Sistema di protezione dai guasti a terra con messa a terra

Dopo aver letto questo articolo, imparerai a conoscere il Sistema di Protezione dalla Terra a Terra Solidamente Messa a Terra: - 1. Sistema di protezione contro la Terra a Terra Solidamente 2. Perdita di Terra Sensibile.

Sistema di protezione dalla dispersione verso terra del sistema a terra solido:

Nei progetti precedenti, e anche ora, la maggior parte dei sistemi di protezione dalla dispersione verso terra erano del tipo solidamente collegato a terra che utilizza un trasformatore di equilibrio centrale e con il punto iniziale dell'avvolgimento secondario come mostrato nella figura 7.5.

Il principio di questo sistema è che le tre correnti di fase che passano attraverso il trasformatore di equilibrio del nucleo al carico sono, in condizioni normali, bilanciate e come tali non viene indotta alcuna tensione nell'avvolgimento secondario.

Quando si verifica un guasto a terra, questa bilancia viene disturbata e, come risultato, viene indotta una tensione nell'avvolgimento secondario che successivamente eccita il relè di guasto a terra aprendo i contatti nel circuito di controllo e aprendo così il contattore.

La "Corrente di guasto" passa dall'avvolgimento secondario del trasformatore, attraverso il trasformatore dell'equilibrio di nucleo, fino al guasto, dove passa ai conduttori di terra lungo il "Percorso di ritorno" fino al punto stella del trasformatore. Poiché il conduttore di terra è collegato a terra al pozzo di terra principale sulla superficie della miniera, il punto di stella del trasformatore è tenuto al potenziale di terra.

In questo sistema, tuttavia, vi è uno svantaggio principale, che è dovuto al fatto che il punto neutro è solidamente collegato a terra, l'indipendenza del circuito in condizioni di guasto è limitata principalmente all'impedenza dei conduttori fino alla faglia, l'impedenza del colpa stessa, e l'impedenza del percorso di ritorno.

L'impedenza del conduttore fino al guasto e il percorso di ritorno sono naturalmente molto bassi (meno di 0, 5 ohm) e se il guasto di impedenza è basso (cioè un cortocircuito morto avrebbe impedenza zero) si può vedere che la corrente di guasto potrebbe essere molto alto, cioè diverse centinaia di ampere.

Sempre dalla Fig. 7.5 consideriamo un esempio pratico di errore. Supponendo che il trasformatore di Fig. 7.5 funzioni a 550 volt, la tensione di fase verso terra sarebbe 550 / √3, cioè 318 volt. Quindi supponiamo che l'errore sia un cortocircuito morto di impedenza zero e che la stima dell'impedenza dei conduttori e del percorso di ritorno sia di 0, 25 ohm. La corrente di guasto sarebbe dell'ordine di 318/025 = 1272 ampere.

Infatti, se il valore dell'impedenza è inferiore, la corrente sarà ancora più alta. In pratica, se questo difetto dovesse essere il risultato di un cavo danneggiato sul viso, si verificherebbero forti scintille.

Inoltre, a causa della forte corrente di guasto, si verificherà un grave surriscaldamento causando un incendio, danni all'apparecchiatura e / o gravi ustioni a chiunque sia sfortunatamente in grado di trovarsi nelle vicinanze del guasto. È stato anche notato che correnti vaganti di terra, a causa di forti correnti di guasto, possono anche accendere il detonatore in modo permanente.

Un altro punto importante da notare è che quando una corrente di guasto grave di diverse centinaia di ampere, scorre lungo il conduttore di terra, produrrebbe una grande caduta di potenziale, anche se l'impedenza del conduttore potrebbe essere inferiore a un ohm.

Poiché il conduttore di messa a terra viene messo a terra, la parte interna e l'involucro della macchina diventano vivi e chiunque tocchi l'involucro della macchina quando si verifica il guasto potrebbe osservare uno shock grave.

Questo tipo di pericolo viene comunemente evitato perché la macchina stessa è in contatto con la terra e la corrente di guasto trova il percorso di ritorno attraverso la terra stessa e lungo il conduttore. Tuttavia, il pericolo è insito nel sistema di un sistema di protezione dai guasti solidamente collegato a terra.

Perdita di terra sensibile:

Sensitive Earth Leakage, noto più facilmente come circuito SEL, esiste in due forme: Single-Point o Multi-Point. In questo sistema, come da specifiche, la corrente di guasto a terra non deve superare 750 mA (mili-amp).

Tuttavia una cosa va ricordata che sebbene il livello di corrente di guasto sia stato drasticamente ridotto, si deve comprendere che le correnti di guasto che possono fluire nei sensibili sistemi di dispersione verso terra sono ancora in grado di accendere una miscela di metano / aria, poiché i circuiti non sono classificato come intrinsecamente sicuro.

I principi di base dei sistemi di messa a terra a punto singolo sono simili ai sistemi solidamente messi a terra in quanto viene utilizzato un trasformatore a nucleo centrale più sensibile rispetto al tipo con messa a terra. In effetti la principale differenza tra i due sistemi è il metodo di messa a terra del trasformatore, punto stella, come mostrato in Fig. 7.6.

Nel sistema SEL a punto singolo viene inserita un'impedenza tra il punto stella e la terra di un valore tale da limitare la corrente di guasto a terra a un massimo di 750 mA. Sebbene questa sia la massima corrente di guasto che può fluire, il relè di sgancio a terra dovrebbe essere impostato su un valore compreso tra 80 e 100 mA, con un fattore di sicurezza di circa 7 a 1.

Tuttavia, dalla figura 7.6 vediamo un circuito tipico dell'unità di protezione in un pannello di estremità del cancello. Un guasto viene rilevato da un trasformatore di equilibrio centrale. Poiché la corrente di guasto è così piccola, il grado di sbilanciamento delle correnti nei conduttori di potenza è molto piccolo e si può ottenere solo una differenza di potenziale molto piccola sui terminali secondari.

Questa differenza di potenziale viene applicata ad un amplificatore elettronico che interrompe la corrente a un relè normalmente eccitato. I contatti relè si aprono, interrompendo così i circuiti pilota e bobina di comando, in modo che il contattore si apra.

Questo sistema, tuttavia, è intrinsecamente discriminatorio. Le correnti nei circuiti paralleli al circuito difettoso rimangono bilanciate, in modo che normalmente solo il contattore nel circuito difettoso si disinserisca. Se il guasto può essere isolato da un contattore di fine porta, il contattore di solito si disinnesta prima che l'interruttore di sezione o il circuito della sottostazione si rompano.

La figura 7.6 incorpora anche un tipico circuito di vedetta. Di fatto, un sistema di messa a fuoco ad alta resistenza incorpora anche una schermatura elettrica.

Ogni volta che il contattore è aperto, un trasformatore secondario è collegato tra il conduttore di terra e un punto centrale artificiale, creato da tre impedenze collegate a stella attraverso le linee elettriche. Un avvolgimento ausiliario sul trasformatore della bilancia centrale è collegato in serie.

Ogni volta che si verifica un guasto nel cavo o nella macchina di trascinamento, il circuito è completato e la corrente fluisce nell'avvolgimento ausiliario del trasformatore di equilibrio del nucleo. Un'uscita è indotta nel secondario, e questo viene applicato all'amplificatore elettronico, che impedisce al relè di reimpostare. Il contattore non può essere richiuso fino a quando il guasto non è stato corretto.

In Fig. 7.7, il sistema multipunto è mostrato in un diagramma schematico. Nel sistema a punti multipli, il punto è isolato completamente dalla terra, cioè è un neutro libero. Un falso neutro è fornito da un falso trasformatore neutro costituito da tre bobine avvolte su un nucleo magnetico comune.

Un'estremità di ogni bobina è collegata a ciascuna delle tre fasi in uscita, mentre le altre estremità sono collegate insieme per formare un punto stella. Questo punto stella viene quindi collegato a terra tramite un circuito di rilevamento guasti di impedenza sufficiente a limitare la corrente di guasto massima a 20 mA. su un sistema da 550 volt e su 40 mA. su un sistema a 1000 volt.

Questo livello di corrente di guasto è in grado, in condizioni di guasto grave, di fluire nel circuito di rilevamento di ciascun pannello del sistema in funzione, nel momento in cui si verifica l'errore.

Affinché la corrente totale che fluisce nel guasto sia limitata a 750 mA, il numero di scatole terminali di gate in funzione su un sistema in qualsiasi momento deve essere limitato a 750/20 cioè ca. 37 su sistema 550 volt e 750/40 cioè ca. 18 su un sistema da 1100 volt. Ciò non crea imbarazzo dal momento che è ben compreso nel numero consueto di pannelli richiesti su qualsiasi sistema.

La sensibilità dei circuiti di rilevamento di dispersioni a terra multi-punto è standardizzata ad almeno 60 K ohm. Ciò significa che in condizioni di funzionamento normali della tensione di rete, un guasto da fase a terra con una resistenza di 60 K ohm causerebbe l'intervento del pannello in caso di guasto a terra con una corrente di intervento massima di ca. 3 mA. su un sistema da 550 volt e 6 mA su un sistema da 1.100 volt.

Le unità di protezione del trasformatore e dell'interruttore di sezione sono impostate vicino a 60 K ohm, come è pratico, ma non meno di 40 K ohm. Le unità di controllo gate-end box sono impostate per eliminare un guasto a terra in meno di 100 millisecondi (cioè meno di 5 cicli). Un interruttore di sezione è impostato per cancellare tra 200 e 400 millisecondi e un'unità di controllo del trasformatore per cancellare tra 600 e 800 millisecondi, vale a dire tra 30 e 40 cicli.

La corrente di guasto a terra, come sopra menzionato, attraverserà ogni circuito di rilevamento in ogni pannello del sistema in funzione al momento in cui si verifica l'errore. Ci si può quindi aspettare che ogni pannello di questo tipo si guasti a terra. È essenziale quindi impedire che il pannello che alimenta l'apparecchio di guasto venga nuovamente alimentato al guasto.

Per questo scopo particolare è previsto un circuito di osservazione che blocca il pannello e ne impedisce il riavvio fino alla scomparsa del guasto. Tutti gli altri pannelli del sistema possono essere riavviati immediatamente, limitando così al minimo l'interruzione della produzione.

La figura 7.7 mostra il circuito di base di un'unità di protezione in un pannello di gate-end. I contatti del relè di guasto a terra sono normalmente aperti, in modo che il circuito pilota possa essere completato solo quando il relè è sotto tensione. Il relè è normalmente alimentato da un secondario del trasformatore del circuito pilota tramite l'amplificatore elettronico. I suoi contatti, quindi, chiudono e preparano il circuito pilota ogni volta che viene collegata l'alimentazione al pannello bus-bar.

Se si verifica un guasto e la corrente scorre nell'impedenza di rilevamento dei guasti, si verifica una differenza di potenziale sull'impedenza. Questa differenza di potenziale viene applicata all'amplificatore elettronico. L'uscita dell'amplificatore interrompe il circuito del relè di guasto a terra, in modo che il relè sia diseccitato, i suoi contatti interrompano i circuiti pilota e il contattore si apra.

Il circuito di avvistamento elettrico richiesto per la discriminazione parallela è incluso in Fig. 7.7. Il circuito è disposto in modo tale che l'avvolgimento secondario del trasformatore sia collegato tra l'impedenza a stella e l'impedenza di rilevamento guasto ogni volta che il contattore è aperto. Il metodo per stabilire la connessione dipende dalla marca dell'unità. Nello schema sono mostrati i contatti ausiliari azionati dal meccanismo del contattore.

Quando si verifica un guasto nel cavo o nella macchina di trascinamento, un circuito viene completato non appena il contattore si apre e la corrente scorre nell'impedenza di rilevamento guasto proprio come farebbe se dovesse scorrere una corrente di guasto. Una differenza di potenziale viene inviata all'amplificatore elettronico che impedisce l'attivazione e il ripristino del relè.

Quindi, quando il blocco è in funzione, la corrente sta passando attraverso l'errore, che potrebbe essere esposto. Per questo motivo è necessario che il circuito di blocco sia intrinsecamente sicuro. Quando la dispersione verso terra è entrata in funzione, entra in funzione un fermo meccanico che blocca la scatola del gate-end e può essere resettato da un elettricista con una chiave speciale solo dopo che il guasto è stato rimosso.