Диференціальний захист: принцип роботи і види

Диференціальний захист – підтип релейного захисту. Характеризується швидкістю дії і абсолютної селективність. Область застосування – безпечна робота двигунів, ЛЕП, збірних шин, трансформаторів і генераторів, автотрансформаторів, запобігання генераторів від багатофазних коротких замикань (КЗ).

Диференціальний захист двигуна

Диференціальні пристрої захищають електроапарати від міжфазних замикань. У системах з глухозаземленою нейтраллю діфзащіта призначена для запобігання коротких замикань.

Виділяють два види діфзащіти: подовжню і поперечну.

поздовжня діфзащіта

переваги:

  • абсолютна селективність;
  • можна застосовувати без обмежень з іншими видами;
  • безвідмовна для ЛЕП невеликої довжини;
  • без затримки в часі відключає аварійну ділянку мережі.

недоліки:

  • при проектуванні діфзащіти для довгих ЛЕП значно знижується ефективність її дії. Для коригування роботи необхідні пристрої контролю відмови допоміжних проводів;
  • виникає струм небалансу;
  • висока вартість в разі застосування реле з гальмуванням;
  • складність реалізації – необхідно спорудження лінії зв’язку між ділянками провідників, до яких здійснюється підключення трансформатора струму.

Області дії:

  • захист автотрансформатора і трансформатора;
  • захист на ПС одиночного трансформатора або автотрансформатора з встановленою потужністю більше 6300 кВА;
  • діфзащіта паралельно працюючих трансформаторів потужністю понад 1000 кВА, якщо струмовий відсічення виконує коректно свою функцію.

Диференціальний захист трансформатора

Принцип дії

Принцип роботи апаратів діфзащіти побудований на порівнянні значення струмових навантажень, що протікають через захисні пристрої на ділянках лінії. Для вимірів сили струму доцільно застосування трансформатора. Ланцюги двох ТТ з’єднують з реле так, щоб на нього не діяла різниця значень струму між обмотками трансформаторів. У реальних умовах експлуатації завжди присутній електрострум небалансу.

Виникнення струму небалансу

  • Виникнення намагнічуються струмів в обмотках трансформатора. У деяких випадках, наприклад, від дії перемикання з режиму ХХ на повне навантаження, його значення може перевищувати номінальне. У зв’язку з цим, струм уставки реле вибирають великим, ніж максимальне значення намагнічуватися струму.
  • ТТ не завжди абсолютно точно збігаються один з одним за технічними характеристиками. Щоб уникнути негативних наслідків, принцип випробувань трансформаторів на виробництві полягає в підборі підходящих пар, які поставляються в комплектах.
  • З’єднання обмоток. При різних з’єднаннях (зірка-трикутник, наприклад) також виникають струми небалансу. Зрівнювання значень електроструму неможливо вирішити шляхом підбору витків токового трансформатора. Зрушення кута компенсується з’єднанням обмоток: трикутник для зірки і, навпаки.

Сучасна мікропроцесорна поздовжня діфзащіта забезпечується пристроєм компенсації електроструму небалансу.

поперечна діфзащіта

Застосовується для запобігання декількох ліній електропередачі від КЗ, підключених під одну систему шин.

Принцип роботи

Поперечна діфзащіта включає струмове реле також, як і поздовжнє – від різниці струмів захищаються ліній.

Струмове реле порівнює значення навантажень кожного трансформатора. На відміну від поздовжньої, для поперечної захисту ТТ можуть бути встановлені на різних ЛЕП, що відходять від єдиного джерела електроживлення. Приклад – кілька фідерів, що діють від одного автоматичного вимикача. Принцип дії захисту диференціальної не дозволяє їй спрацьовувати від дії зовнішніх КЗ. Поперечна захист спрацьовує, коли різниця значень не дорівнюватиме нулю, тобто виникає аварійна ситуація на одній з ліній.

Схема спрацьовування захисту

Струмові кола підключаються на різницю значень двох ЛЕП. Якщо відбувається коротке замикання на одній з ліній, струмовий навантаження одного трансформатора (підключеному до ЛЕП з КЗ) стає більше, ніж іншого. Реле реагує на різницю значень і спрацьовує відключення аварійної ЛЕП. Пристрій захисту розраховане на вибір і відключення тільки тієї лінії, яка пошкоджена.

Таким чином, якщо спрацьовує поперечна диференційний захист, обслуговуючий персонал самостійно визначає пошкоджену ділянку лінії, відключає його, виводить реле з дії і включає працездатні ділянки ЛЕП.

переваги:

  • 100% селективність;
  • не впливає на роботу інших реле;
  • не має часового проміжку відключення – спрацьовує миттєво.

недоліки:

  • необхідний примусовий повторний запуск після спрацьовування відключення;
  • не може застосовуватися як основна єдиний захист;
  • необхідне застосування додаткових заходів для моніторингу мертвих зон;
  • не захищає кінці лінії і ошиновки на ПС – має кілька мертвих зон;
  • самостійно не визначає місце дії КЗ;
  • не застосовується для ЛЕП з автоматичними вимикачами, де потрібно відключення лише пошкоджених ділянок ЛЕП;
  • необхідність повного виведення з дії однієї лінії.

Галузь застосування

  • Встановлюється на лініях 35-220 кВ.
  • Поперечна диференційний захист використовується на паралельних ЛЕП з двома джерелами напруги як резервна, на лініях з одностороннім харчуванням – як основна. При двосторонньому харчуванні ТТ встановлюються з обох кінців лінії, при односторонньому – лише на джерелі живлення. Має місце на ЛЕП з однаковим опором (проводи та кабелі одного перерізу, однакова навантаження).

Якщо мертва зона на ЛЕП становить не більше 10%, то таку ЛЕП можна вважати ефективно захищеною.

Діфзащіта в мережах 0,23-0,4 кВ

Для підвищення ефективності роботи ЛЕП застосовуються пристрої, принцип дії яких заснований на магнітно-електричних реле.

Принцип роботи

Діфаппарати (диференціальні автомати та пристрої захисного відключення), встановлені на вводах в житлові та адміністративні будівлі, при проходженні електроструму через них, порівнюють значення вхідного і вихідного струму. Якщо величини, не збігаються, то відбувається автоматичне роз’єднання ланцюга.

Причини виникнення струму витоку:

  • дотик живих організмів до оголених струмопроводу;
  • пробої в ізоляції електропроводки, кабелів побутових електроприладів.

Якщо автоматика спрацьовує без навантаження, то такий прилад не можна вважати справним, або в самому розподільному щиті протікають струми витоку. Якщо наперед відомо, що апарат справний, необхідно відключити всі автомати після УЗО. Принцип послідовного їх перепідключення визначає аварійну ділянку електричного кола.

При першому спрацьовуванні відключення УЗО, необхідно запустити його знову, тому що можливі помилкові спрацьовування пристрою. Якщо відключення повторюється, то в мережі присутній несправність.

Величини відсічення діфзащіти вибирають зі стандартного ряду в залежності від призначення: пожежна безпека, вступні дифавтомати, квартирні і фідерні УЗО, ПЗВ для вологих і дитячих кімнат. УЗО на 10 і 30 мА захищають людину від фібриляції шлуночків.

Реалізується шляхом установки диференціальних автоматів і УЗО на вводах в котеджі, групових щитках. Прийнято вважати, що найбільш ефективна безпека – трирівнева, коли діють кілька пристроїв: 100-300, 30 і 10 мА одночасно.

Диференціальний струмовий захист може бути ефективна в квартирах з проводкою без заземлення. Вона чутлива до струмів витоку, тому забезпечує повну безпеку від ураження електрострумом.

Пристрій захисного відключення

Необхідно регулярно перевіряти працездатність пристроїв захисного відключення (не рідше 1 разу на 3 місяці). Для чого на корпусі пристрою передбачена кнопка «ТЕСТ».

Диференціальні автомати поєднують в собі функції вимикача і ПЗВ:

  • захищають лінії від перевантаження;
  • розчеплення контактів при наявності струмів витоку.

Сучасна диференціальний струмовий захист здатна забезпечити повну безпеку від ураження електрикою.

Поперечна діфзащіта генераторів

Принцип дії

Схема включає в себе струмове реле, підключений до ТТ. Реле встановлюється між нульовими точками статора, включеними за схемою «зірка». При безаварійної роботи різниця струмів дорівнює нулю. Якщо відбувається виткове замикання, з’являється різниця і спрацьовує диференційний захист. Також виконує функцію захисного пристрою від багатофазних КЗ:

  • на генераторах з прямим охолодженням встановлюються струмові відсічення без затримки в часі;
  • на пристроях з непрямим охолодженням з діфзащітой спільно встановлюють реле часу.

Захисний апарат для генератора

Підвищення ефективності діфзащіти

  • Включення в ланцюг вимірювальних струмових реле додаткових додаткових опорів. Застосовується для малопотужних генераторів.
  • Виняток апериодической величини струмових навантажень небалансу.
  • Відбудова відсічення від перехідних струмів небалансу. Єдиним недоліком методу є зниження швидкодії диференціальних пристроїв. Застосовується в реле РНТ для підвищення надійності роботи насичує трансформатора.
  • Використання реле з гальмуванням. Спосіб значно здорожує систему захисних заходів.

Захист трансформаторів. Відео

Відео нижче розповідає про особливості диференціальної захисту трансформаторів.

Диференціальний захист – важливий захід для стабілізації роботи електроустаткування і ЛЕП. Сучасні технології розроблені з урахуванням особливостей роботи практично кожного електротехнічного пристрою. Ефективно запроектована діфзащіта дозволяє підвищити надійність ліній і устаткування і знизити вартість їх експлуатації.

Ссылка на основную публикацию