Diferencialna zaščita: princip delovanja, naprava, vezje. Diferencialna zaščita transformatorja. Vzdolžna diferencialna zaščita

V članku boste izvedeli, kakšna je diferencialna zaščita, kako deluje, kakšne pozitivne lastnosti ima. Prav tako bo povedal, kakšne so pomanjkljivosti zaščite obrambne linije. Prav tako se boste seznanili s praktičnimi shemami zaščite naprav in daljnovodov.

Trenutno velja za najpogostejša in hitra diferencialna vrsta zaščite. Sistem je sposoben zaščititi sistem pred napakami v fazi. In v tistih sistemih, ki jih uporabljajo smrtonosna utemeljena nevtralna, lahko zlahka prepreči enofazni kratki stiki. Diferencialna vrsta zaščite se uporablja za zaščito električnih vodov, močnostnih motorjev, transformatorjev, generatorjev.

V bistvu obstajata dve vrsti diferencialne zaščite:

1. Z napetostjo se uravnotežijo.
2. S krožnim tokom.

Ta članek bo preučil obe vrsti obrambe, da se čim bolj naučijo o njih.

Difuzna zaščita z uporabo krožnih tokov

Načelo je, da se tokovi primerjajo. In natančneje, parametri primerjamo na začetku elementa, ki je zaščiten in tudi na koncu. Ta shema se uporablja pri izvedbi vzdolžnega tipa in prečne. Prvi se uporabljajo za zagotavljanje varnosti posameznega prenosnega voda, elektromotorjev, transformatorjev, generatorjev. Vzdolžna diferencialna zaščita vodov je v sodobni elektroenergetiki zelo pogosta. Druga vrsta diferencialne zaščite se uporablja pri uporabi vzporednih električnih vodov.

Vzdolžna diferencialna zaščita vodov in naprav

Da bi zaščitili vzdolžni tip, je treba na obeh koncih določiti enako tokovni transformatorji. Njihove sekundarne navitje je treba serijsko povezati z dodatnimi električnimi žicami, ki jih je treba povezati s trenutnimi releji. Ti releji morajo biti vzporedno povezani s sekundarnimi navitji. Pod normalnimi pogoji, pa tudi ob prisotnosti zunanjega kratkega stika, bo isti tok potekal v obeh navadnih navitjih transformatorjev, ki se bodo izkazali za enako fazno in v obsegu. Glede na elektromagnetno navijanje relejni tok teče nekaj manj kot njegova vrednost. Lahko jo izračunate s preprosto formulo:

Jaz_r= Jaz₁-Jaz₂.

Predpostavimo, da bodo sedanje odvisnosti transformatorjev popolnoma sovpadale. Zato je zgoraj omenjena razlika v trenutnih vrednostih blizu ali enaka nič. Z drugimi besedami, jaz_r= 0, zaščita v tem trenutku ne deluje. V pomožnem ožičenju, ki povezuje sekundarne navitja transformatorjev, se kroži tok.

Diagram vzdolžne vrste diferencialne zaščite

Takšna shema diferencialne zaščite omogoča pridobitev enake vrednosti v obsegu vrednosti tokov, ki tečejo skozi sekundarno vezje transformatorjev. Iz tega lahko sklepamo, da je bila ta sistem varstva imenovan zaradi načela delovanja. V tem primeru območje, ki je neposredno med trenutnimi transformatorji, vstopi v zaščitno območje. V primeru, da je v okuženem območju kratko vezje, ko se napajanje napaja z ene strani transformatorja, tok elektromagnetnega releja teče skozi navitje elektromagnetnega releja₁. Pošlje se na sekundarno vezje transformatorja, ki je nameščen na drugi strani linije. Treba je opozoriti na dejstvo, da je v sekundarnem navitju zelo velika upornost. Posledično tok praktično ne teče skozi to. Na tem principu deluje različna zaščita pnevmatik, generatorjev, transformatorjev. V primeru, ko sem₁ bo enako ali večje kot jaz_r, začne delovati zaščita, ki odpira kontaktno skupino stikal.

Kratek stik in zaščita vezja

V primeru kratkega stika znotraj zaščitenega območja, na obeh straneh skozi elektromagnetni rele tokovni tok je enak vsoti tokov vsakega navijanja. V tem primeru se aktivira tudi zaščita, ki prekine kontakte stikal. Vsi zgoraj navedeni primeri domnevajo, da so vsi tehnični parametri transformatorjev povsem enaki. Zato sem jaz_r= 0. Toda to so idealne razmere, v resnici, zaradi majhnih razlik v učinkovitosti magnetnih sistemov primarnih tokov, električne naprave se med seboj bistveno razlikujejo, celo iste vrste. Če obstajajo razlike v značilnostih sedanjih transformatorjev (ko se izvaja oblikovanja zaščita razlika-faza), se bo obseg tokov sekundarnih vezja drugačen, tudi če je original popolnoma enaka. Zdaj moramo razmisliti o tem, kako diferencialni zaščitni krog deluje z zunanjim kratkim stikom na daljnovodu.

Zunanji kratek stik

Če pride do zunanjega kratkega stika, bo tok neuravnoteženosti prešel skozi elektromagnetni rele diferenčne zaščite. Njena vrednost je neposredno odvisna od toka, ki ga tok prehaja skozi primarni tokokrog transformatorja. V normalnem načinu obremenitve je njegova vrednost majhna, vendar se v prisotnosti zunanjega kratkega stika začne povečevati. Njena vrednost je odvisna tudi od časa po začetku napake. Najvišja vrednost naj bi dosegla v prvih nekaj obdobjih po začetku zaprtja. V tem času celotno vezje transformatorjev teče skozi primarne tokokroge transformatorjev.

Prav tako je treba omeniti, da prvi SC sestavljata dve vrsti toka - konstantna in izmenična. Imenujejo se tudi aperiodične in periodične komponente. Naprava za diferencialno zaščito je takšna, da mora prisotnost aperiodične komponente v toku vedno povzročati prekomerno nasičenje magnetnega sistema transformatorja. Zato se razlika v potencialih neravnovesja močno poveča. Ko se trenutni tok kratkega stika zmanjša, se tudi zmanjša neuravnoteženost sistema. S tem načelom se izvede diferencialna zaščita transformatorja.

Občutljivost zaščitnih struktur

Vse vrste diferencialne zaščite so visoke hitrosti. In ne delujejo v prisotnosti zunanjih kratkih stikov, zato je treba izbrati elektromagnetne releje ob upoštevanju največjega možnega neuravnoteženega toka v sistemu ob prisotnosti zunanjega kratkega stika. Upoštevati je treba dejstvo, da je zaščita te vrste zelo nizka občutljivost. Če ga želite povečati, morate izpolniti številne pogoje. Najprej je treba uporabiti tokovne transformatorje, ki ne nasičijo magnetnih vezij v trenutku, ko tok teče skozi primarni tokokrog (ne glede na njegovo vrednost). Drugič, zaželeno je, da uporabite električno napravo za hitro nasičenje. Povezati jih je treba s sekundarnimi navitji elementov, ki so zaščiteni. Elektromagnetni rele je povezan s hitro delujočim transformatorjem (zaščita diferenčnega toka postane največja zanesljivost), vzporedno z njenim sekundarnim navijanjem. Tako deluje različna zaščita generatorja ali transformatorja.

Povečana občutljivost

Recimo, da je prišlo do zunanje napake. Istočasno se skozi primarne tokove zaščitnih transformatorjev, ki so sestavljeni iz aperiodičnih in periodičnih komponent, pretaka nekaj tokov. Isto "komponente" so prisotne v toku neuravnoteženosti, ki teče skozi primarno navijanje hitro delujočega transformatorja. V tem primeru aperiodična komponenta toka močno nasiči jedro. Posledično transformacija toka ne pride v sekundarnem vezju. Ko se aperiodična komponenta zmanjša, pride do znatnega zmanjšanja nasičenosti magnetnega vezja in postopoma se v sekundarnem vezju začne pojavljati določena vrednost toka. Vendar bo največja stopnja neuravnoteženega toka veliko manjša kot pri odsotnosti hitro prehodnega transformatorja. Zato se lahko občutljivost poveča z nastavitvijo vrednosti zaščitnega toka na manj kot ali enako največji vrednosti razlike potenciala neravnovesja.

Pozitivne kvalitete diferencialne zaščite

V prvih obdobjih magnetni tokokrog zelo nasiči, transformacija praktično ne nastane. Ampak potem, ko je aperiodična komponenta razpadla, se periodični del začne pretvoriti v sekundarno vezje. Treba je pozoren na dejstvo, da ima zelo veliko vrednost. Zato se aktivira elektromagnetni rele in izklopi varovano vezje. Zelo nizka raven preoblikovanja, prva približno pol ure časov upočasni zaščitni krog. Vendar to ne igra veliko vlogo pri konstruiranju praktičnih tokokrogov za zaščito električnih tokokrogov.

Diferencialna zaščita transformatorja ne deluje, če pride do napak v električnem krogu zunaj zaščitnega območja. Zato začasno zadrževanje in selektivnost ni potrebno. Odzivni čas zaščite se giblje od 0,05 do 0,1 sekunde. To je velika prednost te vrste diferencialne zaščite. Ampak obstaja še ena prednost - zelo visoka stopnja občutljivosti, še posebej pri uporabi hitro prehodnega transformatorja. Med manjše prednosti je treba omeniti, kot so preprostost in zelo visoka zanesljivost.

Negativne lastnosti

Toda tako vzdolžna kot prečna diferencialna zaščita ima pomanjkljivosti. Na primer, ne more zaščititi električnega tokokroga, kadar je izpostavljeno kratkemu stiku z zunanje strani. Prav tako se ne more odpreti električni tokokrog ko je izpostavljena močni preobremenitvi.

Na žalost se zaščita lahko aktivira, če je pomožno vezje poškodovano, na katero je priključen sekundarni navit. Toda vse prednosti difuzne zaščite s krožnim tokom prekinejo te manjše pomanjkljivosti. Vendar pa lahko zaščitijo daljnovode z zelo majhno dolžino, ne več kot kilometer.

Zelo pogosto jih uporabljajo pri izvajanju zaščite žic, preko katerih se napajajo različne naprave, potrebne za delovanje elektrarn in generatorjev. V tem primeru, če je dolžina daljnovoda zelo velika, na primer nekaj deset kilometrov, zaščita tega vezja je zelo težko izvedljivo, saj je potrebno uporabiti kable z zelo velikim presekom za priključitev elektromagnetni rele in transformator sekundarnega navitja.

Če uporabljate standardne žice, bo obremenitev tokovnih transformatorjev prevelika, kot tudi neuravnoteženost toka. Toda kar zadeva občutljivost, se izkaže za zelo nizko.

Zasnova varovalnega releja in obseg shem

V elektrolinkih z zelo dolgimi dolžinami se uporablja vezje, v katerem je nameščen zaščitni rele, ki ima posebno obliko. Z njim lahko zagotovite normalno stopnjo občutljivosti, in povezovalne žice so standardne. Prečna diferencialna zaščita se sproži s primerjanjem toka v dveh vrsticah po fazah in velikostih.

V prenosnih daljnovodih se uporablja difuzna visokohitrostna zaščita, v kateri teče napetost v razponu od 3-35 000 voltov. Istočasno je zagotovljena zanesljiva zaščita pred medfaznimi napakami. Difuzna zaščita se izvaja kot dvofazna, ker omrežne napetosti z zgoraj omenjenimi obratovalnimi napetostmi niso ozemljene z nevtralnimi žicami. Ali pa je nevtralna s talilno tuljavo.

Pomožne žice pri izdelavi zaščitnih krogov

Tokovni transformatorji so v relativni bližini drug drugemu. Zato imajo pomožne žice precej majhno dolžino. Pri uporabi žic z majhnim premerom bodo na transformatorje vplivali sorazmerno nizki obremenitvi. Kar se tiče neuravnoteženosti toka, je tudi majhno. Toda stopnja občutljivosti je zelo visoka. V primeru odklopa katere koli linije diferencialna zaščita postane struja, časovna zakasnitev in selektivnost ni. Da bi preprečili lažne alarme, blok-kontakti linij odstrani vezje.

Cross-Directional Differential zaščita vezij

Nasprotno usmerjena zaščita se pogosto uporablja pri razvoju vzporednih linijskih sistemov. Na obeh straneh linije so nameščena stikala. Bistvo je, da je takšno oblikovanje linij zelo enostavno zaščititi s preprostimi shemami. Razlog je, da je nemogoče doseči normalno raven selektivnosti. Za izboljšanje selektivnosti je potrebno skrbno izbrati časovno zakasnitev. Toda pri uporabi prečno usmerjenega difraktora časovna zakasnitev ni potrebna, selektivnost je precej visoka. Ima glavne organe:

1. Smer moči. Pogosto se uporabi rele smerne smeri z dvosmernim delovanjem. Včasih uporabite par diferencialnih relejev za zaščito z enosmernim delovanjem, ki delujejo v različnih smeri napajanja.
2. Zagon - praviloma se v svoji vlogi uporabljajo hitri releji z najvišjim možnim tokom.

Zasnova sistema je takšna, da je na progah izvedena vgradnja tokovnih transformatorjev s sekundarnimi navitji, ki so priključeni na vezje z obtočnim tokom. Toda vse tokovne navitje so priključene v seriji, nato pa so s pomočjo dodatnih žic priključene na trenutne transformatorje. Za varno delovanje z diferencialnim fazama je rele z energijskim napajanjem s pomočjo vodila enot. Na njih je celoten komplet sestavljen. Če pogledamo shemo vklopa sekundarnih tokokrogov transformatorjev in zaščitnega releja, lahko zaključimo, zakaj se imenuje "usmerjeni osem". Celoten sistem je izdelan v dveh sklopih. Na vsakem koncu linije je en komplet, ki zagotavlja diferencialno tokovno zaščito daljnovoda.

Shema z enofaznim relejem

Napetost na varovalnem releju se ponovno napaja v fazi, kar je potrebno za onemogočanje ene linije s poškodbo. Pri normalnem delovanju (tudi v primeru zunanjega kratkega stika) se skozi navitja releja pojavi le neuravnotežen električni tok. Da bi se izognili lažnim potovanjem, je potrebno, da imajo izhodni releji tok potovanja večji od toka neuravnoteženosti. Razmislite o delu za zaščito dveh vrstic.

V trenutku začetka kratkega stika nekaj toka teče v zaščitnem območju druge črte. Upoštevati je treba dejstvo, da:

1. Začetni rele je aktiviran.
2. Na strani ene od postaj rele releja za napajanje odpira kontakte prekinjevalca.
3. Na drugi strani postaje se linija izklopi tudi s stikalom.
4. V releju smeri moči je navor negativen, zato so kontakti odprti.

V navitjih varovalnega releja prve linije se trenutna smer (glede na prvo črto) spremeni v kratkem stiku. Relej smeri moči ohranja kontaktno skupino v odprtem stanju. Stikala sta od obeh postaj odprta.

Le takšna zaščita diferencialne linije lahko normalno deluje le, če obe vrsti delujeta vzporedno. V primeru izklopa enega od njih se krši načelo delovanja diferencialne zaščite. Posledično v prihodnosti zaščita povzroči neselektivnost izklopa druge linije med zunanjimi kratkimi stiki. V tem primeru postane običajen smerni tok in nima časa. Da bi se temu izognili, se prečna zaščita med odklopom ene linije samodejno izkaže z razbitjem kontaktnega vezja.

Dodatne vrste zaščite

Aktivacijski tokovi izhodnih relejev morajo biti večji od tokov neuravnoteženosti med zunanjim kratkim stikom. Da bi se izognili napačnim pri odklopu eno od linij, ki poteka skozi preostanek maksimalne obremenitve tok, je potrebno za to, da je večja od razlike neuravnoteženost potencialov. Če je na progi prečrtana vrsta, je treba zagotoviti dodatne stopnje.

Omogočili bodo, da bo ena vrstica zaščitena, ko je vzporedno prekinjena. Običajno se uporabljajo za zaščito pred prekomerno obremenitvijo pri zunanjem kratkem stiku (v tem primeru ni nobenega diferenčnega odziva). Poleg tega dopzaschita je rezervna za razliko (v primeru, da je slednja zavrnila).

Pogosto se uporablja smerno in ne-smerno nadtokovno zaščito, cut-off, in tako naprej. E. prečni smeri zaščite razlika preprosta v oblikovanju, je zelo zanesljiv in je bil široko uporablja v električnih napetosti od 35 tisoč. Voltov. Tu in uhajanja naloge zaščite, njegov princip delovanja je dokaj preprosta, a še vedno je treba vedeti vsaj osnove elektrotehnike, da razumejo vse zamotanost.