Дифференциальная защита линии принцип действия: 25. Продольная дифференциальная защита линий.

Содержание

Дифференциальная защита

Дифференциальная защита — электрическое устройство с относительным избирательным действием для защиты отд. аппаратов и одиночных линий (продольная защита) и параллельно работающих аппаратов и двухцепных линий (поперечная защита). Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении сил токов в двух или более контролируемых точках электрическое цепи.
При продольной дифференциальной защиты сравниваются силы токов и углы фазового сдвига ф токов в характерных точках цепи (например, в начале и конце защищаемой линии). Равенство этих токов свидетельствует об отсутствии повреждения в защищаемой зоне. На аварийные токи, возникающие вне этой зоны, и на сквозные токи КЗ, проходящие через неё, защита не реагирует. Сравнение токов по силе и углу ф производится реагирующим органом — реле.
Известны две принципиально различные схемы продольной дифференциальной защиты: с циркулирующими токами и уравновешенными напряжениями. В первой (наиболее распространённой) вторичные обмотки трансформаторов тока ТТ1 и ТТ2 (рис. 1, а) соединены так, что при КЗ вне защищаемой зоны (внешнее КЗ) токи, протекающие через реле Р, направлены встречно: при равенстве коэф. трансформации трансформаторов тока сила результирующего тока невелика или равна нулю, защита не срабатывает.


Рис. 1. Схемы продольной дифференциальной защиты: а — с циркулирующими токами: б — с уравновешенными напряжениями. Сплошные стрелки соответствуют режиму внешнего, а штриховые — режиму внутреннего короткого замыкания.
При КЗ в защищаемой зоне токи в первичных обмотках ТТ в начале и в конце линии направлены противоположно и через реле Р протекает результирующий ток, сила которого равна сумме сил токов во вторичных обмотках, что приводит к срабатыванию реле.
В схемах с уравновеш. напряжениями (рис. 1, б) вторичные обмотки трансформаторов тока соединяют так, чтобы при внеш. КЗ напряжения в них были направлены встречно, а реле Р включают в цепь соединит, проводов.
При КЗ в зоне защиты вторичные напряжения складываются и вызывают в реле ток, под действием которого оно срабатывает.

При поперечной дифференциальной защиты линии подсоединяют к шинам через отдельные выключатели (рис. 2, а) или через один общий выключатель (рис. 2, б). При норм, работе параллельных цепей и внешнем КЗ силы токов в этих цепях одинаковы или различаются мало; в случае КЗ в одной из цепей сила тока в ней возрастает.

рис. 2. Схемы поперечной дифференциальной защиты параллельных линий: а — с двумя выключателями: б — с одним выключателем. Сплошные стрелки соответствуют режиму внешнего, а штриховые — режиму внутреннего короткого замыкания.
Для цепей с общим выключателем Д. з, имеет наиболее простое исполнение, поскольку при КЗ в одной из цепей не требуется выявлять повреждённый участок, а достаточно лишь установить факт КЗ в защищаемой зоне. Для защиты понижающих трансформаторов тяговых подстанций дифференциальные защиты дополняют органом направления мощности, при трёхобмоточных трансформаторах используют устройство, суммирующее токи всех обмоток трансформаторов.

Дифференциальная защита: принцип работы и виды

Дифференциальная защита – подтип релейной защиты. Характеризуется быстротой действия и абсолютной селективностью. Область применения – безопасная работа двигателей, ЛЭП, сборных шин, трансформаторов и генераторов, автотрансформаторов, предохранение генераторов от многофазных коротких замыканий (КЗ).

Дифференциальная защита двигателя

Дифференциальные устройства защищают электроаппараты от межфазных замыканий. В системах с глухозаземленной нейтралью дифзащита предназначена для предотвращения коротких замыканий.

Выделяют два вида дифзащиты: продольную и поперечную.

Продольная дифзащита

Преимущества:

  • абсолютная селективность;
  • можно применять без ограничений с другими видами;
  • безотказна для ЛЭП небольшой длины;
  • без задержки во времени отключает аварийный участок сети.

Недостатки:

  • при проектировании дифзащиты для длинных ЛЭП значительно снижается эффективность ее действия. Для корректировки работы необходимы устройства контроля отказа вспомогательных проводов;
  • возникает ток небаланса;
  • высокая стоимость в случае применения реле с торможением;
  • сложность реализации – необходимо сооружение линии связи между участками проводников, к которым производится подключение трансформатора тока.

Области действия:

  • защита автотрансформатора и трансформатора;
  • защита на ПС одиночного трансформатора или автотрансформатора с установленной мощностью более 6300 кВА;
  • дифзащита параллельно работающих трансформаторов мощностью более 1000 кВА, если токовая отсечка выполняет корректно свою функцию.

Дифференциальная защита трансформатора

Принцип действия

Принцип работы аппаратов дифзащиты построен на сравнении значения токовых нагрузок, протекающих через защитные устройства на участках линии. Для замеров силы тока целесообразно применение трансформатора. Цепи двух ТТ соединяют с реле так, чтобы на него не действовала разница значений тока между обмотками трансформаторов.

В реальных условиях эксплуатации всегда присутствует электроток небаланса.

Возникновение тока небаланса

  • Возникновение намагничивающихся токов в обмотках трансформатора.  В некоторых случаях, например, от действия переключения из режима ХХ на полную нагрузку, его значение может превышать номинальное. В связи с этим, ток уставки реле выбирают большим, чем максимальное значение намагничивающегося тока.
  • ТТ не всегда абсолютно точно совпадают друг с другом по техническим характеристикам. Чтобы избежать негативных последствий, принцип испытаний трансформаторов на производстве заключается в подборе подходящих пар, которые поставляются в комплектах.
  • Соединение обмоток. При разных соединениях (звезда-треугольник, например) также возникают токи небаланса. Уравнивание значений электротока невозможно решить путем подбора витков токового трансформатора. Сдвиг угла компенсируется соединением обмоток: треугольник для звезды и, наоборот.

Современная микропроцессорная продольная дифзащита снабжается устройством компенсации электротока небаланса.

Поперечная дифзащита

Применяется для предохранения нескольких линий электропередачи от КЗ, подключенных под одну систему шин.

Принцип работы

Поперечная дифзащита включает токовое реле также, как и продольная – от разности токов защищаемых линий.

Токовое реле сравнивает значения нагрузок каждого трансформатора. В отличие от продольной, для поперечной защиты ТТ могут быть установлены на разных ЛЭП, отходящих от единого источника электропитания. Пример – несколько фидеров, действующих от одного автоматического выключателя. Принцип действия защиты дифференциальной не позволяет ей срабатывать от действия внешних КЗ. Поперечная защита срабатывает, когда разница значений не будет равна нулю, т.е. возникает аварийная ситуация на одной из линий.

Схема срабатывания защиты

Токовые цепи подключаются на разность значений двух ЛЭП. Если происходит короткое замыкание на одной из линий, токовая нагрузка одного трансформатора (подключенном к ЛЭП с КЗ) становится больше, чем другого. Реле реагирует на разность значений и срабатывает отключение аварийной ЛЭП. Устройство защиты рассчитано на выбор и отключение только той линии, которая повреждена.

Таким образом, если срабатывает поперечная дифференциальная защита, обслуживающий персонал самостоятельно определяет поврежденный участок линии, отключает его, выводит реле из действия и включает работоспособные участки ЛЭП.

Преимущества:

  • 100% селективность;
  • не влияет на работу других реле;
  • не имеет временного промежутка отключения – срабатывает мгновенно.

Недостатки:

  • необходим принудительный повторный запуск после срабатывания отключения;
  • не может применяться как основная единственная защита;
  • необходимо применение дополнительных мероприятий для мониторинга мертвых зон;
  • не защищает концы линии и ошиновку на ПС – имеет несколько мертвых зон;
  • самостоятельно не определяет место действия КЗ;
  • не применяется для ЛЭП с автоматическими выключателями, где требуется отключение лишь поврежденных участков ЛЭП;
  • необходимость полного выведения из действия одной линии.

Область применения

  • Устанавливается на линиях 35-220 кВ.
  • Поперечная дифференциальная защита используется на параллельных ЛЭП с двумя источниками напряжения как резервная, на линиях с односторонним питанием – как основная. При двухстороннем питании ТТ устанавливаются с обоих концов линии, при одностороннем – лишь на источнике питания. Имеет место на ЛЭП с одинаковым сопротивлением (провода и кабели одного сечения, одинаковая нагрузка).

Если мертвая зона на ЛЭП составляет не более 10%, то такую ЛЭП можно считать эффективно защищенной.

Дифзащита в сетях 0,23-0,4 кВ

Для повышения эффективности работы ЛЭП применяются устройства, принцип действия которых основан на магнитно-электрических реле.

Принцип работы

Дифаппараты (дифференциальные автоматы и устройства защитного отключения), установленные на вводах в жилые и административные здания, при прохождении электротока через них, сравнивают значения входящего и выходящего тока.

Если величины, не совпадают, то происходит автоматическое разъединение цепи.

Причины возникновения тока утечки:

  • прикосновение живых организмов к оголенным токопроводам;
  • пробои в изоляции электропроводки, кабелей бытовых электроприборов.

Если автоматика срабатывает без нагрузки, то такой прибор нельзя считать исправным, или в самом распределительном щите протекают токи утечки. Если заведомо известно, что аппарат исправен, необходимо отключить все автоматы после УЗО. Принцип последовательного их переподключения определяет аварийный участок электроцепи.

При первом срабатывании отключения УЗО, необходимо запустить его снова, т.к. возможны ложные срабатывания устройства. Если отключение повторяется, то в сети присутствует неисправность.

Величины отсечки дифзащиты выбирают из стандартного ряда в зависимости от назначения: пожаробезопасность, вводные дифавтоматы, квартирные и фидерные УЗО, УЗО для влажных и детских комнат. УЗО на 10 и 30 мА защищают человека от фибрилляции желудочков.

Реализуется путем установки дифференциальных автоматов и УЗО на вводах в коттеджи, групповых щитках. Принято считать, что наиболее эффективная безопасность – трехуровневая, когда действуют несколько устройств: 100-300, 30 и 10 мА одновременно.

Дифференциальная токовая защита может быть эффективна в квартирах с проводкой без заземления. Она чувствительна к токам утечки, поэтому обеспечивает полную безопасность от поражения электротоком.

Устройство защитного отключения

Необходимо регулярно проверять работоспособность устройств защитного отключения (не реже 1 раза в 3 месяца). Для чего на корпусе устройства предусмотрена кнопка «ТЕСТ».

Дифференциальные автоматы совмещают в себе функции выключателя и УЗО:

  • защищают линии от перегрузки;
  • расцепление контактов при наличии токов утечки.

Современная дифференциальная токовая защита способна обеспечить полную безопасность от поражения электричеством.

Поперечная дифзащита генераторов

Принцип действия

Схема включает в себя токовое реле, подключенное к ТТ. Реле устанавливается между нулевыми точками статора, включенными по схеме «звезда». При безаварийной работе разница токов равна нулю. Если происходит витковое замыкание, появляется разница и срабатывает дифференциальная защита. Также выполняет функцию защитного устройства от многофазных КЗ:

  • на генераторах с прямым охлаждением устанавливаются токовые отсечки без задержки во времени;
  • на устройствах с косвенным охлаждением с дифзащитой совместно устанавливают реле времени.

Защитный аппарат для генератора

Повышение эффективности дифзащиты

  • Включение в цепь измерительных токовых реле дополнительных добавочных сопротивлений. Применяется для маломощных генераторов.
  • Исключение апериодической величины токовых нагрузок небаланса.
  • Отстройка отсечки от переходных токов небаланса. Единственным недостатком метода является снижение быстродействия дифференциальных устройств. Применяется в реле РНТ для повышения надежности работы насыщающегося трансформатора.
  • Использование реле с торможением. Способ значительно удорожает систему защитных мероприятий.

Защита трансформаторов. Видео

Видео ниже рассказывает об особенностях дифференциальной защиты трансформаторов.

Дифференциальная защита – важное мероприятие для стабилизации работы электрооборудования и ЛЭП. Современные технологии разработаны с учетом особенностей работы практически каждого электротехнического устройства. Эффективно запроектированная дифзащита позволяет повысить надежность линий и оборудования и снизить стоимость их эксплуатации.

Оцените статью:

8.6. Продольная дифференциальная защита. Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

8.6. Продольная дифференциальная защита

Принцип действия защиты основан на сравнении значений и фаз тока в начале и в конце линии. Как правило, при токах до 2,5-кратных по отношению к току срабатывания сравниваются значения и фазы токов, а при б?льших кратностях сравниваются только фазы этих токов.

Вторичные обмотки ТТ с обеих сторон линии соединяются между собой проводами, как показано на рис. 8.8, а для выполнения дифференциальной защиты параллельно ТТ (дифференциально) включают измерительный орган тока ОТ.

При одинаковых коэффициентах трансформации ТТ при нормальной работе и при внешнем КЗ вторичные токи равны и направлены в ОТ встречно, в результате чего ток в обмотке ОТ равен нулю, и ОТ не действует.

Таким образом, продольная дифференциальная защита реагирует на полный ток КЗ в защищаемой зоне, обеспечивая мгновенное отключение поврежденной линии.

Для отключения протяженных линий с двух сторон необходимо подключение по дифференциальной схеме двух органов тока на ПС по обоим концам линии. Такое подключение приводит к неравномерному распределению вторичных токов между ними (обратно пропорционально сопротивлениям цепей), появлению тока небаланса и понижению чувствительности защиты. Для отстройки от токов небаланса в защите применены дифференциальные реле тока с торможением, обладающие повышенной чувствительностью.

При значительной длине соединительных проводов имеют место сопротивления, многократно превышающие допустимое сопротивление нагрузки для ТТ. Для снижения нагрузки применяются специальные ТТ с коэффициентом трансформации n, с помощью которых ток, проходящий по проводам, уменьшается в п раз, и тем самым нагрузка от соединительных проводов снижается в n2 раз.

Контроль исправности соединительных проводов необходим для выявления и устранения их обрывов, КЗ между ними, замыкания одного провода на землю.

При обрыве соединительного провода ток в рабочей и тормозной обмотках реле становится одинаковым и защита неправильно сработает при сквозном КЗ и даже при токе нагрузки (в зависимости от Iс.з.).

Высокая стоимость соединительных проводов во вторичных цепях продольной дифференциальной защиты ограничивает область ее применения линиями малой протяженности (до 10–15 км).

Замыкание между соединительными проводами шунтирует собой рабочие обмотки реле, вследствие чего защита откажет в работе при КЗ в защищаемой зоне.

Исправность соединительных проводов контролируется специальным устройством, принцип действия которого основан на том, что на рабочий переменный ток, циркулирующий в соединительных проводах при их исправном состоянии, накладывается выпрямленный постоянный ток, не оказывающий влияние на работу защиты. При обрыве соединительных проводов постоянный ток исчезает и реле контроля снимает оперативный ток с защит на обеих ПС. При замыкании соединительных проводов между собой подается сигнал о выводе защиты из действия со стороны ПС, где нет выпрямленного тока.

Для того чтобы после окончания работ на соединительных проводах проверить их исправность, включается устройство контроля на ПС, где оно не имеет выпрямителя; при этом должен появиться сигнал неисправности. Затем подачей выпрямленного напряжения на соединительные провода устройство контроля включают на другой ПС и проверяют, есть ли сигнал о повреждении.

Комплект продольной дифференциальной защиты одного участка защищаемого присоединения состоит из двух полукомплектов защиты, расположенных по обоим концам защищаемого участка, и соединительных проводов. В полукомплект защиты одного конца защищаемого участка входят: дифференциальное блок-реле; устройство контроля; изолирующий трансформатор.

На другом конце участка устанавливается такой же полукомплект.

Для отстройки защиты от действия разрядников в сетях с большими токами замыкания на землю (при наличии заземленных нейтралей с обеих сторон защищаемого участка) в комплектах защиты используется реле тока нулевой последовательности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Дифференциальная защита: принцип действия, устройство, схема.

Дифференциальная защита трансформатора. Продольная дифференциальная защита линий | 4 info

В статье вы узнаете о том, что такое дифференциальная защита, как она работает, какими положительными качествами обладает. Также будет рассказано о том, какие имеются недостатки у дифзащиты линий электропередач. Также вы ознакомитесь с практическими схемами защиты устройств и линий электропередач.

Дифференциальный тип защиты на данный момент считается самым распространенным и быстродействующим. Он способен обезопасить систему от межфазных замыканий. А в тех системах, в которых используется глухозаземленная нейтраль, он может без труда предотвратить возникновение однофазных КЗ. Дифференциальный тип защиты применяется для того, чтобы обезопасить линии электропередач, электродвигатели повышенной мощности, трансформаторы, генераторы.

Всего имеется два типа дифзащиты:

  1. С напряжениями, уравновешивающими друг друга.
  2. С циркулирующим током.

В этой статье будут рассмотрены оба этих типа дифзащиты, чтобы узнать как можно больше о них.

Дифзащита с использованием циркулирующих токов

Принцип заключается в том, что сравниваются токи. А если быть точнее, то происходит сравнение параметров в начале элемента, защита которого осуществляется, а также в конце. Используется данная схема при осуществлении продольного типа и поперечного. Первые используются для обеспечения безопасности одиночной линии электропередачи, электромоторов, трансформаторов, генераторов. Продольная дифференциальная защита линий очень распространена в современной электроэнергетике. Второй тип дифзащиты применяется при использовании линий электропередач, функционирующих параллельно.

Продольная дифференциальная защита линий и устройств

Чтобы осуществить защиту продольного типа, необходимо с обоих концов установить одинаковые трансформаторы тока. Их вторичные обмотки должны быть соединены друг с другом последовательно при помощи дополнительных электропроводов, которыми необходимо подключать токовые реле. Причем эти токовые реле необходимо соединять со вторичными обмотками параллельно. При нормальных условиях, а также при наличии внешнего короткого замыкания в обеих первичных обмотках трансформаторов будет протекать одинаковый ток, который окажется равным как по фазе, так и по величине. По обмотке электромагнитного тока реле будет протекать немного меньшее его значение. Вычислить его можно по простой формуле:

Ir=I1-I2.

Предположим, что токовые зависимости трансформаторов будут полностью совпадать. Следовательно, вышеупомянутая разность значений токов близко или равна нулю. Другими словами, Ir=0, а защита в это время не работает. Во вспомогательной электропроводке, которая соединяет вторичные обмотки трансформаторов, происходит циркуляция тока.

Схема продольного типа дифференциальной защиты

Такая схема дифференциальной защиты позволяет получить по величине равные значения токов, которые протекают по вторичной цепи трансформаторов. Исходя из этого, можно сделать вывод, что эту схему защиты назвали так из-за принципа действия. При этом в зону защиты попадает тот участок, который находится непосредственно между токовыми трансформаторами. В том случае, если имеется короткое замыкание, в зоне защиты при питании с одной стороны от трансформатора по обмотке электромагнитного реле протекает ток I1. Направляется он во вторичную цепь трансформатора, который установлен на другой стороне линии. Необходимо обратить внимание на то, что во вторичной обмотке очень большое сопротивление. Следовательно, ток практически не протекает через нее. По такому принципу работает дифференциальная защита шин, генераторов, трансформаторов. В том случае, когда I1 окажется равным или большим, нежели Ir, начинает срабатывать защита, производя размыкания контактной группы выключателей.

Короткое замыкание и защита цепи

В случае короткого замыкания внутри защищенной зоны, с обеих сторон через электромагнитное реле протекает ток, равный сумме токов каждой обмотки. В этом случае также включается защита, размыкая контакты выключателей. Все вышеизложенные примеры предполагают, что все технические параметры трансформаторов полностью одинаковы. Следовательно, Ir=0. Но это идеальные условия, в реальности из-за небольших различий при выполнении магнитных систем первичных токов, электроприборы существенно отличаются друг от друга, даже однотипные. Если имеются различия в характеристиках токовых трансформаторов (когда реализуется дифференциально-фазная защита конструкции), то величины токов вторичных цепей будут различаться, даже если первичные абсолютно одинаковы. Теперь нужно рассмотреть, как работает схема дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании на линии электропередач.

Внешнее короткое замыкание

При наличии внешнего короткого замыкания через электромагнитное реле дифзащиты будет проходить ток небаланса. Его значение напрямую зависит от того, какой ток проходит по первичной цепи трансформатора. В режиме нормальной нагрузки его значение невелико, но при наличии внешнего КЗ он начинает увеличиваться. Его значение зависит также от времени после начала КЗ. Причем максимального значения он должен достичь в первые несколько периодов после начала замыкания. Именно в это время по первичным цепям трансформаторов протекает весь I КЗ.

Стоит также отметить, что сначала I КЗ состоит из двух типов тока – постоянного и переменного. Их еще называют апериодическими и периодическими составляющими. Устройство дифференциальной защиты таково, что при этом наличие в токе апериодической составляющей всегда должно вызывать чрезмерное насыщение магнитной системы трансформатора. Следовательно, разность потенциалов небаланса резко увеличивается. Когда ток короткого замыкания начинает уменьшаться, снижается и значение небаланса системы. По такому принципу осуществляется дифференциальная защита трансформатора.

Чувствительность защитных конструкций

Все типы дифзащиты быстродействующие. И они не работают при наличии внешних КЗ, поэтому необходимо выбирать электромагнитные реле, учитывая максимально возможный ток небаланса в системе при наличии внешнего короткого замыкания. Стоит обратить внимание на то, что у защиты такого типа получается крайне низкая чувствительность. Чтобы ее повысить, необходимо соблюсти множество условий. Во-первых, нужно применять трансформаторы тока, у которых не происходит насыщения магнитопроводов в момент, когда по первичной цепи протекает ток (независимо от его значения). Во-вторых, желательно использовать электроприборы быстронасыщающегося типа. Их нужно подключать к вторичным обмоткам элементов, защита которых производится. Электромагнитное реле подключается к быстронасыщающемуся трансформатору (дифференциальная токовая защита становится максимально надежной) параллельно его вторичной обмотке. Именно так работает дифференциальная защита генератора или трансформатора.

Увеличение чувствительности

Допустим, произошло внешнее КЗ. При этом по первичным цепям защитных трансформаторов протекает некоторый ток, состоящий из апериодической и периодической составляющих. Такие же «компоненты» присутствуют в токе небаланса, который протекает по первичной обмотке быстронасыщающегося трансформатора. При этом апериодическая составляющая тока значительно насыщает сердечник. Следовательно, трансформация тока при этом во вторичную цепь не происходит. При затухании апериодической составляющей происходит значительное уменьшение насыщения магнитопровода, и постепенно во вторичной цепи начинает появляться некоторое значение тока. Но максимальный уровень тока небаланса окажется намного меньшим, нежели в случае отсутствия быстронасыщающегося трансформатора. Следовательно, увеличить чувствительность можно путем установки значения тока защиты меньше или равным максимальному значению разности потенциалов небаланса.

Положительные качества дифференциальной защиты

Во время первых периодов магнитопровод насыщается очень сильно, трансформация практически не происходит. Но после того как затухнет апериодическая составляющая, периодическая часть начинает трансформироваться во вторичной цепи. Стоит обратить внимание на то, что у нее очень большое значение. Следовательно, электромагнитное реле срабатывает и производит отключение защищаемой цепи. Очень низкий уровень трансформации первые примерно полтора периода времени замедляет действие цепи защиты. Но это не играет большой роли при построении практических схем защиты электроцепей.

Дифференциальная защита трансформатора не срабатывает в случаях, если имеются повреждения электрической цепи вне зоны защиты. Поэтому временная выдержка и селективность не требуется. Время срабатывания защиты колеблется в интервале от 0,05 до 0,1 секунды. Это огромное преимущество такого типа дифзащиты. Но есть еще одно преимущество — очень высокая степень чувствительности, в особенности при использовании быстронасыщающегося трансформатора. Среди более мелких преимуществ стоит отметить такие, как простота и очень высокая надежность.

Отрицательные свойства

Но как продольная, так и поперечная дифференциальная защита имеет и недостатки. Например, она не способна защитить электрическую цепь при воздействии коротких замыканий извне. Также она не способна разомкнуть электрическую цепь при воздействии сильной перегрузки.

К сожалению, защита может сработать при повреждении вспомогательной электроцепи, к которой произведено подключение вторичной обмотки. Но все преимущества дифзащиты с циркулирующим током перебивают эти мелкие недостатки. Но они способны защитить линии электропередач очень маленькой протяженности, не более километра.

Они очень часто используются при реализации защиты проводов, с помощью которых запитываются разнообразные устройства, необходимые для функционирования электрических станций, генераторов. В том случае, если длина электролинии очень большая, например составляет несколько десятков километров, защиту по данной схеме выполнить очень сложно, так как необходимо использовать провода с очень большим сечением для соединения электромагнитных реле и вторичной обмотки трансформаторов.

В том случае, если использовать стандартные провода, то нагрузка на трансформаторы тока окажется чересчур большой, равно как и ток небаланса. А вот что касается чувствительности, то она оказывается крайне низкой.

Конструкции реле защиты и область применения схем

В электролиниях очень большой протяженности используется схема, в которой находится защитное реле, имеющие особую конструкцию. С его помощью можно обеспечить нормальный уровень чувствительности, а соединительные провода применить стандартные. Поперечная дифзащита срабатывает при помощи сравнения тока в двух линиях по фазам и величинам.

Дифзащита быстродействующая применяется в линиях электропередач, в которых протекает напряжение в диапазоне 3-35 тыс. вольт. При этом обеспечивается надежная защита от межфазного КЗ. Дифзащита выполняется как двухфазная по причине того, что электросеть с вышеупомянутыми рабочими напряжениями не заземлена нейтралями. Либо же нейтраль соединена с заземлением посредством дугогасящей катушки.

Вспомогательные провода в конструкции защитных цепей

Трансформаторы тока находятся в относительной близости друг к другу. Следовательно, вспомогательные провода имеют довольно малую длину. При использовании проводов маленького диаметра на трансформаторы будет воздействовать относительно низкая нагрузка. Что касается тока небаланса, то он также небольшой. А вот степень чувствительности оказывается весьма высокой. В случае отключения какой-либо линии дифзащита становится токовой, временной выдержки и селективности нет. Чтобы исключить ложные срабатывания, блок-контакты линий разъединяют цепь.

Поперечно направленная дифзащита цепей

Поперечно направленная защита широко используется при разработке систем линий, функционирующих параллельно. С обеих сторон линии устанавливаются выключатели. Суть в том, что такие по конструкции линии очень сложно защитить при помощи простых схем. Причина – невозможно достичь нормального уровня селективности. Чтобы улучшить селективность, необходимо тщательно подбирать выдержку времени. Но в случае использования поперечно направленной дифзащиты выдержка времени не нужна, селективность довольно высокая. У нее есть основные органы:

  1. Направление мощности. Зачастую применяются реле направления мощности с двусторонним действием. Иногда используют пару реле дифференциальной защиты с односторонним действием, которые работают при различных направлениях мощности.
  2. Пусковой – как правило, в его роли используют быстродействующие реле с максимально возможным током.

Конструкция системы такова, что на линиях производится установка трансформаторов тока со вторичными обмотками, соединенными в схему с циркулирующим током. А вот все токовые обмотки включаются последовательно, после чего их соединяют при помощи дополнительных проводов к трансформаторам тока. Чтобы работала дифференциально-фазная защита, к реле подводится напряжение при помощи сборных шин установок. Именно на них производится монтаж всего комплекта. Если посмотреть на схему включения вторичных цепей трансформаторов и защитного реле, то можно сделать вывод о том, почему ее называют «направленной восьмеркой». Вся система выполнена двумя комплектами. На каждом конце линии находится один комплект, благодаря которому обеспечивается дифференциальная токовая защита линии электропередач.

Схема с однофазным реле

Напряжение к реле защиты подводится обратным по фазе тому, что нужно для отключения одной линии с повреждением. В нормальной работе (в том числе при наличии внешнего короткого замыкания) по обмоткам реле проходит лишь ток небаланса. Чтобы не произошло ложных отключений, нужно, чтобы пусковые реле имели ток срабатывания больше, нежели ток небаланса. Рассмотрим работу защиты двух линий.

В момент начала короткого замыкания в зоне защиты второй линии протекает некоторый ток. Стоит обратить внимание на то, что:

  1. Пусковое реле срабатывает.
  2. Со стороны одной подстанции реле направлений мощности размыкает контакты выключателя.
  3. Со стороны второй подстанции также происходит отключение линии при помощи выключателей.
  4. В реле направления мощности момент вращения отрицательный, следовательно, контакты разомкнуты.

В обмотках реле защиты первой линии изменяется направление движения тока (относительно первой линии) во время короткого замыкания. Реле направлений мощности удерживает контактную группу в разомкнутом состоянии. Выключатели со стороны обеих подстанций размыкаются.

Только такая дифференциальная защита линии может нормально функционировать лишь при параллельной работе обеих линий. В том случае, если отключается одна из них, нарушается принцип работы дифзащиты. Следовательно, в дальнейшем защита приводит к неселективности отключения второй линии во время внешних коротких замыканий. В этом случае она становится обычной направленной токовой, причем она не имеет временной выдержки. Чтобы избежать этого, поперечно направленная защита во время отключения одной линии автоматически выводится при помощи разрыва блок-контактом цепи.

Дополнительные типы защиты

Токи срабатывания пусковых реле должны быть больше, чем токи небаланса во время внешнего короткого замыкания. Чтобы избежать ложных срабатываний при отключении одной из линий и прохождении по оставшейся максимального тока нагрузки, необходимо, чтобы он был больше разности потенциалов небаланса. При наличии на линии дифзащиты поперечно направленного типа необходимо предусмотреть дополнительные степени.

Они позволят проводить защиту одной линии при отключении параллельно работающей. Как правило, они используются для защиты от сверхтока перегрузки во время внешнего короткого замыкания (в этом случае не происходит реагирование дифференциальной защиты). Ко всему прочему, допзащита является резервной к дифференциальной (в том случае, если последняя отказала).

Зачастую применяются направленные и ненаправленные токовые защиты, отсечки и т. д. Поперечно направленная дифференциальная защита проста по конструкции, весьма надежна и получила широкое применение в электросетях с напряжением от 35 тыс. вольт. Вот так и функционирует дифференциальная защита, принцип действия ее довольно простой, но все равно нужно знать хотя бы основы электротехники, чтобы разобраться во всех тонкостях.

Дифференциальная защита — линия — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Дифференциальная защита — линия

Cтраница 1

Дифференциальная защита линий подразделяется на продольную и поперечную защиты. Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов в начале и конце линии. На рис. X, 14 изображена упрощенная схема продольной дифференциальной защиты линии с циркулирующими токами, при которой каждый из трансформаторов тока, установленных в начале и конце одной фазы линии, при помощи соединительных проводов подключается к общему реле дифференциальной защиты.  [1]

Быстродействующие высокочастотные и дифференциальные защиты линий электропередач и электрических агрегатов быстро ликвидируют возникающие аварийные режимы и гарантируют нормальную работу при различном изменении конфигурации электросети.  [2]

Для дифференциальных защит линий, где постоянная времени при внешних коротких замыканиях меньше, БНТ применяются реже.  [3]

В дифференциальных защитах линий трансформаторы тока, соединяемые в дифференциальную схему, находятся на значительном расстоянии. Соединительные провода между ними имеют большое сопротивление и во много раз превышают допустимые пределы нагрузки самых мощных современных трансформаторов тока.  [5]

При проверке схемы дифференциальной защиты линии с использованием двух однофазных нагрузочных трансформаторов, соединенных в открытый треугольник ( рис. 5 — 137), могут быть использованы сварочные трансформаторы.  [7]

Токи небаланса в дифференциальных защитах линий при сквозных коротких замыканиях могут достигать значительных величин не только в переходных режимах, но и в установившихся. Повышенное значение токов небаланса может обусловливаться большими кратностями токов сквозного короткого замыкания, вынужденной неоднородностью трансформаторов тока по концам линии из-за разнотипного оборудования подстанции и значительной нагрузкой трансформаторов тока сопротивлением соединительных проводов. В схемах с циркуляцией токов, кроме того, появляется дополнительный ток небаланса за счет влияния сопротивления соединительных проводов на токораспределение.  [8]

Устройство дифференциальной защиты трансформатора сложнее устройства дифференциальной защиты линии, так как необходимо выравнивать токи, подводимые к реле как по фазе, так и по величине, и отстраивать защиту от бросков намагничивающего тока. Отстройка защиты от бросков намагничивающего тока осуществляется в результате включения ее токовых реле через быстронасыщающиеся промежуточные трансформаторы БНТ. Величины токов выравнивают вспомогательными автотрансформаторами ВУ-25, а фазы — схемой соединения вторичных обмоток трансформаторов тока.  [9]

Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.  [11]

Для пояснения принципа действия на рис. 8 показана схема дифференциальной защиты линии с односторонним питанием для одной фазы. Защита выполнена на однотипных трансформаторах тока с одинаковыми коэффициентами трансформации.  [13]

Указанный способ снижения нагрузки соединительных проводов используется во всех дифференциальных защитах линий.  [14]

Однако следует иметь в виду, что в дифференциальной защите трансформатора ток небаланса больше, чем в дифференциальной защите линии, на величину тока намагничивания, проходящего только через один комплект трансформаторов тока со стороны питания. В нормальном режиме и при коротких замыканиях ток намагничивания незначителен ( обычно не превышает 3 — 5 %) и может не приниматься во внимание. Однако при включении трансформатора под напряжение или при восстановлении напряжения после короткого замыкания возникает быстро затухающий ( в течение 0 7 — 1 сек) бросок тока намагничивания до значения, в 8 — 10 раз превышающего номинальный ток трансформатора. От этих бросков тока намагничивания дифференциальная защита должна быть отстроена.  [15]

Страницы:      1    2

Дифференциальная токовая защита | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Дифференциальная токовая защита
Дифференциальная защита является одной из наиболее распространенных быстродействующих защит от междуфазных коротких замыканий, а в системах с глухозаземленной нейтралью — и от однофазных коротких замыканий. Дифференциальные защиты широко применяют для защиты линий электропередачи, синхронных генераторов, силовых трансформаторов, а также синхронных и асинхронных электродвигателей большой мощности.
Возможны два принципа выполнения дифференциальных защит: 1) циркулирующими токами и 2) с уравновешенными напряжениями. Защиты с циркулирующими токами в настоящее время имеют преимущественное применение. Их мы и рассмотрим.
Дифференциальной защитой с циркулирующими токами называют защиту, работа которой основана на принципе сравнения токов, например, в начале и конце защищаемого элемента. Дифференциальный принцип применяют для продольных, а также для поперечных защит. Продольные дифференциальные защиты применяют для одиночных линий электропередачи, для синхронных генераторов, силовых трансформаторов, а также для электродвигателей, а поперечные дифференциальные защиты—для параллельно работающих линий электропередачи.
Для осуществления дифференциальной продольной защиты линии на обоих ее концах устанавливают однотипные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых с помощью вспомогательных проводов соединяют между собой последовательно; к вспомогательным проводам параллельно присоединяют токовое реле.
При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании, например в точке К-1, токи в первичных обмотках трансформаторов тока равны по величине и совпадают по фазе. Через обмотку реле протекает разность вторичных токов, т. е. Ip = I1 – I2.
Если предположить, что характеристики токовых зависимостей трансформаторов тока полностью совпадают, то указанная разность токов равна нулю, т. е. Ip = 0, защита не действует. Во вспомогательных проводах защиты при этом циркулирует ток, равный по величине вторичному току трансформаторов тока. По этой причине данную схему и называют схемой с циркулирующими токами. Защищаемой зоной является участок, заключенный между трансформаторами тока. В случае короткого замыкания в защищаемой зоне и при одностороннем питании через обмотку реле проходит ток I1 от трансформатора тока, установленного со стороны питания (во вторичную обмотку трансформатора тока, установленного с другой стороны линии, при этом ток почти совершенно не проходит вследствие большого сопротивления его вторичной обмотки). Если Ip = I1 будет равен или больше Ip, то защита сработает и отключит выключатели В-1 и В-2.
При коротком замыкании в защищаемой зоне и двустороннем питании через реле проходит ток (принимаем ток короткого замыкания чисто индуктивным) Ip = I1 + I2, защита срабатывает и отключает В-1 и В-2.
Выше при рассмотрении короткого замыкания в точке К-1 мы предполагали, что характеристики трансформаторов тока полностью совпадают, и поэтому принимали Ip = 0. В действительности же благодаря некоторому различию в выполнении магнитных систем первичного тока, трансформаторов тока характеристики
токовых зависимостей двух даже однотипных трансформаторов тока никогда точно не совпадают. Различие указанных характеристик трансформаторов
тока обусловливает и различие в величинах их вторичных токов при одном и том же значении первичного тока.
Вследствие этого при нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании (точка К-1) через реле дифференциальной защиты протекает некоторый тон Інб, называемый током небаланса. Значение последнего при прочих равных условиях зависит от величины первичного тока. При нормальной нагрузке Інб ток небаланса сравнительно невелик (Інб.н) при внешнем коротком замыкании ток небаланса увеличивается, достигая, например, при первичном токе Ік-1 значения Інб.к-1.
Значение тока небаланса зависит также от момента времени после короткого замыкания. Наибольшего значения Інб.макс. ток небаланса достигает в первые периоды внешнего короткого замыкания, когда через первичные обмотки трансформаторов тока проходит полный ток короткого замыкания. Отметим, что первое время ток короткого замыкания состоит из двух токов переменного и постоянного, называемых периодической и апериодической слагающими. Наличие в первые периоды в токе короткого замыкания апериодической слагающей вызывает насыщение магнитных систем трансформаторов тока и как следствие резкое увеличение тока небаланса. По мере затухания тока короткого замыкания уменьшается и ток небаланса.
Дифференциальные защиты выполняют быстродействующими. При внешних коротких замыканиях они не должны работать. В связи с этим ток срабатывания их реле выбирают с учетом максимального возможного тока небаланса при внешнем коротком замыкании Іс.р.> Інб.макс. максимальный ток небаланса при внешнем коротком замыкании.
Так как значения Інб.макс. в первые периоды внешнего короткого замыкания велико, то чувствительность защиты с током срабатывания, выбранным согласно условию, получается обычно сравнительно малой. В целях повышения чувствительности защиты проводят целый ряд мероприятий, одним из которых является применение трансформаторов тока, магнитопроводы которых не насыщаются при протекании через их первичную обмотку тока любого значения в пределах до максимального возможного тока короткого замыкания данного участка. Из сравнения характеристик 1 и 2 трансформаторов следует, что при том же значении первичного тока Ік-1 ток небаланса І’ нб.к-1 Другим весьма эффективным мероприятием является применение дополнительных трансформаторов тока специальной конструкции, являющихся и называемых быстронасыщающимися (сокращенно БНТ). Первичные обмотки БНТ подключают к соединительным проводам вторичных обмоток трансформаторов тока защищаемого элемента; к вторичным обмоткам БНТ присоединяют токовое реле. Сущность работы защиты с БНТ заключается в следующем. При внешнем коротком замыкании через первичные обмотки трансформаторов тока защиты протекает ток, состоящий, как указывалось выше, из периодической и апериодической слагающих. Ток небаланса, проходящий при этом через первичную обмотку БНТ, также содержит периодическую и апериодическую слагающие. Апериодическая слагающая тока вызывает быстрое и сильное насыщение сердечника БНТ, что препятствует трансформации во вторичную его обмотку как апериодической, так и периодической слагающих тока небаланса. По мере затухания апериодической слагающей насыщение сердечника БНТ уменьшается и периодическая слагающая тока небаланса начинает трансформироваться во вторичную обмотку БНТ. Однако максимальное значение тока небаланса, протекающего при этом через вторичную обмотку БНТ и обмотку реле, получается значительно меньше, чем при отсутствии БНТ. Последнее позволяет принимать ток срабатывания защиты меньше Інб.макс. и повышать тем самым чувствительность защиты.
При коротком замыкании в защищаемой зоне через первичную обмотку БНТ протекает уже не ток небаланса, а периодическая и апериодическая слагающие трансформированного тока короткого замыкания. Значение периодической слагающей при этом велико.
В первые периоды благодаря сильному насыщению сердечника БНТ, вызванному апериодической слагающей тока, периодическая слагающая тока трансформируется плохо. Однако после затухания апериодической слагающей тока периодическая слагающая полностью трансформируется во вторичную обмотку БНТ, и поскольку ее значение велико, то реле надежно срабатывает и отключает выключатели поврежденной цепи. Плохая трансформация периодической слагающей в первые периоды (до затухания апериодической слагающей) приводит не к отказу в срабатывании защиты, а только к некоторому замедлению ее действия (на 1—1,5 периода), что практического значения в большинстве случаев не имеет.
Дифференциальная защита, следовательно, не действует при повреждении вне защищаемой зоны и потому не требует введения выдержки времени по селективности с другими защитами сети. Время действия дифференциальной защиты составляет не более 0,05—0,1 сек. Такое быстродействие является большим достоинством дифференциальной защиты. Вторым ее достоинством является достаточно высокая чувствительность, особенно в случае применения БНТ. Кроме того, защита проста по выполнению и достаточно надежна в работе.
К недостаткам дифференциальной токовой защиты следует отнести то, что она не защищает цепь при внешних коротких замыканиях и от перегрузок, а также возможность ложного срабатывания защиты при повреждениях или обрыве вспомогательных соединительных проводов вторичной цепи. Благодаря своим преимуществам дифференциальная защита с циркулирующими токами нашла широкое применение в электрических системах. Схемы дифференциальной продольной защиты, находят применение для защиты линий сравнительно небольшой длины, исчисляемой десятками или сотнями метров. Например, такие схемы находят применение для защиты кабельных линий, питающих распределительные устройства собственных нужд электростанций.
Для линий большой длины, например в несколько километров, выполнить защиту по схеме затруднительно вследствие слишком большого сечения вспомогательных проводов, которые при этом пришлось бы проложить для соединения между собой вторичных обмоток трансформаторов тока. Если же для этой цели использовать провода с нормально применяемыми сечениями (2, 5, 4, 6 мм2), то нагрузка трансформаторов тока, а следовательно, и токи небаланса при внешних повреждениях получатся очень большими, а чувствительность защиты — очень низкой.
В связи с этим для линий большой длины применяют схемы защиты с реле специальной конструкции, обеспечивающими достаточно высокую чувствительность защиты и при соединительных проводах нормальных сечений.
Работа дифференциальной поперечной токовой защиты основана на сравнении токов двух линий по величине и фазе. Защита является быстродействующей. Дифференциальную поперечную защиту обычно применяют для защиты от междуфазных повреждений кабельных линий напряжением 3—35 кв, работающих по две параллельно и подключенных под один выключатель. Защиту выполняют двухфазной, так как сети указанного напряжения работают с незаземленной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку.
При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании по обеим параллельно работающим линиям протекают равные по величине токи. Через реле защиты протекает ток небаланса.
Так как трансформаторы тока линий установлены в одном распределительном устройстве недалеко друг от друга, то длина вспомогательных соединительных проводов, как правило, невелика, а нагрузка на трансформаторы тока, даже при небольшом сечении проводов, и ток небаланса сравнительно малы. Защита может быть выполнена достаточно большой чувствительности. При отключении одной из линий защита превращается в максимальную токовую без выдержки времени и становится неселективной. Во избежание ложного действия защиты цепь ее оперативного тока автоматически разрывает блок-контактами разъединителей линий.
При коротких замыканиях вблизи шин противоположной подстанции разность токов, протекающих на линиях, может быть мала, а ток, протекающий через реле, может быть меньше его тока срабатывания; защита работать не будет. Расстояние при коротком замыкании, в пределах которого это происходит, называют мертвой зоной защиты.
Дифференциальные поперечные направленные защиты широко применяют для защиты параллельно работающих линий с выключателями на обоих концах. Такие линии защитить с помощью простейших токовых защит не представляется возможным, так как они не могут обеспечить селективности отключения линий. Селективности отключения последних можно добиться, например, с помощью направленных токовых защит с селективно подобранными выдержками времени. Однако при дифференциальных поперечных направленных защитах для селективного отключения линий не требуется выдержки времени; дифференциальные защиты выполняются быстродействующими и поэтому имеют большее применение.
Дифференциальная поперечная направленная защита имеет два основных органа: пусковой и направления мощности. В качестве пускового органа используют быстродействующие реле максимального тока, а в качестве органа направления мощности—реле направления мощности двустороннего действия или два реле одностороннего действия, срабатывающие при разном направлении мощности.
На каждой линии устанавливают однотипные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединяют по схеме с циркулирующими токами. Токовые обмотки пускового органа и органа (или органов) направления мощности соединяют между собой последовательно и подключают параллельно к соединительным проводам трансформаторов тока. Напряжение к реле направления мощности подводят от трансформаторов напряжения, присоединенных к сборным шинам установки, на которой смонтирован данный комплект защиты. Исходя из схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и реле, эту схему защиты довольно часто называют направленной восьмеркой.
Защиту выполняют в двух комплектах, включаемых по одному с каждого конца защищаемых линий.
Принципиальная однолинейная схема защиты с однофазными реле напряжения мощности одностороннего действия. К реле подведено напряжение, по фазе обратное напряжению, подведенному к реле, что необходимо для селективного отключения только одной поврежденной линии. При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании через реле обеих защит протекает только ток небаланса. Во избежание ложного действия защит в этом случае необходимо, чтобы ток срабатывания их пусковых реле был больше Інб.макс. согласно.
При коротком замыкании в защищаемой зоне, например на линии Л-2 в точке К-1, через токовые обмотки реле защит проходят токи Ір. При этом срабатывают пусковое реле и реле направления мощности и со стороны подстанции П-1 отключается выключатель В-2 поврежденной линии Л-2; со стороны подстанции П-2 отключается выключатель В-4. Реле направления мощности благодаря указанному выше способу подведения напряжения имеет отрицательный момент вращения; его контакты удерживаются разомкнутыми.
При коротком замыкании в защищаемой зоне линии Л-1 направление тока в токовых обмотках реле изменяется (по сравнению с направлением тока при коротком замыкании на линии Л-2), благодаря чему срабатывает реле направления мощности и отключается выключатель В-1; со стороны подстанции П-2 отключается выключатель В-3. Реле направления мощности 3 удерживает контакты разомкнутыми.
Дифференциальная направленная защита правильно действует только при параллельной работе двух линий. В случае отключения одной из них дифференциальный принцип нарушается и дальнейшее оставление защиты в работе может привести к неселективному отключению второй линии при внешних коротких замыканиях, так как дифференциальная направленная защита превращается в обычную направленную токовую защиту без выдержки времени. Во избежание этого дифференциальные поперечные направленные защиты при отключении одной из линий автоматически выводят из работы путем разрыва оперативной цепи блок-контактами приводов выключателей.
Ток срабатывания пусковых токовых реле должен быть больше Інб.макс при внешнем коротком замыкании, и в то же время во избежание ложного срабатывания защиты в режиме, когда одна из линий отключена, а по оставшейся в работе линии проходит максимальный нагрузочный ток Ін.макс он должен быть больше Ін.макс Последний в большинстве случаев больше Інб.макс поэтому ток срабатывания пусковых реле обычно принимает в соответствии с (21-2).
На линиях, оборудованных дифференциальной поперечной направленной защитой, приходится предусматривать еще дополнительные защиты, которые при отключении одной из линий служат для защиты оставшейся в работе линии, а при параллельной работе линий используются в качестве защит от сверхтоков перегрузки и внешних коротких замыканий, на которые дифференциальная защита не реагирует. Дополнительные защиты являются также резервными к дифференциальной на случай отказа в работе последней.
В качестве дополнительных защит широко применяют максимальные токовые защиты (направленные и ненаправленные), токовые отсечки и т. д. Дифференциальную поперечную направленную защиту благодаря ее простоте выполнения и надежности действия широко применяют в сетях почти всех высоких напряжений и особенно широко в сетях напряжением 35 кв и выше.

Дифференциальная защита трансформатора и другие виды защит

Наиболее совершенный способом защиты трансформаторов из всех, на настоящее время известных, является релейная защита, построенная на дифференциальном принципе.

Для дифференциальной защиты характерна избирательность действия или селективность. Это означает срабатывание защиты в районе электроустановки между трансформаторами тока, на вводе высшего напряжения, до силового трансформатора и на вводе отходящей линии низшего напряжения, после силового трансформатора

К плюсам можно отнести небольшую величину тока срабатывания.

Для трансформаторов, которые имеют мощность от 63мВА, ток входит в границы 0,1–0,3А от номинального тока, такая величина тока срабатывания обеспечивает коэффициент чувствительности 1,5 –2,0 к витковым и межкатушечным замыканиям в переплетенных и обычных обмотках.

Время срабатывания защиты очень короткое (15–20мс). Высокая степень чувствительности и очень короткое время реагирования дифзащиты, способствует уменьшению величины повреждения и сокращает время на восстановление оборудования.

Продольная дифференциальная защита устанавливается в обязательном порядке для трансформаторов мощностью от 6300кВа, она служит для предупреждения выхода из строя оборудования, вследствие многофазных замыканий внутри обмоток и на выводах.

Дифференциальная защита трансформаторов обязательна к установке и для параллельно работающих трансформаторов мощностью от 4000кВа. Трансформаторы небольшой мощности на 1000кВа, комплектуются дифзащитой, при отсутствии газовой защиты, и в том случае если МТЗ рассчитана на большую выдержку времени от 0,5сек, а токовая отсечка имеет низкую степень чувствительности.

Дифференциальная продольная защита с циркулирующими токами, отключает силовой трансформатор, мгновенно после неисправности, без выдержки времени.

Дифференциальная защита – принцип действия

Рис №1. Схема, поясняющая принцип действия дифференциальной защиты трансформатора, с двусторонним питанием, а) при КЗ снаружи трансформатора, на его выводах, б) при внутреннем КЗ трансформатора

Принцип действия дифференциальной защиты построен на применении первого закона Киргофа. Защищаемый объект принимается за узел, ток фиксируется полностью на всех ветвях, соединяющих объект с внешней электрической сетью.

При повреждении на отходящей ветви, сумма токов, входящих и отходящих из узла, равна нулю.

При повреждении объекта, в случае КЗ, сумма токов в ветвях будет равна токам короткого замыкания.

Диффзащита трансформатора отличается от дифференциальной защиты высоковольтных линий и генераторов наличием неравенства первичных токов разных обмоток трансформаторов и несовпадением по фазе.

Поперечная дифференциальная защита линий электропередач

Защита построена идентично продольной и основана на принципе сравнивания токов, только для защиты ВЛ и КЛ, установка трансформаторов тока выполняется на разных линиях, питание, которых осуществляется от одного источника, например, от одного выключателя нагрузки, а не на концах участка линии. Трансформаторы тока должны быть идентичны по своим параметрам, их коэффициент трансформации должен быть одинаков.

Рис №2. Поперечная дифференциальная токовая защита параллельно расположенных высоковольтных линий, а) схема токовых цепей, б) цепи напряжения, г; д) – схема цепей постоянного тока.

После отключения одной из линий, блок-контактами высоковольтных выключателей, дифференциальная защита выводится из работы, это происходит для того, чтобы осуществить устранение неселективности действия при внешнем КЗ.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты, позволяет обходиться без настройки защиты на замедление действия, значит, при КЗ линии, произойдет мгновенное отключение, при КЗ в противоположных концах линии наблюдается каскадное (поочередное) действие дифференциальной защиты.

Рис№3. Каскадное срабатывание дифференциальной защиты: а) КЗ в начале ВЛ; б) КЗ в конце ВЛ

Основные условия выбора тока срабатывания:

  1. При внешних КЗ, не должно происходить срабатывание защиты от максимально высокого тока небаланса.
  2. При отключении одной из подключенных параллельно линий электропередач, если вторая линия полностью, на 100% загружена, не должна осуществляться работа защиты.
  3. Чувствительность защиты зависит от КЗ на границе каскадного действия рядом с точкой равной чувствительности, в которой наблюдается равенство токов в реле комплектов защит обеих линий.

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

  1. Продольная дифференциальная защита
  2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

Источник: http://enargys.ru/differentsialnaya-zashhita-transformatora/

Дифференциальная защита трансформаторов

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов.

Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь в следующих случаях: – на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше; – на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше; – на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности (kЧ При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 1. Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора Т1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора.

Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора.

Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 2 для двухобмоточного трансформатора.

Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

Рисунок 1 – Прохождение тока к.з. и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон.

Если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к.з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует.

Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рис. 9-2. Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора): а — токораспределение при сквозном к.з.; б — токораспределение при к.з. в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

При к.з. в трансформаторе или любом другом месте между трансформаторами тока направление токов I1 и I2 изменится на противоположное, как показано на рисунке 2, б. Т.е. в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток к.з., деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Под влиянием этого тока защита срабатывает и производит отключение поврежденного трансформатора. Дифференциальной отсечкой называется дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока.

Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 3.

Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут иметь большие значения и даже превышать ток срабатывания дифференциальной от сечки, выбранный с указанным коэффициентом надежности отстройки.

Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки.

Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле (реле У на рисунке 3) типа РП-251, которое имеет время срабатывания 0,07—0,08 с.

Рисунок 3 – Принципиальная схема дифференциальной отсечки двухобмоточного трансформатора.

Основным достоинством дифференциальной отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является большой ток срабатывания, вследствие чего защита в ряде случаев оказывается недостаточно чувствительной. Принципиальные схемы дифференциальной защиты с реле РНТ-565 приведены на рисунке 4.

Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки.

Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или к.з.

ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать число витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов трансформаторов тока и установить необходимый ток срабатывания.

Рисунок 4 – Принципиальная схема токовых цепей дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора с реле типа РНТ-565 (РНТ-562).

При выполнении дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора (рисунок 4) цепи от трансформаторов тока с обеих его сторон присоединяются к уравнительным обмоткам У1 и У2 так, чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока токи в уравнительных обмотках были направлены встречно. В принципе для компенсации неравенства вторичных токов трансформаторов тока можно было бы использовать только одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при использовании обеих обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенства вторичных токов.

Источник: http://diplomka.net/publ/differencialnaja_zashhita_transformatorov/5-1-0-398

Защита силового трансформатора кратко об основном

«Сердцем» любой трансформаторной подстанции является силовой трансформатор. При этом данное оборудование является крайне дорогостоящим, поэтому при любых видах повреждениях данного оборудования оно должно незамедлительно отключаться.

Реализовать это можно только одним способом – установкой быстродействующих и чувствительных защит по высокой и низкой стороне трансформатора. В данной статье постараемся кратко разобрать основные виды защит, зоны их работы и особенности.

Итак, трансформаторы мощностью менее 1 кВА защищаются чаще всего с помощью обычных предохранителей по высокой стороне и автоматических выключателей – по низкой, а это отдельная тема.

Сейчас же поговорим об особенностях защиты мощных трансформаторов от 2,5 кВА и выше. Итак, для начала необходимо сказать, что защиты трансформатора бывают основными и резервными.

К основным защитам относится дифференциальная защита и газовая защита трансформатора.

Дифференциальная защита работает без выдержки времени. Это защита с абсолютной селективностью, то есть она реагирует на все виды двухфазных и трехфазных КЗ в зоне действия. Зона работы дифзащиты ограничена трансформаторами тока по сторонам высокого и низкого напряжения.

Газовая защита трансформатора также относится к основным, то есть она работает без выдержки времени и защищает исключительно силовой трансформатор от внутрибаковых повреждений. Газовая защита имеет две ступени. Первая ступень срабатывает при плавном снижении уровня масла в банке трансформатора.

При этом отключения силового оборудования не происходит, и срабатывает лишь соответствующее указательное реле. Вторая ступень срабатывает уже на отключение силового трансформатора.

Работает эта защита при возникновении серьезного повреждения внутри бака силового трансформатора и выброса масла, а также в случае снижения уровня масла в оборудовании ниже уровня газового реле.

С основными защитами силового трансформатора мы разобрались – переходим к резервным. Наиболее важной (если можно так выразиться) резервной защитой является МТЗ. К преимуществам данной защиты можно отнести возможность дальнего резервировании при коротком замыкания.

Это значит, что данная защита будет чувствительной не только при КЗ на силовом трансформаторе, но и в случае возникновении аварии на отходящем присоединении. Время срабатывания защиты выбирается, исходя из принципов селективности, и может составлять от 0,5 до 4 секунд.

Токовая резервная защита также воздействует на отключение силового трансформатора.

Назначение данного устройства, построенного на блоках ПР 4700 или РЗТ, заключается в резервировании основных защит при их отказе или в случае потери опертока.

Основным преимуществом данной защиты является полная независимость от оперативного тока на подстанции. Время срабатывания токовой резервной защиты обычно максимальное (от 3 до 6 секунд).

Защита минимального напряжения (ЗМН) работает в случае обесточения силового трансформатора и воздействует на до отключение выключателя низкой стороны перед действием АВР. Время работы ЗМН может различным – от 6 до 20 секунд, в зависимости от типа нагрузки и требований потребителя.

Из защит, действующих на сигнал, стоит выделить защиту от перегруза, которая работает в случае превышения номинальной мощности трансформатора в среднем на 25 процентов. Время срабатывания такой защиты составляет обычно девять секунд.

При повышении температуры масла в баке силового трансформатора будет работать защита от перегрева. При этом установка по температуре зависит от вида охлаждения силового трансформатора. Защита также работает на сигнал. Время срабатывания также эквивалентно времени срабатывания предупредительной сигнализации на подстанции.

Конечно, выше перечислены далеко не все защиты силового трансформатора. Но приведенной информации вполне достаточно, чтобы хотя бы частично усвоить данный вопрос.

Лучшее сочетание вакуумных и          полупроводниковых характеристик — однотактный гибридный усилитель звука.

          Мы не создаём иллюзий,          Мы делаем звук живым!

Источник: http://grimmi.ru/protection.html

Особенности применения и срабатывания разных защит трансформатора

Источником питания электрооборудования на предприятиях являются силовые трансформаторы, чаще всего их работа связана с высоким напряжением (более 1000 В) и большими токами. Поэтому их габариты, стоимость, а также затраты на ремонт являются ощутимыми даже для крупного производства. В связи с этим соответственно, чтобы и сами эти дорогостоящие устройства и электрооборудование, которое с помощью их питается, были надёжно защищены применяется целый рад защит. Выбор их и настройка дело довольно непростое, поэтому стоит подробно разобрать каждый из них. Конечно же, это касается только крупных трёхфазных трансформаторов на подстанциях. Для питания и защиты маломощных трансформаторов достаточно автоматического выключателя или же предохранителей. Слишком дорого и неоправданно устанавливать полный список защит, например, на все сварочные трансформаторы, применяемые в цехе.

Основные защиты трансформатора

Любая релейная защита трансформатора направлена на срабатывание при повреждении или же ненормальном режиме работы этого устройства. Нужно отметить, что некоторые из них направлены на мгновенное отключение в случае аварии, а другие только подают предупреждающий сигнал персоналу.

В свою очередь, персонал уже действует по инструкциям, которые разработаны непосредственно и индивидуально для каждой схемы снабжения и распределительной подстанции.

Для того чтобы было видно какой тип аварии произошёл применяются параллельно и сигнальные реле (блинкер), которые должны быть подписаны в соответствии с правилами.

Для защиты трансформатора применяется целый комплекс мероприятий и электромеханических схем, вот основные из них:

  1. Дифференциальная защита. Она предохраняет от повреждений и коротких замыканий как в обмотках, так и на наружных выводах. Действует только на отключение;
  2. Газовая защита. Защищает от превышения давления внутри расширительного бачка вследствие выделения газов или же выброса масла, а также от снижения его уровня ниже определённого критического показания;
  3. Тепловая защита. Она организована в основном на термосигнализаторах (ТС), которые подают сигнал на пульт персонала или же на включения вентиляторов охлаждения. Такой вид дополнительной защиты служит как предупреждающий при начальных стадиях аварийных ситуаций. При этом выбор самого ТС не важен, главное, выставить правильно диапазон, при котором должен подаваться сигнал. Максимально допустимый нагрев масла составляет 95 градусов;
  4. Защита минимального напряжения. Предусматривает отключение при снижении входного уровня напряжения ниже допустимого. Зачастую имеет выдержку времени, которая даст возможность не реагировать на небольшие просадки;
  5. От замыкания на землю. Выполняется путём установки трансформаторов тока в соединение корпуса и заземляющего контура;
  6. Максимальная токовая (МТЗ) выполняет роль защитного механизма как при коротких замыканиях в цепи вторичного тока, так и при больших перегрузках.

Защита трансформатора дифференциальная

Это одна из самых быстродействующих и важных защит, которая необходима для надёжной эксплуатации следующих трансформаторов:

  1. На понижающих одиночно работающих трансформаторах мощность которых выше чем 6300 кВА;
  2. При параллельной работе данных устройств с мощностью 4000 кВА и выше. При этом таком подключении данная защита является гарантией не только быстродействия, но и селективного отключения только того устройства, которое повреждено, а не полного обесточивания питаемого электрооборудования повлекшее за собой потери в производстве продукции или в появлении бракованных изделий;
  3. Если МТЗ трансформатора не даёт необходимой чувствительности и скорости отключения, и может срабатывать с выдержкой времени более одной секунды;
  4. Если трансформаторы меньшей мощности, то применяется обычная токовая отсечка, подключенная к реле тока.

а — нормальная работа, б — при возникновении короткого замыкания между обмотками.

Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении тока, а точнее, его величины. Сравнивание происходит в конце и в начале защищаемого участка. Участком в данном случае служит одна из понижающих обмоток. То есть один трансформатор тока устанавливается с высокой, а другой с низкой стороны.

На схеме видно подключение трансформаторов ТТ1 и ТТ2 соединенных последовательно. Т — это реле тока, которое остаётся в бездействии при нормальной работе, когда токи одинаковы, то есть их разность будет равна нулевому значению.

Во время возникновения короткого замыкания в защищаемом участке цепи появится разность токов и реле втянется, тем самым отключив трансформатор от сети. Такой вид защиты будет срабатывать как при межвитковых, так и при межфазных замыканиях.

Мгновенная работа такого защитного оборудования не требует выдержки времени, так как её быстрое срабатывание является её основным положительным фактором. Выбор вставки срабатывания реле Т должен выполнятся электротехническими лабораториями или же проектировщиками данного оборудования.

Для каждого конкретного случая уровень тока втягивания реле можно изменять, чтобы не было ложных срабатываний.

Принцип действия газовой защиты трансформаторов

Газовая защита силовых трансформаторов основана на работе газового реле, которое и изображено на рисунке.

В специальном окошке при выделении газов можно увидеть пузырьки.

Реле представляет собой металлический сосуд, в котором расположены два специальных поплавка. Они врезаны в наклонный трубопровод. В свою очередь, данный трубопровод является связывающим звеном между охлаждающий корпусом имеющим радиатор и  расширительным баком.

Если трансформатор находится в рабочем исправном состоянии газовое реле его наполнено трансформаторным маслом, а поплавки реле находятся в определённом нерабочем состоянии, так как внутри их масло. Поплавки непосредственно соединены с контактной группой, которая имеет аварийный и предупредительный сигнал.

В нормальном состоянии контакты находятся в разомкнутом положении. При нагреве масла в случае ненормального процесса в работе из него выделяется газ, который по закону физики легче, естественно, подымается вверх.

На пути газов находится газовое реле и его поплавки, которое при накоплении определённого количества поднимающего его газа начинает движение, чем и размыкает первую ступеньку. При более бурном развитии событий и второй поплавок приводится в движение и замыкает уже вторую ступень которая приводит к отключению.

Взятие пробы масла и его проверка, а также химический анализ позволяет определить суть повреждения.

Из практики же не каждое срабатывание газового реле приводит к взятию проб и анализу масла, иногда при заливке может попасть в систему воздух которой во время эксплуатации будет подниматься и сможет стать причиной срабатывания данной защиты. Для этого нужно всего лишь открыть специальный краник (вентиль), находящийся на корпусе реле и выпустить воздух. Эта процедура выполняется при первом срабатывании предупредительного поплавка.

Выбор самого реле основывается на конструкции трансформатора и его габаритах. Очень часто применяются несколько типов данного устройства РГЧЗ-66, ПГ-22, BF-50, BF-80, РЗТ-50, РЗТ-80. Все они имеют смотровое окошко и герметичный корпус.

Газовая защита трансформатора и принцип действия, работы в принципе несложны стоит только один раз разобраться в них.

Максимальная токовая защита трансформатора

Основную роль отключающего устройства при повышении критического уровня тока, для трансформаторов не масляных и обладающих малой мощностью, служит предохранитель.

Такой элемент защиты даёт возможность персоналу, не понимающему причины отключения, повторно произвести включение, которое может принести вред оборудованию или пожар.

Предохранителями оборудованы также измерительные трансформаторы напряжения, которые расположены на подстанциях в ячейках КРУ, в таких же, как и масляные выключатели. Они предназначены для измерения напряжения в сети 6000 кВ и выше, а также для цепей защиты от повышенного или пониженного напряжения.

Для трансформаторов выбор предохранителей осуществляется из такого соотношения

Iвс — ток плавкой вставки предохранителя;

Iн. тр. — номинальный ток первичной обмотки трансформатора, в цепь которого он и устанавливается.

Предохранитель — самый простой способ защитить трансформатор от превышения тока.

Ток срабатывания максимальной защиты при установке её с низшей стороны, выбирается в соответствии с величиной нагрузки, на которую рассчитан трансформатор.

Конечно же, выбирая релейную защиту данного устройства, стоит учесть также пусковые кратковременные токи, которые возникают при запусках электрических вращающихся машин.

Работа таких защит основана на трансформаторах тока, вот парочка самых распространённых схем подключения.

Здесь имеется два уровня (степени) отключения, один может быть отключением от перегрузов, а другой уже срабатывает как максимальная токовая отсечка, при значительном повышении тока в контролируемых цепях, в том числе и при К.З. Цифрой 6 обозначены измерительные приборы.

Ниже представлена более усовершенствованная и развёрнутая схема уже непосредственно с подключением реле в цепи катушек маслинных выключателей.

Защита печных трансформаторов

Особенности работы и применения резонансного трансформатора Тесла

Работа печей связана с резким нарастанием и снижением тока, поэтому дифференциальную защиту здесь применять не рекомендуется, а только газовую и тепловую. Нагревательные элементы таких печей могут работать от пониженного напряжения от 220–660 Вольт.

Чаще всего здесь применяются специальные электропечные трансформаторы. Конечно же, речь идёт от печах для плавки металла, а не для приготовления пищи. В них режимы плавки меняются как питающим напряжением, так и величиной тока дуги. Печные трансформаторы должны быть оборудованы защитой от перегрузок, а также при возникновении К. З.

Защиту от перегрузок устанавливают на низкой стороне, а трансформаторы тока для мгновенного срабатывания на высокой стороне. При этом уставку реле настраивают таким образом, чтобы она не отключалась при нормальных эксплуатационных К.

З, ведь они работают в таком режиме и при некоторых коротких замыкания отключение не должно происходить, а только лишь поднятие электродов.

В любом случае в итоге хочется отметить что от настройки и правильности срабатывания зависят последствия ненормальных режимов работы трансформатора, а значит и стоимость последующего ремонта.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/osobennosti-primeneniya-i-srabatyvaniya-zashhity-transformatorov.html

Основные и резервные защиты: мифы и реальность

Очень часто приходится сталкиваться с тем, что люди не совсем понимают, что такое основная и резервная защита присоединения. Что интересно, это не только новички, но и некоторые уже состоявшиеся специалисты.

Вот несколько мифов с которыми встречался лично я:

  • Основная защита – это защита с абсолютной селективностью, обычно дифференциальная
  • Основная защита есть только на напряжении 35 кВ и выше, т.е. на присоединениях 0,4-10 кВ есть только резервные защиты
  • Есть присоединения, для которых нет резервных защит, только основные
  • Основная защита только одна, а резервных может быть несколько

Все, что написано выше – неправда. Давайте сегодня поговорим о основных и резервных защитах для того, чтобы понимать некоторые определения и общаться с коллегами релейщиками корректно.

Основная защита присоединения

Согласно определению ПУЭ (п. 3.2.14) – “На каждом из элементов электроустановки должна быть предусмотрена основная защита, предназначенная для ее действия при повреждениях в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшим, чем у других установленных на этом элементе защит.”

Таким образом на любом присоединении всегда есть основная защита (см. Миф 2). Это любая защита, которая защищает весь участок и действует быстрее, чем другие защиты. Все просто и понятно. Теперь примеры.

Для линии 0,4, 6 или 10 кВ основная защита – это максимальная токовая защита (МТЗ). Защищает всю линию и работает быстрее остальных защит. Токовая отсечка срабатывает быстрее, чем МТЗ, но она защищает только часть линии, т.е. не может являться основной защитой. То же самое с защитой от перегрузки – хоть и реагирует на повреждения на всем участке, но срабатывает намного медленнее, чем МТЗ.

МТЗ вообще является основной защитой для большей части присоединений 0,4-6 кВ, за исключением генераторов и мощных двигателей, там основная защита – дифференциальная.

Как это получается? МТЗ остается на присоединении, она реагирует на все виды КЗ, но появляется еще одна защита – дифференциальная.

Дифференциальная защита двигателя или генератора также реагирует на КЗ на всем участке, но срабатывает быстрее, чем МТЗ. Звание основной защиты переходит ей, а МТЗ становится резервной.

Еще один пример с защитой силовых трансформаторов. Трансформаторы мощностью до 6,3 МВА имеют в качестве основной защиты МТЗ, а вот начиная с 6,3 МВА и выше добавляется дифференциальная. Она и становится основной вместо МТЗ, а МТЗ переходит в разряд резервных.

Таким образом не важно на каком принципе работает защита (см. Миф 1), главное, чтобы выполнялись условия п.3.2.14.

Может ли быть несколько основных защит на одном присоединении? (см. Миф 4) Да, может.

Например, для масляных силовых трансформаторов 6,3 МВА и больше обычно 2 основных зашиты – дифференциальная и газовая. Обе подходят под определение по п.3.2.14 потому, что работают без выдержки времени и на всем защищаемом участке. Иногда на присоединении ставят по 3 основных защиты, например, для АТ 220 кВ и выше большой мощности (две дифференциальные и газовая)

Резервная защита присоединения

Опять же давайте сначала посмотрим определение (ПЭУ п.3.2.15) – “Для действия при отказах защит или выключателей смежных элементов следует предусматривать резервную защиту, предназначенную для обеспечения дальнего резервного действия.

Если основная защита элемента обладает абсолютной селективностью (например, высокочастотная защита, продольная и поперечная дифференциальные защиты), то на данном элементе должна быть установлена резервная защита, выполняющая функции не только дальнего, но и ближнего резервирования, т. е. действующая при отказе основной защиты данного элемента или выведении ее из работы…”

Таким образом резервная защита присутствует также всегда и для любого присоединения (см. Миф 3).

Просто запомните одну простую вещь – на любом участке энергосистемы, на любом классе напряжения, есть как минимум 2 защиты – основная и резервная. Всегда!

Чаще всего резервной защитой присоединения является основная защита вышестоящего присоединения. Получается последовательная цепочка защит в которой все ступени “наползают” друг на друга.

Однако, если основная защита присоединения выполняется в виде дифференциальной или дифференциально-фазной защиты, то нужна еще одна защита, чтобы выполнить резервирование нижестоящего участка. Эта защита должна быть ступенчатой потому, что только ступенчатые могут выполнять дальнее резервирование. Об этом мы говорили в нашей прошлой статье.

Итак, давайте подведем итоги:

  • На любом присоединении есть как минимум одна основная защита
  • На любом присоединении есть как минимум одна резервная защита
  • Основной может быть защита, выполненная на любом принципе (МТЗ, ДЗ ДЗТ, ДФЗ и т.д.)
  • Резервной может быть только ступенчатая защита (МТЗ или ДЗ)
  • На присоединении может быть несколько основных и резервных защит

Думаю, теперь у вас не будет затруднений с определением какой именно, основной или резервной, является та или иная защита. Четкость и понятность определений в релейной защите очень важна и мы будем периодически уделять внимание основным терминам.

Если будут вопросы или найдете какие-либо неточности — пишите в х. Все обсудим. Ну а пока — удачной рабочей недели!

Источник: https://pro-rza.ru/osnovnye-i-rezervnye-zashhity-mify-i-realnost/

Защита и электроавтоматика силовых трансформаторов и автотрансформаторов (ат)

Все защиты трансформатора можно разделить на две группы: основные и резервные защиты.

Основные защищают трансформатор от внутренних повреждений и ненормальных режимов в самом трансформаторе или на его ошинов­ках.

Резервные защищают обмотки трансформатора от сверхтоков внешних к.з. при повреждениях на присоединениях прилегающей се­ти, а также по возможности резервируют основные защиты трансфор­матора.

  • Основными защитами трансформатора и АТ являются: диф­ференциальная токовая защита трансформатора, газовая защита трансформатора, газовая защита РПН, токовая отсечка,устанавлива­емая со стороны питания на трансформаторах малой мощности, диф­ференциальная токовая защита ошиновки низшего напряжения АТ, дифференциальная токовая защита ошиновки высшего и среднего нап­ряжения АТ.
  • Газовая защита трансформатора содержит два элемента: сигнальный и отключающий.
  • Сигнальный действует на сигнал при слабом газообразовании и при понижении уровня масла.
  • Отключающий действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора при интенсивном газообразо­вании и движении масла со скоростью 0,6-1,5 м/сек по маслопрово­ду между баком трансформатора и расширителем, а также при даль­нейшем (после срабатывания сигнального элемента) понижении уров­ня масла.
  • Для защиты от повреждений контакторов РПН применяет­ся газовая защита РПН.
  • Защита выполняется с помощью струйного реле, устанавливае­мого между баком РПН и расширителем.
  • Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора со всех сторон с запретом АПВ трансформатора.
  • Сигнальный элемент у струйных реле отсутствует.

Дифференциальная защита трансформатора реагирует на все виды к.з. (за исключением однофазных замыканий на землю в обмотке 6-10-35кВ) в зоне,  ограниченной  трансформаторами  тока (ТТ).

  1. При замене выключателя трансформатора обходным выключателем дифференциальная защита переключается с ТТ заменяемого выключа­теля на ТТ обходного выключателя.
  2. Защита действует на отключение трансформатора со всех сто­рон с запретом АПВ.
  3. Дифференциальная защита ошиновки высшего (среднего) напряжения АТ.
  4. Защита охватывает зону между встроенными ТТ АТ и выносными ТТ выключателей, действует без выдержки времени на отключение АТ со всех сторон без запрета АПВ АТ.
  5. Дифференциальная защита цепей низшего напряжения АТ.

В зону действия этой защиты входят линейный трансформатор, реактор и ошиновка цепей низшего напряжения от встроенных ТТ АТ до выносных ТТ в ячейке ввода низшего напряжения.Защита действу­ет на отключение АТ со всех сторон с запретом АПВ.

В качестве резервной защиты трансформаторов тупиковых и отпаечных подстанций используется максимальная токовая защита (МТЗ) с пуском напряжения или без пуска напряжения.

МТЗ устанавливается на каждой стороне трансформатора. Со стороны питания (110кВ,220кВ) МТЗ, как правило, действует с дву­мя выдержками времени.

С меньшей выдержкой времени на отключение ввода 10кВ, а с большей – на отключение трансформатора со всех сторон.

В случае, когда с высокой стороны трансформатора установле­ны короткозамыкатель и отделитель, основные защиты без выдержки времени, а резервные защиты с наибольшей выдержкой времени дейс-

твуют на включение короткозамыкателя, тем самым создавая искусс­твенное однофазное короткое замыкание, отключаемое защитой пита­ющих линий. В бестоковую паузу (при АПВ питающих линий) произво­дится автоматическое отключение отделителя, после чего повреж­денный трансформатор (автотрансформатор) оказывается полностью отключенным.

Передача команды – импульса на отключение выключателя с пи­тающей стороны линии при повреждении в трансформаторе, не имею­щем выключателя с высокой стороны, может выполняться и без вклю­чения короткозамыкателя (для создания искусственного короткого замыкания). Такая команда может подаваться с помощью телеотключе­ния по высокочастотному каналу.

  • С целью ближнего резервирования защит трансформатора пре­дусматривается резервная независимая МТЗ-110кВ.
  • Эта защита является полностью автономной как по цепям то­ка,оперативным цепям, так и по выходным цепям.
  • Резервная МТЗ-110 с выдержкой времени большей времени сра­батывания основной МТЗ-110 действует на отдельную катушку вклю­чения короткозамыкателя или на отдельную катушку отключения вык­лючателя на стороне 110кВ.
  • С выдержкой времени большей времени действия защит на вклю­чение короткозамыкателя УРОКЗ действует на отключение отделителя.
  • При этом допускается разрешение отделителя во имя спасения самого трансформатора.
  • На отпаечных трансформаторах и тупиковых подстанциях 110кВ могут применяться и одноступенчатые токовые защиты нулевой пос­ледовательности, действующие на отключение трансформатора.
  • На автотрансформаторах транзитных подстанций с высшим напряжением 220-750кВ в качестве резервных защит используются дистанционные защиты (ДЗ) и направленные токовые защиты нулевой последовательности (НТЗНП).

Дистанционные защиты предназначены для отключения междуфаз­ных к.з., а НТЗНП – для отключения одно- и двухфазных  к.з.  на землю.

Как правило, на высшей и средней стороне АТ устанавливаются двухступенчатая ДЗ и 3-х ступенчатая НТЗНП.

Оперативное ускорение (О/У) первых или вторых ступеней ДЗ и НТЗНП стороны высшего или среднего напряжения АТ ( время 0,3-0,6 сек) вводится оперативным персоналом в случае вывода из работы дифференциальной защиты трансформатора, дифзащиты ошиновки выс­шего напряжения АТ, дифзащиты шин среднего напряжения.

Цель О/У резервных защит АТ – ускорить действие резервных защит АТ при близких внешних к.з. или к.з. в самом АТ.

Следует отметить, что на время ввода О/У резервных защит, возможно их неселективное действие при к.з. в прилегающей сети.

Резервные защиты АТ стороны высшего напряжения действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на отключение всех выключате­лей высшего напряжения, а со второй (большей) – на отключение АТ со всех сторон.

На ПС, имеющих на стороне 330кВ схему первичных соединений “полуторная”, резервные защиты стороны 330кВ АТ действуют с первой (меньшей) выдержкой времени на деление шин 330кВ (отключение всех выключателей В12), со вто­рой – на отключение выключателей 330кВ своего АТ, и с третьей (наибольшей) – на отключение своего АТ со всех сторон.

Резервные защиты стороны среднего напряжения АТ при схеме первичных соединений этой стороны “секционированная С.Ш.” дейс­твуют с первой выдержкой времени на отключение ШСВ, со второй – на отключение своей стороны и с третьей – на отключение АТ со всех сторон.

Такое ступенчатое действие резервных защит позволяет сохра­нить в работе те АТ, которые отделяются от места к.з. после де­ления систем шин.

Автоматическое ускорение (А/У) резервных защит при включении выключателя стороны высшего напряжения (А/У – 750,

А/У-330) и при включении выключателей стороны среднего напряже­ния ( А/У-220, А/У-110) действует на отключение выключателя, включаемого на к. з. ключом управления или устройством ТАПВ.

  1. При этом на каждой стороне АТ ускоряются до 0,4-0,5 сек I и II ступени ДЗ и II ненаправленная ТЗНП.
  2. Индивидуальная защита от непереключения фаз выключате­лей стороны среднего и высшего напряжения АТ.
  3. Защита выполняется только на выключателях с пофазным управ­лением.
  4. Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при включении выключателя одной или двумя фазами.
  5. Защита действует на отключение трех фаз включаемого выклю­чателя.
  6. Выдержка времени защиты (0,15 ¶ 0,25 сек) выбрана по усло­вию отстройки от разновременности включения фаз выключателя.
  7. Защита от неполнофазного режима на стороне 330 кВ (750) АТ (ЗНР-330).
  8. Назначение защиты – ликвидация неполнофазного режима, воз­никающего при неполнофазном отключении одного выключателя 330 кВ АТ и трехфазном отключении второго выключателя 330 кВ АТ.
  9. Защита, как правило, действует на отключение АТ со всех сторон.
  10. Выдержка времени ЗНР-330 на 0,3 сек выше выдержки времени индивидуальной защиты от непереключения фаз выключателя.
  11. На АТ-750кВ  для контроля состояния изо­ляции вводов 750кВ АТ применяется устройство КИВ-750.
  12. Принцип действия устройства – измерение геометрической сум­мы токов, протекающих под воздействием рабочего напряжения через изоляцию вводов 750 кВ трех фаз.

При исправной изоляции геометрическая сумма токов, входящих в реле типа КИВ, близка к нулю. В случае частичного повреждения изоляции ввода одной из фаз появляется ток небаланса, который фиксируется защитой.

  • Устройство типа КИВ имеет измерительный элемент для опера­тивного контроля и отключающий элемент.
  • Отключающий элемент действует на отключение АТ со всех сто­рон.
  • Защита от перегрузки.
  • В качестве такой защиты устанавливается токовая защита, действующая с выдержкой времени на сигнал в случае перегрузки по току любой обмотки трансформатора.

Источник: http://foraenergy. ru/zashhita-i-elektroavtomatika-silovyx-transformatorov-i-avtotransformatorov-at/

Дифференциальная защита трансформаторов

  • Дифференциальная защита трансформаторов
  •  Дифференциальные токовые защиты трансформаторов выполняются в виде: дифференциальной токовой отсечки; дифференциальной токовой защиты с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока; дифференциальной токовой защиты с реле, имеющими торможение.
  • Дифференциальная токовая отсечка

Отсечка является наиболее простой из дифференциальных защит трансформатора. Она выполняется посредством максимальных реле тока КА1, К.А2, например РТ-40 или РТМ, включаемых непосредственно в дифференциальную цепь схемы без каких-либо промежуточных устройств (см. рис. а).

Iс.з = (3,0 ÷ 4,5)Iт.ном.                                                  

Достоинством дифференциальной токовой отсечки являются быстродействие и простота. Однако из-за большого тока срабатывания дифференциальная токовая отсечка иногда недостаточно чувствительна, поэтому она применяется на трансформаторах относительно небольшой мощности. При этом отсечка должна обеспечивать необходимую чувствительность при коротких замыканиях на выводах трансформатора.

Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока.

Для выполнения защиты используются реле с НТТ типа РНТ-565. Принципиальная схема защиты трансформатора с TLAT в однофазном изображении показана на рис (см. рис.  б).

 Реле РНТ-565 применяются в том случае, если чувствительность токовой отсечки недостаточна или требуются дополнительные устройства для выравнивания токов в схеме с реле косвенного действия.

При этом благодаря НТТ защита отстраивается от бросков тока намагничивания, если принять

Iс.з > (1,0 ÷ 1,5) Iт.ном                                                   

Для отстройки защиты от максимальных токов небаланса при внешних коротких замыканиях должно выполняться  условие, по которому

 Iс.з > kзап Iнб.рсч max1.

 Принимается большее из двух полученных значений тока срабатывания

Выбор параметров защиты сводится к определению числа витков дифференциальной ωдиф, уравнительных ωypI и ωypII обмоток исходя из принятого тока срабатывания, магнитодвижущей силы срабатывания Fc. p и условия полного выравнивания, которое обеспечивается при срабатывания Fc.p. Коэффициент чувствительности

kч = Fpaб min/Fc.p = ([(ωypI + ωдиф)I2Iк + (ωypII + ωдиф)I2IIк]min)/Fc.p > 2,0,

где I2Iк и I2IIк — токи в цепях защиты при коротком замыкании в расчетной точке, А.

Дифференциальная токовая защита на основе реле с магнитным торможением.

На среднем стержне магнитопровода насыщающегося трансформатора TLAT кроме дифференциальной (первичной) обмотки ωдиф расположены еще две уравнительные обмотки ωypI и ωypII, обеспечивающие выравнивание токов. Исполнительным элементом является реле тока КА типа РТ-40. Промышленностью выпускаются также реле ДЗТ-13 и ДЗТ-14, которые в отличие от реле ДЗТ-11 имеют соответственно три и четыре тормозные обмотки.

Iс.з min > 1,5Iт.ном                                                            

Iс.з = kзап (ε+ΔUpeг+ Δfвр)I(3)к вн max /100.

Iс.p/Iтрм = Iс.з/I(3)к вн max = kтрм.

kтрм = kзап (ε+ΔUpeг+ Δfвр)/100.                                   

ωтрм = kтрм (ωypII + ωдиф)/ tgα.                                      

Источник: https://energetik.com.ru/rzia/differencialnaya-zashhita-transformatorov

Дифференциальное реле линии

[87L]: ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Пожалуйста, поделитесь и распространите слово:

Принцип работы дифференциальной защиты линии такой же, как и дифференциальная защита трансформатора . Единственная разница в том, что дифференциальная защита трансформатора использует только одно дифференциальное реле, тогда как реле дифференциальной защиты линии использует два или более дифференциальных реле на каждом конце линии. Между этими реле устанавливается связь.

Эти реле требуют высокоскоростной и безопасной связи среда, такая как оптоволокно, чтобы передать весь собранный аналог данные между всеми реле, поэтому каждое реле может выполнять свои собственные вычисления и обеспечивают скоростное отключение.

Реле дифференциального тока линии [87L]:

Дифференциальная защита для универсального использования с силовые линии и кабели на всех уровнях напряжения с раздельным измерением фаз (87L). Однополюсное отключение возможно при измерении с разделением фаз.

Дифференциальные реле линейного тока срабатывают при разнице в ток в линии по сравнению с током вне линии. Это называется текущий дифференциальный метод.

Дифференциальный ток можно измерить разными способами:
· Сравнение величины
· Сравнение фаз
· Сравнение фазора или направления (величина и угол)
· Сравнение заряда
· Комбинации вышеперечисленных

Реле Связь:

Связь является неотъемлемой частью линейного дифференциала реле, так как вторичные токи ТТ от одной линейной клеммы должны передаваться на реле на других клеммах линии для выполнения дифференциального расчета.Эта требует использования цифрового канала связи, который обычно является мультиплексированным канал, на котором может происходить переключение каналов.

В настоящее время наиболее распространенными методами являются витая пара. кабель, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, линия электропередачи и беспроводная связь связь (СВЧ).

Оптоволоконная пара, доступная исключительно для использования реле обеспечивает оптимальную производительность для цифровой связи. Специальная защита порт интерфейса данных обеспечивает быстрое и безошибочное соединение точка-точка.

Обмен данными для измерения дифференциального тока осуществляется с помощью оптоволоконных кабелей или цифровой связи и телефона сетей, так что концы линий могут быть довольно далеко друг от друга. Все необходимые реле на синхронизацию по времени для идентичности сообщений о работе и неисправностях.

Работа Дифференциальное реле линейного тока:

Линейное дифференциальное реле в основном работает при разнице в ток в линии по сравнению с током вне линии.

При внутренней неисправности ток течет в линию от обоих сетевых клемм, с полярностью трансформаторов тока, как показано на рис.

Схема дифференциального реле тока линии

На приведенном выше рисунке показано это для линии с двумя концами. Каждый устройство измеряет местный ток и отправляет информацию об измеренных токи и соотношение фаз на противоположном конце.

Цифровая передача данных для измерения дифференциального тока осуществляется через волоконно-оптические кабели, цифровые сети связи или контрольные провода, так что концы линий могут быть довольно далеко друг от друга.

I Эксплуатация = I Loca l — I Remote

I Restraint = (I Loca l + I Remote ) / 2

% Наклон = (I Operate / I Ограничитель ) * 100

Эксплуатация Дифференциального реле линейного тока: Линейное дифференциальное реле

Реле, показанное на рисунке, используется для кабельного дифференциала . Два реле на каждом конце кабеля, разделенные некоторым расстоянием между двумя реле, так что они обмениваются информацией вместе.

  • Эти реле работают по дифференциальному методу тока.
  • Эти реле подключены по оптоволокну для передачи цифровых сигналов. Информация.
  • Цифровая информация содержит текущую величины и другие диагностические параметры и передаются непрерывно между подключенными станциями.
  • Отключение инициируется при превышении дифференциального реле характеристика удержания реле.
  • Отказ оптоволоконного канала связи приведет к автоматически заблокировать схему и инициировать тревогу.
  • Есть шанс разорвать среду связи по какой-либо причине, поэтому функция дистанционного реле используется как резервная линия токовые дифференциальные реле.

Дифференциальная защита линии

Альтернативный принцип защиты линии, который быстро становится нормой, — это дифференциальная защита. Дифференциальная защита основана на законах Кирхгофа, согласно которым в идеальной системе весь ток в сетевом узле должен быть равен нулю. Для приложения защиты линии это практически означает, что измеренный ток, протекающий в линию, также должен быть измерен, чтобы выйти.

То, что звучит как тривиальное вычитание исходящего тока из входящего, на самом деле совсем нетривиально, поскольку система питания представляет собой нечто отличное от идеальной. Емкостные зарядные токи, неперемещенные линии или асимметричная связь, вызывающая чередование фаз, синхронизацию времени дрейфа, линии с ответвлениями и трансформаторы — вот некоторые примеры функций, которые вызывают утечку или преобразование тока, протекающего по линии, или влияют на данные, отправляемые с IED (интеллектуального электронного устройства) на СВУ.Для создания надежной схемы дифференциальной защиты линии требуются передовые методы стабилизации.

Дифференциальную защиту легче интегрировать в философию защиты как дистанционную защиту, так и защиту устройства. Он обеспечивает более стабильную производительность за счет увеличения зависимости от оборудования. Между концами линии требуется какая-то форма связи с высокой пропускной способностью и малой задержкой для обмена аналоговой информацией для обработки дифференциальным алгоритмом линии.Обычно это прямой оптоволоконный кабель.

Чтобы справиться с любой ситуацией, современное IED-устройство защиты должно быть конфигурируемым, чтобы соответствовать его предполагаемой области применения. Решением Hitachi Power Grids этому требованию является серия интеллектуальных электронных устройств Relion®. Серия Relion® предлагает стандартизированную библиотеку функций на основе высокопроизводительной общей аппаратной архитектуры, а также обеспечивает гибкость и настраиваемость для соответствия любой области применения.

Устройства дифференциальной защиты серии Relion® 650 включают все необходимые функции резервного копирования, а также полную мощность и гибкость платформы Relion®.

Устройства дифференциальной защиты Relion® серии 670 улучшают серию 650 и позволяют выполнять более требовательные приложения, предлагая улучшенную производительность, расширенные возможности настройки аппаратного и программного обеспечения, а также повышенную функциональную интеграцию и масштабируемость.

PSL 6603U идеально подходит в качестве альтернативы альтернативному предложению серии Relion®, в конечном итоге подходит в качестве основного 2 решения, поскольку в нем используется другая аппаратная архитектура и собственные алгоритмы защиты.Основанный на надежной архитектуре с резервным ЦП и аналого-цифровым преобразованием, он применяет расширенную линейную дифференциальную и дистанционную защиту с резервной защитой в настроенном пакете, что делает его очень удобным и интуитивно понятным.

Relion® RED670 и RED650 предлагают либо специальное устройство IED дифференциальной защиты линии, либо так называемое многофункциональное устройство, при этом дистанционная защита также интегрирована с устройством IED. PSL 6603U всегда конфигурируется как многофункциональное устройство.

Принципы дифференциальной защиты, которые вы ДОЛЖНЫ понимать

Дифференциальная защита

Хотя в настоящее время дифференциальная защита достигается численно, для понимания принципов дифференциальной защиты полезно проанализировать широко распространенное электромеханическое реле.

Принципы дифференциальной защиты, которые вы ДОЛЖНЫ понимать (на фото: реле защиты SIPROTEC)

На рисунке 1 показана простая схема дифференциальной защиты, также известная как схема Мерца-Прайса .

В этой простой схеме мы можем предположить, что при нормальных условиях эксплуатации ток, входящий в часть оборудования под защитой , равен (или, в случае трансформатора, пропорционален) его выходному току. В этом примере мы предположим, что входной и выходной токи равны.Автоматический выключатель на каждой стороне защищаемого оборудования управляется реле максимального тока.

Рисунок 1 — Простая дифференциальная защита (щелкните, чтобы развернуть схему)

Трансформаторы тока одинакового типа и коэффициента трансформации устанавливаются с обеих сторон оборудования. Эти трансформаторы тока индуцируют идентичные вторичные токи, потому что их первичные токи идентичны и у них одинаковое отношение витков.

При простом осмотре схемы становится ясно, что в этих условиях ток утечки не будет протекать через реле , поэтому сигналы отключения генерироваться не будут.


… и при возникновении неисправности

Рассмотрим неисправность , внутреннюю для оборудования . Через короткое замыкание будет протекать большой ток, поэтому ток, выходящий из оборудования, будет быстро уменьшаться, что приведет к уменьшению вторичного тока в CT B . Это приведет к протеканию тока через реле, величина которого будет достаточной для отключения автоматических выключателей.

Теперь рассмотрим внешнюю неисправность на F , как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Простая дифференциальная защита с внешним отказом

Вы можете видеть, что в этом случае ток на выходе из оборудования, хотя и большой, все еще такой же, как ток на входе в него, поэтому реле не сработает. Это именно то, что мы хотим , потому что внешние по отношению к оборудованию неисправности находятся в другой зоне защиты и защищаются в рамках другой схемы.

Если защищаемое оборудование представляет собой шину или обмотку генератора, например, ясно, что выходной ток такой же, как и входной. Однако, если оборудование представляет собой трансформатор, у которого коэффициент трансформации не равен единице, то входящий ток будет отличаться от выходящего тока.

В этом случае трансформаторы тока должны быть сбалансированы с эквивалентным дифференциалом передаточного отношения.

Дифференциальная схема создает четко определенную зону защиты , охватывающую все, что находится между двумя трансформаторами тока . Любая неисправность, существующая в этой зоне защиты, рассматривается как внутренняя неисправность, в то время как любая неисправность, существующая за пределами этой зоны защиты, является внешней неисправностью.

Следовательно, дифференциальная схема должна быть способна реагировать на наименьшие внутренние неисправности, но ограничивать наибольшие внешние неисправности.

На практике, этого трудно достичь — особенно для очень больших сквозных коротких замыканий из-за неидеальности трансформаторов тока, используемых для измерения токов. Термин, используемый для обозначения способности системы справляться с этими недостатками, называется Устойчивость при отказе .

В современных IED (интеллектуальных электронных устройствах) ток в трансформаторах тока не управляет непосредственно рабочей катушкой, которая отключает выключатели, поэтому подключение не такое, как показано в этом примере.В действительности токи трансформаторов тока просто вводятся в IED, где они дискретизируются и оцифровываются.

Дифференциальный режим затем выполняется программным обеспечением IED.


Основная теория дифференциальной защиты трансформатора (ВИДЕО)

Ссылка // Принципы автоматизации подстанции Майкла Дж. Бергстрома

Основные принципы максимальной токовой защиты, принципы дистанционной и дифференциальной защиты

Целью этой технической статьи является охват наиболее важных принципов четырех основных релейных защит: максимальной токовой защиты, направленной максимальной токовой защиты, дистанционной и дифференциальной защиты линий электропередачи, силовых трансформаторов и сборных шин.

Основные принципы максимальной токовой защиты, дистанционной и дифференциальной защиты (фото предоставлено Power Research & Development Consultants Pvt. Ltd)

Содержание:

  1. Принцип максимальной токовой защиты
  2. Принцип направленной максимальной токовой защиты
  3. Принцип дистанционной защиты
  4. Принцип дифференциальной защиты
    1. Для линии передачи
    2. Для трансформатора
    3. Для сборной шины

Для простоты объяснения основных идей мы рассматриваем трехфазных коротких замыканий на болтах .


1. Защита от перегрузки по току

Эта схема основана на интуиции, что при коротких замыканиях обычно возникает короткое замыкание, приводит к токам, намного превышающим ток нагрузки . Мы можем называть их максимальными токами . Релейная защита от перегрузки по току и защита с помощью плавких предохранителей основаны на том принципе, что когда ток превышает заданное значение, это указывает на наличие неисправности (короткое замыкание).

Эта схема защиты находит применение в радиальных распределительных системах с одним источником.Реализовать довольно просто.

Рисунок 1 — Радиальная распределительная система

На рисунке 1 показана радиальная распределительная система с одним источником. Ток повреждения подается только с одного конца фидера.

Для этой системы можно заметить, что:

Вернуться к принципам защиты ↑


2. Направленная максимальная токовая защита

Напротив, могут быть ситуации, когда в целях селективности информация о фазовом угле (всегда относительно эталонного вектора) может потребоваться. На рис. 2 показан такой случай для радиальной системы с источниками на обоих концах. Следовательно, неисправность подается с обоих концов питателя.

Для прерывания тока повреждения требуется реле на обоих концах фидера .

Рисунок 2 — Радиальная система с источником на обоих концах

В этом случае, по величине тока, наблюдаемого реле R 2 , невозможно определить, находится ли неисправность в участке AB или г. до н.э. .Поскольку неисправности в секции AB не входят в его компетенцию, он не должен отключаться.

Для обеспечения селективности, требуется направленное реле максимального тока . Для принятия решения он использует информацию о величине тока и фазовом угле. Он обычно используется в сетях субпередачи , где используются кольцевые сети.

Вернуться к принципам защиты ↑


3. Дистанционная защита

Рассмотрим простую радиальную систему с питанием от одного источника. Давайте измерим кажущееся полное сопротивление (В / I) на передающем конце.

Для ненагруженной системы I = 0 , и кажущееся полное сопротивление, видимое реле, бесконечно. Когда система нагружена, кажущийся импеданс уменьшается до некоторого конечного значения ( Z L + Z линия ), где Z L — полное сопротивление нагрузки, а линия Z — полное сопротивление линии. При наличии короткого замыкания на расстоянии на единицу расстояния «м» , импеданс, видимый реле, падает до мЗ линии , как показано на рисунке 3 ниже.

Рисунок 3 — Неисправность в линии передачи

Основной принцип дистанционного реле заключается в том, что кажущееся полное сопротивление, воспринимаемое реле, определяется как отношение фазного напряжения к линейному току в линии передачи ( Z приложение ), резко снижается при повреждении линии. Дистанционное реле сравнивает это отношение с импедансом прямой последовательности (Z 1 ) линии передачи. Если дробь Z app / Z 1 меньше единицы, это указывает на неисправность.Это соотношение также указывает расстояние от реле до места повреждения.

Поскольку импеданс — это комплексное число, дистанционная защита по своей природе является направленной . Первый квадрант — это прямое направление, т.е. импеданс защищаемой линии передачи находится в этом квадранте.

Однако, если используется только информация о величине, получается ненаправленное реле импеданса. На рисунках 4 и 5 показаны характеристики реле полного сопротивления и «реле mho» , оба принадлежащих к этому классу.

Рисунок 4 (слева) — Реле импеданса; Рисунок 5 (справа) — Mho реле

Реле импеданса срабатывает, если величина импеданса находится в круговой области. Поскольку круг охватывает все квадранты, это приводит к ненаправленной схеме защиты. Напротив, реле mho, которое охватывает в основном первый квадрант, по своей природе является направленным.

Таким образом, закон отключения для импедансного реле можно записать следующим образом:

| Z app | = | V R | / | I R | <| Z набор |

затем поездка; остальное сдерживать.

В то время как реле полного сопротивления имеет только один расчетный параметр, Z устанавливает ; «Mho relay» имеет два конструктивных параметра: Z n , λ . Закон отключения для реле mho определяется следующим образом:

| Z app | <| Z n | cos (θ — λ)

затем отключение; остальное сдерживать.

Как показано на рисунке 5, θ — это угол линии передачи . Основываясь на унаследованных электромеханических реле, λ также называют «углом крутящего момента» .

Вернуться к принципам защиты ↑


4. Принцип дифференциальной защиты

Дифференциальная защита основана на том факте, что любая неисправность в электрическом оборудовании приведет к тому, что ток, входящий в него, будет отличаться от тока, выходящего из него .

Таким образом, сравнивая два тока либо по величине, либо по фазе, либо по обоим, мы можем определить неисправность и принять решение об отключении, если разница превышает предварительно определенное установленное значение.

Рисунок 6 — Дифференциальная защита короткой линии передачи

Вернуться к принципам защиты ↑


4.1 Дифференциальная защита линии передачи

На рисунке 6 показана короткая линия передачи, в которой можно пренебречь параллельной зарядкой. Тогда при отсутствии неисправности векторная сумма токов, поступающих в устройство, равна нулю, то есть

I S + I R = 0

Таким образом, мы можем сказать, что дифференциальный ток при отсутствии неисправности равен нулю. Однако в случае неисправности в линейном сегменте AB получаем:

I S + I R = I F ≠ 0

, т.е. дифференциальный ток при наличии повреждения не равен нулю.

Этот принцип проверки дифференциального тока известен как схема дифференциальной защиты .

В случае линии передачи для реализации дифференциальной защиты требуется канал связи для передачи текущих значений на другой конец.Его можно использовать для коротких фидеров, а конкретная реализация известна как защита контрольного провода. Дифференциальная защита имеет тенденцию быть очень точной. Его зона четко обозначена CT, которые обеспечивают границу.

Дифференциальная защита может использоваться для линий с ответвлениями (многотерминальные линии), где граничные условия определены следующим образом:

Рисунок 7 — Дифференциальная защита для линии передачи с ответвлениями

При отсутствии неисправности:

I 1 + I 2 + I 3 = 0

Неисправное состояние:

I 1 + I 2 + I 3 ≠ 0

Вернуться к принципам защиты ↑


4.
2 Дифференциальная защита трансформатора

Дифференциальная защита для обнаружения неисправностей — привлекательный вариант , когда оба конца устройства физически расположены рядом друг с другом . например на трансформаторе, генераторе или шине.

Рассмотрим идеальный трансформатор с подключениями трансформатора тока, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 — Дифференциальная защита трансформатора

Чтобы проиллюстрировать принцип, давайте рассмотрим, что номинальный ток первичной обмотки составляет 100A , а вторичной обмотки — 1000A .Тогда, если мы используем ТТ 100: 5 и 1000: 5 на первичной и вторичной обмотках , то в нормальных (без неисправностей) рабочих условиях масштабированные токи ТТ будут совпадать по величине. Подключив первичный и вторичный трансформаторы тока с должным вниманием к точкам (маркировка полярности), можно настроить циркулирующий ток, как показано пунктирной линией.

Через ответвление с реле максимального тока не будет протекать ток, поскольку это приведет к нарушению KCL .

Теперь, если в устройстве возникает внутренняя неисправность, например, короткое замыкание между витками и т. Д., то нормальный баланс mmf нарушается, т.е. N 1 I 1 ≠ N 2 I 2 . В этом случае вторичные токи трансформаторов тока первичной и вторичной сторон не совпадают. Результирующий дифференциальный ток будет проходить через реле максимального тока. Если уставка срабатывания реле максимального тока близка к нулю, оно немедленно срабатывает и инициирует решение об отключении.

На практике трансформатор не идеален. Следовательно, даже если I 2 = 0, I 1 ≠ 0 , это ток намагничивания или (без нагрузки) ток.Таким образом, через реле максимального тока всегда протекает дифференциальный ток.

Поэтому срабатывание реле максимального тока регулируется выше значения тока холостого хода. Следовательно, минутные сбои ниже значения тока холостого хода не могут быть обнаружены. Это снижает чувствительность.

Вернуться к принципам защиты ↑


4.3 Дифференциальная защита сборных шин

В идеале дифференциальная защита является решением для защиты сборных шин. Рисунок 9 иллюстрирует основную идею.Если неисправность является внешней по отношению к шине , можно видеть, что алгебраическая сумма токов, поступающих в шину, равна нулю.

I A + I B + I C + I D + I E = 0

Рисунок 9 — Дифференциальная защита сборных шин

С другой стороны, если ошибка шина (внутренняя неисправность) , эта сумма не равна нулю.

I A + I B + I C + I D + I E = I F

Таким образом, дифференциальная защита может использоваться для защиты шины.

Вернуться к принципам защиты ↑

Ссылка // Основы защиты энергосистемы — выдержка из IIT Bombay NPTEL

Что такое реле дифференциальной защиты? — Описание и его виды на основе принципа действия

Определение: Реле, работа которого зависит от разности фаз двух или более электрических величин, известно как реле дифференциальной защиты . Он работает по принципу сравнения между фазовым углом и величиной одинаковых электрических величин.

Например: Рассмотрим сравнение входного и выходного тока линии передачи. Если величина входного тока линии передачи больше, чем величина выходного тока, это означает, что дополнительный ток течет по ней из-за неисправности. Разница в токе может срабатывать реле дифференциальной защиты.

Ниже приведены основные условия, необходимые для работы реле дифференциальной защиты.

  • Сеть, в которой используется реле, должна иметь две или более одинаковых электрических величины.
  • Величины имеют фазовый сдвиг примерно 180º.

Реле дифференциальной защиты используется для защиты генератора, трансформатора, фидера, большого двигателя, шин и т. Д. Ниже приводится классификация реле дифференциальной защиты.

  • Дифференциальное реле тока
  • Дифференциальное реле напряжения
  • Реле смещения или процентного дифференциала
  • Дифференциальное реле баланса напряжения

Реле дифференциального тока

Реле, которое определяет и управляет разностью фаз между током, входящим в электрическую систему, и током, выходящим из электрической системы, называется дифференциальным реле тока . Расположение реле максимального тока, подключенного для работы в качестве дифференциального реле, показано на рисунке ниже.

Расположение реле максимального тока показано на рисунке ниже. Пунктирной линией показана секция, которая используется для защиты. Трансформатор тока размещается на обоих концах зоны защиты. Вторичная обмотка трансформаторов включена последовательно с помощью контрольного провода. Таким образом, ток, индуцируемый в трансформаторах тока, течет в одном направлении. Катушка управления реле подключена к вторичной обмотке трансформаторов тока.

В нормальном рабочем состоянии величина тока во вторичной обмотке ТТ остается неизменной. Нулевой ток протекает через рабочую катушку. При возникновении неисправности величина тока на вторичной обмотке ТТ становится неравной, из-за чего реле начинает работать.

Катушка смещенного или процентного дифференциала

Это наиболее часто используемый вид дифференциального реле. Их расположение такое же, как у токового дифференциального реле; Единственное отличие состоит в том, что эта система состоит из дополнительной сдерживающей катушки, подключенной к пилотным проводам, как показано на рисунке ниже.

Управляющая катушка подключается в центре удерживающей катушки. Соотношение токов в трансформаторе тока становится несимметричным из-за тока повреждения. Эта проблема решается использованием удерживающей катушки.

Дифференциальное реле со смещением индукционного типа

Это реле индукционного типа состоит из диска, который свободно вращается между электромагнитами. Каждый электромагнит состоит из медного затеняющего кольца. Кольцо может входить или выходить из электромагнита.Диск испытывает силу из-за ограничивающего и рабочего элемента.

Результирующий крутящий момент на затемненном кольце становится нулевым, если положение кольца сбалансировано для обоих элементов. Но если кольцо движется к железному сердечнику, то на кольцо действуют неравные крутящие моменты из-за рабочей и сдерживающей катушки.

Дифференциальное реле баланса напряжения

Дифференциальное реле тока не подходит для защиты фидеров. Для защиты фидеров используются дифференциальные реле баланса напряжений. В дифференциальном реле напряжения используются два одинаковых трансформатора тока в защитной зоне с помощью управляющего провода.

Реле включены последовательно с вторичной обмоткой трансформатора тока. Реле подключены таким образом, чтобы в нормальном рабочем состоянии через них не протекал ток. В дифференциальном реле баланса напряжений используются трансформаторы тока с воздушным сердечником, в которых индуцируются напряжения относительно тока.

Когда КЗ происходит в зоне защиты, ток в ТТ становится несимметричным, из-за чего нарушается напряжение во вторичной обмотке ТТ.Ток начинает течь через рабочую катушку. Таким образом, реле начинает работать и дает команду выключателю сработать.

Дифференциальное реле

| Electrical4U

Реле, используемые для защиты энергосистемы, бывают разных типов. Среди них дифференциальное реле — это широко используемое реле для защиты трансформаторов и генераторов от локальных неисправностей.
Дифференциальные реле очень чувствительны к сбоям, возникшим в пределах зоны защиты, но наименее чувствительны к сбоям, возникающим вне защищаемой зоны. Большинство реле срабатывают, когда какое-либо количество превышает заданное значение, например, реле максимального тока срабатывает, когда ток через него превышает заданное значение. Но принцип работы дифференциального реле несколько иной. Он работает в зависимости от разницы между двумя или более подобными электрическими величинами.

Определение дифференциального реле

Дифференциальное реле — это реле, которое срабатывает, когда разница между двумя или более аналогичными электрическими величинами превышает заданное значение.В схеме дифференциального реле есть два тока, исходящие от двух частей цепи питания. Эти два тока встречаются в точке соединения, где подключена катушка реле. Согласно закону Кирхгофа о токах, результирующий ток, протекающий через катушку реле, является не чем иным, как суммой двух токов, исходящих из двух разных частей электрической цепи. Если полярность и амплитуда обоих токов отрегулированы так, чтобы векторная сумма этих двух токов была равна нулю в нормальных рабочих условиях. Таким образом, в нормальных условиях эксплуатации через катушку реле не будет протекать ток. Но из-за какой-либо неисправности в силовой цепи, если этот баланс нарушен, это означает, что сумма векторов этих двух токов больше не остается равной нулю, и через катушку реле будет протекать ненулевой ток, что приводит к срабатыванию реле.

В схеме дифференциального тока есть два комплекта трансформаторов тока, каждый из которых подключен к каждой стороне оборудования, защищенного дифференциальным реле .Соотношение трансформаторов тока выбрано таким образом, чтобы вторичные токи обоих трансформаторов тока соответствовали друг другу по величине.
Полярность трансформаторов тока такова, что вторичный ток этих трансформаторов тока противодействует друг другу. Из схемы ясно, что только если какая-либо отличная от нуля разница создается между этим и вторичным током, то только этот дифференциальный ток будет течь через рабочую катушку реле. Если эта разница превышает пиковое значение реле, оно срабатывает, чтобы размыкать автоматические выключатели для изоляции защищаемого оборудования от системы. Релейный элемент, используемый в дифференциальном реле, представляет собой мгновенное реле якорного типа, поскольку дифференциальная схема адаптирована только для устранения неисправности внутри защищаемого оборудования, другими словами, дифференциальное реле должно устранять только внутреннюю неисправность оборудования, поэтому защищаемое оборудование должно быть изолировано, как только поскольку любая неисправность произошла внутри самого оборудования. Они не должны быть какой-либо временной задержкой для координации с другими реле в системе.

Типы дифференциального реле

Существует два основных типа дифференциальных реле в зависимости от принципа действия.

  1. Дифференциальное реле баланса тока
  2. Дифференциальное реле баланса напряжений

В дифференциальном реле тока два трансформатора тока установлены с обеих сторон защищаемого оборудования. Вторичные цепи трансформаторов тока соединены последовательно таким образом, что они несут вторичный ток трансформатора тока в одном направлении.

Управляющая катушка релейного элемента подключена ко вторичной цепи трансформатора тока. В нормальных условиях эксплуатации защищаемое оборудование (силовой трансформатор или генератор переменного тока) пропускает нормальный ток.В этой ситуации предположим, что вторичный ток CT 1 равен I 1 , а вторичный ток CT 2 равен I 2 . Также из схемы видно, что ток, проходящий через катушку реле, не что иное, как I 1 -I 2 . Как мы уже говорили ранее, коэффициент передачи и полярность трансформатора тока выбираются таким образом, I 1 = I 2 , следовательно, через катушку реле не будет протекать ток. Теперь, если какое-либо повреждение происходит во внешней по отношению к зоне, покрытой ТТ, ток неисправности проходит через первичную обмотку обоих трансформаторов тока, и, таким образом, вторичные токи обоих трансформаторов тока остаются такими же, как в случае нормальных рабочих условий.Следовательно, в этой ситуации реле не сработает. Но если какое-либо замыкание на землю произошло внутри защищаемого оборудования, как показано, два вторичных тока больше не будут равны. В этом случае используется дифференциальное реле, чтобы изолировать неисправное оборудование (трансформатор или генератор переменного тока) от системы.
В основном этот тип релейных систем страдает некоторыми недостатками.

  1. Может существовать вероятность несоответствия импеданса кабеля от вторичной обмотки ТТ к удаленной панели реле.
  2. Емкость этих контрольных кабелей вызывает неправильную работу реле, когда возникает серьезное повреждение вне оборудования.
  3. Точное согласование характеристик трансформатора тока не может быть достигнуто, поэтому в нормальных условиях эксплуатации через реле может протекать ток утечки.

Процентное дифференциальное реле

Оно предназначено для реакции на дифференциальный ток в части его относительного отношения к току, протекающему через защищаемый участок.В этом типе реле помимо рабочей катушки реле есть удерживающие катушки. Ограничительные катушки создают крутящий момент, противоположный рабочему крутящему моменту. В нормальных условиях и в условиях неисправности ограничивающий момент превышает рабочий момент. При этом реле остается неактивным. Когда происходит внутреннее повреждение, рабочая сила превышает силу смещения, и, следовательно, срабатывает реле. Эту силу смещения можно регулировать, изменяя количество витков удерживающих катушек. Как показано на рисунке ниже, если I 1 — вторичный ток CT 1 , а I 2 — вторичный ток CT 2 , то ток через рабочую катушку равен I 1 — I 2 , а ток через ограничительную катушку равен (I 1 + I 2 ) / 2.В нормальных условиях и в условиях неисправности крутящий момент, создаваемый ограничивающими катушками из-за тока (I 1 + I 2 ) / 2, превышает крутящий момент, создаваемый рабочей катушкой из-за тока I 1 — I 2 , но в внутреннее неисправное состояние они становятся противоположными. И настройка смещения определяется как отношение (I 1 — I 2 ) к (I 1 + I 2 ) / 2.

Из приведенного выше объяснения ясно, что чем больше ток, протекающий через ограничительные катушки, тем выше значение тока, необходимого для работы катушки.Реле называется процентным реле, потому что рабочий ток, необходимый для отключения, может быть выражен в процентах от сквозного тока.

Коэффициент трансформации ТТ и подключение дифференциального реле

Это простое практическое правило состоит в том, что трансформаторы тока на любой обмотке звезды должны быть подключены в треугольник, а трансформаторы тока на любой обмотке треугольника должны быть подключены звездой. Это сделано для устранения тока нулевой последовательности в цепи реле.
Если ТТ подключены по схеме «звезда», коэффициент передачи ТТ будет I n /1 или 5 A
ТТ, подключенных по схеме треугольника, коэффициент передачи ТТ будет I n /0. 5775 или 5 × 0,5775 A

Дифференциальное реле баланса напряжений

В этой схеме трансформаторы тока подключены с обеих сторон оборудования таким образом, что ЭДС, наведенная во вторичной обмотке обоих трансформаторов тока, будет противодействовать друг другу. Это означает, что вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон оборудования подключены последовательно с противоположной полярностью. Катушка дифференциального реле вставляется где-нибудь в петлю, образованную последовательным соединением вторичной обмотки трансформаторов тока, как показано на рисунке.В нормальных рабочих условиях, а также в условиях сквозного повреждения, ЭДС, наведенные во вторичной обмотке ТТ, равны и противоположны друг другу, и, следовательно, через катушку реле не будет протекать ток. Но как только в защищаемом оборудовании возникает какая-либо внутренняя неисправность, эти ЭДС перестают быть сбалансированными, поэтому ток начинает течь через катушку реле, тем самым срабатывая автоматический выключатель.

Дифференциальное реле баланса напряжений имеет некоторые недостатки, например, требуется конструкция многоотводного трансформатора для точного баланса между парами трансформаторов тока.Система подходит для защиты кабелей относительно короткой длины, в противном случае емкость контрольных проводов ухудшает характеристики. На длинных кабелях зарядного тока будет достаточно для работы реле, даже если достигается идеальный баланс трансформатора тока.
Эти недостатки могут быть устранены в системе путем введения системы / схемы Translay, которая представляет собой не что иное, как модифицированную систему дифференциальных реле напряжения баланса. Схема Транслей в основном применяется для дифференциальной защиты фидеров.

Здесь два комплекта трансформаторов тока подключили оба конца фидера. Вторичная обмотка каждого трансформатора тока оснащена индивидуальным двухобмоточным реле индукционного типа. Вторичная обмотка каждого трансформатора тока питает первичную цепь двухобмоточного реле индукционного типа. Вторичная цепь каждого реле соединена последовательно, образуя замкнутый контур с помощью управляющих проводов. Подключение должно быть таким, чтобы наведенное напряжение во вторичной обмотке одного реле было противоположным напряжению другого.Компенсирующее устройство нейтрализует влияние емкостных токов управляющих проводов и эффект отсутствия баланса между двумя трансформаторами тока.

В нормальных условиях и в случае неисправности ток на двух концах фидера одинаков, поэтому ток, индуцированный во вторичной обмотке ТТ, также будет одинаковым. Из-за этих равных токов во вторичной обмотке ТТ первичная обмотка каждого реле индуцирует одинаковую ЭДС. Следовательно, ЭДС, индуцированная во вторичных обмотках реле, также такая же, но катушки соединены таким образом, что эти ЭДС имеют противоположное направление.В результате через управляющий контур не будет протекать ток и, следовательно, не будет создаваться рабочий крутящий момент ни на одном из реле.

Но если в фидере в зоне между трансформаторами тока возникает какая-либо неисправность, ток, выходящий из фидера, будет отличаться от тока, поступающего в фидер. Следовательно, не будет равенства между токами в обеих вторичных обмотках ТТ. Эти неравные вторичные токи ТТ будут создавать несбалансированное вторичное индуцированное напряжение в обоих реле.Следовательно, ток начинает циркулировать в контуре управления, и, следовательно, крутящий момент создается в обоих реле.

Поскольку направление вторичного тока в реле противоположно, крутящий момент в одном реле будет иметь тенденцию замыкать контакты отключения, и в то же время крутящий момент, создаваемый в другом реле, будет стремиться удерживать движение контактов отключения в нормальном режиме. -рабочая позиция. Рабочий момент зависит от положения и характера неисправности в защищаемой зоне питателя. Неисправная часть фидера отделяется от исправной, когда срабатывает хотя бы один элемент любого реле.

Следует отметить, что в схеме защиты трансляции замкнутое медное кольцо установлено на центральном плече первичного сердечника реле. Эти кольца используются для нейтрализации влияния управляющих токов мощности. Емкостные токи опережают напряжение, подаваемое на пилот, на 90 o , и когда они протекают в низкоиндуктивной рабочей обмотке, создают магнитный поток, который также опережает пилотное напряжение на 90 o . Поскольку пилотное напряжение индуцируется во вторичных обмотках реле, оно на значительный угол отстает от потока в воздушном зазоре магнитного поля.Замкнутые медные кольца отрегулированы так, чтобы угол составлял приблизительно 90 o . Таким образом, потоки, действующие на диск, находятся в фазе, и, следовательно, в релейном диске отсутствует крутящий момент.

Дифференциальная (87) токовая защита | Системы измерения и контроля электроэнергии

Одним из фундаментальных законов электрических цепей является Закон Кирхгофа по току, который гласит, что алгебраическая сумма всех токов в узле (соединении) цепи должна быть равна нулю. Более простой способ заявить об этом — сказать: «То, что входит, должно выйти.«Мы можем использовать этот принцип для обеспечения другой формы защиты от определенных неисправностей в электрических цепях, измеряя количество тока, входящего и выходящего из компонента цепи, а затем отключая автоматический выключатель, если эти два тока не совпадают.

Важным преимуществом дифференциальной защиты по сравнению с мгновенной или максимальной токовой защитой с выдержкой времени является то, что она намного более чувствительна и действует быстрее. В отличие от любой формы максимальной токовой защиты, которая срабатывает только в том случае, если ток превышает максимальный номинал проводников, дифференциальная защита способна срабатывать при гораздо более низких уровнях тока, потому что Закон Кирхгофа предсказывает, что любая величина дисбаланса тока для любой отрезок времени является ненормальным.Более низкие пороги срабатывания при отсутствии задержки по времени означают, что дифференциальная защита способна срабатывать раньше, чем любая форма максимальной токовой защиты, тем самым ограничивая повреждение оборудования за счет устранения неисправности за более короткий промежуток времени.

Предположим, мы должны были измерить величину тока на обоих концах каждой фазной обмотки трехфазного генератора, как показано на следующей диаграмме:

Как и большинство крупных генераторов энергии, этот блок подводит оба вывода каждой фазной обмотки к внешним точкам, так что они могут быть подключены по схеме звезды или треугольника по желанию.В данном случае обмотки генератора соединены звездой. Пока мы измеряем ток, входящий и выходящий из каждой обмотки индивидуально, не имеет значения, соединены ли эти обмотки генератора звездой или треугольником.

Если схема в точности такая, как показано выше, величина тока на входе и выходе каждой фазной обмотки должна быть одинаковой в соответствии с законом Кирхгофа о токах. То есть:

\ [I_ {A1} = I_ {A2} \ hskip 30pt I_ {B1} = I_ {B2} \ hskip 30pt I_ {C1} = I_ {C2} \ hskip 30pt \]

Предположим теперь, что один из витков в обмотке фазы «C» должен был случайно коснуться металлической рамы генератора, например, что могло произойти в результате повреждения изоляции.Это замыкание на землю вызовет третий путь тока в поврежденной обмотке. \ (I_ {C1} \) и \ (I_ {C2} \) теперь будут разбалансированы на величину, равную току повреждения \ (I_F \):

Другой отказ, обнаруживаемый по закону тока Кирхгофа, — это межфазное замыкание обмотки, когда ток течет от одной обмотки к другой. В этом примере короткое замыкание между фазами B и C в генераторе нарушает баланс входящих и исходящих токов для обеих фаз:

Следует отметить, что величина замыкания на землю или тока замыкания между обмотками может быть недостаточно велика, чтобы создать угрозу перегрузки по току для генератора, но само наличие дисбаланса тока в любой фазе доказывает, что обмотка исправна. поврежден.Другими словами, это тип отказа системы, который не обязательно обнаруживается реле максимального тока (50/51), поэтому его необходимо обнаруживать другими способами.

Тип реле, предназначенный для этой задачи, называется реле дифференциального тока . Цифровой код ANSI / IEEE для дифференциальной защиты: 87 . Также существуют реле дифференциального напряжения с тем же обозначением «87» ANSI / IEEE, поэтому при упоминании реле «87» необходимо указывать, является ли рассматриваемая дифференциальная величина напряжением или током.

Простая форма дифференциальной токовой защиты для этого генератора может быть реализована путем подключения трансформаторов тока с обеих сторон каждой обмотки к рабочим катушкам электромеханического реле, подобного этому. Для простоты будет показана защита только одной фазной обмотки (C) генератора. Практическая система реле защиты от дифференциального тока будет контролировать ток через все шесть проводов статора генератора, сравнивая токи на входе и выходе каждой фазы:

Если первичные токи ТТ \ (I_ {C1p} \) и \ (I_ {C2p} \) равны и коэффициенты ТТ равны, вторичные токи ТТ \ (I_ {C1s} \) и \ (I_ {C2s } \) также будут равны.Результатом будет нулевой ток через рабочую катушку (OC) дифференциального реле.

Если, однако, замыкание на землю или соседнюю обмотку должно было развиться где-либо в обмотке статора «C» генератора, первичные токи двух трансформаторов тока станут неравными, вызывая неравные вторичные токи, тем самым вызывая значительный ток. протекать через управляющую катушку дифференциального реле (OC). Если этого тока достаточно, чтобы вызвать срабатывание дифференциального реле, реле пошлет сигнал, дающий команду автоматическому выключателю генератора на отключение.

Даже если значение срабатывания реле смещено, чтобы избежать ненужного отключения, все же возможно, что большой фазный ток, требуемый от генератора, может вызвать срабатывание дифференциального реле из-за невозможности идеального согласования между двумя фазными токами «C». трансформаторы. Любое несоответствие между этими двумя трансформаторами тока приведет к неравенству вторичных токов, которые будут увеличиваться по мере увеличения фазного тока. Большие, богатые гармониками пусковые токи , которые иногда возникают при первоначальном включении большого силового трансформатора, могут также вызывать ложные срабатывания в этой простой форме дифференциальной защиты.Мы не хотим, чтобы это дифференциальное реле срабатывало при каких-либо условиях, кроме внутренней неисправности генератора в его фазной обмотке, поэтому необходима модификация для обеспечения другой рабочей характеристики.

Если мы модифицируем реле так, чтобы оно имело три катушки, одна для перемещения его механизма в направлении срабатывания, а две для помощи «сдерживать» его механизм (работая для удержания механизма в его нормальном рабочем положении), мы можем соединить эти катушки таким образом. способ, которым две удерживающие катушки (RC) возбуждаются двумя вторичными токами ТТ, в то время как рабочая катушка видит только разницу между двумя вторичными токами ТТ.Мы называем эту схему дифференциальным реле с ограничением , а прежнюю (более простую) конструкцию — дифференциальным реле без ограничения :

.

Общая характеристика реле с ограничением дифференциала заключается в срабатывании на основе дифференциального тока, превышающего установленный процент фазного тока.

На этой фотографии показаны три дифференциальных реле, используемых для защиты обмоток трехфазного генератора газотурбинной электростанции.Обратите внимание, как требуется одно реле дифференциального тока для защиты каждой из трех фаз генератора:

Современные цифровые дифференциальные реле обычно воспринимают сигналы ТТ от всех трех фаз, обеспечивая защиту в одном блоке, монтируемом на панели. Цифровые реле защиты предлагают гораздо более сложные подходы к проблеме ложного срабатывания, основанные на несоответствии между парами трансформаторов тока и / или гармоническими токами. На следующем графике показана характеристика реле защиты трансформатора модели 745 компании General Electric, обеспечивающего защиту от дифференциального тока:

Пользователь может регулировать не только значение срабатывания, но также наклон каждого отрезка линии на графике, высоту ступеньки «точки изгиба» и т. Д.Обратите внимание на то, что термин «ограничение» все еще используется в конфигурации цифровых реле, хотя он возник в конструкциях электромеханических реле.

Примечательно, что форма дифференциальной токовой защиты также находит применение в американских домах, где электрические нормы требуют установки защищенных цепей прерывателя тока замыкания на землю (GFCI) в местах, где возможен контакт между электрическими приборами и водой (например, в ванных комнатах). , кухни). Розетки GFCI функционируют, определяя любую разницу в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками, по которым ток идет к любой нагрузке, подключенной к розетке, и от нее:

Одиночный трансформатор тока (ТТ) в блоке GFCI определяет любой дифференциальный ток, считывая сетевое магнитное поле вокруг обоих проводников с током.Если «горячий» и «нейтральный» токи равны, их противоположные направления будут создавать противоположные магнитные поля с нулевым результирующим магнитным полем, обнаруживаемым трансформатором тока. Однако, если в нагрузке, подключенной к этой розетке, происходит замыкание на землю, эти два тока будут неравны, и ТТ обнаружит чистое магнитное поле. Эти защитные устройства чрезвычайно чувствительны, размыкая контакты со значениями дифференциального тока в диапазоне миллиампер . Это важно, так как замыкание на землю, существующее в электрическом приборе, вполне может пройти через тело человека или животного, и в этом случае всего миллиампер может оказаться вредным или даже смертельным.

Если срабатывает розетка GFCI, ее можно сбросить, нажав кнопку «сброса» на ее лицевой стороне. Блоки GFCI также можно проверить вручную, нажав кнопку «тест», также установленную на передней панели.

Очень важной концепцией в области релейной защиты является концепция защитных зон , что легко объяснимо в контексте реле дифференциального тока. Проще говоря, «зона защиты» реле — это физический диапазон, в котором может быть обнаружено указанное электрическое повреждение, и, таким образом, любые компоненты и соединения в зоне могут быть защищены посредством надлежащего действия реле.Реле максимального тока (50/51), описанные в предыдущем разделе этой книги, не имеют четко определенных зон защиты, поскольку реле максимального тока срабатывают при определенном минимальном значении тока замыкания , а не обязательно на каком-либо определенном месте сбоя . Однако дифференциальные токовые реле имеют очень четкие и однозначные зоны защиты: область, лежащая между токовой парой ТТ :

Только неисправность в пределах зоны защиты реле (т.е.е. «внутренняя» неисправность) может заставить токи двух трансформаторов тока стать неравными. Благодаря закону Кирхгофа по току, никакое замыкание вне зоны защиты (т. Е. «Внешнее» замыкание), независимо от его серьезности, не может сделать первичные токи ТТ неравными.

Концепция зон защиты очень важна для релейной защиты и находит применение далеко за пределами систем дифференциального тока (87). Это тесно связано с концепцией селективности , что означает способность защитного реле различать короткое замыкание в пределах своей собственной зоны защиты и замыкание за пределами этой зоны.Реле с высокой селективностью способно игнорировать внешние неисправности, в то время как реле с плохой селективностью может ошибочно срабатывать при возникновении внешних неисправностей.

Бытовые розетки

с прерыванием тока замыкания на землю (GFCI) также имеют четко определенные зоны защиты. В случае GFCI зона защиты — это все, что подключено к розетке (т.е. справа от ТТ на схеме):

Обычная практика электропроводки в жилых домах в Соединенных Штатах — это «шлейфовое соединение» обычных розеток с розеткой GFCI, где существуют водные опасности, так что все розетки, запитываемые через GFCI, становятся частью защитной зоны GFCI.Например, ванная комната с такой проводкой обеспечивает одинаковую степень защиты от замыкания на землю для всех розеток в комнате. Если бы кто-то подключил электрический фен к одной из розеток с «гирляндной цепью», а затем случайно уронил бы этот прибор в ванну, полную воды, GFCI отключился бы и отключил бы питание всех розеток так же надежно, как и отключение, если фен был подключен непосредственно к розетке GFCI.

Дифференциальная токовая защита наиболее практична для реализации на коротких физических расстояниях, например, по фазным обмоткам в генераторе или каком-либо другом компоненте энергосистемы, но основная концепция применима и на больших расстояниях, поскольку Закон Кирхгофа по току не знает границ.Рассмотрим, например, линию передачи, охватывающую несколько миль между двумя автобусами, показанную на этой однолинейной схеме:

Здесь два дифференциальных реле управляют отключением автоматических выключателей (функция 52 ANSI / IEEE) на каждом конце линии передачи. Ток на каждом конце линии контролируется трансформаторами тока, подключенными к локальным реле 87, благодаря чему зона дифференциальной защиты по току покрывает всю длину линии передачи. Чтобы эта схема защиты работала, два локальных реле 87 должны каким-то образом взаимодействовать друг с другом, чтобы постоянно сравнивать измеренные значения тока на обоих концах линии.Это достигается через канал связи между двумя реле, который называется пилотным каналом . Термин «пилот» — это общий термин в области релейной защиты, относящийся к любой форме передачи данных. Если обнаруживается значительная разница в линейном токе (то есть в результате повреждения в любом месте по длине линии передачи), оба реле отключают соответствующие автоматические выключатели и тем самым обесточивают линию передачи.

Пилотные системы могут иметь форму аналоговой «петли» тока или напряжения, микроволнового радиоканала, линии связи по линии электропередачи (PLC), линии передачи данных по оптоволоконному кабелю или любой другой формы двухточечной связи. точечный канал передачи данных, позволяющий реле обмениваться данными друг с другом.Детали пилотных систем в схемах защиты сложны и не будут здесь подробно рассматриваться.

Интересное предостережение при применении защиты от дифференциального тока к длинным линиям состоит в том, что емкостный зарядный ток линии в некоторых случаях может быть достаточно значительным, чтобы сработать реле 87, настроенное слишком чувствительно. Емкость между фазой и землей можно представить себе как форму «замыкания на землю» переменного тока, потому что любой ток, идущий по этому пути к земле, является током, проходящим через один ТТ, но не через другой.

Текущий закон Кирхгофа не только неограничен в отношении расстояния, он также не ограничен в отношении количества линий, входящих или выходящих из узла. Этот факт позволяет нам применять дифференциальную токовую защиту к шинам , где соединяются несколько линий электропередач и / или устройств. Здесь показан пример высоковольтной шины, сфотографированной на плотине Гранд-Кули в штате Вашингтон, соединяющей несколько блоков трехфазных трансформаторов (каждая из которых питается от гидроэлектрического генератора):

Автобусы обычно изготавливаются из гибкого кабеля или жесткой трубы, подвешенной к земле с помощью изоляторов.Неисправности могут возникнуть в шине, если изолятор «вспыхивает» (т. Е. Вызывает электрическую дугу от проводника шины к земле) или если что-либо проводящее происходит с перемычкой между линиями шины. По существу, шины могут быть защищены по принципу дифференциального тока, как и любой другой электрический компонент или линия электропередачи. Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из каждой фазы шины, должна равняться нулю, и если это не так, это означает, что шина должна быть неисправна.

Схематическая диаграмма, показывающая одну шину с пятью разными вводами, показывает, как дифференциальную токовую защиту можно использовать для защиты шины с любым количеством линий.Для простоты схема подключения реле CT и 87 показана только для одной фазы на этой трехфазной шине. В любой реалистичной схеме дифференциальной защиты шины все три фазы будут оснащены трансформаторами тока, и будет три отдельных 87 элементов «рабочей катушки», по одному на каждую фазу:

Закон Кирхгофа сообщает нам, что алгебраическая сумма всех токов в узле должна быть равна нулю. В этом случае рассматриваемый узел представляет собой сумму всех проводников, показанных внутри синего пунктирного контура зоны защиты.Поскольку все трансформаторы тока имеют одинаковое отношение витков и соединены параллельно, как показано, их суммарные вторичные токи должны в сумме равняться нулевому значению тока через рабочую катушку реле 87 во время нормальной работы. Однако, если короткое замыкание на землю или междуфазное замыкание произойдет где-нибудь в пределах зоны защиты, вторичные токи ТТ будут суммироваться с нулевым значением , а не , что приведет к срабатыванию дифференциального реле.

Еще одно важное понятие в релейной защите — перекрытие защитной зоны .Философия здесь заключается в том, что размер каждой защитной зоны должен быть ограничен, чтобы избежать ненужного отключения большего количества секций энергосистемы, чем необходимо для изоляции любого повреждения, при этом ни один компонент или проводник не остается незащищенными. На следующей однолинейной схеме показано, как настраиваются зоны защиты для перекрытия друг друга на каждом автоматическом выключателе, к которому они подключаются:

Например, короткое замыкание в верхней линии передачи относится только к этой зоне защиты и, следовательно, отключит только выключатели F и G, оставляя другую линию передачи и связанные с ней компоненты для передачи энергии от генерирующей станции на подстанцию.Обратите внимание на то, что каждый автоматический выключатель в вышеуказанной системе попадает в две зоны защиты . Если повреждение произошло внутри выключателя F, оно отключило бы выключатель E в верхней зоне трансформатора электростанции, а также выключатель G в верхней зоне линии передачи, изолируя отказавший выключатель.

Перекрытие зон дифференциальной защиты достигается разумным размещением трансформаторов тока по обе стороны от автоматического выключателя. Напомним, что граница любой схемы дифференциальной защиты по току определяется расположением трансформаторов тока, измеряющих ток на входе и выходе из узла.Таким образом, ТТ, к которому подключается реле дифференциального тока, определяет, насколько далеко будет достигнута граница зоны защиты этого реле. Мы более подробно рассмотрим однолинейную схему, чтобы изучить эту концепцию дальше, сосредоточив внимание на верхнем левом углу генерирующей станции и исключив все трансформаторы и все, кроме одного генератора, а также выключатели C, D и F для простоты:

Здесь мы видим, как достигается перекрытие зон путем подключения каждого дифференциального реле к дальнему ТТ на каждом автоматическом выключателе.Если вместо этого мы решим подключить каждое реле 87 к рядом с трансформатором тока , две зоны защиты не будут перекрываться, и каждый автоматический выключатель останется незащищенным:

Возможно, наиболее интересным и сложным применением дифференциальной токовой защиты является защита силовых трансформаторов, которые страдают многими из тех же уязвимостей, что и генераторы и двигатели (например, неисправности обмоток). Сначала у нас может возникнуть соблазн подключить трансформаторы тока к каждому проводнику, входящему в трансформатор и выходящему из него, с установкой 87 реле для сравнения этих токов и отключения при обнаружении дисбаланса, точно так же, как для защиты отдельных обмоток в генераторе.Однофазного трансформатора достаточно, чтобы проиллюстрировать эту концепцию, опять же без удерживающих катушек (RC) внутри каждого из дифференциальных реле для простоты:

До тех пор, пока каждая пара трансформаторов тока для каждого реле дифференциального тока согласована (т. Е. С одинаковым коэффициентом поворотов), эта схема защитного реле будет обнаруживать замыкания на землю и замыкания между обмотками в силовом трансформаторе. Однако одна распространенная неисправность трансформатора, которая останется незамеченной, — это межвитковое повреждение одной из обмоток.Такая неисправность исказила бы коэффициент трансформации силового трансформатора, но , а не нарушила бы баланс входящего и выходящего тока любой данной обмотки и, следовательно, не обнаруживалась бы дифференциальными реле, как показано.

Очень умный способ улучшить дифференциальную токовую защиту трансформатора состоит в том, чтобы одно реле 87 сравнивало первичный и вторичный токи этого трансформатора, тем самым расширяя зону защиты по обеим обмоткам с помощью всего одного реле:

Одним из необходимых условий для того, чтобы эта стратегия работала, является использование трансформаторов тока с необходимыми отношениями витков, чтобы дополнить коэффициент трансформации силового трансформатора и дать реле 87 два эквивалентных тока для сравнения.Например, если у нашего силового трансформатора соотношение витков 20: 1, отношения двух наших ТТ должны отличаться друг от друга на один и тот же коэффициент (например, ТТ 50: 5 на слаботочной первичной обмотке и ТТ 1000: 5 на сильноточной вторичной обмотке).

Эта схема дифференциальной защиты по току работает для обнаружения общих неисправностей трансформатора следующими способами:

  • Замыкание на землю: при таком замыкании токи, входящие и выходящие из поврежденной обмотки, становятся неравными.Поскольку вся обмотка не видит одинаковый ток, она не может индуцировать правильную пропорцию тока в другой (исправной) обмотке. Это неправильное различие токов будет видно реле 87.
  • Неисправность между обмотками: при таком типе повреждения часть тока из одной обмотки уходит и попадает в другую обмотку в соотношении 1: 1. Это эффективно искажает передаточное отношение трансформатора, что приводит к дисбалансу токов, наблюдаемых реле 87.
  • Межвитковая неисправность: Эта неисправность напрямую искажает передаточное отношение трансформатора, что приводит к дисбалансу токов, обнаруживаемых реле 87.

Интересным предостережением при использовании защиты от дифференциального тока на трансформаторе является явление броска тока , которое часто случается, когда трансформатор изначально находится под напряжением. Пусковой ток возникает, когда остаточный магнетизм в сердечнике трансформатора из его последнего включенного состояния оказывается значительным и имеет ту же полярность, что и начальная намагниченность при первом включении. В результате сердечник трансформатора начинает магнитно насыщаться, в результате чего возникает избыточный ток в первичной обмотке, который не , а генерирует ток во вторичной обмотке.Любое реле дифференциального тока, естественно, увидит эту разницу как неисправность и может без необходимости отключить питание трансформатора.

Умное решение проблемы ложного срабатывания реле 87 из-за пускового тока трансформатора называется ограничением гармоник или блокировкой гармоник . Пусковые токи имеют тенденцию быть асимметричными при просмотре на осциллографе из-за смещения предварительно намагниченного сердечника трансформатора (т. Е. Магнитное поле сердечника достигает более сильных пиков в одной полярности, чем в другой).Эта асимметрия приводит к значительному содержанию второй гармоники (например, 120 Гц в энергосистеме с частотой 60 Гц) в первичном токе и, следовательно, является точным индикатором броска тока. Если реле 87 предназначено для обнаружения этой гармонической частоты, оно может быть сконфигурировано для обеспечения дополнительного ограничения или даже полного запрета («блокирования») его собственного срабатывания до тех пор, пока гармоники не утихнут и трансформатор не стабилизируется до нормальной работы.

Дифференциальная токовая защита трехфазных трансформаторов и трансформаторных батарей — более сложное дело, и не просто потому, что их всего три.Силовые трансформаторы часто имеют разводку первичной и вторичной сторон в различных конфигурациях (например, звезда-треугольник или треугольник-звезда). Таким образом, токи, входящие в силовой трансформатор и выходящие из него, могут не совпадать по фазе друг с другом, и в таких случаях их нельзя сравнивать напрямую друг с другом для дифференциальной токовой защиты. Рассмотрим этот пример, где первичная обмотка — звезда, а вторичная обмотка — треугольник. Для простоты мы рассмотрим трансформатор с равным числом витков на каждой обмотке, так что каждая пара первичной / вторичной обмотки имеет соотношение витков 1: 1.{o} \) сдвиг фазы, передаваемый силовым трансформатором, мы должны соединить трансформаторы тока в дополнительной конфигурации треугольник-звезда, чтобы 87 реле могли сравнивать синфазные токи от первичной и вторичной сторон силового трансформатора.

На этой принципиальной схеме мы видим, как необходимо подключить первичный и вторичный трансформаторы тока (трансформаторы тока на стороне звезды на силовом трансформаторе соединены треугольником, а трансформаторы тока на стороне треугольника трансформатора соединены звездой) для обеспечения согласования 30. {o} \) фазовый сдвиг.Токи, генерируемые каждой вторичной обмоткой ТТ, помечены строчными буквами (\ (i \), а не \ (I \)), чтобы представлять их меньшие значения:

Обратите внимание на то, как каждый ток, входящий в сдерживающую катушку (RC) реле 87, выходит из другой сдерживающей катушки с тем же математическим выражением, указывающим равные значения тока. Это будет верно до тех пор, пока все соотношения ТТ правильные, а токи на входе и выходе силового трансформатора соответствуют друг другу.

Если обмотки силового трансформатора имеют соотношение витков 1: 1, как в случае с этой демонстрационной схемой, токи вторичной линии будут больше, чем токи первичной линии в \ (\ sqrt {3} \) раз, из-за к тому факту, что первичные обмотки соединены звездой (токи обмотки такие же, как и линейные токи), а вторичные обмотки соединены треугольником (токи обмоток объединяются, образуя большие линейные токи).Это означает, что каждый вторичный ТТ будет видеть больший линейный ток, чем каждый из соответствующих первичных ТТ. Однако, учитывая тот факт, что ТТ на первичной стороне силового трансформатора имеют свои вторичные обмотки, соединенные треугольником, фактическая величина тока, которую они посылают на катушки реле 87, будет такой же, как величина тока, подаваемого на реле 87. другими трансформаторами тока при равных соотношениях трансформаторов тока со всех сторон.

Если обмотки силового трансформатора имеют отношение витков, отличное от 1: 1, трансформаторы тока, установленные на первичной и вторичной линиях, вероятно, также будут иметь разные отношения.Маловероятно, что трансформаторы тока будут демонстрировать точно комплементарные отношения к отношениям внутренних обмоток силового трансформатора, что означает, что, когда эти трансформаторы тока подключены к 87 реле, их выходные токи не будут совпадать по величине . Унаследованные электромеханические реле 87 были оснащены «ответвлениями», которые можно было установить в различных соотношениях для выравнивания токов ТТ с точностью до нескольких процентов, согласованных друг с другом. {o} \) между первичной и вторичной сторонами, при этом сторона низкого напряжения трансформатора запаздывает.

Современные цифровые реле 87 предлагают «компенсацию ТТ», которая может использоваться вместо дополнительных подключений для корректировки фазового сдвига силового трансформатора звезда-треугольник, а также для корректировки коэффициентов ТТ, которые не идеально согласованы. Вместо того, чтобы тщательно подключать вторичные обмотки всех ТТ таким образом, чтобы фазовые углы первичной и вторичной стороны и значения тока соответствовали всем нормальным условиям работы трансформатора, мы можем подключать ТТ так, как мы сочтем нужным (обычно в конфигурации звезды. с обеих сторон для простоты), и пусть реле математически сопоставляет углы и величины.Эта цифровая альтернатива, конечно, требует особого внимания к настройкам реле, чтобы работать.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *