Одним из наиболее распространенных и успешных способов защиты цепи является организация реле для сравнения входных и выходных токов, которые должны быть одинаковыми при нормальных условиях и во время внешней неисправности. Любой разностный ток должен входить в неисправность в защищенной цепи.
Принцип защиты от токов утечки (MERZ-PRIZE)
На рисунке ниже показан принцип дифференциальной защиты генератора и трансформатора, X — обмотка защищенной машины. При отсутствии внутренней неисправности ток, входящий в X, равен по фазе и величине по току, выходящему из X. У КТ такое отношение, что при нормальных условиях или для внешних неисправностей (через ошибки) вторичный ток КТ равен. Эти токи говорят, что I1 и I2 циркулируют в пилотном проводе. Соединения полярности такие, что ток I1 и I2 находятся в одном и том же направлении пилотного провода в нормальном состоянии или внешних неисправностях. Катушка управления реле соединена в середине проводов. Релейный блок имеет сверхточный тип.
Во время нормального состояния и внешней неисправности система защиты сбалансирована, а отношения КТ таковы, что вторичные токи равны. Эти токи циркулируют в пилотных проводах. Векторный дифференциальный ток I1-I2, который протекает через катушку реле, равен нулю. I1-I2 = 0 (нормальное состояние или внешние неисправности). Этот баланс нарушен для внутренних неисправностей. Когда в защищенной зоне возникает сбой, ток, входящий в защищенную обмотку, не больше, чем выход из обмотки. Дифференциал I1-I2 проходит через рабочую катушку реле, и реле сработает, если рабочий крутящий момент больше, чем ограничивающий момент. Токи I1 и I2 циркулируют во вторичной цепи. Следовательно, CT не повреждается. Полярности КТ должны быть правильными,
Баланс тока дифференциальной защиты
• Когда эта система применяется к электрооборудованию (обмотки статора генератора, трансформатор, шины и т. д.), Он называется дифференциальной
защитой тока.
• Когда она применяется к линиям и кабелям, она называется дифференциальной защитой пилота, потому что для передачи тока с удаленного конца линии необходимы пилотные провода или эквивалентная связь или канал.
• Способы балансировочного тока широко используются для защиты оборудования, когда трансформаторы тока находятся в одной и той же области подстанции, а соединительные провода между трансформаторами тока являются короткими (например, обмотки статора генератора, трансформатор, шинные шины и т. д.),
• Метод баланса с циркулирующим током также называют продольной дифференциальной защитой или системой дифференциальной защиты Merz-Price.
• Ток в дифференциальном реле будет пропорционален разности фаз между токами, которые входят и выходят из защищенной цепи. Если ток через реле превышает значение срабатывания, то реле будет работать.
Недостатки дифференциального реле:
· Непревзойденные характеристики ТТ :
Несмотря на то, что насыщение исключено, существуют различия в характеристиках КТ из-за ошибки отношения при высоких значениях токов короткого замыкания. Это вызывает заметную разницу во вторичных токах, которые могут управлять реле. Таким образом, реле работает через внешние неисправности.
Эта трудность преодолевается с помощью промежуточного дифференциального реле. В этом реле существует разница в токе из-за ошибки отношения и протекает через катушку реле. Но в то же время средний ток (I1 + I2 / 2) протекает через удерживающую катушку, которая создает достаточный удерживающий момент. Следовательно, реле становится недействительным для сквозных неисправностей.
· Изменение отношения из-за изменения отводов:
Чтобы изменить отношения напряжения и тока между высоковольтными и низковольтными сторонами силового трансформатора, используется оборудование для замены крана. Это важная особенность силового трансформатора. Это оборудование эффективно изменяет коэффициент поворота. Это вызывает дисбаланс с обеих сторон. Чтобы компенсировать этот эффект, можно также нарезать резьбу на трансформаторах, которые должны быть изменены аналогично основному силовому трансформатору. Но этот метод нецелесообразен. Процентные дифференциальные реле обеспечивают, чтобы реле обеспечивали стабильность в отношении величины дисбаланса, имеющегося на концах диапазона изменения отвода.
· Разница в длинах пилотных проводов :
Из-за разницы в длинах пилотных проводов с обеих сторон может возникнуть условие дисбаланса. Трудность преодолевается подключением регулируемых резисторов в пилотных проводах с обеих сторон. Они называются балансировочными резисторами. С помощью этих резисторов можно регулировать эквипотенциальные точки на пилотных проводах. В промежуточных дифференциальных реле резисторы предусмотрены на рабочей катушке и удерживающей катушке для достижения точного баланса.
· Намагничивание тока броска :
При включении трансформатора условие первоначально имеет нулевую индукцию. В трансформатор поступает переходный поток тока намагничивания. Этот ток называется намагничивающим пусковым током. Этот ток может достигать 10-кратного тока полной нагрузки трансформатора. Это происходит очень медленно и связано с неправильной работой дифференциальной защиты трансформатора из-за временной разницы в величине первичного и вторичного токов.
Факторы, влияющие на величину и направление намагничивающего пускового тока, могут быть одной из следующих причин.
а. Размер трансформатора.
б. Размер энергосистемы
с. Тип магнитного материала, используемого для сердечника.
д. Количество остаточного потока, имеющегося до включения трансформатора.
е. Метод, с помощью которого трансформатор возбуждается.
Если трансформатор находится под напряжением, когда волна напряжения проходит через нуль, то наводящий ток нагнетает максимум. В этот момент ток и поток должны быть максимальными в высокоиндуктивном контуре. И в полуволновом потоке должно произойти разворот, чтобы достичь максимального значения в других полуциклах. Если существует остаточный поток, требуемый поток может быть в том же или противоположном направлении. Из-за этого намагничивающий ток становится меньше или больше. Если значение больше, он отвечает за насыщение ядра, которое еще больше увеличивает его компонент. Этот ток быстро распадается на первые несколько циклов, а затем медленно замедляется. Постоянная времени L / R схемы является переменной, поскольку индуктивность цепи изменяется из-за изменения проницаемости сердечника. Потери в цепи затухают пусковыми токами. В зависимости от размера трансформатора, постоянная времени пускового тока изменяется от 0,2 с до 1 с. Сигналы намагничивания пускового тока в трех фазах показаны на рисунке ниже.
