Diferenciální ochrana: princip činnosti, obvod zařízení. diferenciální ochrana transformátoru. Podélná diferenciální ochrana linek

V článku se dozvíte, jaká je diferenciální ochrana, jak funguje, jaké pozitivní vlastnosti má. Také se dozvíte, jaké jsou nevýhody ochrany obranné linky. Dále se seznámíte s praktickými schématy ochrany zařízení a elektrických vedení.

Diferenciální typ ochrany v současné době je považován za nejběžnější a nejrychlejší. Je schopen chránit systém před poruchami fáze-fáze. A v těch systémech, ve kterých je použit neutrální neutrální uzemnění, lze snadno zabránit vzniku jednofázových poruch. Diferenční typ ochrany se používá k ochraně elektrických vedení, motorů s vysokým výkonem, transformátorů, generátorů.

Existují v zásadě dva typy diferenciální ochrany:

1. S napětím, které se vyrovnávají.
2. S cirkulačním proudem.

Tento článek bude pokrývat oba tyto typy obrany, aby se co nejvíce naučil o nich.

Difúzní ochrana pomocí cirkulačních proudů

Princip je, že proudy jsou porovnávány. A přesněji porovnává parametry na začátku prvku, který je chráněn a také na konci. Tato schéma se používá při realizaci podélného typu a příčné. První jsou používány k zajištění bezpečnosti jediného přenosového vedení, elektromotorů, transformátorů, generátorů. Podélná ochrana diferenciální linky je v moderním průmyslu elektrické energie velmi běžná. Druhý typ diferenciální ochrany se používá při použití paralelních elektrických vedení.

Podélná diferenciální ochrana vedení a zařízení

Pro ochranu podélného typu je nutné na obou koncích instalovat stejné proudové transformátory. Jejich sekundární vinutí by měla být navzájem propojena sériově pomocí dodatečných elektrických vodičů, které potřebují připojit proudová relé. A tato proudová relé musí být paralelně připojena ke sekundárním vinutím. Za normálních podmínek, stejně jako za přítomnosti vnějšího zkratu, proudí stejný proud v obou primárních vinutí transformátorů, což se bude rovnat jak ve fázi, tak i ve velkém rozsahu. Vinutem elektromagnetického proudu bude relé proudit o něco méně, než je jeho hodnota. Můžete jej vypočítat pomocí jednoduchého vzorce:

I _r = I1-I2.

Předpokládejme, že současné závislosti transformátorů se zcela shodují. Proto je výše uvedený rozdíl v hodnotách proudu blízký nebo rovný nule. Jinými slovy, I _r = 0 a ochrana v tomto okamžiku nefunguje. V pomocném vedení, které spojuje sekundární vinutí transformátorů, proudí proud.

Schéma podélného typu diferenciální ochrany

Takový systém diferenciální ochrany umožňuje dosáhnout stejných hodnot proudů, které protékají sekundárním okruhem transformátorů. Vycházíme z toho, že tento systém ochrany byl pojmenován tak, že se jednalo o zásadu jednání. V tomto případě oblast, která leží přímo mezi proudovými transformátory, vstupuje do ochranné zóny. V případě zkratu vede proudu I ₁ vinutí elektromagnetického relé v ochranné zóně při napájení na jedné straně transformátoru. Vysílá se do sekundárního obvodu transformátoru, který je instalován na druhé straně linky. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že v sekundárním vinutí je velký odpor. V důsledku toho tento proud prakticky neprůstává. Na tomto principu, diferenciální ochrana pneumatik, generátorů, transformátorů. V případě, že se hodnota I ₁ ukáže být stejná nebo větší než I _r , začne ochrana fungovat a vyvolá otevření kontaktní skupiny přepínačů.

Ochrana proti zkratu a obvodu

V případě zkratu uvnitř chráněné zóny proudí z obou stran přes elektromagnetické relé rovnající se součtu proudů každého vinutí. V tomto případě je také aktivována ochrana, která přerušuje kontakty přepínačů. Všechny výše uvedené příklady předpokládají, že všechny technické parametry transformátorů jsou zcela totožné. Proto I _r = 0. Ale to jsou ideální podmínky, ve skutečnosti, protože malé rozdíly ve výkonu magnetických systémů primárních proudů, elektrické přístroje se významně liší od sebe, dokonce i tytéž. Pokud existují rozdíly v charakteristikách proudových transformátorů (když je realizována ochrana diferenciální fáze konstrukce), hodnoty proudů sekundárního okruhu se budou lišit, i když jsou primární proudy zcela totožné. Teď musíme zvážit, jak funguje obvod diferenciální ochrany s vnějším zkratem na vedení.

Externí zkrat

Pokud dojde k externímu zkratu, přes elektromagnetické relé diferenciální ochrany proudí nevyvážený proud. Jeho hodnota přímo závisí na tom, jaký proud prochází primárním okruhem transformátoru. V normálním režimu zatížení je jeho hodnota malá, ale za přítomnosti externího zkratu se začíná zvyšovat. Jeho hodnota závisí také na době po začátku poruchy. A maximální hodnota by měla dosáhnout v prvních několika obdobích po zahájení uzavření. Bylo to v tom okamžiku, kdy první okruh transformátorů protékal prvním okruhem transformátorů.

Je také třeba poznamenat, že první I SC se skládá ze dvou typů proudu - konstantní a střídající se. Jsou také nazývány aperiodické a periodické komponenty. Zařízení pro diferenciální ochranu je takové, že přítomnost aperiodické složky v proudu musí vždy způsobit nadměrnou sytost magnetického systému transformátoru. V důsledku toho se rozdíl v potenciálech nevyváženosti prudce zvyšuje. Když zkratový proud začne klesat, hodnota nesymetrie systému se rovněž sníží. Tímto principem se provádí diferenciální ochrana transformátoru.

Citlivost ochranných konstrukcí

Všechny typy diferenciální ochrany jsou vysokorychlostní. A nepracují za přítomnosti vnějších zkratů, takže je nutné zvolit elektromagnetické relé, při zohlednění maximálního možného nesymetrického proudu v systému za přítomnosti externího zkratu. Je třeba poznamenat, že ochrana tohoto typu způsobuje extrémně nízkou citlivost. Chcete-li jej zvýšit, musíte splnit mnoho podmínek. Nejprve je nutné použít proudové transformátory, které nenasycují magnetické obvody v okamžiku, kdy protéká proudem primárního okruhu (bez ohledu na jeho hodnotu). Za druhé, je žádoucí použít elektrické spotřebiče s rychlým saturačním typem. Musí být připojeny ke sekundárním vinutím prvků, které jsou chráněny. Elektromagnetické relé je připojeno k rychle fungujícímu transformátoru (diferenční proud se stává maximálně spolehlivým) paralelně s jeho sekundárním vinutím. Tak funguje diferenciální ochrana generátoru nebo transformátoru.

Zvýšená citlivost

Předpokládejme, že došlo k externí chybě. Současně proud, proudící primárními obvody ochranných transformátorů, sestává z neperiodických a periodických komponent. Stejné "součásti" jsou přítomny v nevyváženém proudu, který protéká primárním vinutím rychle propustného transformátoru. V tomto případě se aperiodická složka proudu výrazně nasytí jádrem. V důsledku toho se transformace proudu nevyskytuje v sekundárním okruhu. Když dochází k oslabení aperiodické složky, dojde k významnému snížení saturace magnetického obvodu a postupně se v sekundárním okruhu objeví určitá hodnota proudu. Maximální úroveň nevyváženého proudu však bude mnohem nižší než při absenci rychle saturačního transformátoru. V důsledku toho lze citlivost zvýšit nastavením hodnoty ochranného proudu, který je menší nebo rovný maximální hodnotě rozdílu potenciálů nevyváženosti.

Pozitivní vlastnosti diferenciální ochrany

Během prvního období magnetický okruh velmi nasycuje, transformace prakticky nedochází. Ale poté, co se aperiodická složka rozpadla, periodická část se začne přeměňovat na sekundární okruh. Stojí za to věnovat pozornost tomu, že má velkou hodnotu. V důsledku toho se aktivuje elektromagnetické relé a vypne chráněný obvod. Velmi nízká úroveň transformace, první přibližně jeden a půl časový úsek zpomaluje ochranný obvod. Ale to nezahrnuje velkou roli při konstrukci praktických obvodů pro ochranu elektrických obvodů.

Diferenční ochrana transformátoru nefunguje v případech, kdy dochází k poruchám v elektrickém obvodu mimo ochrannou zónu. Dočasné držení a selektivita se proto nevyžadují. Doba odezvy ochrany se pohybuje od 0,05 do 0,1 sekundy. To je obrovská výhoda tohoto typu diferenciální ochrany. Existuje však ještě jedna výhoda - velmi vysoká citlivost, zejména při použití rychlého přechodového transformátoru. Mezi menší výhody stojí za zmínku například jednoduchost a velmi vysoká spolehlivost.

Negativní vlastnosti

Avšak jak podélná tak příčná diferenciální ochrana mají nevýhody. Například není schopen chránit elektrický obvod při vystavení zkratům zvenčí. Také není schopen otevřít elektrický obvod pod vlivem silného přetížení.

Bohužel, ochrana může být aktivována, pokud je poškozen pomocný obvod, ke kterému je připojeno sekundární vinutí. Ale všechny výhody ochrany proti difúznímu proudu s cirkulačním proudem přerušují tyto drobné nedostatky. Ale jsou schopni chránit elektrické vedení ve velmi malém rozsahu, ne více než kilometr.

Velmi často se používají při zavádění ochrany drátu, díky níž jsou napájena různá zařízení nezbytná pro provoz elektráren a generátorů. V případě, že délka elektrického vedení je velmi velká, například několik desítek kilometrů, je obvod velmi obtížný, jelikož je nutné použít vodiče s velmi velkým průřezem pro připojení elektromagnetických relé a sekundárních vinutí transformátorů.

V případě, že používáte standardní vodiče, zatížení proudových transformátorů bude příliš vysoké, stejně jako nevyvážený proud. Pokud jde o citlivost, ukazuje se, že je extrémně nízká.

Návrh ochranného relé a rozsah schémat

U velmi dlouhých elektrolyzin se používá obvod, ve kterém je umístěno ochranné relé, které má zvláštní konstrukci. S jeho pomocí můžete poskytnout normální úroveň citlivosti a připojovací vodiče se standardně používají. Transverzální diferenciální ochrana je spuštěna porovnáním proudu ve dvou liniích z hlediska fází a veličin.

Difuzní vysokorychlostní ochrana se používá v přenosových vedeních, v nichž proudí napětí v rozmezí 3 až 35 tisíc voltů. Současně je zajištěna spolehlivá ochrana proti interfázovým poruchám. Difúzní ochrana se provádí jako dvoufázová, protože síť s výše uvedenými provozními napětími není uzemněna neutrálními vodiči. Neutrál je připojen k uzemnění pomocí cívky pro potlačení oblouku.

Pomocné vodiče při konstrukci ochranných obvodů

Proudové transformátory jsou v relativní blízkosti. V důsledku toho mají pomocné dráty poměrně malou délku. Při použití drátů s malým průměrem se na transformátory použije relativně malé zatížení. Pokud jde o proud nevyváženosti, je také malý. Ale stupeň citlivosti je velmi vysoký. V případě odpojení jakékoliv linky se diferenciální ochrana stává aktuální, neexistuje časové zpoždění a žádná selektivita. K zabránění falešných poplachů blokové kontakty linek odpojují obvod.

Průřezová diferenciální ochrana obvodů

Křížová ochrana je široce využívána při vývoji lineárních systémů pracujících paralelně. Na obou stranách linky jsou nainstalovány spínače. Důsledkem je, že takový návrh linky je velmi obtížně chráněn pomocí jednoduchých schémat. Důvodem je to, že není možné dosáhnout normální úrovně selektivity. Chcete-li zvýšit selektivitu, je nutné pečlivě zvolit časovou prodlevu. Avšak v případě použití příčně orientovaného difraktoru není časové zpoždění nutné, selektivita je poměrně vysoká. Má hlavní orgány:

1. Směr sil. Často se používá relé směru jízdy s obousměrnou akcí. Někdy se používá dvojice jednočinných diferenciálních ochranných relé, které pracují v různých směrech napájení.
2. Začátek - zpravidla se ve své roli používají vysokorychlostní relé s nejvyšším možným proudem.

Konstrukce systému je taková, že na trati se provádí instalace proudových transformátorů se sekundárními vinutími připojenými k okruhu s oběhovým proudem. Všechny proudové vinutí jsou však zapojeny do série, poté jsou připojeny pomocí přídavných vodičů k proudovým transformátorům. Aby byla zajištěna ochrana diferenciální fáze, je relé napájeno přípojnicemi jednotek. Na nich je sestaven celý soubor. Pokud se podíváme na schéma spínání sekundárních obvodů transformátorů a ochranného relé, můžeme usoudit, proč se říká "řídící číslo osm". Celý systém je sestaven ve dvou sadách. Na každém konci linky je jedna sada, která zajišťuje diferenciální proudovou ochranu napájecího vedení.

Jednofázový reléový obvod

Napětí na ochranném relé je napájeno zpět do fáze toho, co je zapotřebí k vypnutí jedné linky s poškozením. Při normálním provozu (včetně v případě, že dojde k externímu zkratu), prochází jen přes nevyvážený proud přes vinutí relé. Aby se zabránilo chybným jízdám, je nutné, aby spouštěcí relé měly vypínací proud větší než proud nevyváženosti. Zvažte práci na ochraně dvou linií.

V okamžiku začátku zkratu proudí určitý proud v ochranné zóně druhé linky. Stojí za pozornost skutečnost, že:

1. Startovací relé je aktivováno.
2. Na straně jedné rozvodny se v relé směru napájení otevře kontakty spínače.
3. Na druhé straně stanice je linka také vypnuta pomocí spínačů.
4. V relé směru jízdy je točivý moment záporný, proto jsou kontakty otevřené.

Ve vinutích ochranného relé první řady se proudový směr (vzhledem k první linii) mění během zkratu. Relé řízení směru otáčení udržuje skupinu kontaktů v otevřeném stavu. Přepínače z obou rozvoden jsou otevřené.

Pouze jako ochrana diferenciální linka může správně fungovat pouze v případě, paralelní provoz obou linek. V případě, že jeden z nich je zakázaný, že porušuje zásadu provozu difzaschity. V důsledku toho další ochrana vede k neselektivnosti druhého odpojení linky při vnějším zkratům. V tomto případě se stává normální směr proudu, a ona nemá žádnou časovou prodlevu. Aby se tomu zabránilo, příčný směr ochrany během elektrického vedení se automaticky zobrazí pomocí přerušení pomocné kontaktní řetězce.

Mezi další typy ochrany

Současný provoz výchozím spínač musí být větší než aktuální nerovnováhy během externího zkratu. Aby se zabránilo falešně pozitivní při odpojování jednoho z řádků a procházející zbytek maximálního zatížení proudu, je nutné pro to, aby byl větší, než rozdíl nevyvážených potenciálů. Pokud je vedení v příčném směru typu difzaschity je třeba poskytnout další stupeň.

Umožní provádět ochrana vedení při odpojení pracují paralelně. Obvykle se používají pro přetížení ochrana proti nadproudu během externího zkratu (v tomto případě není odpověď na diferenciální ochrany). Všechno ostatní, dopzaschita je zálohování diferenciálu (v tomto případě, je-li tato odmítl).

Často se používá i směrové nesměrová nadproudová ochrana, cut-off, a tak dále. E. příčném směru diferenciální ochrany je jednoduchý design, je velmi spolehlivý a byl široce používán v elektrických napětí od 35 tisíc. Voltů. Tady a funguje ochranu při úniku moče, jeho provozní princip je poměrně jednoduchý, ale stále je třeba znát alespoň základy elektrotechniky pochopit všechny složitosti.