Diferansiyel koruma: Çalışma prensibi, cihaz devre. Diferansiyel transformatör koruması. hatlarının boyuna diferansiyel koruma

Makalede, diferansiyel korumanın ne olduğunu, nasıl çalıştığını, hangi olumlu nitelikleri olduğunu öğreneceksiniz. Ayrıca savunma hattı korumasının dezavantajlarının neler olduğu da anlatılacak. Ayrıca aygıtların ve güç hatlarının korunması için pratik planlar hakkında bilgi sahibi olursunuz.

Şu anda farklı koruma türü en yaygın ve yüksek hız olarak kabul edilmektedir. Sistemi faz-faz hatalarından korur. Ve donuk bir topraklı nötrün kullanıldığı bu sistemlerde, tek fazlı arızaların kolayca oluşmasını önleyebilir. Elektrik hatlarını, yüksek güçlü motorları, transformatörleri ve jeneratörleri korumak için farklı koruma türü kullanılır.

Temel olarak iki tür diferansiyel koruma vardır:

1. Gerilimler birbirini dengeleyerek.
2. Sirkülasyon akımı ile.

Bu makale, bu tür savunma türlerinden her ikisini de mümkün olduğunca öğrenmek için ele alacaktır.

Dolaşan akımları kullanarak yaygın koruma

İlke, akımların karşılaştırılmasıdır. Ve daha kesin olmak için, elemanın başındaki, korunan ve sonundaki parametreleri karşılaştırır. Bu şema uzunlamasına tip ve transvers uygulamalarda kullanılır. İlki, tek bir güç iletim hattının, elektrik motorlarının, transformatörlerin, jeneratörlerin güvenliğini sağlamak için kullanılır. Uzunlamasına diferansiyel hat koruması, modern elektrik santrallerinde çok yaygındır. Paralel çalışan güç hatlarını kullanırken ikinci tip diferansiyel koruma kullanılır.

Hatların ve cihazların boylamasına diferansiyel koruması

Uzunlamasına tipi korumak için, her iki uçta aynı akım trafolarını takmak gereklidir . İkincil sargılar, akım rölelerini bağlamaya ihtiyaç duyan ilave elektrik telleri vasıtasıyla birbirlerine seri bağlanmalıdır. Ve bu akım röleleri sekonder sargılara paralel bağlanmalıdır. Normal koşullar altında hem de harici bir kısa devrenin varlığında, transformatörlerin her iki primer sargısında da aynı akım akar ve bu da hem faz hem de büyüklük bakımından eşit olur. Elektromanyetik akım sargısı ile röle , değerinden biraz daha akacaktır. Bunu basit bir formül kullanarak hesaplayabilirsiniz:

Ben _r = I1-I2.

Transformatörlerin akım bağımlılıklarının tamamen çakıştığını varsayalım. Dolayısıyla, yukarıda anılan akım değerlerindeki fark sıfıra yakın veya sıfıra eşittir. Başka bir deyişle, _r = 0 ve şu anki koruma çalışmıyor. Transformatörlerin sekonder sargılarını bağlayan yardımcı kablolama akımı dolaşımda bulunur.

Uzunlamasına tip diferansiyel korumanın diyagramı

Böyle bir diferansiyel koruma şeması, transformatörlerin sekonder devresinde akan akımların değerlerini eşit olarak elde etmeyi mümkün kılar. Bundan hareketle, bu koruma şemasının eylem ilkesinden dolayı böyle olduğu sonucuna varılabilir. Bu durumda, akım transformatörleri arasında doğrudan bulunan alan koruma bölgesine girer. Kısa devre olursa, akım I ₁ , trafonun bir tarafında besleme yaparken elektromanyetik rölenin koruma bölgesinde sarım boyunca akar. Hattın diğer ucuna takılan trafonun sekonder devresine gönderilir. Sekonder sargısında çok büyük direnç olduğuna dikkat edilmelidir. Sonuç olarak, akım pratikte içinden akmıyor. Bu prensibe göre lastiklerin, jeneratörlerin ve transformatörlerin diferansiyel koruması. I _1'in I _{r '} e eşit veya daha büyük olduğu ortaya çıkması durumunda, koruma, anahtarların kontak grubunun açılmasıyla birlikte çalışmaya başlar.

Kısa devre ve devre koruması

Korunan bölgenin içinde kısa devre olması durumunda, elektromanyetik röle vasıtasıyla her bir sargının akımlarının toplamına eşit olan bir akım her iki taraftan akar. Bu durumda, anahtarların kontaklarını kırarak koruma da etkinleştirilir. Yukarıdaki örneklerin tümü, transformatörlerin tüm teknik parametrelerinin tamamen aynı olduğunu varsayıyor. Bu nedenle, _r = 0. Fakat bunlar ideal koşullardır, gerçekte, birincil akımların manyetik sistemlerinin performansındaki küçük farklardan dolayı, elektrikli cihazlar birbirinden, hatta aynı olanlardan farklılık gösterir. Akım transformatörlerinin özelliklerinde farklılıklar varsa (yapının diferansiyel-faz koruması gerçekleştiğinde), birincil akımlar kesinlikle aynı olsalar bile, sekonder devre akımlarının değerleri farklı olacaktır. Şimdi diferansiyel koruma devresinin güç hattında harici bir kısa devre ile nasıl çalıştığını düşünmeliyiz.

Harici kısa devre

Harici bir kısa devre olursa diferansiyel korumanın elektromanyetik rölesine dengesiz akım akacaktır. Değeri, transformatörün birincil devresinden hangi akımın geçerdiğine doğrudan bağlıdır. Normal yük modunda, değeri küçüktür, ancak harici bir kısa devre varlığında yükselmeye başlar. Değeri de, arızanın başlangıcından sonraki zamana bağlıdır. Ve kapanış başlangıcından sonraki ilk birkaç dönemde ulaşması gereken maksimum değer. Bu sefer transformatörlerin ilk devresi transformatörlerin ilk devresinden aktı.

İlk SC'nin iki tür akımdan - sabit ve değişmeli - oluştuğunu da belirtmek gerekir. Bunlara ayrıca aparyodik ve periyodik bileşenler denir. Diferansiyel koruma cihazı, akımdaki normal olmayan bir bileşenin mevcudiyetinin daima trafonun manyetik sisteminin aşırı doygunluğuna neden olması şarttır. Sonuç olarak, dengesizlik potansiyelindeki fark keskin bir şekilde artmaktadır. Kısa devre akımı azalmaya başladığında, sistemin dengesizlik değeri de azalır. Bu ilke ile transformatörün diferansiyel koruması yapılır.

Koruyucu yapıların duyarlılığı

Her türlü diferansiyel koruma yüksek hızdadır. Ve harici kısa devreler varlığında çalışmazlar, bu nedenle, harici bir kısa devre varlığında sistemdeki olası maksimum dengesizliği hesaba katarak elektromanyetik röleleri seçmek gerekir. Bu türden korunmanın hassasiyeti son derece düşük olduğu unutulmamalıdır. Bunu arttırmak için birçok şartı yerine getirmeniz gerekir. Birincisi, akımın birincil devreden aktığı andaki (değerine bakılmaksızın) manyetik devreleri doyurmayan akım transformatörlerini kullanmak gereklidir. İkincisi, hızlı doymuş tip elektrikli cihazların kullanılması arzu edilir. Korunan elemanların sekonder sargılarına bağlanmaları gerekir. Elektromanyetik röle, sekonder sargısına paralel hızlı etkili bir transformatöre bağlanır (diferansiyel akım maksimum güvenilir olur). Jeneratör veya transformatörün diferansiyel koruması böyle çalışır.

Artan duyarlılık

Harici bir arıza olduğunu varsayalım. Aynı zamanda, koruyucu transformatörlerin birincil devrelerinden akan bazı akımlar, periyodik olmayan ve periyodik bileşenlerden oluşur. Aynı "bileşen", hızlı geçirgenli transformatörün birincil sargısından akan dengesiz akımda bulunur. Bu durumda, akımın boş periyodik bileşeni çekirdeği doyurur. Sonuç olarak, sekonder devrede akımın dönüşümü meydana gelmez. Sonsuz bileşen zayıfladığında manyetik devrenin doyumunda belirgin bir azalma olur ve yavaş yavaş ikincil devrede akımın belirli bir değeri ortaya çıkmaya başlar. Fakat azami balanssızlık akımı, hızlı doymuş bir transformatörün yokluğunda olduğundan daha düşük olacaktır. Sonuç olarak, koruma akımının değerini, dengesizlik potansiyel farkının maksimum değerine eşit veya daha düşük olarak ayarlayarak hassaslık arttırılabilir.

Diferansiyel korumanın olumlu nitelikleri

İlk periyotlar boyunca, manyetik devre çok fazla doyur, dönüşüm hemen hemen gerçekleşmez. Ancak, aparyodik bileşen bozulmaya uğradığında periyodik kısım sekonder devreye dönüşmeye başlar. Onun çok büyük bir değeri olduğuna dikkat etmek gerekir. Sonuç olarak, elektromanyetik röle devreye girer ve korunan devreden çıkar. Çok düşük dönüşüm seviyesi, ilk yaklaşık bir buçuk süre, koruma devresini yavaşlatır. Fakat bu, elektrik devrelerini korumak için pratik devrelerin oluşturulmasında büyük bir rol oynamaz.

Transformatörün diferansiyel koruması, elektrik devresinde koruma bölgesi dışındaki arızalar olduğunda çalışmaz. Dolayısıyla, geçici tutma ve seçicilik gerekli değildir. Koruma yanıt süresi 0.05 ile 0.1 saniye arasında değişir. Bu, bu tip diferansiyel korumanın büyük avantajlarından biridir. Fakat başka bir avantaj da var - özellikle hızlı bir geçici transformatör kullanıldığında - çok yüksek hassasiyet. Küçük avantajlar arasında basitlik ve çok yüksek güvenilirlik gibi sözler de vardır.

Negatif özellikler

Ancak hem uzunlamasına hem de enine diferansiyel korumanın dezavantajları vardır. Örneğin, dışarıdan gelen kısa devrelere maruz kaldığında bir elektrik devresini koruyamaz. Ayrıca, güçlü bir aşırı yük etkisi altında elektrik devresini açamaz.

Ne yazık ki, yedek devre bozulduğunda, sekonder sargının bağlı olduğu bu koruma etkinleştirilebilir. Ancak, dolaşımlı akımla diffuse-akım korumanın tüm avantajları bu küçük eksiklikleri kesintiye uğratmaktadır. Ancak, güç hatlarını, bir kilometreden fazla olmayan, çok küçük bir oranda koruyabiliyorlar.

Elektrik santrallerinin ve jeneratörlerinin çalışması için gerekli olan çeşitli cihazların beslendiği tel korumanın uygulanmasında sıkça kullanılırlar. Elektrik hattının uzunluğunun çok büyük olması, örneğin birkaç on kilometre olması durumunda, bu devrenin korunması çok zor, zira elektromanyetik röleleri ve transformatörlerin sekonder sargılarını bağlamak için çok geniş bir kesit alanına sahip telleri kullanmak gerekiyor.

Standart kablolar kullanmanız durumunda, akım trafolarındaki yük, dengesiz akımın yanı sıra çok yüksek olur. Ama duyarlılık gelince, son derece düşük olduğu ortaya çıkıyor.

Koruma rölesinin tasarımı ve şemaların kapsamı

Çok uzun boydaki elektrolizlerde, özel bir tasarıma sahip koruyucu bir rölenin bulunduğu bir devre kullanılır. Bununla birlikte, normal bir hassasiyet seviyesi sağlayabilir ve bağlantı kabloları standart olarak uygulanır. Enine diferansiyel koruma, faz ve magnitüdler açısından iki hattaki akımı karşılaştırarak tetiklenir.

İletim hatlarında 3-35 bin voltluk bir gerilimin aktığı yaygın yüksek hızlı koruma kullanılır. Aynı zamanda, ara faz hatalarına karşı güvenilir koruma sağlanmaktadır. Yaygın koruma iki fazlı olarak gerçekleştirilir, çünkü yukarıda belirtilen çalışma gerilimine sahip şebeke nötr tellerle topraklanmamıştır. Veya nötr bir yay yayım bobini vasıtasıyla toprağa bağlanır.

Koruyucu devrelerin yapımında yardımcı teller

Akım transformatörleri birbirlerine göreceli olarak yakınlardadır. Sonuç olarak yardımcı tellerin uzunluğu oldukça kısadır. Küçük çaplı teller kullanılırken, transformatörlere nispeten düşük bir yük uygulanır. Dengesiz akım gelince, aynı zamanda küçüktür. Ama duyarlılık derecesi çok yüksek. Herhangi bir hattın kesilmesi durumunda, diferansiyel koruma akım olur, zaman gecikmesi yoktur ve seçicilik yoktur. Yanlış alarmları önlemek için, hatların blok kontakları devrenin bağlantısını kesmektedir.

Devrelerin Çapraz Yönlü Diferansiyel Koruması

Çapraz yönlü koruma, paralel çalışan hat sistemlerinin geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Satırın her iki tarafında anahtarlar takılmıştır. Temel çizgi, böyle bir çizgi tasarımının basit şemalarla korunmasının çok zor olmasıdır. Bunun nedeni normal seviyede bir seçicilik elde etmek olanaksız olmasıdır. Seçiciliği artırmak için, zaman gecikmesini dikkatlice seçmek gerekir. Ancak, enlemesine yönlendirilmiş bir difraktör kullanıldığında, zaman gecikmesine ihtiyaç duyulmaz, seçicilik oldukça yüksektir. Ana organları vardır:

1. Iktidarın yönü. Genellikle iki yönlü bir hareketle bir güç yön rölesi kullanılır. Bazen farklı güç yönlerinde çalışan tek etkili diferansiyel koruma röleleri kullanılır.
2. Başlangıçta - kural olarak, mümkün olan en yüksek akımı olan yüksek hızlı röleler rolünde kullanılır.

Sistemin tasarımı, hatlarda akım trafolarının devrelere bağlanmış sekonder sargılarla dolaşım akımı ile kurulması şeklindedir. Ancak tüm akım sargıları seri bağlanmış ve daha sonra akım trafolarına ilave tellerle bağlanmıştır. Diferansiyel faz korumanın çalışması için, röle ünitelerin baralarını kullanarak enerjilenir. Onların hepsi bir araya getirildi. Transformatörlerin ve koruyucu rölenin sekonder devrelerini değiştirme şemasına bakarsak, bunun neden "yönlendirilmiş sekiz-sekiz" dediğine karar verebiliriz. Bütün sistem iki takım halinde yapılır. Hattın her iki ucunda, güç hattının diferansiyel akım koruması sağlayan bir set bulunur.

Tek fazlı röle devresi

Koruma rölesine gelen voltaj, bir hattın hasar görmesini engellemek için gerekli olana fazladan geri beslenir. Normal çalışma durumunda (harici bir kısa devre olduğu zaman da dahil olmak üzere) sadece dengesiz akım röle sargılarından geçer. Yanlış yolculuklardan kaçınmak için, başlangıç rölelerinin dengesizlik akımından daha büyük bir açma akımı olması gerekir. İki hattın korunması çalışmalarını düşünün.

Kısa devrenin başlangıcında, ikinci hattın koruma bölgesinde belirli bir akım akar. Şu gerçeğe dikkat etmeye değer:

1. Başlatma rölesi etkinleştirildi.
2. Bir trafo tarafında, güç yönü rölesi anahtar kontaklarını açar.
3. İkinci trafo merkezi tarafında, hat da anahtarlarla kapatılır.
4. Güç yönü rölesinde tork negatiftir, bu nedenle kontaklar açıktır.

İlk hat koruma rölesinin sargılarında, akım yönü (ilk hatta göre) kısa devre esnasında değişir. Güç yönü rölesi, kontak grubunu açık durumda tutar. Her iki istasyondaki anahtarlar açıktır.

Yalnızca böyle bir diferansiyel hat koruma normalde ancak her iki hat da paralel çalıştığı zaman işlev görebilir. Bunlardan birinin kapatılması durumunda, diferansiyel korumanın çalışma prensibi ihlal edilmiştir. Sonuç olarak, gelecekteki koruma, dış kısa devrelerde ikinci hattın kapatılmasına yönelik seçici olmayan bir sonuç oluşturmaktadır. Bu durumda, geleneksel bir yönlü akım haline gelir ve geçici bir maruz kalma özelliği yoktur. Bunu önlemek için, bir hattın kesilmesi sırasında transvers koruma, blok kontak devresinin kırılmasıyla otomatik olarak çıkarılır.

Ek koruma türleri

Harici kısa devre sırasında başlatma rölelerinin harekete geçirme akımları dengesiz akımlardan daha büyük olmalıdır. Hatlardan biri kesildiğinde ve kalan maksimum yük akımı geçtiğinde yanlış alarmlardan kaçınmak için dengesizlik potansiyel farkından büyük olmalıdır. Hat üzerinde çapraz yönlü bir tip varsa ek dereceler sağlanmalıdır.

Paralel bağlantı kesildiğinde bir hattın korunmasına izin verecekler. Tipik olarak, harici kısa devre sırasında aşırı akım aşırı yüküne karşı koruma sağlamak için kullanılırlar (bu durumda, diferansiyel koruma yanıt vermez). Buna ek olarak, dopzaschita diferansiyel rezervidir (bunun reddedilmesi durumunda).

Genellikle, yönlü ve yönsüz akım korumaları, kesimler vb. Kullanılır. Enlemesine yönlendirilmiş diferansiyel koruma, yapımında basittir, çok güvenilirdir ve 35 bin voltluk güç şebekelerinde yaygın şekilde kullanılmaktadır. Diferansiyel koruma fonksiyonları, çalışma prensibi bu kadar basittir, ancak tüm incelikleri anlamak için en azından elektrik mühendisliğinin temellerini bilmelisiniz.