Diferencialna zaščita busbarja

Definicija diferencialne zaščite matične trake

Diferencialna zaščita matične trake je shema, ki hitro izolira napake z primerjanjem tokov, ki vstopajo in zapustijo matično trak, z uporabo Kirchhoffovega zakona o toku.

Diferencialna zaščita toka

Shema zaščite matične trake vključuje Kirchhoffov zakon o toku, ki pravi, da je skupni tok, ki vstopa v električni vozlišče, natančno enak skupnemu toku, ki zapusti vozlišče. Torej, skupni tok, ki vstopa v odsek matične trake, je enak skupnemu toku, ki zapusti odsek matične trake.

Načelo diferencialne zaščite matične trake je zelo preprosto. Tu so sekundarni deli CT-jev povezani vzporedno. To pomeni, da so S1 terminali vseh CT-jev povezani skupaj in oblikujejo matično žico. Podobno so S2 terminali vseh CT-jev povezani skupaj in oblikujejo drugo matično žico. Tripping relé je povezano med tema dvema matičnima žicama.

 Tukaj, na zgornji sliki, predpostavljamo, da pri normalnih pogojih pretok A, B, C, D, E in F nosi tok IA, IB, IC, ID, IE in IF. Zdaj, glede na Kirchhoffov zakon o toku,

 V bistvu so vsi CT-ji, uporabljeni za diferencialno zaščito matične trake, istega razmerja toka. Torej mora biti tudi vsota vseh sekundarnih tokov enaka nič.

 Zdaj, recimo, da je tok skozi relé, povezan vzporedno z vsemi sekundarnimi deli CT-jev, iR, in iA, iB, iC, iD, iE in iF so sekundarni tokovi. Recimo, da uporabimo KCL na vozlišču X. Glede na KCL na vozlišču X,

 Torej je jasno, da pod normalnimi pogoji ne teče tok skozi relé za tripping diferencialne zaščite matične trake. To relé se običajno imenuje Relé 87. Zdaj, recimo, da se pojavi napaka na kateremkoli od pretokov zunaj zaščitnega območja.

V tem primeru bo napakast tok pretek skozi primarni del CT-ja tistega pretoka. Ta napakast tok ga prispeva vse ostale pretoki, povezani s matično trako. Torej, prispevalni del napakastega toka teče skozi ustrezen CT odgovarjajočega pretoka. Torej, v tej napakastem stanju, če uporabimo KCL na vozlišču K, bomo še vedno dobili, i R = 0

To pomeni, da pri zunanji napaki ne teče tok skozi relé 87. Zdaj upoštevajmo situacijo, ko se napaka pojavi na sami matični traki. V tem stanju prispeva vse pretoki, povezani s matično trako, k napakastemu toku. Torej, v tem stanju, je vsota vseh prispevalnih napakastih tokov enaka celotnemu napakastemu toku.

Zdaj, na napakastem potu ni CT-ja. (pri zunanji napaki, oba, napakasti tok in prispevalni tok k napaki od različnih pretokov, imata CT-ja na svojem potu). Vsota vseh sekundarnih tokov ni več nič. Enaka je sekundarnemu ekvivalentu napakastega toka. Zdaj, če uporabimo KCL na vozliščih, bomo dobili nenegativno vrednost i R.

 Torej, v tem stanju začne tok teči skozi relé 87 in ta odpali veznik, povezan z vsemi pretoki, povezanimi s tem odsekom matične trake.

Ker so vsi vhodni in izhodni pretoki, povezani s tem odsekom matične trake, odpali, postane matična traka neživa. Ta shema diferencialne zaščite matične trake se tudi imenuje diferencialna zaščita toka matične trake.

Razdeljena zaščita matične trake

Med razlago načela delovanja diferencialne zaščite toka matične trake smo pokazali preprosto nerazdeljeno matično trako. Vendar v umernih visokonapetostnih sistemih je električna matična traka razdeljena na več odsekov, da se poveča stabilnost sistema.

To je storjeno, ker bi morala napaka v enem odseku matične trake ne smeti drugim odsekom sistema. Torej, med napako na matični traki, bi bil prekinjen celotni sistem. Narišimo in razpravljajmo o zaščiti matične trake z dvema odseki.

Tukaj je odsek matične trake A ali območje A omejeno z CT 1, CT2 in CT3, kjer sta CT1 in CT2 pretokova CT-ja, in CT3 je matični CT.

Diferencialna zaščita napetosti

Shema diferencialne zaščite toka je občutljiva le, ko se CT-ji ne nasitijo in ohranjajo isto razmerje toka, fazni kotni napako pri maksimalnih napakastih pogoji. To običajno ni tako, zlasti v primeru zunanje napake na enem od pretokov. CT na napakastem pretoku se lahko nasiti zaradi celotnega toka in posledično bo imel velike napake. Zaradi teh velikih napak, vsota sekundarnih tokov vseh CT-jev v določenem območju morda ni enaka nič.

 Torej obstaja velika možnost, da se odpalijo vsi vezniki, povezani s tem zaščitnim območjem, tudi v primeru zunanje velike napake. Da se prepreči ta napačno delovanje diferencialne zaščite toka matične trake, so relé 87 opremljeni z visokim zajemanjem toka in dovolj dolgim zamudom. Največji problem, ki povzroča nasitev tokovnega transformatorja, je prehodni DC komponenta kratkoročnega toka.

Te težave je mogoče preprečiti z uporabo tokovnikov z zračnim jedrom. Tak tokovnik se tudi imenuje linearni kuper. Ker tokovnik ne uporablja železa, je sekundarni karakteristik teh tokovnikov premica. Pri diferencialni zaščiti napetosti so tokovniki vseh vhodnih in izhodnih pretokov povezani zaporedno namesto vzporedno.

Sekundarni deli vseh tokovnikov in diferencialno relé oblikujejo zaprto zanko. Če so polaritete vseh tokovnikov pravilno usklajene, je vsota napetosti na vseh sekundarnih delih tokovnikov enaka nič. Torej, ne bi morale nastati rezultantne napetosti na diferencialnem relé. Ko se pojavi napaka na matični traki, više ni vsota vseh sekundarnih napetosti tokovnikov enaka nič. Torej, zaradi rezultantne napetosti bi moral teči tok v zanki. 

Ker ta zanka tekoca tudi skozi diferencialno relé, se relé odpali in odpali vse veznike, povezane s zaščitenim območjem matične trake. Razen, ko je strmi tok omejen z neutralno impedanco, običajno ni problema z selektivnostjo. Če tak problem obstaja, se reši z uporabo dodatne bolj občutljive relé opreme, vključno z nadzorno zaščitno relé.

Pomembnost selektivne izolacije

Sodobni sistemi potrebujejo izolacijo le napakastih odsekov, da minimizirajo prekine dostave energije in zagotovijo hitro odstranjevanje napak.