Αρχή λειτουργίας του ντουλαπιού αντίστασης ουδέτερης γείωσης

ΟΘάλαμος αντίστασης ουδέτερης γείωσηςείναι μια κρίσιμη συσκευή προστασίας ασφάλειας σε συστήματα διανομής ρεύματος μέσης και υψηλής τάσης. Χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας μικρών ρευμάτων με γείωση στα 6 kV, 10 kV και 35 kV για βιομηχανικές και μεταλλευτικές εγκαταστάσεις, υποσταθμούς, φωτοβολταϊκούς και αιολικούς σταθμούς. Η βασική του λειτουργία είναι να επιλύει προβλήματα, όπως η υπέρταση, η επανέναρξη τόξου και η βλάβη του εξοπλισμού που προκαλούνται από σφάλματα μονοφασικής προς γείωση, ώστε να διασφαλίζεται η ασφαλής και σταθερή λειτουργία του συστήματος. Η γενική αρχή λειτουργίας του βασίζεται στα χαρακτηριστικά γείωσης ουδέτερου σημείου των συστημάτων ισχύος σε συνδυασμό με μηχανισμούς περιορισμού ρεύματος με βάση αντίσταση, σταθεροποίησης τάσης και ανάδρασης σήματος, που λειτουργούν υπό δύο συνθήκες: κανονική λειτουργία και συνθήκες σφάλματος.
Υπό κανονική λειτουργία του συστήματος, οι τριφασικές τάσεις παραμένουν συμμετρικές και ισορροπημένες. Το δυναμικό ουδέτερου σημείου των μετασχηματιστών και των γεννητριών ισούται με μηδέν χωρίς διαφορά δυναμικού έναντι της γης. Αυτή τη στιγμή, τα εξαρτήματα της αντίστασης, οι μετασχηματιστές οργάνων και οι μονάδες καλωδίωσης μέσα στο ερμάριο της αντίστασης ουδέτερης γείωσης λειτουργούν υπό συνθήκες αναμονής χωρίς φορτίο χωρίς να διαρρέει ρεύμα. Η συσκευή δεν παράγει απώλεια ή θερμότητα και απλώς παραμένει έτοιμη για σέρβις. Δεν έχει αρνητικές επιπτώσεις στην κανονική παροχή ρεύματος και δεν καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια, η οποία προσαρμόζεται στη μακροπρόθεσμη λειτουργία του συστήματος σε σταθερή κατάσταση.
Μόλις συμβούν μονοφασικές βλάβες από γείωση, όπως ζημιά στη μόνωση, πτώση του καλωδίου στο έδαφος ή βλάβη του εξοπλισμού, η ισορροπία τριών φάσεων διακόπτεται. Η τάση της ελαττωματικής φάσης πέφτει απότομα ενώ οι τάσεις των μη ελαττωματικών φάσεων αυξάνονται, οδηγώντας σε μετατόπιση δυναμικού ουδέτερου σημείου έναντι της γης. Σχηματίζεται ένας αγώγιμος βρόχος μεταξύ του ουδέτερου σημείου και της γείωσης και το ρεύμα σφάλματος γείωσης ρέει μέσω του ντουλαπιού της αντίστασης ουδέτερης γείωσης για να δημιουργηθεί μια πλήρης διαδρομή εκφόρτισης, η οποία χρησιμεύει ως πυρήνα ενεργοποίησης για την ενεργοποίηση της συσκευής.
Ο βασικός μηχανισμός του έγκειται στον περιορισμό του ρεύματος με βάση την αντίσταση και στην καταστολή της υπέρτασης. Σε αμιγώς μη γειωμένα συστήματα ουδέτερου σημείου, τα μονοφασικά σφάλματα από τη γη παράγουν χωρητικό ρεύμα σφάλματος με μικρό εύρος αλλά υψηλό κίνδυνο διακοπτόμενων ηλεκτρικών τόξων, τα οποία προκαλούν περαιτέρω κορύφωση της υπέρτασης συντονισμού 3-4 φορές την ονομαστική τάση. Αυτή η υπέρταση μπορεί να καταστρέψει τη μόνωση των καλωδίων, των διακοπτών και των μετασχηματιστών και να οδηγήσει σε μεγάλης κλίμακας αστοχία του εξοπλισμού. Αφού τεθεί σε λειτουργία ο πίνακας αντίστασης ουδέτερης γείωσης, το ρεύμα σφάλματος πρέπει να περάσει μέσα από αντιστάσεις υψηλής τάσης υψηλής ισχύος μέσα στο περίβλημα. Οι αντιστάσεις περιορίζουν με ακρίβεια το πλάτος του ρεύματος σφάλματος και αποφεύγουν κραδασμούς βαρέως ρεύματος στον εξοπλισμό.
Επιπλέον, οι αντιστάσεις διαχέουν γρήγορα την ενέργεια συντονισμού που παράγεται από σφάλματα, συγκρατούν τη δημιουργία και την αναζωπύρωση διακοπτόμενων τόξων, εξαλείφουν την υπέρταση γείωσης τόξου και την υπέρταση σιδηροσυντονισμού και σταθεροποιούν τις τάσεις ασφαλείας από το σύστημα προς τη γη. Επιπλέον, οι ενσωματωμένοι μετασχηματιστές ρεύματος συλλέγουν σήματα ρεύματος σε πραγματικό χρόνο από βρόχους σφάλματος και τα μεταδίδουν σε μονάδες προστασίας που βασίζονται σε μικροϋπολογιστές. Στα παραδοσιακά μη γειωμένα συστήματα, το ασθενές ρεύμα σφάλματος εμποδίζει τα ρελέ προστασίας να εντοπίζουν με ακρίβεια τα σφάλματα. Το ντουλάπι αντίστασης ουδέτερης γείωσης αυξάνει τεχνητά το ενεργό ρεύμα σφάλματος, επιτρέποντας στις συσκευές προστασίας να καταγράφουν γρήγορα τις πληροφορίες σφάλματος, να εντοπίζουν με ακρίβεια τα σφάλματα και να στέλνουν σήματα συναγερμού ή να ενεργοποιούν έγκαιρα την ενεργοποίηση.
Σύμφωνα με τις τιμές αντίστασης, τα ερμάρια χωρίζονται σε λειτουργίες γείωσης υψηλής αντίστασης, μεσαίας αντίστασης και χαμηλής αντίστασης για διαφορετικά σενάρια εφαρμογής. Η γείωση υψηλής αντίστασης εστιάζει στην καταστολή της υπέρτασης και στην προστασία της μόνωσης και επιτρέπει τη βραχυπρόθεσμη λειτουργία του συστήματος με υπάρχουσες βλάβες. Η γείωση μεσαίας και χαμηλής αντίστασης δίνει έμφαση στον γρήγορο περιορισμό του ρεύματος και την αξιόπιστη ενεργοποίηση προστασίας για γρήγορη απομόνωση σφαλμάτων, κατάλληλη για χώρους που απαιτούν υψηλή ασφάλεια τροφοδοσίας και γρήγορη ταχύτητα απόκρισης σφάλματος. Γενικά, μέσω του παθητικού περιορισμού του ρεύματος, της σταθεροποίησης της τάσης απαγωγής ενέργειας και της ανάδρασης ενεργού σήματος, ο πίνακας αντίστασης ουδέτερης γείωσης εξαλείφει ουσιαστικά τους βασικούς κρυφούς κινδύνους σε συστήματα γείωσης μικρού ρεύματος και εξισορροπεί την αξιοπιστία της τροφοδοσίας ρεύματος και την ασφάλεια του εξοπλισμού. Αποτελεί μια απαραίτητη συσκευή προστασίας για δίκτυα διανομής ισχύος μέσης τάσης.