Мақалада дифференциалды қорғаныс дегеніміз не, ол қалай жұмыс істейді, оның қандай жағымды қасиеттері бар екені туралы біле аласыз. Сондай-ақ, электр желілерін дифференциалды қорғаудың қандай кемшіліктері бар екендігі туралы айтылады. Сондай-ақ құрылғылар мен электр желілерін қорғаудың практикалық схемаларын үйренесіз.
Қорғаудың дифференциалды түрі қазіргі уақытта ең кең таралған және ең жылдам болып саналады. Ол жүйені фазалық қысқа тұйықталудан қорғауға қабілетті. Ал қатты жерге тұйықталған бейтарапты пайдаланатын жүйелерде ол бір фазалы қысқа тұйықталулардың пайда болуын оңай болдырмайды. Қорғаныстың дифференциалды түрі электр желілерін, жоғары қуатты қозғалтқыштарды, трансформаторларды, генераторларды қорғау үшін қолданылады.
Жалпы дифференциалды қорғаныстың екі түрі бар:
- Бір-бірін теңестіретін шиеленістермен.
- Айналмалы токпен.
Бұл мақаладифференциалды қорғаныстың осы екі түрі де олар туралы барынша көбірек білу үшін қарастырылады.
Айналмалы токтарды пайдаланатын дифференциалды қорғаныс
Принципі токтар салыстырылады. Ал дәлірек айтсақ, элементтің басында, сонымен қатар соңында қорғау жүзеге асырылатын параметрлерді салыстыру бар. Бұл схема бойлық типті және көлденеңді жүзеге асыруда қолданылады. Біріншісі бір электр желісінің, электр қозғалтқыштарының, трансформаторлардың, генераторлардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін қолданылады. Бойлық дифференциалды желіні қорғау қазіргі заманғы электр энергетикасында өте кең таралған. Дифференциалды қорғаныстың екінші түрі параллель жұмыс істейтін электр желілерін пайдалану кезінде қолданылады.
Желілер мен құрылғылардың бойлық дифференциалды қорғанысы
Бойлық типті қорғанысты жүзеге асыру үшін екі ұшына бірдей ток трансформаторларын орнату қажет. Олардың қайталама орамдары ток релелеріне қосылуды қажет ететін қосымша электр сымдарының көмегімен бір-біріне тізбектей қосылуы керек. Сонымен қатар, бұл ток релесі қайталама орамдарға параллель қосылуы керек. Қалыпты жағдайда, сондай-ақ сыртқы қысқа тұйықталу болған кезде трансформаторлардың екі бастапқы орамдарында бірдей ток өтеді, ол фаза бойынша да, шамасы бойынша да бірдей болады. Сәл азырақ мән реленің электромагниттік ток орамасы арқылы өтеді. Оны қарапайым формула арқылы есептеуге болады:
Ir=I1-I2.
Трансформаторлардың ток тәуелділіктері толығымен сәйкес келеді делік. Демек, ағымдағы мәндердегі жоғарыда айтылған айырмашылық нөлге жақын немесе оған тең. Басқаша айтқанда, Ir=0 және қорғаныс қазір жұмыс істемейді. Трансформаторлардың қайталама орамдарын қосатын көмекші сым айналмалы ток өткізеді.
Бойлық типті дифференциалды қорғаныс схемасы
Бұл дифференциалды қорғаныс тізбегі трансформаторлардың қайталама тізбегі арқылы өтетін токтардың бірдей мәндерін алуға мүмкіндік береді. Осыған сүйене отырып, бұл қорғаныс схемасы жұмыс істеу принципіне байланысты осылай аталды деп қорытынды жасауға болады. Бұл жағдайда тікелей ток трансформаторларының арасында орналасқан аймақ қорғаныс аймағына түседі. Қысқа тұйықталу болған жағдайда, қорғаныс аймағында трансформатордың бір жағынан қоректендіру кезінде I1 ток электромагниттік реле орамасы арқылы өтеді. Ол желінің екінші жағында орнатылған трансформатордың қайталама тізбегіне жіберіледі. Екінші реттік орамда өте жоғары қарсылық бар екеніне назар аудару керек. Сондықтан ол арқылы ток өтпейді деуге болады. Бұл принцип бойынша шиналардың, генераторлардың, трансформаторлардың дифференциалды қорғанысы жұмыс істейді. I1 Ir мәніне тең немесе үлкен болып шықса, қорғаныс қосқыштардың контактілер тобын ашып, жұмыс істей бастайды.
Қысқа тұйықталу және тұйықталудан қорғау
Қорғалған аймақ ішінде қысқа тұйықталу болған жағдайда екеуі дебүйірлерінде электромагниттік реле арқылы әрбір орамның токтарының қосындысына тең ток өтеді. Бұл жағдайда қорғаныс қосқыштардың контактілерін ашу арқылы да іске қосылады. Жоғарыда келтірілген мысалдардың барлығы трансформаторлардың барлық техникалық параметрлері бірдей екенін болжайды. Сондықтан, менr=0. Бірақ бұл идеалды жағдайлар, шын мәнінде, бастапқы токтардың магниттік жүйелерінің жұмысындағы кішігірім айырмашылықтарға байланысты электр құрылғылары бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді, тіпті бір типті. Егер ток трансформаторларының сипаттамаларында айырмашылықтар болса (құрылымның дифференциалды-фазалық қорғанысы жүзеге асырылған кезде), онда бастапқылар абсолютті бірдей болса да, қайталама тізбектердің токтары әртүрлі болады. Енді дифференциалды қорғаныс тізбегі электр желісіндегі сыртқы қысқа тұйықталу кезінде қалай жұмыс істейтінін қарастыруымыз керек.
Сыртқы қысқа тұйықталу
Сыртқы қысқа тұйықталу болған жағдайда дифференциалды қорғаныс электромагниттік релесі арқылы теңгерімсіздік тогы өтеді. Оның мәні трансформатордың бастапқы тізбегі арқылы қандай ток өтетініне тікелей байланысты. Қалыпты жүктеме режимінде оның мәні аз, бірақ сыртқы қысқа тұйықталу болған кезде ол өсе бастайды. Оның мәні ақау басталғаннан кейінгі уақытқа да байланысты. Сонымен қатар, ол жабылу басталғаннан кейінгі алғашқы бірнеше кезеңде өзінің максималды мәніне жетуі керек. Дәл осы уақытта барлық I қысқа тұйықталу трансформаторлардың бастапқы тізбектері арқылы өтеді.
Сондай-ақ, бірінші кезекте I қысқа тұйықталу токтың екі түрінен тұратынын атап өткен жөн - тікелей және ауыспалы. Оларды да атайдыапериодтық және периодтық компоненттер. Дифференциалды қорғаныс құрылғысы токта апериодтық компоненттің болуы әрқашан трансформатордың магниттік жүйесінің шамадан тыс қанықтыруын тудыруы керек. Демек, теңгерімсіздік потенциалының айырмашылығы күрт артады. Қысқа тұйықталу тогы төмендей бастағанда жүйенің теңгерімсіздік мәні де төмендейді. Осы принцип бойынша трансформаторды дифференциалды қорғау жүзеге асырылады.
Қорғаныс құрылымдарының сезімталдығы
Дифференциалды қорғаныстың барлық түрлері жылдам әрекет етеді. Және олар сыртқы қысқа тұйықталу болған кезде жұмыс істемейді, сондықтан сыртқы қысқа тұйықталу болған кезде жүйедегі ең мүмкін болатын теңгерімсіздік тогын ескере отырып, электромагниттік релелерді таңдау қажет. Бұл қорғаныс түрі өте төмен сезімталдыққа ие екеніне назар аударған жөн. Оны көбейту үшін көптеген шарттарды орындау керек. Біріншіден, бастапқы тізбек арқылы ток өткен кезде (оның мәніне қарамастан) магниттік тізбектерді қанықтырмайтын ток трансформаторларын пайдалану қажет. Екіншіден, тез қаныққан электр құрылғыларын қолданған жөн. Олар қорғалатын элементтердің қайталама орамдарына қосылуы керек. Электромагниттік реле оның қайталама орамасына параллельді жылдам қаныққан трансформаторға қосылады (ток дифференциалды қорғаныс мүмкіндігінше сенімді болады). Генератор немесе трансформатор дифференциалды қорғанысы осылай жұмыс істейді.
Сезімталдықты арттыру
Сыртқы қысқа тұйықталу орын алды деп есептеңіз. Бұл жағдайда периодтық және мерзімді құрамдас бөліктерден тұратын қорғаныс трансформаторларының бастапқы тізбектері арқылы белгілі бір ток өтеді. Бірдей «компоненттер» тез қаныққан трансформатордың бастапқы орамасы арқылы өтетін теңгерімсіздік токында болады. Бұл жағдайда токтың апериодтық құрамдас бөлігі ядроны айтарлықтай қанықтырады. Сондықтан токтың қайталама тізбекке айналуы болмайды. Апериодтық компоненттің әлсіреуімен магниттік контурдың қанығуының айтарлықтай төмендеуі орын алады және бірте-бірте екінші тізбекте белгілі бір ток мәні пайда бола бастайды. Бірақ теңгерімсіз токтың максималды деңгейі жылдам қаныққан трансформатор болмаған кездегіден әлдеқайда аз болады. Сондықтан қорғаныс тогы мәнін теңгерімсіздік потенциалдар айырмасының максималды мәнінен аз немесе оған тең етіп орнату арқылы сезімталдықты арттыруға болады.
Дифференциалды қорғаныстың оң қасиеттері
Алғашқы периодтарда магниттік контур өте қатты қаныққан, түрлендіру іс жүзінде болмайды. Бірақ апериодтық компонент ыдырағаннан кейін периодтық бөлік қайталама тізбекте түрлене бастайды. Бұл өте маңызды екеніне назар аударған жөн. Сондықтан электромагниттік реле жұмыс істейді және қорғалған тізбекті өшіреді. Алғашқы шамамен бір жарым уақыт кезеңіндегі трансформацияның өте төмен деңгейі қорғаныс тізбегінің әрекетін бәсеңдетеді. Бірақ бұл практикалық тізбекті қорғау схемаларын құруда үлкен рөл атқармайды.
Трансформатордың дифференциалды қорғанысы қорғаныс аймағынан тыс электр тізбегі зақымдалған жағдайларда жұмыс істемейді. Сондықтан уақытты кешіктіру және селективтілік қажет емес. Қорғаныстың жауап беру уақыты 0,05 пен 0,1 секунд аралығында. Бұл дифференциалды қорғаныстың осы түрінің үлкен артықшылығы. Бірақ тағы бір артықшылығы бар - сезімталдықтың өте жоғары дәрежесі, әсіресе тез қаныққан трансформаторды пайдаланған кезде. Кішігірім артықшылықтардың ішінде қарапайымдылық пен өте жоғары сенімділікті атап өткен жөн.
Теріс қасиеттер
Бірақ бойлық және көлденең дифференциалды қорғаныстың кемшіліктері бар. Мысалы, сырттан қысқа тұйықталу әсерінен электр тізбегін қорғай алмайды. Сондай-ақ ол күшті шамадан тыс жүктеме кезінде электр тізбегін аша алмайды.
Өкінішке орай, қайталама орамасы қосылған қосалқы тізбек зақымдалған жағдайда қорғаныс жұмыс істей алады. Бірақ айналмалы токпен дифференциалды қорғаныстың барлық артықшылықтары осы кішігірім кемшіліктерді тоқтатады. Бірақ олар өте қысқа, бір километрден аспайтын электр желілерін қорғай алады.
Олар сымдарды қорғауды жүзеге асыруда өте жиі пайдаланылады, олардың көмегімен электр станциялары мен генераторлардың жұмысына қажетті әртүрлі құрылғылар қоректенеді. Электр желісінің ұзындығы өте үлкен болған жағдайда, мысалы, ол бірнеше ондаған километрді құрайды, сәйкес қорғанысбұл схеманы орындау өте қиын, өйткені электромагниттік релелерді және трансформаторлардың қайталама орамдарын қосу үшін қимасы өте үлкен сымдарды пайдалану қажет.
Егер стандартты сымдарды пайдалансаңыз, онда ток трансформаторларына түсетін жүктеме, сондай-ақ теңгерімсіздік тогы тым үлкен болады. Бірақ сезімталдыққа келетін болсақ, ол өте төмен болып шықты.
Қорғаныс релелерінің конструкциялары және тізбектер ауқымы
Өте ұзын электр желілерінде арнайы конструкцияның қорғаныс релесі бар тізбек қолданылады. Оның көмегімен сіз сезімталдықтың қалыпты деңгейін қамтамасыз ете аласыз және стандартты қосу сымдарын пайдалана аласыз. Көлденең дифференциалды қорғаныс екі жолдағы токты фазалар мен шамаларда салыстыру арқылы жұмыс істейді.
Жоғары жылдамдықты дифференциалды қорғаныс кернеуі 3-35 мың вольт диапазонында өтетін электр желілерінде қолданылады. Бұл фазалық қысқа тұйықталудан сенімді қорғауды қамтамасыз етеді. Дифференциалды қорғаныс жоғарыда көрсетілген жұмыс кернеулері бар электр желісі бейтараптармен жерге қосылмағандықтан екі фазалы ретінде жүзеге асырылады. Әйтпесе, бейтарап жерге доғалық құбыр арқылы қосылады.
Қорғаныс тізбектерін жобалаудағы көмекші сымдар
Ток трансформаторлары бір-біріне салыстырмалы түрде жақын орналасқан. Сондықтан қосалқы сымдар өте қысқа. Шағын диаметрлі сымдарды пайдаланған кездетрансформаторлар салыстырмалы түрде төмен жүктемеге ұшырайды. Теңгерімсіз токқа келетін болсақ, ол да аз. Бірақ сезімталдық дәрежесі өте жоғары. Кез келген желіні ажыратқан жағдайда дифференциалды қорғаныс токқа айналады, уақыт кідірісі мен селективтілігі болмайды. Жалған дабылдардың алдын алу үшін желідегі қосалқы контактілер тізбекті ажыратады.
Страверсті тізбекті дифференциалдан қорғау
Көлденең қорғаныс параллель жұмыс істейтін желілік жүйелерді әзірлеуде кеңінен қолданылады. Коммутаторлар желінің екі жағында да орнатылған. Қорытындылай келе, мұндай сызықтарды қарапайым схемалармен қорғау өте қиын. Себебі, селективтіліктің қалыпты деңгейіне жету мүмкін емес. Таңдауды жақсарту үшін уақытты кешіктіруді мұқият таңдау керек. Бірақ көлденең бағытталған дифференциалды қорғанысты пайдаланған жағдайда уақытты кешіктіру қажет емес, селективтілік айтарлықтай жоғары. Оның негізгі мүшелері бар:
- Қуат бағыты. Көбінесе қос әрекетті күштік бағыттағы реле қолданылады. Кейде әртүрлі қуат бағыттарымен жұмыс істейтін бір әрекетті дифференциалды қорғаныс релесі жұбы пайдаланылады.
- Бастау - әдетте оның рөлінде максималды мүмкін токпен жоғары жылдамдықты релелер қолданылады.
Жүйенің конструкциясы желілерге айналмалы ток тізбегіне қосылған екінші реттік орамдары бар ток трансформаторлары орнатылған. Бірақ барлық ток орамдары кейіннен, тізбектей қосыладыолар ток трансформаторларына қосымша сымдардың көмегімен не қосылады. Дифференциалды-фазалық қорғаныс жұмыс істеуі үшін қондырғылардың шиналары арқылы релеге кернеу беріледі. Оларда бүкіл жинақ орнатылған. Трансформаторлардың қайталама тізбектерін және қорғаныс релесін қосу тізбегін қарасаңыз, оның неліктен «бағытталған сегіздік» деп аталатыны туралы қорытынды жасауға болады. Бүкіл жүйе екі жиынтықта жасалған. Желінің әр ұшында электр желісін ағымдағы дифференциалды қорғауды қамтамасыз ететін бір жиынтық бар.
Бірфазалы реле тізбегі
Қорғаныс релесіне кернеу кері фазада зақымдалған бір желіні ажырату үшін қажет болатын шамада беріледі. Қалыпты жұмыс кезінде (соның ішінде сыртқы қысқа тұйықталу болған кезде) реле орамдары арқылы тек теңгерімсіздік тогы өтеді. Жалған шығуларды болдырмау үшін іске қосу релелерінде теңгерімсіздік тоғынан үлкен өшіру тогы болуы қажет. Екі жолды қорғау жұмысын қарастырыңыз.
Қысқа тұйықталудың басында екінші желінің қорғаныс аймағында біраз ток өтеді. Мына жайтқа назар аударған жөн:
- Бастау релесі іске қосылды.
- Бір қосалқы станцияның жағында қуат бағыты релесі ажыратқыш контактілерін ашады.
- Екінші қосалқы станция жағынан желі де ажыратқыштар арқылы ажыратылады.
- Қуат бағыты релесі момент теріс, сондықтан контактілер ашық.
Бірінші желілік қорғаныс релесінің орамдарындақысқа тұйықталу кезінде ток қозғалысының бағыты өзгереді (бірінші жолға қатысты). Қуат бағыты релесі контактілер тобын ашық күйде ұстайды. Қос қосалқы станцияның бүйіріндегі ажыратқыштар ашық.
Екі желі параллель жұмыс істегенде ғана осындай желі дифференциалды қорғанысы дұрыс жұмыс істей алады. Олардың біреуі өшірілген жағдайда дифференциалды қорғаныстың жұмыс істеу принципі бұзылады. Демек, одан әрі қорғаныс сыртқы қысқа тұйықталу кезінде екінші желінің селективті емес өшірілуіне әкеледі. Бұл жағдайда ол кәдімгі бағытталған токқа айналады және оның уақыт кідірісі болмайды. Бұған жол бермеу үшін қосалқы контакті бар тізбекті үзу арқылы бір желіні ажырату кезінде көлденең бағыттағы қорғаныс автоматты түрде өшіріледі.
Қосымша қорғаныс түрлері
Іске қосу релелерінің өшіру токтары сыртқы қысқа тұйықталу кезіндегі теңгерімсіздік токтарынан үлкен болуы керек. Желілердің бірі ажыратылғанда және максималды жүктеме тогы қалғаны арқылы өткенде жалған позитивтерді болдырмау үшін оның теңгерімсіздік потенциалының айырмашылығынан үлкен болуы қажет. Егер желіде дифференциалды қорғаныстың көлденең түрі болса, қосымша дәрежелер қарастырылуы керек.
Олар параллельді өшірілгенде бір желіні қорғауға мүмкіндік береді. Әдетте олар сыртқы қысқа тұйықталу кезінде артық токтан қорғау үшін қолданылады (бұл жағдайда дифференциалды қорғаныс әрекет етпейді). Сонымен қатар, қосымша қорғанысдифференциалдың сақтық көшірмесі болып табылады (егер соңғысы сәтсіз болса).
Бағытты және бағытталмаған токтан қорғау, ажырату және т.б. жиі қолданылады. Айқас бағыттағы дифференциалды қорғаныс конструкциясы бойынша қарапайым, өте сенімді және кернеуі 35 мың вольт немесе электр желілерінде кеңінен қолданылған. Көбірек. Дифференциалды қорғаныс осылай жұмыс істейді, оның жұмыс принципі өте қарапайым, бірақ барлық қыр-сырын түсіну үшін әлі де кем дегенде электротехника негіздерін білу керек.
