Princip diferenciální ochrany

Pro zajištění dlouhodobého provozu elektrického zařízení se používají různé typy ochrany. Diferenční ochrana je široce používána díky vysoké rychlosti. Používá se v sítích s tlumeným neutrálem pro bezpečný provoz elektrických vedení, elektromotorů, prefabrikátů, transformátorů, autotransformátorů a generátorů ze zkratu, jakož i pro domácí použití.

Typy a rysy práce

Diferenční ochrana je jedním z typů ochrany relé, která je charakterizována absolutní selektivitou a velmi rychlou odezvovou rychlostí. Existují takové typy průhybů: příčné a podélné. Výběr správné obranné ochrany přímo závisí na situaci a aby bylo možné ji správně aplikovat, je nutné vědět, v jakých případech se uplatňuje, princip činnosti, jakož i hlavní nedostatky a omezení.

Podélná ochrana

Podélná difúzní ochrana musí být instalována v roli hlavní ochrany proti silným transformátorům a autotransformátům.

Základní požadavky:

1. Jednoduché transformátory a autotransformátory o výkonu 6300 kVA.
2. Souběžně pracující transformátory a autotransformátory o výkonu 4000 kVA.
3. Spolehlivé a bezhlučné komunikační spojení mezi 2 transformátory.
4. Transformátory a autotransformátory s výkonem 1000 kVA (omezení proudu nemůže dosáhnout požadované citlivosti v případě zkratu na vysokonapěťových svorkách, maximální ochrana by neměla přesáhnout 0,5 sekundy).

Schéma 1 - Podélná diferenciální ochrana transformátoru:

Princip fungování diferenciální ochrany je porovnávat hodnoty fázových proudů protékajících chráněnými úseky odpovídajících linek. Používají se proudové transformátory, které slouží k měření intenzity proudu na chráněné části okruhu. Sekundární vinutí těchto transformátorů jsou propojeny s proudovými relé, v důsledku čehož je rozdíl proudů aplikován na vinutí relé.

Během normálního provozu bude aktuální rozdíl v obvodu relé proudu nulový. V případě zkratu však nebude vinutí relé ovlivněno rozdílem, ale součtem proudů. Kontakt relé je uzavřen a je vydán příkaz k úplnému vypnutí poškozené části obvodu.

To všechno funguje teprve teoreticky. V reálném případě proud protéká proudovou cívkou relé, která není rovna nule. Tento proud se nazývá nesymetrický proud.

Hlavní příčiny vzniku nevyváženého proudu na relé proudu vinutí:

1. Vlastnosti proudových transformátorů mají často mírně odlišné vlastnosti. U výrobce jsou propuštěny ve dvojicích, předběžně testovány a upraveny jejich charakteristiky (změna počtu vinutí, aby se zajistila shoda s poměrem transformace transformátoru, který musí být chráněn).
2. Výskyt magnetizujícího proudu, který se objevuje ve vinutí chráněného transformátoru. V normálním režimu dosáhne hodnota tohoto proudu až 5% jmenovité hodnoty. Pokud je transformátor volnoběžný, tento proud může krátkodobě překročit jmenovitou hodnotu několikrát.
3. Různé připojení primárního a sekundárního vinutí transformátoru (hvězda a delta). V tomto výkladu bude proudový vektor v primárním a sekundárním vinutí posunut o 30 stupňů, což ztěžuje volbu počtu otáček. To lze snadno kompenzovat spojením vinutí správně (na straně hvězdy, jsou spojeny trojúhelníkem a na straně trojúhelníku hvězdou).

Je třeba vzít v úvahu, že moderní zařízení postavená na bázi mikroprocesorů jsou schopna samy kompenzovat a proto je nutné jednoduše určit v nastavení tohoto zařízení.

Příčná ochrana

Použitelné pouze pro vedení vysokého napětí. Příčná diferenciální ochrana vybírá a vypíná jednu poškozenou linku.

Skládá se z proudového relé, které je připojeno, jako v případě podélné diferenciální ochrany, od příslušné části k rozdílu proudů.

Proud se přivádí do relé prostřednictvím sériově připojených kontaktů, aby automaticky odstranil ochranu při odpojení potrubí, aby se zabránilo jeho působení během zkratu (zkrat). Krouticí moment v relé směru energie závisí přímo na proudu, napětí a také na úhlu mezi těmito vektorovými veličinami.

V případě zkratu bude aktuální hodnota na jedné z čar vyšší než druhá a proud v relé bude mít stejný směr jako v prvním řádku. V důsledku toho relé uzavře svůj kontakt (proud bude dostatečný k přitahování jádra) a odmrazovač odřízne linku větší hodnotou proudu. Totéž se stane, když se ve druhém řádku zobrazí jmenovitá hodnota proudu, ale otevře se jiná skupina stykačů.

Schéma 2 - Transverzální diferenciální ochrana transformátoru

Zásada příčné ochrany je přibližně stejná jako podélná, ale existuje hlavní rozdíl: transformátory proudu by měly být instalovány na koncích jednotlivých linek, které jsou připojeny k této části.

Výhody a nevýhody

I přes širokou aplikaci díky vysoké rychlosti provozu má každý typ diferenciální ochrany své výhody a nevýhody.

Výhody podélné diferenciální ochrany:

1. Absolutní selektivita.
2. Možnost použití s ​​jinými typy ochrany.
3. Vynikající pro elektrické vedení (LEP) krátké délky.
4. Okamžitě deaktivujte nouzovou síť.

Nevýhody dlouhodobé ochrany zahrnují:

1. Účinnost při návrhu dlouhých elektrických vedení je snížena.
2. Pro nastavení ochrany diferenciálu jsou zapotřebí přístroje pro monitorování poruchy pomocných vodičů.
3. Vzhled nevyrovnaného proudu.
4. Vysoká cena při použití relé (relé s brzdou).
5. Velmi složitá implementace (navíc jsou vytvořeny komunikační linky pro proudové transformátory).

Výhody příčné diferenciální ochrany:

1. Vysoká selektivita (100%).
2. Neovlivňuje činnost jiných relé v obvodech.
3. Okamžité spuštění.

Nevýhody příčné ochrany:

1. Po spuštění je nutné obnovit ochranu.
2. Nepoužívá se jako základní a jediná ochrana.
3. Je třeba vzít v úvahu mrtvé zóny, které jsou několik.
4. Nelze chránit konce linky a sběrnice rozvodny.
5. Nelze určit polohu zkratu.
6. Nevztahuje se na elektrické vedení, kde je nutné pouze poškozené oblasti odpojit.
7. Nevztahuje se na jističe.
8. Je potřeba zcela odpojit vedení od poškození.

Aplikace v každodenním životě

Tyto typy ochrany mohou být použity pro obytné budovy v sítích v rozsahu od 230 do 400 voltů, ale tato zařízení se nazývají dvojfázová zařízení. Jedná se o dva typy: diferenciální automaty a zařízení pro zbytkový proud. Zásada jejich působení je založena na zákonu Kirchhoffova zákona (I), který předpokládá následující pravidlo: hodnoty příchozích a odchozích proudů by měly být stejné. Pokud je generován svodový proud, hodnoty neodpovídají a chráněná část je odpojena.

Hlavní příčiny únikového proudu:

1. Dotýká se částí zařízení, které je pod napětím člověka nebo zvířat.
2. Poruchy izolace kabeláže nebo linky zařízení.

V některých případech je automatizace (Diphapark) spuštěna, když není zatížení (připojené spotřebiče elektrické energie). Hlavním důvodem je porucha zařízení nebo proudové úniky v samotné skříni. Pokud je však zařízení funkční, pak je nutné v tomto případě zcela vypnout všechny stroje po dvojfázovém zařízení a všechny součásti obvodu jsou zkontrolovány pro případ poruchy. Abyste zvolili ochranu diferenciálu, je třeba vzít v úvahu místnosti a vlastnosti elektrických obvodů, které je třeba chránit.

Diferenční ochrana je nejlepší volbou pro byty s elektroinstalací bez uzemnění. Aby byla zajištěna maximální účinnost, je nutné nastavit třístupňovou ochranu (několik zařízení pro 10, 30 a 100-300 mA).

Aby byla zajištěna bezpečnost, je třeba ji zkontrolovat stisknutím tlačítka "Test" nejméně dvakrát za měsíc, nejlépe v pravidelných intervalech.

Difavatus - lepší ochrana, která provádí funkce RCD a přepínače. Pokud je v obytné budově generátor, který je široce používán, může být tento typ ochrany použit také. Obvod obsahuje proudové relé, které je připojeno k transformátoru proudu. Relé musí být namontováno na statoru mezi nulovými body, včetně hvězdy. Při normálním provozu nefunguje ochrana, ale když dojde k poruše mezi sebou, objeví se rozdíl magnetických toků proudu relé a ochrana se spustí.

Může se také použít difuzní ochrana a pro ochranu před vícefázovými poruchami. Chcete-li to provést, musíte si zakoupit speciální dvojfázové zařízení pro vícefázovou ochranu.

Zvyšování účinnosti diferenciální ochrany

Navzdory obrovskému množství výhod oproti jiným typům ochrany vyžaduje diferenciální ochrana zvýšení účinnosti provozu v nouzové situaci při provozu generátorů. K tomu musí být dodrženy následující pravidla:

1. Spínání přídavných rezistorů k měření proudových relé.
2. Minimalizace neperiodických veličin a nastavení mezních hodnot pro přechodné proudy nevyváženosti.
3. Aplikace relé se zpožděnou dobou odezvy.

Difrakční ochrana se tak široce používá k zajištění stabilního provozu elektrických zařízení a elektrických vedení, k ochraně před požáry a požáry, k nepředvídaným finančním nákladům a také k ochraně lidského života a zdraví.