In die artikel sal jy leer oor wat differensiële beskerming is, hoe dit werk, watter positiewe eienskappe dit het. Dit sal ook praat oor wat die tekortkominge van die differensiële beskerming van kraglyne is. Jy sal ook praktiese skemas leer om toestelle en kraglyne te beskerm.
Die differensiële tipe beskerming word tans as die algemeenste en vinnigste beskou. Dit is in staat om die stelsel teen fase-tot-fase kortsluitings te beskerm. En in daardie stelsels wat 'n soliede geaarde neutraal gebruik, kan dit maklik die voorkoms van enkelfase-kortsluitings voorkom. Die differensiële tipe beskerming word gebruik om kraglyne, hoëkragmotors, transformators, kragopwekkers te beskerm.
Daar is altesaam twee tipes differensiële beskerming:
- Met spanning wat mekaar balanseer.
- Met sirkulerende stroom.
Hierdie artikel salbeide hierdie tipes differensiële beskerming word oorweeg om soveel as moontlik daaroor te leer.
Differensiële beskerming met behulp van sirkulerende strome
Die beginsel is dat strome vergelyk word. En om meer presies te wees, is daar 'n vergelyking van parameters aan die begin van die element, waarvan die beskerming uitgevoer word, sowel as aan die einde. Hierdie skema word gebruik in die implementering van die longitudinale tipe en dwars. Eersgenoemde word gebruik om die veiligheid van 'n enkele kraglyn, elektriese motors, transformators, kragopwekkers te verseker. Longitudinale differensiaallynbeskerming is baie algemeen in moderne kragbedryf. Die tweede tipe differensiële beskerming word gebruik wanneer kraglyne wat parallel werk, gebruik word.
Longitudinale differensiële beskerming van lyne en toestelle
Om longitudinale tipe beskerming te implementeer, is dit nodig om dieselfde stroomtransformators aan beide kante te installeer. Hul sekondêre windings moet in serie met mekaar verbind word met behulp van bykomende elektriese drade wat aan stroomrelais gekoppel moet word. Boonop moet hierdie stroomrelais parallel aan die sekondêre windings gekoppel word. Onder normale toestande, sowel as in die teenwoordigheid van 'n eksterne kortsluiting, sal dieselfde stroom in beide primêre windings van die transformators vloei, wat beide in fase en in grootte gelyk sal wees. 'n Effens kleiner waarde sal deur die elektromagnetiese stroomwikkeling van die aflos vloei. Jy kan dit met 'n eenvoudige formule bereken:
Ir=I1-I2.
Veronderstel dat die huidige afhanklikhede van die transformators heeltemal sal ooreenstem. Daarom is die bogenoemde verskil in huidige waardes naby aan of gelyk aan nul. Met ander woorde, ekr=0 en die beskerming werk nie op hierdie tydstip nie. Die hulpbedrading wat die sekondêre windings van die transformators verbind, sirkuleer stroom.
Skema van longitudinale tipe differensiële beskerming
Hierdie differensiële beskermingskring laat jou toe om gelyke waardes van strome te verkry wat deur die sekondêre stroombaan van transformators vloei. Op grond hiervan kan ons aflei dat hierdie beskermingskema so genoem is as gevolg van die beginsel van werking. In hierdie geval val die area wat direk tussen die stroomtransformators geleë is in die beskermingsone. In die geval dat daar 'n kortsluiting is, in die beskermingsone, wanneer dit van die een kant van die transformator aangedryf word, vloei die stroom I1 deur die wikkeling van die elektromagnetiese aflos. Dit word na die sekondêre stroombaan van die transformator gestuur, wat aan die ander kant van die lyn geïnstalleer is. Dit is nodig om aandag te skenk aan die feit dat daar 'n baie hoë weerstand in die sekondêre wikkeling is. Daarom vloei amper geen stroom daardeur nie. Volgens hierdie beginsel werk die differensiële beskerming van bande, kragopwekkers, transformators. In die geval dat I1 gelyk of groter as Ir blyk te wees, begin die beskerming werk, wat die kontakgroep skakelaars oopmaak.
Kortsluiting- en stroombaanbeskerming
In die geval van 'n kortsluiting binne die beskermde gebied, beidesye, vloei 'n stroom deur die elektromagnetiese aflos, gelyk aan die som van die strome van elke wikkeling. In hierdie geval word beskerming ook geaktiveer deur die kontakte van die skakelaars oop te maak. Al die bogenoemde voorbeelde veronderstel dat al die tegniese parameters van die transformators presies dieselfde is. Daarom, ekr=0. Maar dit is ideale toestande, in werklikheid, as gevolg van klein verskille in die prestasie van magnetiese stelsels van primêre strome, verskil elektriese toestelle aansienlik van mekaar, selfs van dieselfde tipe. As daar verskille in die eienskappe van stroomtransformators is (wanneer differensiële-fasebeskerming van die struktuur geïmplementeer word), sal die strome van die sekondêre stroombane verskil, selfs al is die primêres absoluut dieselfde. Nou moet ons oorweeg hoe die differensiële beskermingskring werk in die geval van 'n eksterne kortsluiting op die kraglyn.
Eksterne kortsluiting
In die teenwoordigheid van 'n eksterne kortsluiting sal 'n ongebalanseerde stroom deur die differensiële beskerming elektromagnetiese aflos vloei. Die waarde daarvan hang direk af van watter stroom deur die primêre stroombaan van die transformator gaan. In normale lasmodus is die waarde daarvan klein, maar in die teenwoordigheid van 'n eksterne kortsluiting begin dit toeneem. Die waarde daarvan hang ook af van die tyd ná die begin van die fout. Boonop behoort dit sy maksimum waarde te bereik in die eerste paar periodes na die begin van die sluiting. Dit was in hierdie tyd dat die hele I-kortsluiting deur die primêre stroombane van die transformators vloei.
Dit is ook opmerklik dat ek kortsluiting aanvanklik uit twee tipes stroom bestaan - direkte en wisselende. Hulle word ook genoemaperiodieke en periodieke komponente. Die differensiële beskermingstoestel is sodanig dat die teenwoordigheid van 'n aperiodiese komponent in die stroom altyd oormatige versadiging van die transformatormagnetiese stelsel moet veroorsaak. Gevolglik neem die onbalans potensiaalverskil skerp toe. Soos die kortsluitingstroom begin afneem, neem die onbalanswaarde van die stelsel ook af. Volgens hierdie beginsel word differensiële beskerming van die transformator uitgevoer.
Sensitiwiteit van beskermende strukture
Alle soorte differensiële beskerming werk vinnig. En hulle werk nie in die teenwoordigheid van eksterne kortsluitings nie, daarom is dit nodig om elektromagnetiese relais te kies, met inagneming van die maksimum moontlike onbalansstroom in die stelsel in die teenwoordigheid van 'n eksterne kortsluiting. Dit is die moeite werd om aandag te skenk aan die feit dat hierdie tipe beskerming 'n uiters lae sensitiwiteit het. Om dit te verhoog, moet jy aan baie voorwaardes voldoen. Eerstens is dit nodig om stroomtransformators te gebruik wat nie die magnetiese stroombane versadig op die oomblik wanneer stroom deur die primêre stroombaan vloei nie (ongeag die waarde daarvan). Tweedens, is dit wenslik om vinnig versadiging tipe elektriese toestelle te gebruik. Hulle moet gekoppel word aan die sekondêre windings van die elemente wat beskerm moet word. 'n Elektromagnetiese aflos word aan 'n vinnig versadigde transformator gekoppel (stroomdifferensiaalbeskerming word so betroubaar as moontlik) parallel met sy sekondêre wikkeling. Dit is hoe kragopwekker of transformator differensiële beskerming werk.
Verhoog sensitiwiteit
Veronderstel dat 'n eksterne kortsluiting plaasgevind het. In hierdie geval vloei 'n sekere stroom deur die primêre stroombane van beskermende transformators, bestaande uit aperiodieke en periodieke komponente. Dieselfde "komponente" is teenwoordig in die ongebalanseerde stroom wat deur die primêre wikkeling van 'n vinnig versadigende transformator vloei. In hierdie geval versadig die aperiodiese komponent van die stroom die kern aansienlik. Daarom vind die transformasie van die stroom na die sekondêre stroombaan nie plaas nie. Met die verswakking van die aperiodiese komponent vind 'n beduidende afname in die versadiging van die magnetiese stroombaan plaas, en geleidelik begin 'n sekere stroomwaarde in die sekondêre stroombaan verskyn. Maar die maksimum vlak van onbalansstroom sal baie minder wees as in die afwesigheid van 'n vinnig versadigende transformator. Daarom kan jy die sensitiwiteit verhoog deur die beskermingsstroomwaarde minder as of gelyk aan die maksimum waarde van die onbalans potensiaalverskil te stel.
Positiewe eienskappe van differensiële beskerming
Gedurende die eerste periodes is die magnetiese stroombaan baie sterk versadig, die transformasie vind feitlik nie plaas nie. Maar nadat die aperiodieke komponent verval, begin die periodieke deel in die sekondêre stroombaan transformeer. Dit is die moeite werd om aandag te skenk aan die feit dat dit baie belangrik is. Daarom werk die elektromagnetiese aflos en skakel die beskermde stroombaan af. 'n Baie lae vlak van transformasie vir die eerste ongeveer een en 'n half tydperke vertraag die werking van die beskermingskring. Maar dit speel nie 'n groot rol in die konstruksie van praktiese stroombaanbeskermingskringe nie.
Transformator-differensiaalbeskerming werk nie in gevalle waar daar skade aan die elektriese stroombaan buite die beskermingsone is nie. Daarom is tydsvertraging en selektiwiteit nie nodig nie. Die beskermingsreaksietyd wissel van 0,05 tot 0,1 sekondes. Dit is 'n groot voordeel van hierdie tipe differensiële beskerming. Maar daar is nog 'n voordeel - 'n baie hoë mate van sensitiwiteit, veral wanneer 'n vinnig versadigde transformator gebruik word. Onder die kleiner voordele is dit opmerklik soos eenvoud en baie hoë betroubaarheid.
Negatiewe eienskappe
Maar beide longitudinale en transversale differensiële beskerming het nadele. Dit is byvoorbeeld nie in staat om die elektriese stroombaan te beskerm wanneer dit van buite aan kortsluitings blootgestel word nie. Dit is ook nie in staat om die elektriese stroombaan oop te maak wanneer dit aan 'n sterk oorlading onderwerp word nie.
Ongelukkig kan die beskerming werk as die hulpstroombaan, waaraan die sekondêre wikkeling gekoppel is, beskadig is. Maar al die voordele van differensiële beskerming met sirkulerende stroom onderbreek hierdie geringe nadele. Maar hulle is in staat om kraglyne van baie kort lengte te beskerm, nie meer as 'n kilometer nie.
Hulle word baie dikwels gebruik in die implementering van die beskerming van drade, met behulp waarvan verskeie toestelle wat nodig is vir die werking van kragstasies en kragopwekkers aangedryf word. In die geval dat die lengte van die kraglyn byvoorbeeld baie groot is, is dit etlike tientalle kilometers, beskerming ooreenkomstighierdie stroombaan is baie moeilik om uit te voer, aangesien dit nodig is om drade met 'n baie groot deursnit te gebruik vir die koppeling van elektromagnetiese relais en die sekondêre wikkeling van transformators.
As jy standaarddrade gebruik, sal die las op die stroomtransformators te groot wees, asook die ongebalanseerde stroom. Maar wat die sensitiwiteit betref, blyk dit uiters laag te wees.
Ontwerpe van beskermingsrelais en omvang van stroombane
In baie lang kraglyne word 'n stroombaan gebruik waarin daar 'n beskermende aflos van 'n spesiale ontwerp is. Daarmee kan jy 'n normale vlak van sensitiwiteit verskaf, en standaard verbindingsdrade gebruik. Dwarsdifferensiaalbeskerming werk deur die stroom in twee lyne in fases en groottes te vergelyk.
Hoëspoed-differensiaalbeskerming word gebruik in kraglyne waarin spanning in die reeks van 3-35 duisend volt vloei. Dit bied betroubare beskerming teen fase-tot-fase kortsluiting. Die differensiële beskerming word as tweefase uitgevoer as gevolg van die feit dat die kragnetwerk met bogenoemde bedryfsspannings nie deur neutrale geaard is nie. Andersins word die neutraal deur middel van 'n booggeut met grond verbind.
Hulpdrade in die ontwerp van beskermende stroombane
Stroomtransformators is relatief naby mekaar. Daarom is die hulpdrade taamlik kort. Wanneer klein deursnee drade gebruik wordtransformators sal aan 'n relatief lae las blootgestel word. Wat die onbalansstroom betref, is dit ook klein. Maar die mate van sensitiwiteit is baie hoog. In die geval van 'n ontkoppeling van enige lyn, word die differensiële beskerming stroom, daar is geen tydsvertraging en selektiwiteit nie. Om vals alarms te voorkom, ontkoppel lynhulpkontakte die stroombaan.
Straverse stroombaan differensiële beskerming
Dwarsbeskerming word wyd gebruik in die ontwikkeling van lynstelsels wat parallel werk. Skakelaars word aan beide kante van die lyn geïnstalleer. Die slotsom is dat sulke lyne baie moeilik is om met eenvoudige stroombane te beskerm. Die rede is dat dit onmoontlik is om 'n normale vlak van selektiwiteit te bereik. Om selektiwiteit te verbeter, moet die tydsvertraging versigtig gekies word. Maar in die geval van die gebruik van 'n dwarsgerigte differensiële beskerming, is die tydsvertraging nie nodig nie, die selektiwiteit is redelik hoog. Sy het groot organe:
- Kragrigting. Dubbelwerkende kragrigtingrelais word dikwels gebruik. Soms word 'n paar enkelwerkende differensiële beskermingsrelais gebruik wat met verskillende kragrigtings werk.
- Begin - as 'n reël word hoëspoed-relais met die maksimum moontlike stroom in sy rol gebruik.
Die ontwerp van die stelsel is sodanig dat stroomtransformators met sekondêre windings wat in 'n sirkulerende stroombaan gekoppel is, op die lyne geïnstalleer word. Maar al die stroomwikkelings word in serie aangeskakel, daarnawat hulle verbind is met die hulp van bykomende drade aan die huidige transformators. Om die differensiële-fase-beskerming te laat werk, word spanning aan die aflos verskaf deur die stroomstawe van die installasies te gebruik. Dit is op hulle dat die hele stel geïnstalleer is. As jy kyk na die stroombaan vir die aanskakel van die sekondêre stroombane van transformators en 'n beskermende aflos, kan ons aflei waarom dit die "gerigte agt" genoem word. Die hele stelsel word in twee stelle gemaak. Daar is een stel aan elke punt van die lyn, wat huidige differensiële beskerming vir die kraglyn bied.
Enkelfase-afloskring
Spanning aan die beskermingsrelais word in omgekeerde fase gelewer tot wat nodig is om een lyn met skade te ontkoppel. In normale werking (insluitend in die teenwoordigheid van 'n eksterne kortsluiting), vloei slegs die ongebalanseerde stroom deur die afloswikkelings. Ten einde valse ritte te vermy, is dit nodig dat die aansitrelais 'n uitskakelstroom het wat groter is as die onbalansstroom. Oorweeg die werk om twee lyne te beskerm.
Aan die begin van die kortsluiting vloei sommige stroom in die beskermingsone van die tweede lyn. Dit is die moeite werd om aandag te skenk aan die feit dat:
- Begin-aflos geaktiveer.
- Aan die kant van een substasie maak die kragrigting-aflos die stroombrekerkontakte oop.
- Van die kant van die tweede substasie word die lyn ook met skakelaars ontkoppel.
- In die kragrigting-aflos is die wringkrag negatief, daarom is die kontakte oop.
In die windings van die eerstelynbeskermingsaflosdie rigting van stroombeweging verander (relatief tot die eerste lyn) tydens 'n kortsluiting. Die kragrigting-aflos hou die kontakgroep in die oop toestand. Die stroombrekers aan die kant van beide substasies maak oop.
Slegs sulke lyndifferensiaalbeskerming kan slegs behoorlik funksioneer wanneer beide lyne parallel loop. In die geval dat een van hulle afgeskakel word, word die beginsel van werking van die differensiële beskerming geskend. Gevolglik lei verdere beskerming tot nie-selektiewe sluiting van die tweede lyn tydens eksterne kortsluitings. In hierdie geval word dit 'n gewone rigtingstroom, en dit het nie 'n tydsvertraging nie. Om dit te vermy, word die kruisrigtingbeskerming outomaties gedeaktiveer tydens die ontkoppeling van een lyn deur die stroombaan met die hulpkontak te breek.
Bykomende tipes beskerming
Die uitskakelstrome van die aansitrelais moet groter wees as die ongebalanseerde strome tydens 'n eksterne kortsluiting. Om vals positiewes te vermy wanneer een van die lyne ontkoppel is en die maksimum lasstroom deur die oorblywende een gaan, is dit nodig dat dit groter is as die onbalans potensiaalverskil. Indien daar 'n dwarstipe differensiële beskerming op die lyn is, moet bykomende grade verskaf word.
Hulle sal toelaat dat een lyn beskerm word wanneer die parallelle een afgeskakel is. Tipies word hulle gebruik vir oorstroombeskerming tydens 'n eksterne kortsluiting (in hierdie geval reageer die differensiële beskerming nie). Daarbenewens addisionele beskermingis 'n rugsteun vir die differensiaal (indien laasgenoemde misluk).
Directionele en nie-rigting stroombeskerming, afsnypunte, ens. word dikwels gebruik. Dwarsrigting-differensiële beskerming is eenvoudig in ontwerp, baie betroubaar en is wyd gebruik in kragnetwerke met spannings van 35 duisend volt of meer. Dit is hoe differensiële beskerming werk, die werking daarvan is redelik eenvoudig, maar jy moet steeds ten minste die basiese beginsels van elektriese ingenieurswese ken om al die ingewikkeldhede te verstaan.
