Diferencijalna zaštita šine

Definicija diferencijalne zaštite šine

Diferencijalna zaštita šine je shema koja brzo izoluje greške upoređivanjem struja koje ulaze i izlaze iz šine koristeći Kirchoffov zakon struje.

Diferencijalna zaštita struje

Shema zaštite šine uključuje Kirchoffov zakon struje, koji kaže da je ukupna struja koja ulazi u električni čvor tačno jednaka ukupnoj struji koja napušta čvor. Stoga, ukupna struja koja ulazi u odsek šine jednaka je ukupnoj struji koja napušta odsek šine.

Princip diferencijalne zaštite šine je vrlo jednostavan. Ovdje su sekundarne stranice CT-ova povezane paralelno. To znači da su S1 terminali svih CT-ova povezani zajedno i formiraju šinu. Slično tome, S2 terminali svih CT-ova su povezani zajedno kako bi formirali drugu šinu. Relé za prekid povezano je između ove dve šine.

 Ovdje, na gornjoj slici pretpostavljamo da pri normalnim uslovima, ishrane A, B, C, D, E i F nose struju IA, IB, IC, ID, IE i IF. Sada, prema Kirchoffovom zakonu struje,

 Surovinski, svi CT-ovi korišćeni za diferencijalnu zaštitu šine imaju isti odnos struje. Stoga, suma svih sekundarnih struja takođe mora biti jednaka nuli.

 Sada, recimo da je struja kroz relé povezan paralelno sa svim sekundarnim stranicama CT-ova, iR, a iA, iB, iC, iD, iE i iF su sekundarne struje. Sada, primenimo KCL na čvor X. Prema KCL na čvoru X,

 Jasno je da pod normalnim uslovima ne teče nikakva struja kroz relé za prekid diferencijalne zaštite šine. Ovo relé se obično naziva Relé 87. Sada, recimo da se dogodi greška na bilo kojoj ishrani, van zaštićenog zona.

U tom slučaju, greška će proći kroz primarnu stranu CT-a te ishrane. Ova greška je doprinela sve ostale ishrane povezane sa šinom. Tako, doprinos greške teče kroz odgovarajući CT odgovarajuće ishrane. Dakle, pri tom stanju greške, ako primenimo KCL na čvor K, dobićemo, i R = 0

To znači, pri vanjskoj grešci, ne teče nikakva struja kroz relé 87. Sada razmotrimo situaciju kada se greška dogodi na samoj šini. U ovom stanju, greška je doprinela sve ishrane povezane sa šinom. Stoga, u ovom stanju, zbir svih doprinosa greške jednak je ukupnoj grešci.

Sada, na putanji greške nema CT-ova. (pri vanjskoj grešci, i greška i doprinos greške od različitih ishrana dobijaju CT na svojoj putanji toka). Zbir svih sekundarnih struja više nije nula. Jednak je sekundarnom ekvivalentu greške. Sada, ako primenimo KCL na čvorove, dobićemo nenultu vrednost i R.

 Tako, u ovom stanju, struja počinje da teče kroz relé 87 i aktivira prekid svih prekidača povezanih sa ovim odsekom šine.

Kako su svi ulazni i izlazni prekidači povezani sa ovim odsekom šine prekinuti, šina postaje mrtva. Ova shema diferencijalne zaštite šine se takođe naziva diferencijalna zaštita struje šine.

Zaštita sekcionalizovane šine

Pri objašnjenju principa rada diferencijalne zaštite struje šine, pokazali smo jednostavnu nesekcionalizovanu šinu. Međutim, u srednjim visokim naponskim sistemima, električna šina se sekcionalizuje u više odjeljaka kako bi se povećala stabilnost sistema.

Radi se to zato što greška u jednom odjeljku šine ne bi trebalo da smeta drugim odjeljcima sistema. Dakle, tokom greške na šini, cela šina bi bila prekinuta. Nacrtajmo i raspravimo o zaštiti šine sa dva odjeljka.

Ovdje, odjeljak šine A ili zona A ograničena je CT-ovima 1, 2 i 3, gde su CT1 i CT2 ishrani CT-ovi, a CT3 je šinski CT.

Diferencijalna zaštita napona

Shema diferencijalne struje osjetljiva je samo kada CT-ovi ne dosegnu nasitljivost i održavaju isti odnos struje, grešku faze pod maksimalnim uslovima greške. To obično nije 80, posebno u slučaju vanjske greške na jednoj ishrani. CT na ishrani sa greškom može dobiti nasitljivost od ukupne struje i kao posljedica toga, imat će velike greške. Zbog ovih velikih grešaka, zbir sekundarnih struja svih CT-ova u određenoj zoni može više ne biti nula.

 Stoga, može postojati velika šansa da se prekine svi prekidači povezani sa ovom zonom zaštite, čak i u slučaju vanjske velike greške. Da bi se spriječila ova pogrešna radnja diferencijalne zaštite šine, relé 87 su opremljeni visokom strujom preuzimanja i dovoljnim vremenskim kašnjenjem. Najveći problem nasitljivosti CT-ova predstavlja privremeni DC komponenta struje kratkog spoja.

Ove teškoće mogu se prevazići korišćenjem CT-ova bez železnog jezgra. Ovaj transformator struje se takođe naziva linearni kopler. Budući da je jezgro CT-ova ne sadrži željezo, karakteristika sekundarne strane ovih CT-ova je prava linija. U diferencijalnoj zaštiti napona, CT-ovi svih ulaznih i izlaznih ishrana su povezani serijalno umjesto da budu povezani paralelno.

Sekundarne strane svih CT-ova i diferencijalno relé formiraju zatvorenu petlju. Ako su polariteti svih CT-ova pravilno podudaraju, zbir napona na svim sekundarnim stranama CT-ova je nula. Stoga, ne bi trebalo da bude rezultirajući napon na diferencijalnom relé-u. Kada se dogodi greška na šini, zbir svih sekundarnih napona CT-ova više nije nula. Stoga, zbog rezultirajućeg napona, struja će cirkulirati u petlji.

Kako ova petlja struja takođe teče kroz diferencijalno relé, relé se aktivira kako bi prekinuo sve prekidače povezane sa zaštićenom zonom šine. Osim kada je struja greške na zemlji značajno ograničena neutralnim impedansom, obično ne postoji problema selektivnosti. Kada takav problem postoji, rešava se korišćenjem dodatnog, više osjetljivog relé opreme, uključujući nadzorno relé.

Značaj selektivne izolacije

Moderni sistemi trebaju izolovati samo grešne odjeljke kako bi se smanjile prekide snage i osiguralo brzo uklanjanje grešaka.