Диференциална защита: принципът на работа, устройството, веригата. Диференциална защита на трансформатора. Диференциална защита на надлъжната линия

В статията ще научите какво е диференциалната защита, как тя работи, какви положителни качества има. Също така ще се разкаже какви са недостатъците на защитата на защитната линия. Също така ще се запознаете с практическите схеми за защита на устройства и електропроводи.

Диференциалният тип защита в момента се счита за най-разпространеният и бърз. Той е в състояние да предпази системата от фазово-фазовите неизправности. И в тези системи, които използват смъртоносно заземен неутрален, той лесно може да предотврати еднофазни къси съединения. Диференциалният тип защита се използва за защита на електрическите линии, двигателите с висока мощност, трансформаторите, генераторите.

Съществуват основно два вида диференциална защита:

1. С напрежение, което се балансира един друг.
2. С циркулиращ ток.

Тази статия ще разгледа и двата типа защитни средства, за да се научи колкото е възможно повече за тях.

Дифузна защита, използваща циркулационни токове

Принципът е, че те се сравняват. И за да бъдем по-точни, параметрите се сравняват в началото на елемента, който е защитен, а също и в края. Тази схема се използва при изпълнението на надлъжния и напречния вид. Първите се използват за осигуряване на безопасността на една електропроводна линия, електродвигатели, трансформатори, генератори. Надлъжната диференциална защита на линиите е много разпространена в съвременната електрическа индустрия. Вторият вид диференциална защита се използва, когато се използват паралелно действащи електропроводи.

Надлъжна диференциална защита на линии и устройства

За да се защити надлъжния тип, е необходимо да се установят в двата края същото токови трансформатори. Тяхната вторичната намотка трябва да бъдат свързани един с друг в серия с помощта на допълнителни електрически проводници, които трябва да бъдат свързани настоящите ключове. Освен това, тези настоящите релета трябва да бъдат свързани с вторичните намотки паралелно. При нормални условия и в присъствието на външно късо съединение в първичните намотки на трансформатори и двете ще тече същия ток, който ще бъде равна на фаза, така и величина. Според електромеханичното устройство релеен ток ще тече малко по-малко от неговата стойност. Можете да го изчислите с помощта на проста формула:

аз_R= I₁-аз₂.

Да предположим, че настоящите зависимости на трансформаторите напълно ще съвпадат. Следователно горепосочената разлика в текущите стойности е близка или равна на нула. С други думи, аз_R= 0, а защитата по това време не работи. В помощното окабеляване, което свързва вторичните намотки на трансформаторите, се разпространява ток.

Диаграма на надлъжния тип диференциална защита

Такава схема на диференциална защита прави възможно да се получат равномерни стойности на токовете, които протичат през вторичната верига на трансформаторите. Въз основа на това може да се заключи, че тази схема на защита е наречена така поради принципа на действие. В този случай зоната, която е директно между токови трансформатори, влиза в защитната зона. В случай на късо съединение в защитната зона, когато захранването е подадено от едната страна на трансформатора, токът на електромагнитното реле изтича през намотката на електромагнитното реле₁. То се изпраща към вторичната верига на трансформатора, който е инсталиран от другата страна на линията. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че във вторичната намотка има много голямо съпротивление. Следователно токът практически не преминава през него. На този принцип, диференциална защита на гуми, генератори, трансформатори работи. В случая, когато аз₁ ще бъде равна или по-голяма от I_R, защитата започва да работи, което води до отваряне на контактната група на превключвателите.

Защита от късо съединение и верига

В случай на късо съединение в защитената зона от двете страни електромагнитно реле поток на ток, равен на сумата от токовете на всяка намотка. В този случай се активира и защитата, която нарушава контактите на превключвателите. Всички горни примери предполагат, че всички технически параметри на трансформаторите са напълно идентични. Следователно, аз_R= 0. Но това е идеалното място, в действителност, поради малки разлики в изпълнението на магнитни системи на основните течения, електрически уреди са доста различни един от друг, дори от същия тип. Ако има разлики в характеристиките на токови трансформатори (когато се прилагат за проектиране защита диференциално-фаза), степента на вторични токове на веригата ще бъде различно, дори и ако оригиналът е точно същото. Сега трябва да се помисли как схемата за диференциална защита за външно късо съединение на електропроводите.

Външна късо съединение

Ако има външна късо съединение, поток от небалансиращ поток ще премине през електромагнитното реле на диференциалната защита. Стойността му директно зависи от тока, който преминава през първичната верига на трансформатора. В режим на нормално натоварване, стойността му е малка, но при наличие на външна късо съединение започва да се увеличава. Стойността му също зависи от времето след началото на повредата. И максималната стойност, която трябва да достигне през първите няколко периода след началото на затварянето. Точно по това време цялата верига на трансформаторите протича през първичните вериги на трансформаторите.

Заслужава да се отбележи, че първият I SC се състои от два типа ток - постоянен и редуващ се. Те се наричат ​​и апериодични и периодични компоненти. Устройството за диференциална защита е такова, че наличието на апериодичен компонент в тока трябва винаги да причинява прекомерно насищане на магнитната система на трансформатора. Следователно, разликата в потенциала за небалансиране се увеличава рязко. Когато тока на късо съединение започне да намалява, стойността на дисбаланса на системата също намалява. По този принцип се осъществява диференциалната защита на трансформатора.

Чувствителност на защитните конструкции

Всички видове диференциална защита са високоскоростни. И те не работят при външни къси съединения, поради което е необходимо да се изберат електромагнитни релета, като се вземе предвид максималният възможен дебаланс на тока в системата при наличие на външна късо съединение. Струва си да се обърне внимание на факта, че защитата от този тип е изключително ниска чувствителност. За да го увеличите, трябва да изпълнявате много условия. Първо, необходимо е да се използват токови трансформатори, които не насищат магнитните вериги в момента, когато токът преминава през първичния кръг (независимо от неговата стойност). На второ място, желателно е да се използват електрически уреди с бързо насищане. Те трябва да бъдат свързани към вторичните намотки на елементите, които са защитени. Електромагнитното реле е свързано към бързодействащ трансформатор (диференциалната токова защита става максимално надеждна) успоредно на вторичната й намотка. По този начин функционира диференциалната защита на генератора или трансформатора.

Повишена чувствителност

Да предположим, че възникна външна грешка. В същото време някои токове протичат през първичните вериги на защитните трансформатори, състоящи се от апериодични и периодични компоненти. Същите "компоненти" присъстват в небалансиращия ток, който протича през първичната намотка на бързодействащ трансформатор. В този случай апериодичният компонент на тока много насища сърцевината. Следователно трансформацията на тока не се получава във вторичната верига. Когато апериодичният компонент се смекчи, настъпва значително намаляване на насищането на магнитната верига и постепенно в вторичната верига започва да се появява определена стойност на тока. Но максималното ниво на тока на дебаланса ще бъде много по-малко, отколкото при липсата на бърз преходен трансформатор. Следователно чувствителността може да бъде увеличена чрез задаване на стойността на защитния ток до по-малка или равна на максималната стойност на разликата в потенциала за небалансиране.

Положителни качества на диференциална защита

През първите периоди магнитната верига се насища много, трансформацията практически не се случва. Но след като апериодичният компонент се е разложил, периодичната част започва да се трансформира в вторична верига. Струва си да се обърне внимание на факта, че тя има много голяма стойност. Следователно, електромагнитното реле се активира и изключва защитената верига. Много ниско ниво на трансформация, първият приблизително един и половин период от време забавя защитната схема. Но това не играе голяма роля при изграждането на практични схеми за защита на електрическите вериги.

Диференциалната защита на трансформатора не работи в случаите, когато има повреда в електрическата верига извън предпазната зона. Следователно не се изисква временно държане и селективност. Времето за реакция на защитата варира от 0,05 до 0,1 секунди. Това е огромно предимство на този вид диференциална защита. Но има и друго предимство - много висока степен на чувствителност, особено когато се използва бърз преходен трансформатор. Сред малките предимства си струва да се спомене, като простота и много висока надеждност.

Отрицателни свойства

Но както надлъжната, така и напречната диференциална защита имат недостатъци. Например, той не е в състояние да защитава електрическа верига, когато е изложен на къси вериги отвън. Също така не може да се отвори електрическа верига когато са подложени на силно претоварване.

За съжаление, защитата може да бъде активирана, ако допълнителната схема е повредена, към която е свързана вторичната намотка. Но всички предимства на дифузната защита с циркулиращ ток прекъсват тези малки недостатъци. Но те са в състояние да защитят електропроводи с много малка дължина, не повече от километър.

Те много често се използват при изпълнението на защита на проводници, които се захранват от различни устройства, необходими за работата на електрически централи, генератори. В този случай, ако дължината на линиите на мощност е много голяма, например на няколко десетки километра, защита на тази схема е много трудно да се извърши, тъй като е необходимо да се използват кабели с много голямо напречно сечение за свързване на електромагнитно реле и трансформатора вторичната намотка.

Ако използвате стандартни проводници, натоварването на токовите трансформатори ще бъде прекалено голямо, както и небалансиращия ток. Но що се отнася до чувствителността, това се оказва изключително ниско.

Дизайнът на защитното реле и обхватът на схемите

При електролинни с много дълга дължина се използва верига, в която се намира защитно реле, със специален дизайн. С него можете да осигурите нормално ниво на чувствителност, а свързващите проводници са стандартни. Трансферната диференциална защита се задейства чрез сравняване на тока в две линии по отношение на фазите и величините.

Дифузната високоскоростна защита се използва в линии за пренос на енергия, в които протича напрежение в диапазона от 3-35 хиляди волта. Същевременно е осигурена надеждна защита срещу интерфазни смущения. Дифузната защита се извършва като двуфазна, тъй като мрежата с гореописаните работни напрежения не е заземена от неутрални проводници. Или неутралният е свързан към земя с помощта на спирачка за подтискане на дъгата.

Спомагателни проводници в конструкцията на защитни вериги

Токови трансформатори са в относителна близост една до друга. Следователно, спомагателните проводници имат доста малка дължина. Когато се използват жици с малък диаметър, трансформаторите ще бъдат засегнати от относително ниско натоварване. Що се отнася до тока на дисбаланса, той също е малък. Но степента на чувствителност е много висока. В случай на изключване на която и да е линия, диференциалната защита става актуална, няма закъснение и няма селективност. За да се предотвратят фалшиви аларми, блоковите контакти на линиите изключват веригата.

Кръстосана диференциална защита на схеми

Кръстосано ориентираната защита се използва широко при разработването на паралелни паралелни системи. От двете страни на линията са инсталирани ключове. Долната линия е, че подобна линия дизайн е много трудно да се защити с прости схеми. Причината е, че е невъзможно да се постигне нормално ниво на селективност. За да се подобри селективността, е необходимо внимателно да се избере времезакъснението. Но в случай на използване на напречно насочен дифрактер, забавянето на времето не е необходимо, селективността е доста висока. Той има основните органи:

1. Посока на властта. Често се използва реле за посоката на задвижване с двупосочно действие. Понякога използвайте двойка диференциални защитни релета с еднопосочно действие, които работят в различни посоки на захранване.
2. Стартиране - като правило в своята роля се използват високоскоростни релета с възможно най-висок ток.

Дизайнът на системата е такъв, че на линиите се извършва монтаж на токови трансформатори с вторични намотки, свързани към верига с циркулиращ ток. Но всички текущи намотки са свързани в серия, след което те са свързани чрез допълнителни проводници към токовите трансформатори. За да работи защитата с диференциална фаза, релето се захранва с помощта на шините на устройствата. На тях се сглобява целият комплект. Ако погледнем схемата за включване на вторичните вериги на трансформаторите и защитното реле, можем да заключим защо се нарича "насочен осем". Цялата система е изработена в два комплекта. На всеки край на линията има един комплект, който осигурява диференциална токова защита на електропровода.

Схема с еднофазно реле

Напрежението към защитното реле се връща във фаза до необходимото, за да се деактивира една линия с повреда. При нормална работа (включително и при външна късо съединение), само токът за небалансиране преминава през релейните намотки. За да се избегнат фалшивите пътувания, е необходимо стартовите релета да имат ток на задействане, по-голям от тока на дисбаланса. Помислете за работата по защита на две линии.

В момента на началото на късо съединение, някои токови потоци в защитната зона на втората линия. Струва си да се обърне внимание на факта, че:

1. Стартовото реле е активирано.
2. Отстрани на една подстанция, релето за посоката на мощността отваря контактите на прекъсвача.
3. На втората подстанция линията се изключва и чрез превключватели.
4. В релето за посоката на захранване въртящият момент е отрицателен, поради което контактите са отворени.

В намотките на релето за защита от първа линия текущата посока (по отношение на първата линия) се променя по време на късо съединение. Релето за посоката на мощността запазва контактната група в отворено състояние. Превключватели от двете подстанции са отворени.

Само тази защита с диференциална линия може да функционира нормално само когато двете линии работят успоредно. В случай, че един от тях е изключен, се нарушава принципът на работа на диференциалната защита. Следователно в бъдеще защитата води до неселективност при изключване на втората линия при външни къси съединения. В този случай тя се превръща в конвенционален посочен ток и няма време за съхранение. За да се избегне това, напречната защита по време на изключването на една линия автоматично се извежда чрез скъсване на блока-контактната верига.

Допълнителни видове защита

Задействащите токове на стартовите релета трябва да са по-големи от токовете за небалансиране по време на външната късо съединение. За да избегнете фалшиви аларми, когато една от линиите е прекъсната и оставащият максимален натоварващ ток преминава, трябва да е по-голям от разликата в потенциала на дисбаланса. Ако на линията има кръстосан тип, трябва да се осигурят допълнителни градуси.

Те ще позволят една линия да бъде защитена, когато се изключи паралелно. Обикновено те се използват за защита срещу претоварване при претоварване по време на външна късо съединение (в този случай няма диференциран защитен отговор). В допълнение, dopzaschita е резерв за диференциация (в случай, че последният е отказал).

Често се използва посока и недиректно предварително подсигуряване, прекъсване на захранването, и така нататък. Д. напречна посока на защита на диференциалното е с опростена конструкция е много надеждни и е широко използван в електрически напрежения от 35 хиляди. Волта. Ето и течове защитни функции, нейният принцип на действие е доста проста, но все пак трябва да се знае най-малко на основите на електротехниката, за да разберат всички тънкостите.