Straipsnyje sužinosite, kas yra diferencinė apsauga, kaip ji veikia, kokias teigiamas savybes turi. Taip pat bus kalbama apie tai, kokie yra elektros linijų diferencinės apsaugos trūkumai. Taip pat išmoksite praktinių įrenginių ir elektros linijų apsaugos schemų.
Diferencialinis apsaugos tipas šiuo metu laikomas labiausiai paplitusiu ir greičiausiu. Jis gali apsaugoti sistemą nuo fazinio trumpojo jungimo. Ir tose sistemose, kuriose naudojama tvirtai įžeminta neutralė, ji gali lengvai užkirsti kelią vienfazių trumpųjų jungimų atsiradimui. Diferencialinė apsauga naudojama elektros linijoms, didelės galios varikliams, transformatoriams, generatoriams apsaugoti.
Iš viso yra dviejų tipų diferencinė apsauga:
- Kai įtampa balansuoja viena kitą.
- Su cirkuliacine srove.
Šiame straipsnyje busAbu šie diferencinės apsaugos tipai yra svarstomi siekiant sužinoti kuo daugiau apie juos.
Diferencinė apsauga naudojant cirkuliacines sroves
Principas yra tas, kad srovės lyginamos. O jei tiksliau – elemento pradžioje, kurio apsauga vykdoma, taip pat ir pabaigoje yra parametrų palyginimas. Ši schema naudojama įgyvendinant išilginį tipą ir skersinį. Pirmieji naudojami vienos elektros linijos, elektros variklių, transformatorių, generatorių saugumui užtikrinti. Išilginė diferencialo linijų apsauga yra labai paplitusi šiuolaikinėje energetikos pramonėje. Antrojo tipo diferencialinė apsauga naudojama naudojant lygiagrečiai veikiančias elektros linijas.
Ilginė diferencinė linijų ir įrenginių apsauga
Norint įgyvendinti išilginio tipo apsaugą, abiejuose galuose reikia sumontuoti tuos pačius srovės transformatorius. Jų antrinės apvijos turi būti nuosekliai sujungtos viena su kita papildomais elektros laidais, kuriuos reikia prijungti prie srovės relių. Be to, šios srovės relės turi būti lygiagrečiai prijungtos prie antrinių apvijų. Įprastomis sąlygomis, taip pat esant išoriniam trumpajam jungimui, abiejose pirminėse transformatorių apvijose tekės ta pati srovė, kuri bus vienoda ir faze, ir dydžiu. Šiek tiek mažesnė vertė tekės per relės elektromagnetinės srovės apviją. Jį galite apskaičiuoti naudodami paprastą formulę:
Ir=I1-I2.
Tarkime, kad transformatorių srovės priklausomybės visiškai sutaps. Todėl aukščiau minėtas dabartinių verčių skirtumas yra artimas nuliui arba lygus nuliui. Kitaip tariant, Ir=0 ir apsauga šiuo metu neveikia. Pagalbiniai laidai, jungiantys transformatorių antrines apvijas, cirkuliuoja srovę.
Ilginio tipo diferencialinės apsaugos schema
Ši diferencinės apsaugos grandinė leidžia gauti vienodas srovių, tekančių per antrinę transformatorių grandinę, reikšmes. Remiantis tuo, galime daryti išvadą, kad ši apsaugos schema taip pavadinta dėl veikimo principo. Šiuo atveju sritis, kuri yra tiesiai tarp srovės transformatorių, patenka į apsaugos zoną. Įvykus trumpajam jungimui, apsaugos zonoje, maitinant iš vienos transformatoriaus pusės, srovė I1 teka per elektromagnetinės relės apviją. Jis siunčiamas į antrinę transformatoriaus grandinę, kuri sumontuota kitoje linijos pusėje. Būtina atkreipti dėmesį į tai, kad antrinėje apvijoje yra labai didelis pasipriešinimas. Todėl per jį beveik neteka srovė. Pagal šį principą veikia diferencinė padangų, generatorių, transformatorių apsauga. Tuo atveju, jei I1 yra lygus arba didesnis nei Ir, apsauga pradeda veikti, atidarydama jungiklių kontaktų grupę.
Trumpojo jungimo ir grandinės apsauga
Įvykus trumpajam jungimui saugomoje zonoje, abupusėse, per elektromagnetinę relę teka srovė, lygi kiekvienos apvijos srovių sumai. Tokiu atveju apsauga įjungiama ir atidarius jungiklių kontaktus. Visi aukščiau pateikti pavyzdžiai daro prielaidą, kad visi transformatorių techniniai parametrai yra visiškai vienodi. Todėl Ir=0. Bet tai yra idealios sąlygos, iš tikrųjų dėl nedidelių pirminių srovių magnetinių sistemų veikimo skirtumų elektros prietaisai labai skiriasi vienas nuo kito, net ir to paties tipo. Jei yra srovės transformatorių charakteristikų skirtumų (kai įgyvendinama diferencialinė konstrukcijos apsauga), antrinių grandinių srovės skirsis, net jei pirminės bus visiškai vienodos. Dabar turime apsvarstyti, kaip veikia diferencinės apsaugos grandinė, jei elektros linijoje įvyktų išorinis trumpasis jungimas.
Išorinis trumpasis jungimas
Esant išoriniam trumpajam jungimui, per diferencinės apsaugos elektromagnetinę relę tekės disbalanso srovė. Jo vertė tiesiogiai priklauso nuo to, kokia srovė praeina per pirminę transformatoriaus grandinę. Įprastu apkrovos režimu jo vertė yra maža, tačiau esant išoriniam trumpajam jungimui, ji pradeda didėti. Jo vertė taip pat priklauso nuo laiko po gedimo pradžios. Be to, ji turėtų pasiekti didžiausią vertę per pirmuosius kelis laikotarpius nuo uždarymo pradžios. Būtent tuo metu visas I trumpasis jungimas teka per pirmines transformatorių grandines.
Taip pat verta paminėti, kad iš pradžių I trumpasis jungimas susideda iš dviejų tipų srovės - tiesioginės ir kintamos. Jie taip pat vadinamiperiodiniai ir periodiniai komponentai. Diferencialinės apsaugos įtaisas yra toks, kad periodinio komponento buvimas srovėje visada turi sukelti per didelį transformatoriaus magnetinės sistemos prisotinimą. Dėl to disbalanso potencialų skirtumas smarkiai padidėja. Pradėjus mažėti trumpojo jungimo srovei, mažėja ir sistemos disbalanso reikšmė. Pagal šį principą vykdoma diferencinė transformatoriaus apsauga.
Apsauginių konstrukcijų jautrumas
Visų tipų diferencinė apsauga veikia greitai. Ir jie neveikia esant išoriniams trumpiesiems jungimams, todėl reikia rinktis elektromagnetines reles, atsižvelgiant į maksimalią galimą disbalanso srovę sistemoje esant išoriniam trumpajam jungimui. Verta atkreipti dėmesį į tai, kad tokio tipo apsauga pasižymi itin mažu jautrumu. Norėdami jį padidinti, turite atitikti daugybę sąlygų. Pirma, būtina naudoti srovės transformatorius, kurie neprisotina magnetinių grandinių tuo metu, kai srovė teka per pirminę grandinę (nepriklausomai nuo jos vertės). Antra, pageidautina naudoti greitai prisisotinančio tipo elektros prietaisus. Jie turi būti prijungti prie saugomų elementų antrinių apvijų. Lygiagrečiai su antrine jo apvija elektromagnetinė relė yra prijungta prie greitai prisisotinančio transformatoriaus (srovės diferencialo apsauga tampa kuo patikimesnė). Taip veikia generatoriaus arba transformatoriaus diferencialo apsauga.
Padidinkite jautrumą
Tarkime, kad įvyko išorinis trumpasis jungimas. Šiuo atveju tam tikra srovė teka per pirmines apsauginių transformatorių grandines, susidedančias iš periodinių ir periodinių komponentų. Tie patys „komponentai“yra disbalanso srovėje, kuri teka per pirminę greitai prisotinančio transformatoriaus apviją. Šiuo atveju aperiodinis srovės komponentas žymiai prisotina šerdį. Todėl srovės transformacija į antrinę grandinę nevyksta. Susilpnėjus aperiodiniam komponentui, žymiai sumažėja magnetinės grandinės prisotinimas, o antrinėje grandinėje palaipsniui pradeda atsirasti tam tikra srovės vertė. Tačiau maksimalus disbalanso srovės lygis bus daug mažesnis nei nesant greitai prisotinto transformatoriaus. Todėl galite padidinti jautrumą, nustatydami apsaugos srovės vertę mažesnę arba lygią maksimaliai disbalanso potencialo skirtumo vertei.
Teigiamos diferencinės apsaugos savybės
Pirmaisiais laikotarpiais magnetinė grandinė labai stipriai prisotinama, transformacija praktiškai nevyksta. Bet po to, kai aperiodinis komponentas suyra, periodinė dalis pradeda transformuotis antrinėje grandinėje. Verta atkreipti dėmesį į tai, kad tai labai svarbu. Todėl elektromagnetinė relė veikia ir išjungia apsaugotą grandinę. Labai žemas transformacijos lygis pirmąjį maždaug pusantro laiko periodo sulėtina apsaugos grandinės veikimą. Tačiau tai neturi didelio vaidmens kuriant praktines grandinės apsaugos grandines.
Transformatoriaus diferencialo apsauga neveikia tais atvejais, kai elektros grandinė yra pažeista už apsaugos zonos ribų. Todėl laiko delsimas ir selektyvumas nereikalingas. Apsaugos reakcijos laikas svyruoja nuo 0,05 iki 0,1 sekundės. Tai didžiulis šio tipo diferencinės apsaugos pranašumas. Tačiau yra dar vienas privalumas – labai didelis jautrumo laipsnis, ypač naudojant greitai prisotinantį transformatorių. Tarp mažesnių pranašumų verta paminėti paprastumą ir labai didelį patikimumą.
Neigiamos savybės
Tačiau tiek išilginė, tiek skersinė diferencialo apsauga turi trūkumų. Pavyzdžiui, jis negali apsaugoti elektros grandinės, kai jį veikia trumpasis jungimas iš išorės. Be to, jis negali atidaryti elektros grandinės, kai yra veikiamas stiprios perkrovos.
Deja, apsauga gali veikti, jei yra pažeista pagalbinė grandinė, prie kurios prijungta antrinė apvija. Tačiau visi diferencinės apsaugos su cirkuliuojančia srove pranašumai nutraukia šiuos nedidelius trūkumus. Tačiau jie gali apsaugoti labai trumpo, ne ilgesnio nei kilometro, elektros linijas.
Jos labai dažnai naudojamos įgyvendinant laidų apsaugą, kurių pagalba maitinami įvairūs įrenginiai, reikalingi elektrinių ir generatorių darbui. Tuo atveju, jei elektros linijos ilgis yra labai didelis, pavyzdžiui, keliasdešimt kilometrų, apsauga pagalšią grandinę atlikti labai sunku, nes elektromagnetinėms relėms ir transformatorių antrinei apvijai prijungti reikia naudoti labai didelio skerspjūvio laidus.
Jei naudosite standartinius laidus, tada srovės transformatorių apkrova bus per didelė, taip pat ir disbalanso srovė. Tačiau kalbant apie jautrumą, jis labai mažas.
Apsauginių relių dizainas ir grandinių apimtis
Labai ilgose elektros linijose naudojama grandinė, kurioje yra specialios konstrukcijos apsauginė relė. Su juo galite užtikrinti normalų jautrumo lygį ir naudoti standartinius jungiamuosius laidus. Skersinė diferencinė apsauga veikia lyginant srovę dviejose linijose pagal fazes ir dydžius.
Didelės spartos diferencialinė apsauga naudojama elektros linijose, kuriose įtampa teka 3–35 tūkst. voltų diapazone. Tai užtikrina patikimą apsaugą nuo trumpojo jungimo tarp fazių. Diferencialinė apsauga atliekama kaip dvifazė dėl to, kad elektros tinklas su aukščiau nurodytomis darbinėmis įtampomis nėra įžemintas neutraliais. Kitu atveju nulinė jungtis yra prijungta prie žemės naudojant lankinį lataką.
Pagalbiniai laidai projektuojant apsaugines grandines
Srovės transformatoriai yra santykinai arti vienas kito. Todėl pagalbiniai laidai yra gana trumpi. Naudojant mažo skersmens laidustransformatoriai bus veikiami palyginti mažos apkrovos. Kalbant apie disbalanso srovę, ji taip pat yra maža. Tačiau jautrumo laipsnis yra labai didelis. Atsijungus bet kuriai linijai, diferencialinė apsauga tampa srovė, nėra laiko delsos ir selektyvumo. Kad išvengtumėte klaidingų pavojaus signalų, linijos pagalbiniai kontaktai atjunkite grandinę.
Kelionės grandinės diferencialo apsauga
Skersinė apsauga plačiai naudojama kuriant lygiagrečiai veikiančias linijų sistemas. Abiejose linijos pusėse sumontuoti jungikliai. Esmė ta, kad tokias linijas labai sunku apsaugoti paprastomis grandinėmis. Priežastis ta, kad neįmanoma pasiekti normalaus selektyvumo lygio. Norint pagerinti selektyvumą, laiko delsa turi būti kruopščiai parinkta. Bet naudojant skersai nukreiptą diferencinę apsaugą, laiko delsimas nereikalingas, selektyvumas yra gana didelis. Ji turi pagrindinius organus:
- Jeigos kryptis. Dažnai naudojamos dvigubo veikimo galios krypties relės. Kartais naudojamos vienos veikimo diferencialinės apsaugos relės, kurios veikia skirtingomis galios kryptimis.
- Pradedant – kaip taisyklė, savo vaidmenį atlieka didelės spartos relės su maksimalia galima srove.
Sistemos konstrukcija tokia, kad linijose būtų sumontuoti srovės transformatoriai su antrinėmis apvijomis, sujungtomis cirkuliacinėje srovės grandinėje. Bet visos srovės apvijos įjungiamos nuosekliai, poką jie prijungia papildomų laidų pagalba prie srovės transformatorių. Kad diferencialinė fazių apsauga veiktų, į relę tiekiama įtampa naudojant įrenginių šynas. Būtent ant jų sumontuotas visas komplektas. Jei pažvelgsite į transformatorių antrinių grandinių ir apsauginės relės įjungimo grandinę, galime padaryti išvadą, kodėl ji vadinama „nukreiptais aštuoniais“. Visa sistema pagaminta dviem komplektais. Kiekviename linijos gale yra po vieną rinkinį, kuris užtikrina srovės diferencinę apsaugą elektros linijai.
Vienfazė relės grandinė
Įtampa į apsauginę relę tiekiama atvirkštine faze, nei reikia norint atjungti vieną pažeistą liniją. Esant normaliam darbui (taip pat ir esant išoriniam trumpajam jungimui), per relės apvijas teka tik disbalanso srovė. Siekiant išvengti klaidingų išjungimų, paleidimo relių išjungimo srovė turi būti didesnė už disbalanso srovę. Apsvarstykite dviejų linijų apsaugos darbą.
Trumpojo jungimo pradžioje antros linijos apsaugos zonoje teka tam tikra srovė. Verta atkreipti dėmesį į tai, kad:
- Paleidimo relė aktyvuota.
- Vienos pastotės šone maitinimo krypties relė atidaro grandinės pertraukiklio kontaktus.
- Iš antrosios pastotės pusės linija taip pat atjungiama naudojant jungiklius.
- Jeigos krypties relėje sukimo momentas yra neigiamas, todėl kontaktai yra atviri.
Pirmosios linijos apsaugos relės apvijosetrumpojo jungimo metu keičiasi srovės judėjimo kryptis (pirmos linijos atžvilgiu). Maitinimo krypties relė palaiko kontaktų grupę atviroje būsenoje. Abiejų pastočių šone esantys grandinės pertraukikliai atsidaro.
Tik tokia linijos skirtumo apsauga gali tinkamai veikti tik tada, kai abi linijos veikia lygiagrečiai. Jei vienas iš jų yra išjungtas, pažeidžiamas diferencialinės apsaugos veikimo principas. Vadinasi, tolesnė apsauga lemia neselektyvų antrosios linijos išjungimą išorinių trumpųjų jungimų metu. Šiuo atveju ji tampa įprasta kryptine srove ir neturi laiko uždelsimo. Siekiant to išvengti, kryžminė apsauga automatiškai išjungiama vienos linijos atjungimo metu, nutraukiant grandinę pagalbiniu kontaktu.
Papildomi apsaugos tipai
Paleidimo relių išjungimo srovės turi būti didesnės nei disbalanso srovės išorinio trumpojo jungimo metu. Norint išvengti klaidingų teigiamų rezultatų, kai viena iš linijų yra atjungta, o didžiausia apkrovos srovė praeina per likusią, būtina, kad ji būtų didesnė už disbalanso potencialų skirtumą. Jei linijoje yra skersinio tipo diferencinė apsauga, reikia numatyti papildomus laipsnius.
Jie leis apsaugoti vieną liniją, kai lygiagreti yra išjungta. Paprastai jie naudojami apsaugai nuo viršsrovių išorinio trumpojo jungimo metu (šiuo atveju diferencialinė apsauga nereaguoja). Be to, papildoma apsaugayra diferencialo atsarginė kopija (jei pastarasis nepavyko).
Dažnai naudojama kryptinė ir nekryptinė srovės apsauga, atjungimai ir pan.. Kryžminė diferencialinė apsauga yra paprastos konstrukcijos, labai patikima ir plačiai naudojama elektros tinkluose, kurių įtampa 35 tūkst. daugiau. Taip veikia diferencialinė apsauga, jos veikimo principas gana paprastas, bet vis tiek reikia išmanyti bent elektrotechnikos pagrindus, kad suprastum visas subtilybes.
