Hệ thống bảo vệ chống động đất cứng

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về Hệ thống bảo vệ lỗi trái đất kiên cố: - 1. Hệ thống bảo vệ chống đứt gãy đất cứng 2. Bảo vệ rò rỉ trái đất nhạy cảm.

Hệ thống bảo vệ chống động đất cứng rắn:

Trong các thiết kế trước đó và ngay cả bây giờ, hầu hết các hệ thống bảo vệ rò rỉ trái đất thuộc loại nối đất cứng sử dụng máy biến áp cân bằng lõi và với điểm bắt đầu của cuộn dây thứ cấp như trong Hình 7.5.

Nguyên lý của hệ thống này là dòng điện ba pha đi qua máy biến áp cân bằng lõi đến tải, trong điều kiện bình thường, được cân bằng và do đó không có điện áp nào được đưa vào cuộn dây thứ cấp.

Khi một sự cố trái đất phát triển, sự cân bằng này trở nên bị xáo trộn, và kết quả là, một điện áp được cảm ứng vào cuộn dây thứ cấp, sau đó cung cấp năng lượng cho rơle lỗi đất mở các tiếp điểm trong mạch điều khiển và do đó mở tiếp điểm.

Lỗi Fault Hiện tại, chuyển từ cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, qua máy biến áp cân bằng lõi, đến sự cố, nơi nó truyền đến các dây dẫn nối đất dọc theo Đường hồi lưu đường sắt đến điểm sao của máy biến áp. Vì dây dẫn trái đất được nối đất vào hố đất chính ở bề mặt mỏ, điểm sao của máy biến áp được giữ ở điện thế trái đất.

Tuy nhiên, trong hệ thống này, có một nhược điểm chính, đó là do điểm trung tính được nối đất chắc chắn, tính độc lập của mạch trong điều kiện sự cố bị hạn chế chủ yếu ở trở kháng của dây dẫn đến sự cố, trở kháng của lỗi chính nó, và trở kháng của đường dẫn trở lại.

Trở kháng của dây dẫn lên đến sự cố và đường trở về tự nhiên rất thấp (dưới 0, 5 ohms) và nếu lỗi trở kháng thấp (nghĩa là ngắn mạch chết sẽ có trở kháng bằng 0) có thể thấy rằng dòng sự cố có thể rất cao, tức là vài trăm ampe.

Một lần nữa từ Hình 7.5, chúng ta hãy xem xét một ví dụ thực tế về lỗi. Giả sử máy biến áp trong hình 7.5 đang hoạt động ở mức 550 volt, điện áp pha với đất sẽ là 550 / √3, tức là 318 volt. Sau đó, chúng ta hãy giả sử lỗi là một mạch ngắn chết có trở kháng bằng 0 và ước tính trở kháng của các dây dẫn và đường trở về là 0, 25 ohms. Dòng điện sự cố sẽ có thứ tự là 318/025 = 1272 amps.

Trong thực tế, nếu giá trị của trở kháng thấp hơn, dòng điện sẽ còn cao hơn nhiều. Trong thực tế, nếu lỗi này là kết quả của một dây cáp bị hỏng trên mặt, thì sẽ xảy ra hiện tượng phát sáng nghiêm trọng.

Ngoài ra, do dòng điện sự cố nặng, quá nhiệt sẽ xảy ra đôi khi gây ra hỏa hoạn, hư hỏng thiết bị và / hoặc có thể bị bỏng nặng cho bất kỳ ai không may ở gần khu vực xảy ra sự cố. Người ta cũng nhận thấy rằng các dòng trái đất đi lạc, là kết quả của các dòng sự cố nặng, cũng có thể gây ra ngòi nổ vĩnh viễn.

Một điểm quan trọng khác cần lưu ý là khi dòng điện sự cố nặng vài trăm ampe, chảy dọc theo dây dẫn trái đất, nó sẽ tạo ra sự sụt giảm tiềm năng lớn, mặc dù trở kháng của dây dẫn có thể nhỏ hơn một ohm.

Vì dây dẫn trái đất được nối đất, đầu cuối và vỏ máy sẽ hoạt động và bất kỳ ai chạm vào vỏ máy khi xảy ra lỗi đều có thể quan sát thấy một cú sốc nghiêm trọng.

Loại nguy hiểm này thường được ngăn chặn vì bản thân máy tiếp xúc với trái đất và dòng điện sự cố tìm thấy đường quay trở lại qua chính trái đất cũng như dọc theo dây dẫn. Tuy nhiên, nguy hiểm là cố hữu trong hệ thống bảo vệ lỗi nối đất kiên cố.

Rò rỉ trái đất nhạy cảm:

Rò rỉ Trái đất Nhạy cảm, được gọi dễ dàng hơn là mạch SEL, tồn tại ở hai dạng, một điểm hoặc Đa điểm. Trong hệ thống này, theo thông số kỹ thuật, dòng sự cố trái đất không được vượt quá 750 mA (mili-amps).

Tuy nhiên, một điều cần nhớ là mặc dù mức dòng sự cố đã giảm đáng kể, nhưng phải hiểu rằng dòng sự cố có thể chảy trong hệ thống rò rỉ đất nhạy cảm vẫn có khả năng đốt cháy hỗn hợp khí metan / không khí, vì các mạch không được phân loại là an toàn nội tại.

Các nguyên tắc cơ bản của hệ thống nối đất một điểm tương tự như các hệ thống nối đất rắn trong đó một máy biến áp cân bằng lõi được sử dụng có độ nhạy cao hơn loại nối đất cứng. Trong thực tế, sự khác biệt chính giữa hai hệ thống là phương pháp nối đất máy biến áp, điểm sao, như trong hình 7.6.

Trong hệ thống SEL một điểm, trở kháng được chèn giữa điểm sao và trái đất có giá trị như vậy để hạn chế dòng sự cố trái đất ở mức tối đa 750 mA. Mặc dù đây là dòng sự cố tối đa có thể chảy, rơle ngắt rò rỉ trái đất sẽ được đặt ở mức giữa 80/100 mA, mang lại hệ số an toàn khoảng 7 đến 1.

Tuy nhiên, từ Hình 7.6, chúng ta thấy một mạch đơn vị bảo vệ điển hình trong bảng kết thúc cổng. Một lỗi được phát hiện bởi một biến áp cân bằng lõi. Do dòng điện sự cố rất nhỏ, mức độ mất cân bằng của dòng điện trong các dây dẫn điện là rất nhỏ và chỉ có thể thu được một sự khác biệt rất nhỏ ở các cực thứ cấp.

Sự khác biệt tiềm năng này được áp dụng cho một bộ khuếch đại điện tử làm gián đoạn dòng điện với rơle năng lượng thông thường. Các tiếp điểm rơle mở, do đó phá vỡ các mạch cuộn dây thí điểm và vận hành, để tiếp điểm mở.

Hệ thống này, tuy nhiên, vốn là phân biệt đối xử. Dòng điện trong mạch song song với mạch bị lỗi vẫn cân bằng, do đó thông thường chỉ có công tắc tơ trong mạch bị lỗi đi ra. Nếu lỗi có thể được cách ly bởi công tắc tơ cuối cổng, công tắc tơ thường sẽ ngắt ra trước khi chuyển mạch phần hoặc ngắt mạch.

Hình 7.6 cũng kết hợp một mạch nhìn ra điển hình. Trên thực tế, một cái nhìn điện cũng được tích hợp trong một hệ thống nối đất có điện trở cao.

Bất cứ khi nào công tắc tơ mở, một máy biến áp thứ cấp được kết nối giữa dây dẫn trái đất và điểm trung tâm nhân tạo, được tạo bởi ba trở kháng được kết nối trong ngôi sao trên các đường dây điện. Một cuộn dây phụ trên máy biến áp cân bằng lõi được nối tiếp.

Bất cứ khi nào có lỗi trong cáp hoặc máy kéo, mạch được hoàn thành và dòng điện chạy trong cuộn dây phụ của máy biến áp cân bằng lõi. Một đầu ra được cảm ứng trong thứ cấp và điều này được áp dụng cho bộ khuếch đại điện tử, điều này ngăn rơle thiết lập lại. Công tắc tơ không thể được đóng lại cho đến khi lỗi được khắc phục.

Trong hình 7.7, hệ thống đa điểm được hiển thị trong sơ đồ. Trong hệ thống đa điểm, điểm được cách ly hoàn toàn với trái đất, tức là nó là một trung tính tự do. Một trung tính giả được cung cấp thông qua một máy biến áp trung tính giả bao gồm ba cuộn dây quấn trên lõi từ tính chung.

Một đầu của mỗi cuộn dây được kết nối với mỗi ba pha đi ra, trong khi các đầu còn lại được kết nối với nhau để tạo thành một điểm sao. Điểm sao này sau đó được kết nối với trái đất thông qua mạch phát hiện lỗi có trở kháng đủ để giới hạn dòng sự cố tối đa đến 20 mA. trên hệ thống 550 volt và đến 40 mA. trên hệ thống 1000 volt.

Mức dòng sự cố này có khả năng, trong các điều kiện lỗi nghiêm trọng, chảy trong mạch phát hiện của từng bảng của hệ thống đang hoạt động, ngay lập tức xảy ra lỗi.

Để tổng dòng điện chạy vào lỗi phải được giới hạn ở mức 750 mA, số lượng hộp cuối cổng hoạt động trên hệ thống tại bất kỳ thời điểm nào cũng phải được giới hạn ở mức 750/20 tức là khoảng. 37 trên hệ thống 550 volt và 750/40 tức là khoảng. 18 trên hệ thống 1100 volt. Điều này không gây ra bất kỳ sự bối rối nào vì nó nằm trong số lượng bảng thông thường được yêu cầu trên bất kỳ một hệ thống nào.

Độ nhạy của mạch phát hiện rò rỉ đất đa điểm được chuẩn hóa ở mức tối thiểu 60 K ohms. Điều này có nghĩa là trong điều kiện hoạt động bình thường của điện áp đường dây, một pha chạm đất có điện trở 60K ohms sẽ khiến bảng điều khiển bị lỗi trên trái đất với dòng điện cực đại xấp xỉ. 3 mA. trên hệ thống 550 volt và 6 mA trên Hệ thống 1.100 volt.

Các đơn vị bảo vệ chuyển đổi biến áp và phần được đặt ở mức gần 60K ohms là thực tế nhưng không dưới 40K ohms. Các đơn vị điều khiển hộp đầu cổng được đặt để xóa lỗi trái đất trong vòng dưới 100 mili giây (tức là dưới 5 chu kỳ). Công tắc phần được đặt để xóa trong khoảng từ 200 đến 400 mili giây và bộ điều khiển biến áp để xóa trong khoảng từ 600 đến 800 mili giây, tức là trong khoảng từ 30 đến 40 chu kỳ.

Dòng sự cố trái đất, như đã đề cập ở trên, sẽ vượt qua mọi mạch phát hiện trong mỗi bảng trên hệ thống đang hoạt động tại thời điểm xảy ra lỗi. Do đó, có thể dự kiến ​​rằng mọi bảng điều khiển như vậy sẽ xảy ra do lỗi trái đất. Do đó, điều cần thiết là bảng điều khiển cho bộ máy lỗi không được cấp điện lại cho lỗi.

Đối với mục đích cụ thể này, một mạch tìm kiếm được cung cấp để khóa bảng điều khiển ra và ngăn nó được khởi động lại cho đến khi lỗi được xóa. Tất cả các bảng khác trên hệ thống có thể được khởi động lại ngay lập tức, do đó hạn chế sự gián đoạn sản xuất đến mức tối thiểu.

Hình 7.7 cho thấy mạch cơ bản của thiết bị bảo vệ trong bảng điều khiển cổng. Các tiếp điểm của rơle lỗi đất thường mở, do đó mạch thí điểm chỉ có thể được hoàn thành khi rơle được cấp điện. Rơle thường được cung cấp năng lượng bởi một thứ cấp của máy biến áp mạch thông qua bộ khuếch đại điện tử. Các tiếp điểm của nó, do đó, đóng và chuẩn bị mạch thí điểm bất cứ khi nào nguồn được kết nối với thanh cái bảng điều khiển.

Nếu xảy ra lỗi và dòng điện trong trở kháng phát hiện lỗi, sự khác biệt tiềm ẩn phát sinh trên trở kháng. Sự khác biệt tiềm năng này được áp dụng cho bộ khuếch đại điện tử. Đầu ra bộ khuếch đại làm gián đoạn mạch rơle lỗi đất, do đó rơle bị mất điện, các tiếp điểm của nó phá vỡ các mạch thí điểm và công tắc tơ mở ra.

Mạch tìm ra điện cần thiết cho phân biệt đối xử song song được bao gồm trong Hình 7.7. Mạch được bố trí sao cho cuộn dây máy biến áp thứ cấp được kết nối giữa trở kháng sao và trở kháng phát hiện lỗi bất cứ khi nào công tắc tơ mở. Phương pháp tạo kết nối phụ thuộc vào cấu tạo của thiết bị. Trong sơ đồ, các tiếp điểm phụ được vận hành bởi cơ chế contactor được hiển thị.

Khi xảy ra lỗi trong cáp hoặc máy kéo, mạch được hoàn thành ngay khi công tắc tơ mở và dòng điện trong trở kháng phát hiện lỗi giống như khi dòng điện bị lỗi. Một sự khác biệt tiềm năng được đưa đến bộ khuếch đại điện tử để ngăn rơle không được cấp điện và đặt lại.

Sau đó, khi khóa hoạt động, dòng điện đi qua lỗi, rất có thể bị lộ. Vì lý do này, mạch khóa được yêu cầu phải an toàn về bản chất. Khi rò rỉ trái đất đã hoạt động, một chốt cơ học đi vào hoạt động, chốt hộp đầu ra và chỉ có thể được đặt lại bởi một thợ điện với một phím đặc biệt sau khi lỗi được gỡ bỏ.