Fest geerdetes System zum Schutz vor Erdfehlern

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, erfahren Sie mehr über ein System mit festem Erdschluss des Erdfehlerschutzes: 1. Festes Erdsystem mit Erdfehlerschutz 2. Empfindliches Erddurchsickern.

Fest geerdetes System des Erdfehlerschutzes:

Bei früheren Entwürfen und sogar jetzt waren die meisten Schutzsysteme gegen Erdleckage fest geerdet, wobei ein Kernbalancetransformator verwendet wurde, und der Startpunkt der Sekundärwicklung war in Abb. 7.5 dargestellt.

Das Prinzip dieses Systems besteht darin, dass die drei Phasenströme, die durch den Kernbalancetransformator zur Last fließen, unter normalen Bedingungen ausgeglichen sind und somit keine Spannung in die Sekundärwicklung induziert wird.

Wenn sich ein Erdfehler entwickelt, wird dieses Gleichgewicht gestört, und infolgedessen wird in die Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die anschließend das Erdschlussrelais erregt, das die Kontakte im Steuerkreis öffnet und damit das Schütz öffnet.

Der „Fehlerstrom“ fließt von der Sekundärwicklung des Transformators durch den Kernwaage-Transformator zum Fehler, wo er entlang des „Rückweges“ zu den Erdleitern zum Sternpunkt des Transformators gelangt. Da der Erdleiter an der Oberfläche der Mine mit der Hauptgrube geerdet ist, wird der Sternpunkt des Transformators auf Erdpotential gehalten.

Bei diesem System gibt es jedoch einen Hauptnachteil, der darin besteht, dass aufgrund der festen Erdung des Neutralpunkts die Unabhängigkeit der Schaltung unter Fehlerbedingungen hauptsächlich auf die Impedanz der Leiter bis auf die Störung, die Impedanz, beschränkt ist Fehler selbst und die Impedanz des Rückweges.

Die Impedanz des Leiters bis zum Fehler und der Rückweg sind natürlich sehr niedrig (weniger als 0, 5 Ohm), und sollte der Impedanzfehler niedrig sein (dh ein Totkurzschluss würde eine Impedanz von Null haben), ist ersichtlich, dass der Fehlerstrom auftreten könnte sehr hoch sein, dh mehrere hundert Ampere.

Wieder aus Abb. 7.5 betrachten wir ein praktisches Beispiel für einen Fehler. Unter der Annahme, dass der Transformator in Abb. 7.5 bei 550 Volt arbeitet, würde die Phasenspannung gegen Erde 550 / √3, dh 318 Volt betragen. Nehmen wir dann an, dass der Fehler ein toter Kurzschluss mit Nullimpedanz ist und die Impedanz der Leiter und des Rückleitungspfads auf 0, 25 Ohm geschätzt werden. Der Fehlerstrom würde in der Größenordnung von 318/025 = 1272 Ampere liegen.

Wenn der Impedanzwert niedriger ist, ist der Strom sogar noch viel höher. Sollte dieser Fehler in der Praxis auf ein beschädigtes Kabel im Gesicht zurückzuführen sein, würde es zu starken Funkenbildung kommen.

Aufgrund eines starken Fehlerstroms kann es außerdem zu schweren Überhitzungen kommen, die zu einem Brand, zur Beschädigung der Ausrüstung und / oder möglicherweise zu schweren Verbrennungen bei Personen führen können, die unglücklich genug sind, um sich in der Nähe des Fehlers zu befinden. Es wurde auch festgestellt, dass Streuströme infolge starker Fehlerströme auch den Zünder dauerhaft zünden können.

Ein weiterer wichtiger zu beachtender Punkt ist, dass, wenn ein starker Fehlerstrom von mehreren hundert Ampere entlang des Erdleiters fließt, dies einen großen Potentialabfall erzeugen würde, obwohl die Impedanz des Leiters weniger als 1 Ohm betragen kann.

Da der Erdleiter außer Haus geerdet ist, werden das In-Bye-Ende und das Maschinengehäuse unter Spannung stehen, und jeder, der das Maschinengehäuse berührt, wenn der Fehler auftritt, kann einen schweren Schock feststellen.

Diese Art von Gefahr wird im Allgemeinen vermieden, da die Maschine selbst Kontakt zur Erde hat und der Fehlerstrom einen Rückweg durch die Erde selbst sowie entlang des Leiters findet. Nichtsdestotrotz ist das System eines geerdeten Fehlerschutzsystems eine Gefahr.

Empfindliche Erdleckage:

Sensible Earth Leakage, besser bekannt als SEL-Schaltung, gibt es in zwei Formen, entweder als Einzelpunkt oder als Mehrpunkt. In diesem System sollte der Erdschlussstrom laut Spezifikation 750 mA (milampere) nicht überschreiten.

Eines ist jedoch zu beachten: Obwohl der Fehlerstrompegel drastisch reduziert wurde, muss verstanden werden, dass die Fehlerströme, die in den empfindlichen Erdlecksystemen fließen können, immer noch ein Methan / Luft-Gemisch zünden können, wie dies bei den Kreisläufen der Fall ist als eigensicher eingestuft.

Die Grundprinzipien von Einpunkt-Erdungssystemen ähneln den Systemen mit fester Erdung, da ein Kernbalancetransformator verwendet wird, der empfindlicher ist als der Typ mit fester Erdung. Tatsächlich besteht der Hauptunterschied zwischen den beiden Systemen in der Erdung des Sternpunkts des Transformators, wie in Abb. 7.6 dargestellt.

In dem Einpunkt-SEL-System wird eine Impedanz zwischen dem Sternpunkt und der Erde mit einem solchen Wert eingefügt, dass der Erdfehlerstrom auf maximal 750 mA begrenzt wird. Obwohl dies der maximale Fehlerstrom ist, der fließen kann, würde das Fehlerstromschutzrelais auf einen Auslöser zwischen 80/100 mA eingestellt, was einen Sicherheitsfaktor von ungefähr 7 zu 1 ergibt.

Aus Abb. 7.6 sehen wir jedoch eine typische Schaltung der Schutzeinheit in einer Gate-Endplatte. Ein Fehler wird von einem Core-Balance-Transformator erkannt. Da der Fehlerstrom so klein ist, ist der Grad der Unwucht der Ströme in den Leistungsleitern sehr gering, und an den Sekundäranschlüssen kann nur eine sehr kleine Potentialdifferenz erhalten werden.

Diese Potentialdifferenz wird an einen elektronischen Verstärker angelegt, der den Strom zu einem normalerweise unter Spannung stehenden Relais unterbricht. Die Relaiskontakte öffnen, wodurch die Schaltkreise der Pilot- und Betriebsspule unterbrochen werden, so dass sich das Schütz öffnet.

Dieses System ist jedoch von Natur aus diskriminierend. Ströme in Stromkreisen parallel zum fehlerhaften Stromkreis bleiben ausgeglichen, so dass normalerweise nur das Schütz im fehlerhaften Stromkreis auslöst. Wenn der Fehler durch ein Gate-Endschütz getrennt werden kann, löst das Schütz normalerweise aus, bevor der Trennschalter oder der Schaltkreis der Station unterbricht.

Abb. 7.6 enthält auch eine typische Lookout-Schaltung. Tatsächlich ist auch ein elektrisches Ausguck in ein System mit hochohmigem Erdungssystem eingebaut.

Wenn das Schütz geöffnet ist, wird ein sekundärer Transformator zwischen dem Erdleiter und einem künstlichen zentralen Punkt angeschlossen, der aus drei Impedanzen besteht, die über die Stromleitungen im Stern geschaltet sind. Eine Hilfswicklung am Core-Balance-Transformator ist in Reihe geschaltet.

Wenn ein Fehler im nachlaufenden Kabel oder in der Maschine vorliegt, ist der Stromkreis abgeschlossen und es fließt ein Strom in der Hilfswicklung des Kernbalancetransformators. In der Sekundärseite wird ein Ausgang induziert, der an den elektronischen Verstärker angelegt wird, wodurch verhindert wird, dass sich das Relais neu einstellt. Das Schütz kann erst dann wieder geschlossen werden, wenn der Fehler behoben wurde.

In Abb. 7.7 ist das Mehrpunktsystem schematisch dargestellt. Im Mehrpunktsystem ist der Punkt vollständig von der Erde isoliert, dh er ist ein freier Neutralleiter. Ein falscher Neutralleiter wird durch einen falschen Neutraltransformator bereitgestellt, der aus drei auf einen gemeinsamen Magnetkern gewickelten Spulen besteht.

Ein Ende jeder Spule ist mit jeder der drei Ausgangsphasen verbunden, während die anderen Enden miteinander verbunden sind, um einen Sternpunkt zu bilden. Dieser Sternpunkt wird dann über eine Fehlererfassungsschaltung mit Masse verbunden, die ausreicht, um den maximalen Fehlerstrom auf 20 mA zu begrenzen. bei 550 Volt und bis 40 mA. auf einem 1000 Volt System.

Dieser Fehlerstrompegel kann unter schwerwiegenden Fehlerbedingungen zum Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers in der Erfassungsschaltung jedes Feldes des Systems, das in Betrieb ist, fließen.

Damit der Gesamtstrom, der in den Fehler fließt, auf 750 mA begrenzt werden soll, sollte die Anzahl der Gate-End-Boxen, die in einem System zu einem bestimmten Zeitpunkt in Betrieb sind, auf 750/20 begrenzt sein. 37 auf 550 Volt und 750/40 dh ca. 18 auf einem 1100-Volt-System. Dies führt zu keinerlei Peinlichkeit, da die für ein System übliche Anzahl von Panels nicht überschritten wird.

Die Empfindlichkeit von Mehrpunkt-Erdschlusserkennungsschaltungen ist auf mindestens 60 K Ohm standardisiert. Dies bedeutet, dass unter normalen Betriebsbedingungen der Netzspannung ein Ein-Leiter-Erde-Fehler mit einem Widerstand von 60 K Ohm dazu führen würde, dass das Panel bei einem maximalen Auslösestrom von ca. 3 mA. bei einem 550-Volt-System und 6 mA bei einem 1100-Volt-System.

Transformator- und Sektionsschalter-Schutzeinheiten sind praktisch auf 60K Ohm eingestellt, aber nicht weniger als 40K Ohm. Gate-End-Box-Steuereinheiten sind so eingestellt, dass ein Erdschluss in weniger als 100 Millisekunden (dh weniger als 5 Zyklen) behoben wird. Ein Abschnittsschalter ist auf 200 bis 400 Millisekunden und eine Transformatorsteuereinheit auf 600 bis 800 Millisekunden (30 bis 40 Zyklen) eingestellt.

Der Erdfehlerstrom wird, wie oben erwähnt, jeden Erkennungskreis in jedem Feld des in Betrieb befindlichen Systems zum Zeitpunkt des Fehlers durchqueren. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass jedes dieser Paneele bei Erdschluss auslöst. Es ist daher wesentlich, dass die Platte, die die Fehlervorrichtung versorgt, nicht erneut mit dem Fehler versorgt wird.

Zu diesem Zweck ist eine Lookout-Schaltung vorgesehen, die das Panel sperrt und einen Neustart verhindert, bis der Fehler behoben ist. Alle anderen Panels des Systems können sofort neu gestartet werden, wodurch die Unterbrechung der Produktion auf ein Minimum beschränkt wird.

Abb. 7.7 zeigt die Grundschaltung einer Schutzeinheit in einer Gate-Endplatte. Die Kontakte des Erdschlussrelais sind normalerweise geöffnet, so dass der Pilotkreis nur dann abgeschlossen werden kann, wenn das Relais angezogen ist. Das Relais wird normalerweise von einer Sekundärseite des Pilotkreistransformators über den elektronischen Verstärker erregt. Seine Kontakte schließen sich daher und bereiten den Pilotkreis vor, wenn an die Schaltfeldschiene Strom angeschlossen wird.

Wenn ein Fehler auftritt und Strom in der Fehlererfassungsimpedanz fließt, entsteht eine Potentialdifferenz über der Impedanz. Diese Potentialdifferenz wird an den elektronischen Verstärker angelegt. Der Verstärkerausgang unterbricht den Erdschlussrelaisstromkreis, so dass das Relais abfällt, seine Kontakte die Pilotkreise unterbrechen und das Schütz öffnet.

Die zur parallelen Diskriminierung erforderliche elektrische Lookout-Schaltung ist in Abb. 7.7 enthalten. Die Schaltung ist so angeordnet, dass die Sekundärtransformatorwicklung immer dann zwischen die Sternimpedanz und die Fehlererfassungsimpedanz geschaltet wird, wenn das Schütz geöffnet ist. Die Art der Verbindung hängt vom Fabrikat der Einheit ab. In der Abbildung sind Hilfskontakte dargestellt, die vom Schützmechanismus betätigt werden.

Wenn ein Fehler im nachlaufenden Kabel oder in der Maschine auftritt, wird eine Schaltung abgeschlossen, sobald sich das Schütz öffnet, und es fließt ein Strom in der Fehlererfassungsimpedanz, genau so, wenn ein Fehlerstrom fließen würde. Dem elektronischen Verstärker wird eine Potenzialdifferenz zugeführt, die verhindert, dass das Relais erregt und zurückgesetzt wird.

Wenn dann die Sperre in Betrieb ist, fließt Strom durch den Fehler, der möglicherweise freiliegt. Aus diesem Grund muss der Sperrkreis eigensicher sein. Wenn der Erdschluss aufgetreten ist, wird ein mechanischer Riegel in Betrieb genommen, der die Gate-End-Box einrastet und kann nur von einem Elektriker mit einem speziellen Schlüssel zurückgesetzt werden, nachdem der Fehler behoben wurde.