Differensskyddsrелеy

Definition

En differentiell skyddssäkring är en säkring vars fungerande beror på fasförskillnaden mellan två eller flera elektriska storheter. Den fungerar utifrån principen att jämföra fasvinkeln och magnituden av samma elektriska storheter.

Exempel

Ta till exempel jämförelsen av inmatnings- och utmatningsströmmen i ett överföringsled. Om magnituden av inmatningsströmmen i ledet överskrider den av utmatningsströmmen, indikerar det att ytterligare ström flyter genom det på grund av ett fel. Denna skillnad i ström kan aktivera den differentiella skyddssäkringen.

Viktiga villkor för fungerande

För att en differentiell skyddssäkring ska fungera korrekt måste följande villkor uppfyllas:

• Nätverket där säkringen används bör ha två eller flera liknande elektriska storheter.

• Dessa storheter bör ha en fasförskjutning på ungefär 180º.

Differentiella skyddssäkringar används för att skydda olika elektriska komponenter såsom generatorer, transformatorer, matningsledningar, stora motorer och busbar. De kan kategoriseras som följer:

• Strömdifferentiell säkring

• Spänningsdifferentiell säkring

• Bikupplad eller procentuell differentiell säkring

• Spänningsbalansdifferentiell säkring

Strömdifferentiell säkring

En strömdifferentiell säkring är en typ av säkring som upptäcker och reagerar på fasförskillnaden mellan strömmen som går in i ett elektriskt system och strömmen som går ut ur det. Figuren nedan illustrerar en uppställning där överströmsäkringar är anslutna för att fungera som en differentiell säkring.

Konfigurationen av överströmsäkringen visas i figuren nedan. Streckade linjen indikerar den sektion som är avsedd att skyddas. Strömmättransformatorer (CT) placeras vid båda ändarna av den skyddade zonen. Sekundärerna av dessa transformer är anslutna i serie via pilotledningar. Som ett resultat flyter strömmarna inducerade i CT:erna i samma riktning. Arbetsspolen av säkringen är ansluten till sekundärerna av CT:erna.

Under normala driftförhållanden är magnituderna av strömmarna i sekundärerna av strömmättransformatorerna (CT) identiska, vilket resulterar i nollström genom arbetsspolen. När ett fel uppstår blir dock magnituderna av strömmarna i CT-sekundärerna olikartade, vilket utlöser säkringen att börja fungera.

Bikupplad eller procentuell differentiell spole

Den bikupplade eller procentuella differentiella säkringen är den mest vanligt förekommande typen av differentiell säkring. Dess konfiguration liknar den av strömdifferentiell säkring. Den viktigaste skillnaden ligger i inklusionen av en ytterligare bromsspole, som är ansluten i pilotledningarna, som illustreras i figuren nedan.

Arbetsspolen är ansluten vid mitten av bromsspolen. När en felsignal uppstår blir strömförhållandet i strömmättransformatorerna obalanserat. Detta problem hanteras effektivt av bromsspolen.

Induktionsbaserad bikupplad differentiell säkring

Den induktionsbaserade bikupplade differentiella säkringen har en skiva som roterar fritt mellan elektromagneter. Varje elektromagnet är utrustad med en kopparskuggring, som kan röra sig in och ut ur elektromagneten. Skivan påverkas av både bromselementet och arbetselementet, vilket resulterar i en nettokraft som verkar på den.

När positionen av skuggringen är balanserad för både arbetselementet och bromselementet blir den resulterande momentet på ringen noll. Om ringen emellertid rör sig mot järnkärnan kommer ojämlika moment att utövas på ringen på grund av den kombinerade påverkan av arbetsspolen och bromsspolen.

Spänningsbalansdifferentiell säkring

Strömdifferentiell säkring är olämplig för skydd av matningsledningar. För att skydda matningsledningar används istället spänningsbalansdifferentiella säkringar. I en spänningsbalansdifferentiell säkringsuppställning placeras två identiska strömmättransformatorer vid varje ände av den skyddade zonen och är anslutna via pilotledningar.

Dessa säkringar är anslutna i serie med sekundärerna av strömmättransformatorerna. De är konfigurerade på ett sätt som garanterar att ingen ström passerar genom dem under normal drift. Spänningsbalansdifferentiell säkring använder luftkärnströmmättransformatorer, där spänningar induceras proportionellt mot strömmen som passerar genom dem.

När ett fel uppstår inom den skyddade zonen blir strömmarna i strömmättransformatorerna (CT) obalanserade. Denna obalans stör spänningarna i CT-sekundärerna. Som ett resultat börjar ström flöda genom arbetsspolen av säkringen. Säkringen aktiveras därefter och ger order till strömbrytaren att trippla och isolera den defekta delen av kretsen.