impedancje połączone w gwiazdę wzdłuż linii energetycznych. Uzwojenie pomocnicze na transformatorze rdzeniowym połączone jest szeregowo.

Ilekroć wystąpi usterka w kanale lub maszynie końcowej, obwód zostaje zakończony, a prąd przepływa przez uzwojenie pomocnicze transformatora rdzeniowego. Wyjście jest indukowane w drugorzędnym, i to jest stosowane do wzmacniacza elektronicznego, który zapobiega ponownemu ustawieniu przekaźnika. Stycznik nie może zostać ponownie zamknięty, dopóki usterka nie zostanie naprawiona.

Na Rys. 7.7 system wielopunktowy jest przedstawiony na schemacie. W systemie wielopunktowym punkt jest całkowicie odizolowany od ziemi, tj. Jest wolnym obojętnym. Fałszywy punkt neutralny jest dostarczany przez fałszywy transformator neutralny, który składa się z trzech cewek nawiniętych na wspólny rdzeń magnetyczny.

Jeden koniec każdej cewki jest połączony z każdą z trzech wychodzących faz, podczas gdy inne końce są połączone razem tworząc punkt gwiazdy. Ten punkt gwiazdowy jest następnie podłączony do ziemi poprzez obwód wykrywania błędu o odpowiedniej impedancji, aby ograniczyć maksymalny prąd zwarciowy do 20 mA. w systemie 550 woltów i 40 mA. na systemie 1000 woltów.

Ten poziom prądu zwarciowego jest zdolny, w warunkach poważnych uszkodzeń, do przepływania w obwodzie detekcyjnym każdego z paneli systemu, w momencie wystąpienia błędu.

Aby całkowity prąd płynący do usterki był ograniczony do 750 mA, liczba działających w systemie skrzynek końcowych powinna być ograniczona do 750/20, tj. Ok. 37 na systemie 550 wolt i 750/40, tj. Ok. 18 na systemie 1100 woltów. Nie powoduje to żadnych zakłopotań, ponieważ mieści się w normalnej liczbie paneli wymaganych w jednym systemie.

Czułość wielopunktowych obwodów wykrywania upływu jest znormalizowana co najmniej 60 kiloomów. Oznacza to, że w normalnych warunkach pracy napięcia sieciowego, zwarcie do zera o rezystancji 60 kiloomów spowodowałoby zadziałanie panelu po zwarciu doziemnym przy maksymalnym prądzie wyzwalającym wynoszącym ok. 3 mA. w systemie 550 woltów i 6 mA w systemie 1100 woltów.

Zabezpieczenia transformatora i przełącznika sekcji są ustawione tak blisko 60 kiloomów, co jest praktyczne, ale nie mniej niż 40 kiloomów. Jednostki sterujące skrzynek rozdzielczych są ustawione tak, aby usuwać zwarcie doziemne w czasie poniżej 100 milisekund (tj. Mniej niż 5 cykli). Przełącznik sekcji jest ustawiony na czyszczenie w zakresie od 200 do 400 milisekund, a jednostka sterująca transformatorem w celu usunięcia między 600 a 800 milisekund, tj. Pomiędzy 30 a 40 cykli.

Prąd zwarcia doziemnego, jak wspomniano powyżej, przekieruje każdy obwód wykrywania w każdym panelu w systemie działającym w momencie wystąpienia błędu. Można się więc spodziewać, że każdy taki panel wykaże się z powodu zwarcia doziemnego. Istotne jest zatem, aby panel zasilający urządzenie zakłócające nie mógł być ponownie zasilany do usterki.

W tym celu przewidziano obwód widokowy, który blokuje panel i zapobiega jego ponownemu uruchomieniu do momentu usunięcia błędu. Wszystkie pozostałe panele w systemie można natychmiast uruchomić ponownie, ograniczając w ten sposób zakłócenia w produkcji do minimum.

Rys. 7.7 pokazuje podstawowy obwód jednostki zabezpieczającej w panelu bramki. Styki przekaźnika zwarcia doziemnego są normalnie otwarte, tak że obwód pilota może zostać zakończony tylko wtedy, gdy przekaźnik jest zasilany. Przekaźnik jest normalnie zasilany przez wtórny transformator obwodu pilotującego przez wzmacniacz elektroniczny. Dlatego jego styki zamykają się i przygotowują obwód pilotowy zawsze, gdy zasilanie jest podłączone do szyny zbiorczej panelu.

Jeśli wystąpi usterka, a prąd płynie w impedancji wykrywania uszkodzeń, powstaje różnica potencjałów w impedancji. Ta potencjalna różnica jest stosowana do wzmacniacza elektronicznego. Wyjście wzmacniacza przerywa obwód przekaźnika zwarcia doziemnego, tak że przekaźnik nie jest zasilany, jego styki rozrywają obwody pilotowe i otwiera się stycznik.

Obwód elektryczny wymagany do równoległego rozróżniania został przedstawiony na Rys. 7.7. Obwód jest tak ułożony, że uzwojenie wtórnego transformatora jest połączone między impedancją z gwiazdą a impedancją detekcji uszkodzenia za każdym razem, gdy stycznik jest otwarty. Sposób wykonania połączenia zależy od marki urządzenia. Na schemacie pokazano styki pomocnicze obsługiwane przez mechanizm stycznika.

W przypadku wystąpienia usterki w kanale lub maszynie końcowej, obwód zostaje zakończony, gdy tylko stycznik się otworzy, a prąd przepływa przez impedancję detekcji uszkodzenia tak, jak w przypadku przepływającego prądu zwarciowego. Różnica potencjałów podawana jest do wzmacniacza elektronicznego, co zapobiega pobudzeniu i resetowaniu przekaźnika.

Gdy działa blokada, prąd przepływa przez awarię, która może być również odsłonięta. Z tego powodu obwód blokujący musi być iskrobezpieczny. Po zadziałaniu prądu upływowego, uruchamiany jest mechaniczny zatrzask, który blokuje skrzynkę bramy i może zostać zresetowany przez elektryka ze specjalnym kluczem po usunięciu usterki.