הגנה דיפרנציאלית לרוחב ואורכי: יישום ועיקרון הפעולה, יתרונות וחסרונות

כדי להבטיח את הפעולה לטווח ארוך של ציוד חשמלי, נעשה שימוש בסוגים שונים של הגנה. הגנה דיפרנציאלית הפכה לנפוצה בשל מהירותה הגבוהה. הוא משמש ברשתות עם נייטרלי מוארק מוצק להפעלה בטוחה של קווי מתח, מנועים חשמליים, מכונות טרומיות, שנאים, שנאים אוטומטיים וגנראטורים ממעגלים קצרים, כמו גם לבית להשתמש.

סוגי ותכונות של עבודה

הגנה דיפרנציאלית היא סוג של הגנת ממסר המתאפיינת בסלקטיביות מוחלטת ומהירות תגובה גבוהה מאוד. ישנם סוגים כאלה של הגנה דיפרנציאלית: רוחבי ואורכי. בחירת ההגנה הדיפרנציאלית המתאימה תלויה באופן ישיר במצב, ועל מנת שניתן יהיה ליישם אותה במדויק, אתה צריך לדעת באילו מקרים הוא מיושם, את עקרון הפעולה, כמו גם את החסרונות והמגבלות העיקריים.

הגנה לאורך

יש להתקין הגנה דיפרנציאלית אורכית כעיקרית להגנה על שנאים חזקים ושנאים אוטומטיים.

דרישות ראשוניות:

1. שנאים בודדים ושנאים אוטומטיים מ-6300 kVA.
2. שנאי הפעלה מקבילים ושנאים אוטומטיים עם הספק מ-4000 kVA.
3. קו תקשורת אמין ונטול רעשים בין 2 שנאים.
4. רובוטריקים ושנאים אוטומטיים בהספק של 1000 קילוואט (ניתוק זרם אינו יכול להשיג את הדרוש רגישות במקרה של קצר חשמלי במסופים עם מתח גבוה, בעוד ההגנה המרבית לא צריכה להיות יותר מ-0.5 שניות).
   instagram viewer

תכנית 1 - הגנה דיפרנציאלית אורכית של השנאי:

עקרון הפעולה של הגנה דיפרנציאלית מצטמצם להשוואת ערכי זרמי הפאזה הזורמים דרך הקטעים המוגנים של הקווים המתאימים. נעשה שימוש בשנאי זרם, המשמשים למדידת עוצמת הזרם בקטע המוגן של המעגל. הפיתולים המשניים של השנאים הללו מחוברים לממסרי הזרם, וכתוצאה מכך ההבדל בזרמים נופל על פיתול הממסר.

במהלך פעולה רגילה, ההבדל בערך הזרמים במעגל הממסר הנוכחי יהיה אפס. עם זאת, במקרה של קצר חשמלי, לא ההפרש ייכנס לסליל הממסר, אלא לסכום הזרמים. מגעי הממסר נסגרים, וניתנת פקודה לנתק לחלוטין את החלק הפגוע של המעגל.

עם זאת, כל זה עובד מצוין רק בתיאוריה. במקרה אמיתי, זרם שאינו אפס יזרום דרך הסליל של ממסר הזרם. זרם זה נקרא זרם לא איזון.

הסיבות העיקריות להופעת זרם חוסר איזון בפיתול ממסר הנוכחי:

1. למאפיינים של שנאים זרם יש לעתים קרובות מאפיינים מעט שונים. במפעל הייצור הם מיוצרים בזוגות, מאפיינים נבדקים ומותאמים מראש (שינוי מספר הסיבובים של הפיתולים כדי לעמוד בהתאמה של יחס הטרנספורמציה של השנאי, שהיא הכרחית לְהַגֵן).
2. התרחשות של זרם מגנט, המופיע בפיתולים של שנאי מוגן. במצב רגיל, הערך של זרם זה מגיע ל-5% מהנומינלי. כאשר השנאי במצב סרק, זרם זה לזמן קצר יכול לחרוג מהערך המדורג פי כמה.
3. חיבורים שונים של הפיתולים הראשוניים והמשניים של השנאי (כוכב ודלתא). בפרשנות זו, הווקטורים של הזרמים בפיתולים הראשוניים והמשניים יוזזו ב-30 מעלות, מה שיקשה על בחירת מספר הסיבובים. ניתן לפצות על כך בקלות על ידי חיבור הפיתולים כראוי (דלתא בצד הכוכב וכוכב בצד הדלתא).

יש לקחת בחשבון שמכשירים מודרניים המבוססים על מיקרו-מעבדים מסוגלים לפצות בעצמם ועל כך אתה רק צריך לציין בהגדרות של מכשיר זה.

הגנה לרוחב

חל על קווי מתח גבוה בלבד. הגנת דיפרנציאל רוחבי בוחרת ומנטרלת קו אחד פגום.

הוא מורכב מממסר זרם לכיוון הכוח, המחובר, כמו בהגנה הדיפרנציאלית האורכית, מהקטע המקביל להפרש הזרמים.

הזרם מסופק לממסר דרך מגעים מחוברים בסדרה ליציאה אוטומטית של הגנה כאשר קו הבעיה מנותק, על מנת למנוע את פעולתו במקרה של קצר חשמלי (קצר). המומנט של ממסר כיוון הכוח תלוי ישירות בזרם, במתח וגם בזווית שבין הכמויות הווקטוריות הללו.

במקרה של קצר חשמלי, ערך הזרם באחד הקווים יהיה גדול יותר מאשר בשני, ולזרם בממסר יהיה אותו כיוון כמו בקו הראשון. כתוצאה מכך, הממסר יסגור את המגע שלו (יהיה מספיק זרם כדי למשוך את הליבה), וההגנה הדיפרנציאלית תכבה את הקו עם ערך זרם גדול. אותו הדבר יקרה כאשר ערך הזרם הנקוב בקו השני יגדל, אך קבוצת המגעים האחרת תיפתח.

תכנית 2 - הגנה דיפרנציאלית של שנאי רוחבי

עקרון הפעולה של ההגנה הצידית זהה בערך לזה של ההגנה האורכית, אך יש הבדל עיקרי: יש להתקין שנאי זרם בקצות הקווים הבודדים המחוברים לזה אֲתַר.

יתרונות וחסרונות

למרות השימוש הנרחב שלו בשל מהירות התגובה הגבוהה שלו, לכל סוג של הגנה דיפרנציאלית יש יתרונות וחסרונות משלו.

יתרונות הגנה דיפרנציאלית אורכית:

1. סלקטיביות מוחלטת.
2. אפשרות לשימוש עם סוגי הגנה אחרים.
3. מצוין לקווי הולכה קצרים.
4. ניתוק מקטע החירום ברשת ללא דיחוי.

החסרונות של הגנה אורכית כוללים:

1. יעילות מופחתת בתכנון קווי תמסורת ארוכים.
2. נדרשים התקנים לניטור כשל של חוטי עזר כדי לתקן את ההגנה הדיפרנציאלית.
3. הופעת זרם חוסר איזון.
4. עלות גבוהה בעת שימוש בממסר (ממסר עם בלימה).
5. יישום מורכב מאוד (בנוסף נבנים קווי תקשורת לשנאים נוכחיים).

יתרונות הגנת עקיפה רוחבית:

1. סלקטיביות גבוהה (100%).
2. אינו משפיע על פעולתם של ממסרים אחרים במעגל.
3. תגובה מיידית.

חסרונות של הגנה לרוחב:

1. יש צורך הולך וגובר להפעיל מחדש את ההגנה כאשר היא מופעלת.
2. הוא אינו משמש כהגנה העיקרית והיחידה.
3. יש צורך לקחת בחשבון את האזורים המתים, מהם יש כמה.
4. אין אפשרות להגן על קצוות קו ועל פסי תחנת משנה.
5. לא ניתן לקבוע את מיקום הקצר.
6. הוא אינו משמש עבור קווי חשמל, שבהם נדרש לנתק רק חלקים פגומים.
7. לא ישים עם מפסקים.
8. יש צורך לנתק לחלוטין את הקו הפגום.

שימוש ביתי

ניתן להשתמש בסוגי הגנה אלו עבור בנייני מגורים ברשתות עם מתחים מ-230 עד 400 וולט, אולם התקנים אלו נקראים התקני דיפ. הם משני סוגים: מפסקי זרם דיפרנציאליים והתקני זרם שיורי. עקרון פעולתם מבוסס על תוצאה של חוק קירכהוף (חוק I), אשר מרמז על הכלל הבא: ערכי הזרמים הנכנסים והיוצאים חייבים להיות שווים. אם נוצר זרם דליפה, הערכים אינם תואמים, והאזור המוגן מנותק.

הגורמים העיקריים לזרם דליפה:

1. נגיעה בחלקי ציוד המופעלים על ידי בני אדם או בעלי חיים.
2. תקלות בבידוד של קו חיווט או ציוד.

במקרים מסוימים, האוטומציה (התקן דיפרנציאלי) מופעלת כאשר אין עומס (צרכני חשמל מחוברים). הסיבה העיקרית היא תקלה במכשיר או דליפת זרם בקופסת החיבורים עצמה. עם זאת, אם המכשיר תקין, אז במקרה זה יש צורך לכבות לחלוטין את כל המכונות לאחר ההתקן הדיפרנציאלי, וכל רכיבי המעגל נבדקים עבור התמוטטות למקרה. כדי לבחור הגנה דיפרנציאלית, יש צורך לקחת בחשבון את הנחות היסוד והתכונות של המעגלים החשמליים הכפופים להגנה.

הגנה דיפרנציאלית היא הבחירה הטובה ביותר עבור דירות עם חיווט ללא הארקה. כדי להבטיח את היעילות הגבוהה ביותר, יש צורך להתקין הגנה בעלת 3 רמות (מספר מכשירים עבור 10, 30 ו-100-300 mA).

להבטחת בטיחות יש לבדוק זאת על ידי לחיצה על כפתור "בדיקה" לפחות 2 פעמים בחודש, רצוי לעשות זאת באופן קבוע.

Difautomats - הגנה טובה יותר, המבצעת את הפונקציות של RCD ומפסק זרם. אם בדירה יש גנרטור, שהוא נפוץ, אז ניתן להחיל עליו גם הגנה מסוג זה. המעגל כולל ממסר זרם המתחבר לשנאי זרם. הממסר חייב להיות מותקן על הסטטור בין נקודות האפס המחוברות לכוכב. במהלך פעולה רגילה, ההגנה אינה פועלת, אך כאשר מתרחש קצר במעגל, מופיע הבדל בשטפים המגנטיים של ממסר הזרם וההגנה מופעלת.

ניתן ליישם גם הגנה דיפרנציאלית ולהגנה מפני קצרים רב פאזיים. לשם כך, עליך לרכוש מכשיר דיפרנציאלי מיוחד להגנה רב-פאזית.

שיפור האפקטיביות של הגנה דיפרנציאלית

למרות מספר עצום של יתרונות על פני סוגי מיגון אחרים, מיגון דיפרנציאלי מצריך הגברת יעילות פעולתו בשעת חירום במהלך פעולת גנרטורים. לשם כך, עליך להקפיד על הכללים הבאים:

1. הכללת נגדים נוספים לממסרי זרם המדידה.
2. מזעור ערכים א-מחזוריים והגדרת ניתוקים עבור זרמים חולפים בחוסר איזון.
3. יישום ממסר עם זמן תגובה מושהה.

לפיכך, הגנה דיפרנציאלית נמצאת בשימוש נרחב כדי להבטיח פעולה יציבה של ציוד חשמלי וקווי חשמל, הגנה מפני שריפות ואבוקות, עלויות כספיות בלתי צפויות, כמו גם לשמירה על חיים ובריאות אדם.