Protecție diferențială: principiul funcționării, dispozitivul, circuitul. Protecția diferențială a transformatorului. Protecție diferențială longitudinală

În articol veți afla ce este protecția diferențială, cum funcționează, ce calități pozitive are. De asemenea, se vor spune despre dezavantajele protecției liniei defensive. De asemenea, vă veți familiariza cu schemele practice de protecție a dispozitivelor și liniilor electrice.

Tipul de protecție diferențială în momentul de față este considerat cel mai frecvent și mai rapid. Este capabil să protejeze sistemul de defectele de fază-fază. Și în acele sisteme care utilizează mort neutru, se poate preveni cu ușurință scurtcircuitele monofazate. Tipul de protecție diferențială este utilizat pentru a proteja liniile electrice, motoarele de mare putere, transformatoarele, generatoarele.

Există în principiu două tipuri de protecție diferențială:

1. Cu tensiuni care se echilibrează unul pe altul.
2. Cu curent circulant.

Acest articol va examina ambele tipuri de apărare pentru a învăța cât mai mult despre ele.

Protecție difuză utilizând curenții circulanți

Principiul este acela că curenții sunt comparați. Și pentru a fi mai precis, parametrii sunt comparați la începutul elementului, care este protejat și, de asemenea, la sfârșit. Această schemă este utilizată pentru implementarea tipului longitudinal și transversal. Acestea sunt folosite pentru a asigura siguranța unei singure linii electrice de transmisie, a motoarelor electrice, a transformatoarelor, a generatoarelor. Protecția diferențială longitudinală a liniilor este foarte frecventă în industria energiei electrice moderne. Al doilea tip de protecție diferențială este utilizat atunci când se utilizează linii electrice care funcționează în paralel.

Protecția diferențială longitudinală a liniilor și dispozitivelor

Pentru a proteja tipul longitudinal, este necesar să se stabilească la ambele capete aceleași transformatoare de curent. Înfășurările lor secundare trebuie conectate între ele în serie prin intermediul unor fire electrice suplimentare, care trebuie să conecteze releele curente. Aceste relee curente trebuie să fie conectate în paralel la înfășurările secundare. În condiții normale și în prezența unui scurt circuit extern în înfășurările primare ale ambelor transformatoare vor curge același curent, care va fi egală în ambele faze și magnitudine. În funcție de înfășurarea electromagnetică releu curent va curge puțin mai puțin decât valoarea sa. Puteți calcula folosind o formulă simplă:

eu_r= I₁-eu₂.

Să presupunem că dependențele actuale ale transformatoarelor vor coincide complet. În consecință, diferența menționată în valorile curente este aproape sau egală cu zero. Cu alte cuvinte, eu_r= 0, iar protecția în acest moment nu funcționează. În cablajul auxiliar, care conectează înfășurările secundare ale transformatoarelor, curentul circulă.

Diagrama tipului de protecție longitudinală longitudinală

O astfel de schemă de protecție diferențială face posibilă obținerea unei mărimi egale a valorilor curenților care curg prin circuitul secundar al transformatoarelor. În urma acestui fapt, se poate concluziona că acest sistem de protecție a fost numit astfel din cauza principiului acțiunii. În acest caz, zona care se află direct între transformatoarele de curent intră în zona de protecție. În acest caz, dacă există un scurtcircuit în zona de protecție la putere pe o parte a bobinei transformatorului poartă curent I₁. Acesta este trimis la circuitul secundar al transformatorului, care este instalat pe cealaltă parte a liniei. Este necesar să se acorde atenție faptului că în lichidul secundar există o rezistență foarte mare. În consecință, curentul practic nu curge prin el. Pe acest principiu, protecția diferențială a pneurilor, a generatoarelor și a transformatoarelor funcționează. În cazul în care eu₁ va fi egal cu sau mai mare decât I._r, protecția începe să funcționeze, producând deschiderea grupului de contacte al întrerupătoarelor.

Protecție la scurtcircuit și circuit

În cazul unui scurtcircuit în interiorul zonei protejate, pe ambele părți releu electromagnetic un flux de curent egal cu suma curenților fiecărei înfășurări. În acest caz, este activată și protecția, încălcând contactele comutatoarelor. Toate exemplele de mai sus presupun că toți parametrii tehnici ai transformatoarelor sunt complet identici. Prin urmare, eu_r= 0. Dar acestea sunt condiții ideale, în realitate, datorită diferențelor mici în performanța sistemelor magnetice de curenți primari, aparatele electrice diferă semnificativ una de cealaltă, chiar de același tip. Dacă există diferențe în caracteristicile transformatoarelor de curent (atunci când se realizează protecția fazei diferențiale a structurii), valorile curenților de circuit secundar vor fi diferite, chiar dacă curenții primari sunt absolut identici. Acum trebuie să luăm în considerare modul în care funcționează circuitul de protecție diferențială cu un scurtcircuit extern pe linia de alimentare.

Scurtcircuit extern

Dacă există un scurtcircuit extern, un curent de dezechilibru va curge prin releul electromagnetic al protecției diferențiale. Valoarea sa depinde în mod direct de curentul care trece prin circuitul primar al transformatorului. În modul normal de încărcare, valoarea sa este mică, dar în prezența unui scurtcircuit extern, acesta începe să crească. Valoarea acestuia depinde, de asemenea, de timpul de la pornirea defecțiunii. Valoarea maximă pe care ar trebui să o atingă în primele câteva perioade după începerea închiderii. În acest moment întreg circuitul transformatoarelor curge prin circuitele primare ale transformatoarelor.

De asemenea, este de remarcat faptul că primul I SC constă din două tipuri de curent - constant și alternativ. Ele sunt denumite și componente aperiodice și periodice. Dispozitivul de protecție diferențială este astfel încât prezența unei componente aperiodice în curent trebuie să provoace întotdeauna o saturație excesivă a sistemului magnetic al transformatorului. În consecință, diferența dintre potențialul de dezechilibru crește brusc. Atunci când curentul de scurtcircuit începe să scadă, valoarea dezechilibrului sistemului scade, de asemenea. Prin acest principiu se realizează protecția diferențială a transformatorului.

Sensibilitatea structurilor de protecție

Toate tipurile de protecție diferențială sunt de mare viteză. Și ei nu lucrează în prezența defectelor externe, astfel încât trebuie să alegeți relee electromagnetice, având în vedere dezechilibrul posibil maxim de curent în sistem atunci când există un scurt circuit extern. Merită acordată atenție faptului că protecția de acest tip este extrem de scăzută. Pentru ao mări, trebuie să îndepliniți multe condiții. În primul rând, este necesar să se utilizeze transformatoare de curent care nu saturează circuitele magnetice în momentul în care curentul trece prin circuitul primar (indiferent de valoarea sa). În al doilea rând, este de dorit să se utilizeze aparate electrice de tip rapid de saturare. Acestea trebuie să fie conectate la înfășurările secundare ale elementelor care sunt protejate. Releul electromagnetic este conectat la un transformator cu acțiune rapidă (protecția curentului diferențial devine maxim de fiabil) paralelă cu înfășurarea secundară. Acesta este modul în care funcționează protecția diferențială a generatorului sau a transformatorului.

Sensibilitate crescută

Să presupunem că a apărut o eroare externă. În același timp, unele fluxuri de curent trece prin circuitele primare ale transformatoarelor de protecție, constând din componente aperiodice și periodice. Aceleași "componente" sunt prezente în curentul de dezechilibru care curge prin înfășurarea primară a unui transformator cu acțiune rapidă. În acest caz, componenta aperiodică a curentului foarte saturază miezul. În consecință, transformarea curentului nu se produce în circuitul secundar. Atunci când componenta aperiodică atenuează, apare o reducere semnificativă a saturației circuitului magnetic și, treptat, o anumită valoare a curentului începe să apară în circuitul secundar. Dar nivelul maxim al curentului de dezechilibru va fi mult mai mic decât în ​​absența unui transformator rapid tranzitoriu. Prin urmare, sensibilitatea poate fi mărită prin setarea valorii curentului de protecție la valoarea mai mică sau egală cu valoarea maximă a diferenței de potențial de dezechilibru.

Calități pozitive ale protecției diferențiale

În primele perioade, circuitul magnetic satura foarte mult, transformarea practic nu are loc. Dar după ce componenta aperiodică a scăzut, partea periodică începe să se transforme într-un circuit secundar. Merită acordată atenție faptului că are o valoare foarte mare. În consecință, releul electromagnetic este activat și oprește circuitul protejat. Nivelul de transformare foarte scăzut, prima perioadă de aproximativ o jumătate de oră încetinește circuitul de protecție. Dar acest lucru nu joacă un rol important în construirea circuitelor practice pentru protejarea circuitelor electrice.

Protecția diferențială a transformatorului nu funcționează în cazurile în care există defecțiuni în circuitul electric în afara zonei de protecție. Prin urmare, nu este necesară exploatarea temporară și selectivitatea. Timpul de răspuns al protecției variază între 0,05 și 0,1 secunde. Acesta este un avantaj imens al acestui tip de protecție diferențială. Dar există și un alt avantaj - un grad foarte ridicat de sensibilitate, mai ales atunci când se utilizează un transformator rapid tranzitoriu. Dintre avantajele mai mici merită menționate, cum ar fi simplitatea și fiabilitatea foarte mare.

Proprietăți negative

Dar protecția diferențială longitudinală și transversală are dezavantaje. De exemplu, nu este capabil să protejeze un circuit electric atunci când este expus la scurtcircuit din exterior. De asemenea, nu se poate deschide circuit electric când este supus unei supraîncărcări puternice.

Din păcate, protecția poate fi activată dacă circuitul auxiliar este deteriorat, la care este conectată bobina secundară. Dar toate avantajele protecției difuze cu un curent circulant întrerup aceste deficiențe minore. Dar sunt capabili să protejeze liniile electrice de o lungime foarte mică, nu mai mult de un kilometru.

Ele sunt foarte des utilizate în punerea în aplicare a protecției de cabluri, care sunt alimentate printr-o varietate de dispozitive necesare pentru funcționarea centralelor electrice, generatoare. În acest caz, în cazul în care lungimea liniilor de putere este foarte mare, de exemplu, de câteva zeci de kilometri, de protecție a acestui circuit este foarte greu de realizat, deoarece este necesar să se utilizeze fire, cu o foarte mare secțiune transversală pentru conectarea releului electromagnetic și a transformatorului secundar de lichidare.

Dacă se utilizează cabluri standard, încărcarea transformatoarelor de curent va fi prea mare, la fel și curentul de dezechilibru. Dar, în ceea ce privește sensibilitatea, se dovedește a fi extrem de scăzută.

Proiectarea releului de protecție și domeniul de aplicare al schemelor

În electrolizi cu o lungime foarte lungă, se utilizează un circuit în care este amplasat un releu de protecție, având un design special. Cu aceasta puteți oferi un nivel normal de sensibilitate, iar firele de conectare sunt standard. Protecția diferențială transversală este declanșată prin compararea curentului în două linii în funcție de faze și mărimi.

Protecția difuză de mare viteză este folosită în liniile de transmisie a energiei electrice, în care curge o tensiune în intervalul de 3-35 mii volți. În același timp, este asigurată o protecție sigură împotriva defectelor interfazate. Protecția difuză se efectuează ca două faze, deoarece rețeaua cu tensiunile de funcționare menționate mai sus nu este împământată de fire neutre. Sau neutrul este conectat la masă prin intermediul unei bobine de suprimare a arcului.

Fire auxiliare în construcția circuitelor de protecție

Transformatoarele de curent se află în proximitate una față de cealaltă. În consecință, firele auxiliare au o lungime destul de mică. Atunci când se utilizează fire cu diametru mic, transformatoarele vor fi afectate de o sarcină relativ scăzută. În ceea ce privește curentul de dezechilibru, este și mic. Dar gradul de sensibilitate este foarte mare. În cazul unei deconectări a oricărei linii, protecția diferențială devine actuală, nu există întârziere și nici o selectivitate. Pentru a preveni alarmele false, contactele blocate ale liniilor deconectează circuitul.

Protecția diferențială transversală a circuitelor

Protecția directă este utilizată pe scară largă în dezvoltarea sistemelor de linie care funcționează în paralel. Pe ambele părți ale liniei sunt instalate întrerupătoare. Linia de jos este că un astfel de design de linie este foarte greu de protejat cu scheme simple. Motivul este că este imposibil să se atingă un nivel normal de selectivitate. Pentru a îmbunătăți selectivitatea, este necesar să selectați cu atenție intervalul de timp. Dar în cazul utilizării unui difractor orientat transversal, întârzierea de timp nu este necesară, selectivitatea este destul de ridicată. Are organele principale:

1. Direcția de putere. Adesea este utilizat un releu de direcție a puterii cu acțiune în două direcții. Uneori utilizați o pereche de relee de protecție diferențială cu acțiune unidirecțională care funcționează în diferite direcții de alimentare.
2. Începând - de regulă, în rolul său sunt utilizate relee de mare viteză cu cel mai înalt curent posibil.

Proiectarea sistemului este de așa natură încât la linii se realizează instalarea transformatoarelor de curent cu bobine secundare conectate la un circuit cu curent circulant. Dar toate înfășurările de curent sunt conectate în serie, după care sunt conectate prin intermediul unor fire suplimentare la transformatoarele de curent. Pentru ca protecția cu fază diferențială să funcționeze, releul este alimentat cu ajutorul barelor de bare ale unităților. Pe ei se asamblează întregul kit. Dacă ne uităm la schema de comutare a circuitelor secundare ale transformatoarelor și a releului de protecție, putem concluziona de ce se numește un "direcționat opt". Întregul sistem este realizat în două seturi. La fiecare capăt al liniei este un set, care asigură protecție diferențială curentă a liniei electrice.

Schema cu releu monofazat

Tensiunea la releul de protecție este alimentată înapoi în fază la ceea ce este necesar pentru a dezactiva o linie cu deteriorări. În funcționarea normală (inclusiv în cazul unui scurtcircuit extern), numai curentul de dezechilibru trece prin bobina releului. Pentru a evita călătoriile false, este necesar ca releele de pornire să aibă un curent de declanșare mai mare decât curentul de dezechilibru. Luați în considerare lucrarea de protecție a două linii.

În momentul declanșării unui scurtcircuit, unele fluxuri de curent se află în zona de protecție a celei de-a doua linii. Merită acordată atenție faptului că:

1. Releul de pornire este activat.
2. Pe partea unei stații, releul de direcție a puterii deschide contactele întrerupătorului.
3. La a doua parte a stației, linia este de asemenea oprită prin intermediul comutatoarelor.
4. În releul de direcție a puterii, cuplul este negativ, deci contactele sunt deschise.

În înfășurările releului de protecție de primă linie, direcția curentă (față de prima linie) se schimbă în timpul unui scurtcircuit. Releul de direcție a puterii menține grupul de contacte în stare deschisă. Comutatoarele de la ambele stații deschise.

Doar o astfel de protecție diferențială poate funcționa normal numai atunci când ambele linii funcționează în paralel. În cazul în care una dintre ele este oprită, principiul de funcționare a protecției diferențiale este încălcat. În consecință, în viitor protecția duce la neselectivitatea opririi celei de-a doua linii în timpul scurt-circuitelor externe. În acest caz, acesta devine un curent convențional de direcție și nu are timp de menținere. Pentru a evita acest lucru, protecția transversală în timpul deconectării unei linii este emisă automat prin ruperea circuitului de contact bloc.

Alte tipuri de protecție

Curenții de acționare ai releelor ​​de pornire trebuie să fie mai mari decât curenții de dezechilibru în timpul scurtcircuitului extern. Pentru a evita alarmele false atunci când una dintre linii este deconectată și curentul de încărcare maximă rămasă trece, trebuie să fie mai mare decât diferența de potențial de dezechilibru. Dacă pe linie există un tip transversal, ar trebui să se furnizeze grade suplimentare.

Ele vor permite ca o linie să fie protejată când este deconectată în paralel. În mod obișnuit, ele sunt folosite pentru a proteja împotriva supraîncărcării la supracurent în timpul unui scurtcircuit extern (în acest caz, nu există un răspuns de protecție diferențială). În plus, dopzaschita este rezervată diferenței (în cazul în care acesta a refuzat).

Adesea utilizate protecție direcțională și non-direcțional supracurent, cut-off, și E. direcția transversală a protecției diferențiale așa mai departe. este un design simplu, este foarte fiabil și a fost utilizat pe scară largă în tensiuni electrice de la 35 mii. volți. Aici și funcțiile de protecție de scurgere, principiul său de funcționare este destul de simplu, dar încă mai trebuie să știe cel puțin elementele de bază ale ingineriei electrice pentru a înțelege toate complicațiile.