Artiklist saate teada, mis on diferentsiaalkaitse, kuidas see toimib ja millised positiivsed omadused sellel on. Samuti tuleb juttu sellest, millised on elektriliinide diferentsiaalkaitse puudused. Samuti saate teada praktilisi skeeme seadmete ja elektriliinide kaitsmiseks.
Diferentsiaalkaitsetüüpi peetakse praegu kõige levinumaks ja kiireimaks. See on võimeline kaitsma süsteemi faasidevahelise lühise eest. Ja nendes süsteemides, mis kasutavad kindl alt maandatud neutraali, saab see hõlpsasti ära hoida ühefaasiliste lühiste tekkimist. Diferentsiaalkaitset kasutatakse elektriliinide, suure võimsusega mootorite, trafode, generaatorite kaitsmiseks.
Kokku on kahte tüüpi diferentsiaalkaitset:
- Pinged tasakaalustavad üksteist.
- Ringvooluga.
See artikkel teeb sedakaalutakse mõlemat tüüpi diferentsiaalkaitset, et nende kohta võimalikult palju teada saada.
Diferentsiaalkaitse tsirkuleerivate voolude abil
Põhimõte seisneb selles, et voolusid võrreldakse. Ja kui täpsem olla, siis elemendi alguses, mille kaitset teostatakse, ja ka lõpus on parameetrite võrdlus. Seda skeemi kasutatakse pikisuunalise ja põikisuunalise tüübi rakendamisel. Esimesi kasutatakse ühe elektriliini, elektrimootorite, trafode, generaatorite ohutuse tagamiseks. Pikisuunaline diferentsiaalliini kaitse on tänapäevases energeetikas väga levinud. Teist tüüpi diferentsiaalkaitset kasutatakse paralleelselt töötavate elektriliinide kasutamisel.
Liinide ja seadmete pikisuunaline diferentsiaalkaitse
Pikitüüpi kaitse rakendamiseks on vaja mõlemasse otsa paigaldada samad voolutrafod. Nende sekundaarmähised tuleb ühendada üksteisega järjestikku täiendavate elektrijuhtmete abil, mis tuleb ühendada voolureleedega. Pealegi tuleb need voolureleed ühendada sekundaarmähistega paralleelselt. Tavalistes tingimustes, aga ka välise lühise olemasolul, voolab trafo mõlemas primaarmähises sama vool, mis on nii faasis kui ka suuruses võrdne. Relee elektromagnetilise voolu mähise kaudu voolab veidi väiksem väärtus. Saate selle arvutada lihtsa valemi abil:
Ir=I1-I2.
Eeldame, et trafode voolusõltuvused ühtivad täielikult. Seetõttu on ülalmainitud vooluväärtuste erinevus nullilähedane või sellega võrdne. Teisisõnu, Ir=0 ja kaitse ei tööta praegu. Abijuhtmestik, mis ühendab trafode sekundaarmähiseid, tsirkuleerib voolu.
Pikisuunalise diferentsiaalkaitse skeem
See diferentsiaalkaitseahel võimaldab teil saada võrdsed väärtused voolud, mis voolavad läbi trafode sekundaarahela. Selle põhjal võime järeldada, et see kaitseskeem sai sellise nime tööpõhimõtte tõttu. Sel juhul langeb kaitsevööndisse ala, mis asub vahetult voolutrafode vahel. Lühise korral voolab kaitsetsoonis trafo ühelt küljelt toitel vool I1 läbi elektromagnetrelee mähise. See saadetakse trafo sekundaarahelasse, mis on paigaldatud teisele poole liini. Tähelepanu tuleb pöörata asjaolule, et sekundaarmähises on väga suur takistus. Seetõttu ei liigu seda peaaegu üldse voolu läbi. Selle põhimõtte järgi töötab rehvide, generaatorite, trafode diferentsiaalkaitse. Juhul, kui I1 osutub võrdseks või suuremaks kui Ir, hakkab kaitse tööle, avades lülitite kontaktrühma.
Lühis ja vooluahela kaitse
Kaitsealal toimuva lühise korral mõlemadkülgedel voolab läbi elektromagnetrelee vool, mis on võrdne iga mähise voolude summaga. Sel juhul aktiveeritakse kaitse ka lülitite kontaktide avamisega. Kõik ül altoodud näited eeldavad, et trafode kõik tehnilised parameetrid on täpselt samad. Seetõttu Ir=0. Kuid need on ideaalsed tingimused, kuna primaarvoolude magnetsüsteemide jõudluse väikeste erinevuste tõttu erinevad elektriseadmed üksteisest oluliselt, isegi sama tüüpi. Kui voolutrafode omadustes on erinevusi (kui rakendatakse konstruktsiooni diferentsiaalfaasikaitset), erinevad sekundaarahelate voolud, isegi kui primaarahelad on absoluutselt samad. Nüüd peame kaaluma, kuidas diferentsiaalkaitseahel töötab elektriliini välise lühise korral.
Väline lühis
Välise lühise korral liigub diferentsiaalkaitse elektromagnetrelee kaudu tasakaalustamata vool. Selle väärtus sõltub otseselt sellest, milline vool läbib trafo primaarahelat. Tavalises koormusrežiimis on selle väärtus väike, kuid välise lühise korral hakkab see suurenema. Selle väärtus sõltub ka ajast pärast tõrke algust. Lisaks peaks see saavutama oma maksimaalse väärtuse esimestel perioodidel pärast sulgemise algust. Just sel ajal voolab kogu I lühis läbi trafode primaarahelate.
Samuti väärib märkimist, et algul koosneb I lühis kahte tüüpi voolust - alalis- ja vahelduvvoolust. Neid kutsutakse kaperioodilised ja perioodilised komponendid. Diferentsiaalkaitseseade on selline, et aperioodilise komponendi olemasolu voolus peab alati põhjustama trafo magnetsüsteemi liigset küllastumist. Järelikult suureneb tasakaalustamatuse potentsiaalide erinevus järsult. Kui lühisvool hakkab vähenema, väheneb ka süsteemi tasakaalustamatuse väärtus. Selle põhimõtte kohaselt teostatakse trafo diferentsiaalkaitse.
Kaitsekonstruktsioonide tundlikkus
Iga tüüpi diferentsiaalkaitse on kiire toimega. Ja need ei tööta väliste lühiste olemasolul, seetõttu on vaja valida elektromagnetreleed, võttes arvesse süsteemi maksimaalset võimalikku tasakaalustamatust välise lühise korral. Tasub pöörata tähelepanu asjaolule, et seda tüüpi kaitsed on äärmiselt madala tundlikkusega. Selle suurendamiseks peate vastama paljudele tingimustele. Esiteks on vaja kasutada voolutrafosid, mis ei küllasta magnetahelaid hetkel, mil vool läbib primaarahelat (olenemata selle väärtusest). Teiseks on soovitav kasutada kiiresti küllastuvat tüüpi elektriseadmeid. Need tuleb ühendada kaitstavate elementide sekundaarmähistega. Kiiresti küllastuva trafoga (vooludiferentsiaalkaitse muutub võimalikult usaldusväärseks) ühendatakse paralleelselt selle sekundaarmähisega elektromagnetrelee. Nii töötab generaatori või trafo diferentsiaalkaitse.
Suurendage tundlikkust
Oletame, et tekkis väline lühis. Sel juhul voolab teatud vool läbi kaitsetrafode primaarahelad, mis koosnevad perioodilistest ja perioodilistest komponentidest. Samad "komponendid" on ka disbalanssvoolus, mis voolab läbi kiiresti küllastuva trafo primaarmähise. Sel juhul küllastab voolu aperioodiline komponent südamikku oluliselt. Seetõttu ei toimu voolu muundumist sekundaarahelasse. Aperioodilise komponendi sumbumisega väheneb oluliselt magnetahela küllastus ja järk-järgult hakkab sekundaarahelas ilmnema teatud voolu väärtus. Kuid tasakaalustamatuse voolu maksimaalne tase on palju väiksem kui kiiresti küllastuva trafo puudumisel. Seetõttu saate tundlikkust suurendada, määrates kaitsevoolu väärtuse väiksemaks või võrdseks tasakaalustamatuse potentsiaali erinevuse maksimaalse väärtusega.
Diferentsiaalkaitse positiivsed omadused
Esimestel perioodidel on magnetahel küllastunud väga tugev alt, transformatsiooni praktiliselt ei toimu. Kuid pärast aperioodilise komponendi lagunemist hakkab perioodiline osa sekundaarahelas muutuma. Tasub pöörata tähelepanu asjaolule, et see on väga oluline. Seetõttu töötab elektromagnetrelee ja lülitab kaitstud vooluringi välja. Väga madal transformatsioonitase esimese umbes pooleteise perioodi jooksul aeglustab kaitseahela tööd. Kuid see ei mängi praktiliste vooluahela kaitseahelate ehitamisel suurt rolli.
Trafo diferentsiaalkaitse ei tööta juhtudel, kui elektriahel on kahjustunud väljaspool kaitsetsooni. Seetõttu pole viivitust ja selektiivsust vaja. Kaitse reageerimisaeg on vahemikus 0,05 kuni 0,1 sekundit. See on seda tüüpi diferentsiaalkaitse tohutu eelis. Kuid on veel üks eelis - väga kõrge tundlikkus, eriti kui kasutatakse kiiresti küllastuvat trafot. Väiksemate eeliste hulgas väärib märkimist lihtsus ja väga kõrge töökindlus.
Negatiivsed omadused
Kuid nii piki- kui põikdiferentsiaalkaitsel on omad puudused. Näiteks ei suuda see kaitsta elektriahelat väljastpoolt tulevate lühiste korral. Samuti ei suuda see tugeva ülekoormuse korral elektriahelat avada.
Kahjuks võib kaitse toimida, kui kahjustub abiahel, millega on ühendatud sekundaarmähis. Kuid kõik ringvooluga diferentsiaalkaitse eelised katkestavad need väikesed puudused. Kuid nad suudavad kaitsta väga lühikese pikkusega elektriliine, mis ei ületa kilomeetrit.
Neid kasutatakse väga sageli juhtmete kaitse rakendamisel, mille abil toidetakse erinevaid elektrijaamade ja generaatorite tööks vajalikke seadmeid. Juhul, kui elektriliini pikkus on näiteks väga suur, on see mitukümmend kilomeetrit, kaitse vastav altseda vooluringi on väga raske teostada, kuna elektromagnetreleede ja trafode sekundaarmähise ühendamiseks on vaja kasutada väga suure ristlõikega juhtmeid.
Kui kasutate tavalisi juhtmeid, on voolutrafode koormus liiga suur, nagu ka tasakaalustamatus. Aga mis puudutab tundlikkust, siis see osutub äärmiselt madalaks.
Kaitsereleede konstruktsioonid ja vooluahelate ulatus
Väga pikkades elektriliinides kasutatakse vooluringi, milles on erikonstruktsiooniga kaitserelee. Selle abil saate tagada normaalse tundlikkuse taseme ja kasutada standardseid ühendusjuhtmeid. Põikdiferentsiaalkaitse töötab kahe liini voolu faaside ja suuruste võrdlemisel.
Kiiret diferentsiaalkaitset kasutatakse elektriliinides, mille pinge on vahemikus 3-35 tuhat volti. See tagab usaldusväärse kaitse faasidevahelise lühise eest. Diferentsiaalkaitse teostatakse kahefaasilisena, kuna ül altoodud tööpingetega elektrivõrk ei ole nullidega maandatud. Vastasel juhul on neutraalne kaarrenni abil maandusega ühendatud.
Abijuhtmed kaitseahelate projekteerimisel
Voolutrafod on üksteisele suhteliselt lähedal. Seetõttu on abijuhtmed üsna lühikesed. Kui kasutate väikese läbimõõduga juhtmeidtrafod puutuvad kokku suhteliselt väikese koormusega. Mis puudutab tasakaalustamatust voolu, siis see on ka väike. Kuid tundlikkuse aste on väga kõrge. Mis tahes liini lahtiühendamisel muutub diferentsiaalkaitse vooluks, puudub ajaline viide ja selektiivsus. Valehäirete vältimiseks ühendage liini abikontaktid vooluahel lahti.
Straverse circuit diferentsiaalkaitse
Riigikaitset kasutatakse laialdaselt paralleelselt töötavate liinisüsteemide väljatöötamisel. Lülitid on paigaldatud mõlemale poole liini. Põhimõte on see, et selliseid liine on lihtsate ahelatega väga raske kaitsta. Põhjus on selles, et normaalset selektiivsuse taset on võimatu saavutada. Selektiivsuse parandamiseks tuleb viivitusaeg hoolik alt valida. Kuid põikisuunalise diferentsiaalkaitse kasutamise korral pole viivitust vaja, selektiivsus on üsna kõrge. Tal on peamised elundid:
- Toite suund. Sageli kasutatakse kahepoolse toimega jõu suunareleed. Mõnikord kasutatakse paari ühetoimelisi diferentsiaalkaitsereleed, mis töötavad erinevate toitesuundadega.
- Käivitamine - reeglina kasutatakse oma rollis maksimaalse võimaliku vooluga kiireid releed.
Süsteemi konstruktsioon on selline, et liinidele on paigaldatud ringvooluahelasse ühendatud sekundaarmähisega voolutrafod. Aga kõik voolumähised lülitatakse järjest sisse, pärastmida need täiendavate juhtmete abil voolutrafode külge ühendatakse. Diferentsiaalfaasikaitse toimimiseks antakse releele pinge paigaldiste siinide abil. Nendele on paigaldatud kogu komplekt. Kui vaadata trafode sekundaarahelate ja kaitserelee sisselülitamise ahelat, võime järeldada, miks seda nimetatakse "suunatud kaheksaks". Kogu süsteem on valmistatud kahes komplektis. Liini mõlemas otsas on üks komplekt, mis tagab elektriliini diferentsiaalkaitse.
Ühefaasiline releeahel
Kaitsereleele antakse pinge pöördfaasis, kui on vaja ühe kahjustatud liini lahtiühendamiseks. Tavalises töös (ka välise lühise olemasolul) liigub relee mähiste kaudu ainult disbalanssvool. Vale väljalülituste vältimiseks on vajalik, et käivitusreleedel oleks väljalülitusvool suurem kui tasakaalustamatuse vool. Mõelge kahe joone kaitsmise tööle.
Lühise alguses voolab osa voolu teise liini kaitsevööndis. Tasub pöörata tähelepanu asjaolule, et:
- Käivitusrelee aktiveeritud.
- Ühe alajaama küljel avab toite suunarelee kaitselüliti kontaktid.
- Teise alajaama küljelt on liin ka lülitite abil lahti ühendatud.
- Toite suunarelees on pöördemoment negatiivne, seetõttu on kontaktid avatud.
Esimese liini kaitserelee mähistesvoolu liikumise suund muutub (esimese rea suhtes) lühise ajal. Toite suunarelee hoiab kontaktrühma avatud olekus. Mõlema alajaama küljel olevad kaitselülitid avanevad.
Ainult selline liinidiferentsiaalkaitse saab korralikult toimida ainult siis, kui mõlemad liinid töötavad paralleelselt. Kui üks neist on välja lülitatud, rikutakse diferentsiaalkaitse tööpõhimõtet. Järelikult viib täiendav kaitse teise liini mitteselektiivse väljalülitamiseni väliste lühiste ajal. Sel juhul muutub see tavaliseks suunavooluks ja sellel ei ole viivitust. Selle vältimiseks lülitatakse ristsuunaline kaitse automaatselt välja ühe liini lahtiühendamise ajal, katkestades vooluringi abikontaktiga.
Täiendavad kaitsetüübid
Käivitusreleede väljalülitusvoolud peavad välise lühise ajal olema suuremad kui tasakaalustamatuse voolud. Valepositiivsete tulemuste vältimiseks, kui üks liinidest on lahti ühendatud ja maksimaalne koormusvool läbib ülejäänud, on vajalik, et see oleks suurem kui tasakaalustamatuse potentsiaalide erinevus. Kui liinil on põiktüüpi diferentsiaalkaitse, tuleb esitada täiendavad kraadid.
Need võimaldavad ühte liini kaitsta, kui paralleelne on välja lülitatud. Tavaliselt kasutatakse neid liigvoolukaitseks välise lühise korral (sel juhul diferentsiaalkaitse ei reageeri). Lisaks lisakaitseon diferentsiaali varukoopia (kui viimane ebaõnnestus).
Tihti kasutatakse suund- ja mittesuunalist voolukaitset, väljalülitusi jne. Ristsuunaline diferentsiaalkaitse on lihtsa konstruktsiooniga, väga töökindel ja seda on laialdaselt kasutatud elektrivõrkudes, mille pinge on 35 tuhat volti või rohkem. Nii toimib diferentsiaalkaitse, selle tööpõhimõte on üsna lihtne, kuid kõigist peensustest aru saamiseks peate siiski teadma vähem alt elektrotehnika põhitõdesid.
