Boczna i wzdłużna ochrona różnicowa: zastosowanie i zasada działania, zalety i wady

Aby zapewnić długotrwałą eksploatację sprzętu elektrycznego, stosuje się różne rodzaje ochrony. Ochrona mechanizmu różnicowego stała się powszechna ze względu na dużą prędkość. Znajduje zastosowanie w sieciach z solidnie uziemionym punktem zerowym do bezpiecznej pracy linii energetycznych, silników elektrycznych, prefabrykowane maszyny, transformatory, autotransformatory i generatory od zwarć, a także do użytku domowego posługiwać się.

Rodzaje i cechy pracy

Zabezpieczenie różnicowe to rodzaj zabezpieczenia przekaźnikowego, który charakteryzuje się absolutną selektywnością i bardzo dużą szybkością odpowiedzi. Istnieją takie rodzaje ochrony różnicowej: poprzeczne i wzdłużne. Dobór odpowiedniego zabezpieczenia różnicowego zależy bezpośrednio od sytuacji i aby móc go dokładnie zastosować, musisz wiedzieć, w jakich przypadkach jest stosowany, zasadę działania, a także główne wady i ograniczenia.

Ochrona wzdłużna

Zabezpieczenie różnicowe wzdłużne musi być zainstalowane jako główne zabezpieczenie potężnych transformatorów i autotransformatorów.

Wymagania podstawowe:

1. Pojedyncze transformatory i autotransformatory od 6300 kVA.
2. Transformatory i autotransformatory pracujące równolegle o mocy od 4000 kVA.
3. Niezawodna i bezszumowa linia komunikacyjna pomiędzy 2 transformatorami.
4. Transformatory i autotransformatory o mocy 1000 kVA (odcięcie prądu nie może osiągnąć wymaganej) czułość w przypadku zwarcia na zaciskach wysokiego napięcia, przy czym maksymalna ochrona nie powinna być więcej niż 0,5 sekundy).

Schemat 1 - Zabezpieczenie różnicowe wzdłużne transformatora:

Zasada działania ochrony różnicowej sprowadza się do porównania wartości prądów fazowych przepływających przez chronione odcinki odpowiednich linii. Stosowane są przekładniki prądowe, które służą do pomiaru natężenia prądu w chronionym odcinku obwodu. Uzwojenia wtórne tych transformatorów są połączone z przekaźnikami prądowymi, w wyniku czego różnica prądów spada na uzwojenie przekaźnika.

Podczas normalnej pracy różnica wartości prądów w obwodzie przekaźnika prądowego będzie wynosić zero. Jednak w przypadku zwarcia różnica nie wejdzie do cewki przekaźnika, ale suma prądów. Styki przekaźnika zamykają się i wydawane jest polecenie całkowitego odłączenia uszkodzonej części obwodu.

Jednak to wszystko działa dobrze tylko w teorii. W rzeczywistym przypadku przez cewkę przekaźnika prądowego popłynie niezerowy prąd. Ten prąd nazywa się prądem asymetrii.

Główne przyczyny pojawienia się prądu asymetrii na uzwojeniu przekaźnika prądowego:

1. Charakterystyki przekładników prądowych często mają nieco inne właściwości. W zakładzie produkcyjnym produkowane są parami, ich właściwości są wstępnie sprawdzane i dostosowywane (zmiana liczba zwojów uzwojeń do zgodności z niezbędnym współczynnikiem transformacji transformatora ochraniać).
2. Występowanie prądu magnesującego, który pojawia się w uzwojeniach chronionego transformatora. W trybie normalnym wartość tego prądu osiąga 5% wartości nominalnej. Gdy transformator jest bezczynny, prąd ten przez krótki czas może kilkukrotnie przekroczyć wartość znamionową.
3. Różne połączenia uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora (gwiazda i trójkąt). W tej interpretacji wektory prądów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym będą przesunięte o 30 stopni, co utrudni dobór liczby zwojów. Można to łatwo skompensować przez prawidłowe podłączenie uzwojeń (trójkąt po stronie gwiazdy i gwiazda po stronie trójkąta).

Należy wziąć pod uwagę, że nowoczesne urządzenia oparte na mikroprocesorach są w stanie samodzielnie kompensować i do tego wystarczy określić w ustawieniach tego urządzenia.

Ochrona boczna

Dotyczy tylko linii wysokiego napięcia. Poprzeczne zabezpieczenie różnicowe wybiera i wyłącza jedną wadliwą linię.

Składa się z przekaźnika prądowego dla kierunku mocy, który jest połączony, podobnie jak w przypadku wzdłużnego zabezpieczenia różnicowego, z odpowiedniej sekcji z różnicą prądów.

Prąd jest doprowadzony do przekaźnika przez styki połączone szeregowo dla automatycznego wyjścia zabezpieczenia, gdy problematyczna linia jest odłączona, aby uniknąć jej działania w przypadku zwarcia (zwarcie). Moment obrotowy przekaźnika kierunku mocy zależy bezpośrednio od prądu, napięcia, a także od kąta między tymi wielkościami wektorowymi.

W przypadku zwarcia wartość prądu na jednej z linii będzie większa niż na drugiej, a prąd w przekaźniku będzie miał taki sam kierunek jak w pierwszej linii. W konsekwencji przekaźnik zamknie swój styk (prąd wystarczy, aby przyciągnąć rdzeń), a zabezpieczenie różnicowe wyłączy linię o dużej wartości prądu. To samo stanie się, gdy wartość prądu znamionowego w drugiej linii wzrośnie, ale druga grupa styczników otworzy się.

Schemat 2 - Zabezpieczenie transformatora poprzecznego

Zasada działania ochrony bocznej jest w przybliżeniu taka sama jak ochrona podłużna, ale istnieje główna różnica: przekładniki prądowe powinny być zainstalowane na końcach poszczególnych linii do nich podłączonych Strona.

Zalety i wady

Pomimo szerokiego zastosowania ze względu na dużą szybkość reakcji, każdy rodzaj zabezpieczenia różnicowego ma swoje zalety i wady.

Zalety wzdłużnego zabezpieczenia różnicowego:

1. Absolutna selektywność.
2. Możliwość stosowania z innymi rodzajami ochrony.
3. Doskonałe do krótkich linii przesyłowych.
4. Bezzwłoczne odłączenie awaryjnego odcinka sieci.

Wady ochrony podłużnej obejmują:

1. Zmniejszona wydajność w projektowaniu długich linii przesyłowych.
2. Do skorygowania zabezpieczenia różnicowego wymagane są urządzenia do monitorowania uszkodzenia przewodów pomocniczych.
3. Pojawienie się prądu niezrównoważenia.
4. Wysoki koszt przy zastosowaniu przekaźnika (przekaźnik z hamowaniem).
5. Bardzo złożona implementacja (dodatkowo budowane są linie komunikacyjne dla przekładników prądowych).

Zalety ochrony przed dyfrakcją poprzeczną:

1. Wysoka selektywność (100%).
2. Nie wpływa na działanie innych przekaźników w obwodzie.
3. Natychmiastowa odpowiedź.

Wady ochrony bocznej:

1. Istnieje rosnąca potrzeba ponownego uruchomienia ochrony po jej uruchomieniu.
2. Nie jest używany jako główna i jedyna ochrona.
3. Należy wziąć pod uwagę martwe strefy, których jest kilka.
4. Nie można chronić końców linii i szyn zbiorczych podstacji.
5. Nie można określić lokalizacji zwarcia.
6. Nie stosuje się go do linii elektroenergetycznych, gdzie wymagane jest odłączenie tylko uszkodzonych odcinków.
7. Nie dotyczy wyłączników automatycznych.
8. Konieczne jest całkowite odłączenie uszkodzonej linii.

Do użytku domowego

Tego typu zabezpieczenia mogą być stosowane w budynkach mieszkalnych w sieciach o napięciu od 230 do 400 woltów, jednak urządzenia te nazywane są urządzeniami zanurzeniowymi. Są dwojakiego rodzaju: wyłączniki różnicowe i wyłączniki różnicowoprądowe. Zasada ich działania opiera się na konsekwencji prawa Kirchhoffa (prawo I), co implikuje następującą zasadę: wartości prądów przychodzących i wychodzących muszą być równe. Jeśli generowany jest prąd upływu, wartości nie są zgodne, a chroniony obszar jest odłączony.

Główne przyczyny prądu upływu:

1. Dotykanie części sprzętu pod napięciem przez ludzi lub zwierzęta.
2. Awarie izolacji linii okablowania lub sprzętu.

W niektórych przypadkach automatyka (urządzenie różnicowe) jest wyzwalana, gdy nie ma obciążenia (podłączeni odbiorcy energii elektrycznej). Głównym powodem jest nieprawidłowe działanie urządzenia lub upływ prądu w samej skrzynce przyłączeniowej. Jeśli jednak urządzenie jest w dobrym stanie, w takim przypadku konieczne jest całkowite wyłączenie wszystkich maszyn za urządzeniem różnicowym, a wszystkie elementy obwodu są sprawdzane pod kątem awarii w obudowie. Aby wybrać ochronę różnicową, należy wziąć pod uwagę pomieszczenia i cechy obwodów elektrycznych podlegających ochronie.

Ochrona różnicowa to najlepszy wybór dla mieszkań z okablowaniem bez uziemienia. Aby zapewnić najwyższą wydajność, konieczne jest zainstalowanie 3-stopniowego zabezpieczenia (kilka urządzeń dla 10, 30 i 100-300 mA).

Aby zapewnić bezpieczeństwo, należy to sprawdzić, naciskając przycisk „Test” co najmniej 2 razy w miesiącu, zaleca się to regularnie.

Difautomaty - lepsza ochrona, która pełni funkcje RCD i wyłącznika. Jeśli w mieszkaniu znajduje się generator, który stał się powszechny, można do niego zastosować ten rodzaj ochrony. Obwód zawiera przekaźnik prądowy, który łączy się z przekładnikiem prądowym. Przekaźnik musi być zainstalowany na stojanie pomiędzy punktami zerowymi połączonymi w gwiazdę. Podczas normalnej pracy zabezpieczenie nie działa, ale gdy wystąpi zwarcie międzyzwojowe, pojawia się różnica w strumieniach magnetycznych przekaźnika prądowego i zabezpieczenie jest wyzwalane.

Można również zastosować ochronę różnicową oraz do ochrony przed zwarciami wielofazowymi. Aby to zrobić, musisz kupić specjalne urządzenie różnicowe do ochrony wielofazowej.

Poprawa skuteczności ochrony różnicowej

Pomimo ogromnej liczby przewag nad innymi rodzajami zabezpieczeń, zabezpieczenie różnicowe wymaga zwiększenia skuteczności jego działania w sytuacjach awaryjnych podczas pracy generatorów. Aby to zrobić, musisz przestrzegać następujących zasad:

1. Włączenie dodatkowych rezystorów do przekaźników prądowych pomiarowych.
2. Minimalizacja wartości aperiodycznych i ustawienie odcięcia dla przejściowych prądów asymetrii.
3. Zastosowanie przekaźnika z opóźnionym czasem odpowiedzi.

Dlatego szeroko stosowane jest zabezpieczenie różnicowe w celu zapewnienia stabilnej pracy urządzeń elektrycznych i linii energetycznych, ochrona przed pożarami i racami, nieprzewidzianymi kosztami finansowymi, a także ochrona życia i zdrowia osoba.