Diferencijalna zaštita: načelo rada, uređaj, krug. Diferencijalna zaštita transformatora. Zaštita diferencijala uzdužne linije

U članku ćete saznati kakva je razlika u zaštiti, kako funkcionira, kakve pozitivne kvalitete ima. Također, to će biti rečeno o tome što su nedostaci obrambene linije zaštite. Također ćete se upoznati s praktičnim shemama zaštite uređaja i vodova.

Diferencijalna vrsta zaštite u ovom trenutku smatra se najčešćim i brzim. Može zaštititi sustav od faza do faze. A u onim sustavima koji koriste smrtonosno utemeljeno neutralno, lako može spriječiti kratkospojne jednostrane faze. Diferencijalna vrsta zaštite koristi se za zaštitu vodova, motora velike snage, transformatora, generatora.

U osnovi postoje dvije vrste diferencijalne zaštite:

1. Uz napetosti koje se balansiraju jedna drugoj.
2. S cirkulacijskom strujom.

Ovaj članak će ispitati obje ove vrste obrane kako bi naučili što više o njima.

Difuzna zaštita pomoću kružnih struja

Načelo je da se uspoređuju struje. A točnije, parametri se uspoređuju na početku elementa koji je zaštićen, a također i na kraju. Ova se shema koristi za provedbu uzdužnog tipa i poprečno. Prvi se koriste za osiguranje sigurnosti jedne linije prijenosa električne energije, elektromotora, transformatora, generatora. Uzdužna diferencijalna zaštita linija vrlo je česta u suvremenoj elektroenergetskoj industriji. Drugi tip diferencijalne zaštite koristi se pri korištenju paralelnih mreža.

Uzdužna diferencijalna zaštita linija i uređaja

Kako bi se zaštitio uzdužni oblik, potrebno je na oba kraja utvrditi isto strujni transformatori. Njihova sekundarna namota trebaju biti međusobno povezana u seriji pomoću dodatnih električnih žica koje trebaju spojiti strujne releje. I ti trenutni releji moraju biti paralelno spojeni na sekundarne namote. U normalnim uvjetima, kao iu prisutnosti vanjskog kratkog spoja, istodobno će strujati u oba primarna namota transformatora, što će biti jednako u fazama iu veličini. Prema elektromagnetskom namotanju struja releja će teći malo manje od njegove vrijednosti. Možete ga izračunati jednostavnom formulom:

ja_r= I₁-ja₂.

Pretpostavimo da se trenutna ovisnost transformatora u potpunosti podudara. Slijedom toga, gore spomenuta razlika u trenutnim vrijednostima je blizu ili jednaka nuli. Drugim riječima, ja_r= 0, a zaštita u ovom trenutku ne radi. U pomoćnom ožičenju, koja povezuje sekundarne namotke transformatora, struja se cirkulira.

Dijagram uzdužnog tipa diferencijalne zaštite

Takva shema diferencijalne zaštite omogućuje dobivanje jednakih veličina vrijednosti struja koje prolaze kroz sekundarni krug transformatora. Polazeći od toga, može se zaključiti da je ova shema zaštite nazvana tako zbog načela djelovanja. U tom slučaju područje koje je izravno između strujnih transformatora ulazi u zonu zaštite. U slučaju da postoji kratki spoj, u zoni zaštite, kada je napajanje s jedne strane transformatora, struja elektromagnetskog releja protječe kroz namot elektromagnetskog releja₁. Šalje se sekundarnom krugu transformatora, koji je instaliran na drugoj strani linije. Potrebno je obratiti pažnju na činjenicu da u sekundarnom namota postoji vrlo veliki otpor. Stoga struja praktički ne prolazi kroz nju. Na to načelo djeluje različita zaštita guma, generatora, transformatora. U slučaju kada sam₁ bit će jednak ili veći od mene_r, zaštita počinje raditi, stvarajući otvaranje kontaktne skupine sklopki.

Zaštita kratkog spoja i kruga

U slučaju kratkog spoja unutar zaštićenog područja, na obje strane elektromagnetski relej struja koja su jednaka zbroju struja svakog namotaja. U tom slučaju, zaštita je također aktivirana, prekidajući kontakte prekidača. Svi gore navedeni primjeri pretpostavljaju da su svi tehnički parametri transformatora potpuno identični. Slijedom toga, ja_r= 0. No, to je idealno, u stvarnosti, zbog malih razlika u obavljanju magnetskih sustava primarnih struja, električni uređaji su prilično različiti jedni od drugih, čak i iste vrste. Ako postoje razlike u karakteristikama strujnih transformatora (kada se provodi dizajn zaštita diferencijal-faza), veličina sekundarnih struja kruga će biti drugačija, čak i ako je izvorna je točno isto. Sada moramo razmotriti kako diferencijalni krug zaštite radi s vanjskim kratkim spojem na električnoj mreži.

Vanjski kratki spoj

Ako postoji vanjski kratki spoj, struja neravnoteže će proći kroz elektromagnetske releje diferencijalne zaštite. Njegova vrijednost izravno ovisi o tome što struja prolazi kroz primarni krug transformatora. U načinu normalnog punjenja, njegova je vrijednost mala, ali u prisustvu vanjskog kratkog spoja počinje se povećavati. Njegova vrijednost također ovisi o vremenu nakon početka pogreške. A maksimalna vrijednost koju bi trebala postići u prvih nekoliko perioda nakon početka zatvaranja. U ovom je trenutku cijeli krug transformatora protočio kroz primarne krugove transformatora.

Također je vrijedno napomenuti da se prvo I SC sastoji od dvije vrste struje - konstantne i izmjenične. Oni se nazivaju i aperiodske i periodičke komponente. Uređaj za diferencijalnu zaštitu takav je da prisutnost aperiodne komponente u struji uvijek mora uzrokovati pretjeranu zasićenost magnetskog sustava transformatora. Slijedom toga, razlika u potencijalima neravnoteže se naglo povećava. Kad struja kratkog spoja počne smanjivati, također se smanjuje vrijednost neravnoteže sustava. Ovim se načelom provodi diferencijalna zaštita transformatora.

Osjetljivost zaštitnih struktura

Sve vrste diferencijalne zaštite su velike brzine. A oni ne rade u prisustvu vanjskih kvarova, tako da ćete morati odabrati elektromagnetskih releja, s obzirom na maksimalno mogući trenutni neravnoteža u sustavu kada postoji vanjski kratki spoj. Vrijedi obratiti pažnju na činjenicu da je zaštita ove vrste izuzetno niska osjetljivost. Da biste je povećali, morate ispuniti mnoge uvjete. Prvo, potrebno je koristiti strujne transformatore koji ne zasiti magnetske krugove u trenutku kada struja teče kroz primarni krug (bez obzira na vrijednost). Drugo, poželjno je koristiti električne uređaje brzo zasićene vrste. Moraju biti povezani sa sekundarnim namotima elemenata koji su zaštićeni. Elektromagnetski relej je spojen na transformator brzog djelovanja (zaštita diferencijalne struje postaje maksimalno pouzdana) paralelno s njegovim sekundarnim namotom. Tako funkcionira diferencijalna zaštita generatora ili transformatora.

Povećana osjetljivost

Pretpostavimo da je došlo do vanjskog kvarova. Istodobno, neke struje teče kroz primarne krugove zaštitnih transformatora, koji se sastoje od aperiodnih i periodičnih komponenti. Iste "komponente" su prisutne u struji nesigurnosti koja teče kroz primarno navijanje transformatora brzog djelovanja. U ovom slučaju, aperiodna komponenta struje uvelike zasira jezgru. Posljedično se transformacija struje ne događa u sekundarnom krugu. Kada se aperiodna komponenta smanjuje, dolazi do značajnog smanjenja zasićenja magnetskog kruga, a postupno se pojavljuje određena vrijednost struje u sekundarnom krugu. Ali maksimalna razina neravnotežne struje bit će mnogo manja nego u nedostatku brzog tranzijentnog transformatora. Stoga se osjetljivost može povećati postavljanjem vrijednosti struje zaštite na manje ili jednako maksimalnoj vrijednosti diferencijalne potencijalne razlike.

Pozitivne osobine diferencijalne zaštite

Tijekom prvih razdoblja, magnetski krug zasićuje jako, transformacija praktički ne događa. Ali nakon što je aperiodna komponenta propadala, periodni dio počinje transformirati u sekundarni krug. Vrijedi obratiti pažnju na činjenicu da ona ima vrlo veliku vrijednost. Posljedično se aktivira elektromagnetsko relej i isključuje zaštićeni krug. Vrlo niska razina transformacije, prva približno jedno i pol vremena usporavaju zaštitni krug. Ali to ne igra veliku ulogu u izgradnji praktičnih krugova za zaštitu električnih krugova.

Različita zaštita transformatora ne radi u slučajevima gdje postoje električni krugovi izvan zaštitne zone. Stoga privremeno zadržavanje i selektivnost nisu potrebni. Vrijeme odziva zaštite kreće se od 0,05 do 0,1 sekunde. Ovo je ogromna prednost ove vrste diferencijalne zaštite. No, tu je i druga prednost - vrlo visok stupanj osjetljivosti, posebno kada koristite brzi tranzijentni transformator. Među manjim prednostima vrijedi spomenuti kao što je jednostavnost i vrlo visoka pouzdanost.

Negativna svojstva

No, i uzdužna i poprečna diferencijalna zaštita imaju nedostatke. Na primjer, nije u stanju zaštititi električni krug kada je izložen kratkim spojima izvana. Također se ne može otvoriti električni krug kada je podvrgnut jakom preopterećenju.

Nažalost, zaštita se može aktivirati ako je oštećen pomoćni krug, na koji je spojen sekundarni navoj. Ali sve prednosti difuzne zaštite s cirkulacijskom strujom prekidaju ove manje nedostatke. Ali oni su u stanju zaštititi vodove vrlo male dužine, ne više od jednog kilometra.

Vrlo često se koriste u provođenju zaštite žica, kroz koje se unose raznovrsni uređaji potrebni za rad elektrane i generatora. U slučaju da je duljina linije veoma velika, na primjer nekoliko desetaka kilometara, vrlo je teško zaštititi ovaj krug, jer je potrebno koristiti žice s vrlo velikim presjekom za spajanje elektromagnetskih releja i sekundarnih namota transformatora.

Ako koristite standardne žice, opterećenje na strujnim transformatorima bit će preveliko, kao i trenutni nebalans. No što se tiče osjetljivosti, ispada da je izuzetno nizak.

Dizajn zaštitnog releja i opseg shema

U elektrolizama od vrlo dugačke duljine koristi se sklop u kojem se nalazi zaštitni relej koji posjeduje poseban dizajn. Uz to, možete pružiti normalnu razinu osjetljivosti, a spojne žice su standardne. Pretvornu diferencijalnu zaštitu aktivira se uspoređivanjem struje u dva reda u smislu faza i veličina.

Difuznu zaštitu od velike brzine koristi se u prijenosnim vodovima u kojima struji napon od 3 do 35 tisuća volti. Istodobno, osigurana je pouzdana zaštita od pogrešaka međufaze. Difuzna zaštita provodi se kao dvofazna jer mrežni vodovi s gore navedenim radnim naponom nisu uzemljeni neutralnim žicama. Ili je neutralni spojen na tlo pomoću zavojnog svitka.

Pomoćne žice u izradi zaštitnih krugova

Strujni transformatori su međusobno relativno blizu. Slijedom toga, pomoćne žice imaju prilično malu dužinu. Kada koristite žice s malim promjerom, na transformatore će utjecati relativno malo opterećenja. Što se tiče nejednakosti struje, to je također mala. Ali stupanj osjetljivosti je vrlo visok. U slučaju odspajanja bilo koje linije, diferencijalna zaštita postaje aktualna, nema vremenskog kašnjenja i nema selektivnosti. Kako bi spriječili lažne alarme, blok-kontakti linija odspojiti krug.

Prekomjerno usmjerena diferencijalna zaštita sklopova

Križna usmjerena zaštita široko se koristi u razvoju paralelnih paralelnih sustava. Na obje strane linije ugrađuju se sklopke. Dno crta je da je takav dizajn linija vrlo teško zaštititi jednostavnim shemama. Razlog je što je nemoguće postići normalnu razinu selektivnosti. Da bi se poboljšala selektivnost, potrebno je pažljivo odabrati vremensko kašnjenje. No, u slučaju korištenja poprečno usmjerenog difraktor, vremensko kašnjenje nije potrebno, selektivnost je prilično visoka. Ima glavne organe:

1. Smjer moći. Često se koristi relej smjera strujanja dvosmjernom akcijom. Ponekad upotrijebite par releja za diferencijalnu zaštitu s jednosmjernom akcijom koja djeluje na različitim smjerovima napajanja.
2. Pokretanje - u pravilu, u svojoj ulozi koristi se relej velike brzine s najvišom mogućom strujom.

Dizajn sustava je takav da se na liniji izvodi instalacija strujnih transformatora sa sekundarnim namotima spojenim na krug s strujom koja cirkulira. Ali svi tekući namoti su spojeni u seriju, nakon čega su pomoću dodatnih žica spojeni na strujne transformatore. Kako bi zaštita diferencijalne faze funkcionirala, relej se energizira pomoću sabirnica jedinica. Na njima se skuplja cijeli set. Ako pogledamo shemu uključivanja sekundarnih krugova transformatora i zaštitnog releja, možemo zaključiti zašto se zove "usmjereni osam". Cijeli sustav izrađen je u dva seta. Na svakom kraju je linija jedan set, koji osigurava diferencijalnu zaštitu struje vodove.

Shema s jednim faznim relejom

Napon releja za zaštitu se dovodi natrag u fazu do onoga što je potrebno da se onemogući jedan red s oštećenjem. U normalnom pogonu (uključujući i vanjski kratki spoj), samo struja neravnoteže prolazi kroz namotke releja. Da bi se izbjegle pogrešne putanje, potrebno je da startni releji imaju struju protoka veću od trenutne nejednakosti. Razmotrimo rad zaštite dviju crta.

U trenutku početka kratkog spoja, neka struja teče u zaštitnoj zoni druge linije. Vrijedi obratiti pažnju na činjenicu da:

1. Pokretni relej je aktiviran.
2. Na bočnoj strani jedne stanice, relej smjera napajanja otvara kontakt prekidača.
3. Na drugoj strani trafostanice, linija je također isključena pomoću prekidača.
4. U releji smjera strujanja, okretni moment je negativan, stoga su kontakti otvoreni.

Kod namota prve linije releja, trenutni smjer (u odnosu na prvi redak) mijenja se tijekom kratkog spoja. Relej smjera napajanja drži kontakt grupu u otvorenom stanju. Prekidači s obje stanice su otvoreni.

Samo takva diferencijalna zaštita može funkcionirati normalno samo kada obje linije djeluju paralelno. U slučaju da je jedan od njih isključen, prekršeno je načelo rada diferencijalne zaštite. Slijedom toga, u budućnosti zaštita rezultira neselektivnošću isključivanja druge linije tijekom vanjskih kratkospojnika. U tom slučaju postaje uobičajena usmjerena struja i nema vremena. Kako bi se to izbjeglo, poprečna zaštita tijekom isključivanja jedne linije automatski se odašilje prekidanjem kruga za blok kontakt.

Dodatne vrste zaštite

Aktuacijske struje startnih releja moraju biti veće od strujnih neravnoteža tijekom vanjskog kratkog spoja. Da biste izbjegli lažne alarme kada je odvojena od jedne linije i preostala maksimalna struja opterećenja, ona mora biti veća od razlike potencijalne nesigurnosti. Ako je crta na križnom smjeru, potrebno je dodati još stupnjeva.

One će dopustiti da se jedna crta zaštiti kada se paralelno prekine. Obično se koriste za zaštitu od preopterećenja pretjeranog protoka tijekom vanjskog kratkog spoja (u ovom slučaju nema diferencijalne zaštite). Osim toga, dopzaschita je rezerviran za razliku (u slučaju da je potonji odbio).

Često se koristi smjera i indirektan Nadstrujna zaštita, cut-off, i tako dalje. E. poprečnom smjeru diferencijalne zaštite je jednostavan u dizajnu, je vrlo pouzdan te je naširoko koristi u električnim naponom od 35 tisuća. Volti. Evo i odvodne funkcije zaštite, njegov princip rada je vrlo jednostavan, ali još uvijek je potrebno znati barem osnove elektrotehnike razumjeti sve zaplete.