Stevig geaard systeem van aardlekbeveiliging

Na het lezen van dit artikel leert u over een stevig geaard systeem voor aardlekbeveiliging: - 1. stevig geaard systeem van aardlekbeveiliging 2. gevoelige aardlekkage .

Stevig geaard systeem van aardlekbeveiliging:

In eerdere ontwerpen, en zelfs nu, waren de meeste aardlekbeveiligingssystemen van het stevig geaarde type met behulp van een kernbalanstransformator en met het startpunt van de secundaire wikkeling zoals getoond in figuur 7.5.

Het principe van dit systeem is dat de driefasestromen die door de kernbalanstransformator naar de belasting gaan, onder normale omstandigheden gebalanceerd zijn en als zodanig geen spanning in de secundaire winding wordt geïnduceerd.

Wanneer zich een aardfout ontwikkelt, wordt deze balans verstoord, en als gevolg daarvan wordt een spanning geïnduceerd in de secundaire wikkeling die vervolgens het aardfoutrelais activeert waardoor de contacten in de besturingsschakeling worden geopend en waardoor de schakelaar wordt geopend.

De "Fault Current" gaat van de secundaire wikkeling van de transformator, via de transformator van de kernbalans, naar de fout, waar deze langs de "Return Path" naar de sterpunt van de transformator wordt geleid naar de aardgeleider. Omdat de aardgeleider aan de aardingsput aan de oppervlakte van de mijn wordt geaard, wordt het sterpunt van de transformator op aardpotentiaal gehouden.

In dit systeem is er echter één belangrijk nadeel, namelijk dat, doordat het neutrale punt stevig geaard is, de onafhankelijkheid van het circuit onder foutcondities hoofdzakelijk beperkt is tot de impedantie van de geleiders tot aan de fout, de impedantie van de fout zelf en de impedantie van het retourpad.

De impedantie van de geleider tot aan de fout en het retourpad zijn van nature erg laag (minder dan 0, 5 ohm) en als de impedantiefout laag is (dat wil zeggen een lege kortsluiting zou geen impedantie hebben) kan worden gezien dat de foutstroom zeer hoog zijn, dat wil zeggen enkele honderden ampères.

Nogmaals uit figuur 7.5 laten we een praktisch voorbeeld van een fout beschouwen. Ervan uitgaande dat de transformator in figuur 7.5 op 550 volt werkt, zou de fasespanning naar aarde 550 / √3 zijn, dwz 318 volt. Laten we dan aannemen dat de fout een lege kortsluiting is met nulimpedantie en dat de impedantie van de geleiders en retourpad wordt geschat op 0, 25 ohm. De foutstroom zou in de orde van 318/025 = 1272 ampère zijn.

Als de waarde van de impedantie lager is, zal de stroom zelfs veel hoger zijn. In de praktijk zou deze fout het gevolg moeten zijn van een beschadigde kabel in het gezicht, waardoor ernstige vonken zouden ontstaan.

Ook, vanwege de zware foutstroom, kan ernstige oververhitting soms leiden tot brand, schade aan apparatuur en / of mogelijk ernstige brandwonden aan iedereen die ongelukkig genoeg is om in de buurt van de fout te zijn. Er is ook opgemerkt dat zwerfstromen, als gevolg van zware foutstromen, ook de detonator permanent kunnen ontsteken.

Een ander belangrijk punt om op te merken is dat wanneer een zware foutstroom van enkele honderden ampères langs de aardgeleider vloeit, dit een grote potentiaaldaling zou produceren, zelfs hoewel de impedantie van de geleider minder dan één ohm zou kunnen zijn.

Omdat de aardgeleider te lang wordt geaard, worden het in-byte-uiteinde en de machinebehuizing onder spanning en kan iedereen die de behuizing van de machine aanraakt wanneer de storing optreedt, een ernstige schok ervaren.

Dit type gevaar wordt meestal afgewend omdat de machine zelf in contact staat met de aarde en de foutstroom een ​​retourpad door de aarde zelf en langs de geleider vindt. Niettemin is gevaar inherent aan het systeem van stevig geaarde beveiliging tegen storingen.

Gevoelige aardlekkage:

Gevoelige aardlekkage, gemakkelijker bekend als SEL-circuit, bestaat in twee vormen, hetzij Single Point of Multi-Point. In dit systeem, zoals gespecificeerd, mag de aardlekstroom niet groter zijn dan 750 mA (mili-amps).

Er moet echter één ding worden onthouden dat hoewel het foutstroomniveau drastisch is verminderd, het moet worden begrepen dat de foutstromen die in de gevoelige aardleksystemen kunnen stromen nog steeds een methaan / luchtmengsel kunnen ontsteken, aangezien de circuits niet geclassificeerd als intrinsiek veilig.

De basisprincipes van enkelpunts aardingssystemen zijn vergelijkbaar met de stevig geaarde systemen doordat een kernbalanstransformator wordt gebruikt die gevoeliger is dan het vast geaarde type. In feite is het belangrijkste verschil tussen de twee systemen de methode van aarding van de transformator, sterpunt, zoals getoond in Fig. 7.6.

In het enkelpuntssysteem wordt een impedantie tussen het sterpunt en de aarde ingevoegd met een zodanige waarde dat de aardfoutstroom wordt beperkt tot maximaal 750 mA. Hoewel dit de maximale foutstroom is die kan stromen, zou het aardlekstroomrelais ingesteld moeten worden om uit te schakelen tussen 80/100 mA, wat een veiligheidsfactor geeft van ongeveer 7 tot 1.

Echter, vanaf Fig. 7.6 zien we een typisch circuit van beveiligingseenheid in een poorteindpaneel. Een fout wordt gedetecteerd door een transformator met kernbalans. Omdat de foutstroom zo klein is, is de mate van onbalans van stromen in de stroomgeleiders zeer klein en kan slechts een zeer klein potentiaalverschil worden verkregen bij de secundaire aansluitingen.

Dit potentiaalverschil wordt toegepast op een elektronische versterker die de stroom onderbreekt naar een normaal bekrachtigd relais. De relaiscontacten openen, waardoor de stuur- en operationele spoelcircuits worden verbroken, zodat de schakelaar opent.

Dit systeem is echter inherent discriminerend. Stromen in circuits parallel aan het defecte circuit blijven gebalanceerd, zodat normaal alleen de schakelaar in het defecte circuit uitschakelt. Als de fout kan worden geïsoleerd door een schakelaar aan het eind van de poort, zal de schakelaar gewoonlijk uitschakelen voordat de sectieschakelaar of het onderstationcircuit breekt.

Fig. 7.6 heeft ook een typisch uitkijkcircuit. In feite is een elektrische uitkijk ook opgenomen in een aardingssysteem met hoge weerstand.

Wanneer de contactor open is, wordt een secundaire transformator aangesloten tussen de aardgeleider en een kunstmatig centraal punt, gecreëerd door drie impedanties die in ster zijn verbonden over de hoogspanningslijnen. Een hulpwikkeling op de kernbalanstransformator is in serie geschakeld.

Wanneer er een fout in de nalopende kabel of machine is, is het circuit voltooid en stroomt er stroom in de hulpwikkeling van de transformator van de kernbalans. Een uitgang wordt geïnduceerd in de secundaire, en dit wordt toegepast op de elektronische versterker, die verhindert dat het relais opnieuw instelt. De contactor kan niet opnieuw worden gesloten voordat de fout is verholpen.

In figuur 7.7 wordt het meerpuntssyteem in een schematisch diagram getoond. In het meerpuntssysteem wordt het punt volledig geïsoleerd van de aarde, dwz het is een vrije neutrale. Een valse neutrale wordt geleverd door een valse neutrale transformator die bestaat uit drie spoelen gewikkeld op een gemeenschappelijke magnetische kern.

Het ene uiteinde van elke spoel is verbonden met elk van de drie uitgaande fasen, terwijl de andere uiteinden met elkaar zijn verbonden om een ​​sterpunt te vormen. Dit sterpunt wordt dan via een foutdetectieschakeling met voldoende impedantie op aarde aangesloten om de maximale foutstroom tot 20 mA te beperken. op 550 volt-systeem en op 40 mA. op een 1000 volt-systeem.

Dit niveau van foutstroom is in staat, onder zware foutcondities, in het detectiecircuit van elk paneel van het systeem in bedrijf te stromen, op het moment dat de fout optreedt.

Om ervoor te zorgen dat de totale stroom die in de fout stroomt, wordt beperkt tot 750 mA, moet het aantal poorteindekasten dat op een bepaald systeem in werking is, worden beperkt tot 750/20, dwz ongeveer. 37 op 550 volt-systeem en 750/40 dwz ca. 18 op een 1100 volt-systeem. Dit veroorzaakt geen schaamte omdat het ruim binnen het gebruikelijke aantal panelen ligt dat op een willekeurig systeem vereist is.

De gevoeligheid van meerpunts aardlekdetectieschakelingen is gestandaardiseerd met een minimum van 60 K ohm. Dit betekent dat bij normale bedrijfscondities van de lijnspanning, een enkele fase-naar-aardfout met een weerstand van 60K ohm het paneel zou uitbreken bij een aardfout bij een maximale uitschakelstroom van ongeveer. 3 mA. op een 550 volt-systeem en 6 mA op een 1100 volt-systeem.

Transformator- en sectieschakelaarbeveiligingseenheden zijn ingesteld op bijna 60K ohm, wat praktisch is maar niet minder dan 40K ohm. Gate-end boxbesturingseenheden zijn ingesteld om een ​​aardfout te wissen in minder dan 100 milliseconden (dwz minder dan 5 cycli). Een sectieschakelaar wordt ingesteld om te wissen tussen 200 en 400 milliseconden en een transformatorbesturingseenheid om tussen 600 en 800 milliseconden te wissen, dat wil zeggen tussen 30 en 40 cycli.

De aardfoutstroom, zoals hierboven vermeld, zal elke detectiecircuit in elk paneel van het systeem dat in bedrijf is op het moment dat de fout optreedt overbruggen. Het is daarom te verwachten dat elk dergelijk paneel op aarde zal struikelen. Het is daarom essentieel dat wordt voorkomen dat het paneel dat het foutapparaat voedt opnieuw wordt geactiveerd op de fout.

Voor dit specifieke doel is een uitkijkcircuit verschaft dat het paneel vergrendelt en voorkomt dat het opnieuw wordt gestart totdat de fout is gewist. Alle andere panelen op het systeem kunnen onmiddellijk opnieuw worden gestart, waardoor de productieonderbreking tot een minimum wordt beperkt.

Fig. 7.7 toont het basiscircuit van een beveiligingseenheid in een gate-end paneel. De contacten van het aardfoutrelais zijn normaal open, zodat het pilootcircuit alleen kan worden voltooid wanneer het relais wordt bekrachtigd. Het relais wordt normaal bekrachtigd door een secundaire van de pilootcircuittransformator via de elektronische versterker. De contacten sluiten daarom het stuurcircuit en bereiden het voor wanneer er stroom op de paneelbus is aangesloten.

Als er een fout optreedt en er stroom vloeit in de foutdetectie-impedantie, ontstaat er een potentiaalverschil over de impedantie. Dit potentiaalverschil wordt toegepast op de elektronische versterker. De uitgang van de versterker onderbreekt het aardfoutrelaiscircuit, zodat het relais spanningsloos wordt, de contacten de stuurcircuits doorbreken en de schakelaar opent.

Het elektrische uitkijkcircuit dat nodig is voor parallelle discriminatie, is opgenomen in Fig. 7.7. Het circuit is zodanig ingericht dat de secundaire transformatorwikkeling wordt verbonden tussen de van starring voorziene impedantie en de foutdetectie-impedantie wanneer de contactor open is. De methode voor het maken van de verbinding is afhankelijk van het merk van het apparaat. In het diagram worden hulpcontacten weergegeven die worden bediend door het mechanisme van de schakelaar.

Wanneer er een fout optreedt in de nalopende kabel of machine, is een circuit voltooid zodra de contactor opent en stroomt de foutdetectie-impedantie op dezelfde manier als bij een stroomstoring. Er wordt een potentiaalverschil toegevoerd aan de elektronische versterker die voorkomt dat het relais wordt geactiveerd en gereset.

Wanneer de vergrendeling actief is, passeert er stroom door de fout, die mogelijk kan worden belicht. Om deze reden moet het uitsluitingscircuit intrinsiek veilig zijn. Wanneer de aardlek is geactiveerd, wordt een mechanische vergrendeling in werking gesteld die de poortuiteindedoos uitschakelt en alleen kan worden gereset door een elektricien met een speciale sleutel nadat de fout is verwijderd.