Stambandsdifferentiellskydd

Busbar Differential Protection Definition

Busbar differentialskydd är en metod som snabbt isolerar fel genom att jämföra strömmarna som går in och ut från busbaren med hjälp av Kirchhoffs strömlag.

Strömdifferentialskydd

Schemat för busbarskydd involverar Kirchhoffs strömlag, vilket säger att den totala strömmen som går in i en elektrisk nod är exakt lika med den totala strömmen som går ut ur noden. Därför är den totala strömmen som går in i en bussektion lika med den totala strömmen som går ut ur bussektionen.

Principen för differentialbusbarskydd är mycket enkel. Här är sekundärerna av CT:er anslutna parallellt. Det betyder att S1-terminalerna på alla CT:er är kopplade tillsammans och bildar en busledare. På samma sätt är S2-terminalerna på alla CT:er kopplade tillsammans för att bilda en annan busledare. Ett tripprelä är anslutet mellan dessa två busledare.

 Här, i figuren ovan antar vi att vid normala förhållanden matning A, B, C, D, E och F bärs strömmar IA, IB, IC, ID, IE och IF. Nu, enligt Kirchhoffs strömlag,

 Alla CT:er som används för differentialbusbarskydd har samma strömförhållande. Därför måste summan av alla sekundärströmmar också vara lika med noll.

 Nu, säg att strömmen genom reläet som är anslutet parallellt med alla CT:ers sekundärer, är iR, och iA, iB, iC, iD, iE och iF är sekundärströmmar. Nu, låt oss tillämpa KCL vid nod X. Enligt KCL vid nod X,

 Så det är klart att under normala förhållanden finns det ingen ström som går genom busbarskyddets tripprelä. Detta relä kallas generellt för Relä 87. Nu, säg att ett fel uppstår på någon av matningarna, utanför skyddszonen.

I så fall kommer felet ström att passera genom primären av CT:et för den matningen. Denna felflöde bidrar från alla andra matningar som är anslutna till bussen. Så, bidragen del av felflödet går genom motsvarande CT för respektive matning. Därför, vid detta fel villkor, om vi tillämpar KCL vid nod K, kommer vi fortfarande att få, i R = 0

Det betyder, vid externa felvillkor, finns det ingen ström som går genom relä 87. Nu överväg en situation när ett fel uppstår på bussen själv. Vid detta villkor bidrar även felflödet från alla matningar som är anslutna till bussen. Därför, vid detta villkor, är summan av alla bidragande felflöden lika med det totala felflödet.

Nu, vid felvägen finns det ingen CT. (vid externt fel, både felflöde och bidragande felflöde från olika matningar får CT i sina flödesvägar). Summan av alla sekundärströmmar är inte längre noll. Den är lika med sekundärsvärdet av felflödet. Nu, om vi tillämpar KCL vid noderna, kommer vi att få ett icke-nollvärde av i R.

 Så vid detta villkor börjar ström flöda genom relä 87 och det gör att circuitbrekernas korresponderande till de matningar som är anslutna till denna sektion av bussen tripas.

Eftersom alla inkommande och utgående matningar, som är anslutna till denna sektion av bussen, trippas blir bussen död. Detta differentiella busbarskyddsschema kallas också för strömdifferentialskydd av bussen.

Avdelat Busbarskydd

Vid förklaring av arbetssättet för strömdifferentialskydd av bussen, har vi visat en enkel icke-avdelad buss. Men i moderat högspänningsystem delas elbussen in i mer än en sektion för att öka systemets stabilitet.

Det görs eftersom, fel i en sektion av bussen inte ska störa andra sektioner av systemet. Därför skulle hela bussen avbrytas vid bussfel. Låt oss rita och diskutera skyddet av en buss med två sektioner.

Här begränsas busssektion A eller zon A av CT 1, CT2 och CT3 där CT1 och CT2 är matnings-CT:er och CT3 är bus-CT.

Spänningsdifferentialskydd

Strömdifferentialschema är känsligt endast när CT:erna inte mättsättas och behåller samma strömförhållande, fasvinkel fel under maximalt felvillkor. Detta är vanligtvis inte 80, särskilt, i fallet med ett externt fel på en av matningarna. CT:en på den defekta matningen kan mättsättas av totalström och konsekvent kommer den att ha mycket stora fel. P.g.a. detta stora fel, kan summan av sekundärströmmar av alla CT:er i en viss zon inte vara noll.

 Så det finns en stor risk att alla circuitbrekare associerade med denna skyddszon trippas även i fallet med ett externt stort fel. För att förhindra denna felaktiga operation av strömdifferentialbusbarskydd, ges 87-reläer med hög upptagningsström och tillräcklig tidsfördröjning. Den största besvärliga orsaken till strömtransformatorers mättsättning är den transitoriska dc-komponenten av kortslutningsströmmen.

Dessa svårigheter kan övervinnas genom att använda luftkärnade CT:er. Denna strömtransformator kallas också linjär kopplare. Eftersom kärnan av CT:en inte använder järn, är sekundärkarakteristiken av dessa CT:er, en rak linje. I spänningsdifferentialbusbarskydd är CT:erna för alla inkommande och utgående matningar anslutna i serie istället för att ansluta dem parallellt.

Sekundärerna av alla CT:er och differentialrelä bildar en sluten loop. Om polariteten för alla CT:er är korrekt matchad, är summan av spänning över alla CT:ers sekundärer noll. Därför skulle det inte finnas någon resulterande spänning över differentialreläet. När ett bussfel inträffar, är summan av alla CT:ers sekundärspänning inte längre noll. Därför skulle det finnas en ström som cirkulerar i loopen p.g.a. den resulterande spänningen. 

Eftersom denna loopström också går genom differentialreläet, aktiveras reläet för att tripa alla circuitbrekare associerade med den skyddade busszonen. Förutom när markfelsström är allvarligt begränsad av neutral impedans, finns det vanligtvis inget selektivitetproblem när ett sådant problem finns, löses det genom att använda ytterligare mer känslig reläutrustning inklusive en övervakande skyddrelä.

Betydelsen av selektiv isolering

Moderna system behöver isolera endast de defekta sektionerna för att minimera energiavbrott och säkerställa snabb felborttagning.