Реле диференційного захисту

Визначення

Реле диференційної захисти — це реле, операція якого залежить від фазової різниці двох або більше електричних величин. Його робота базується на принципі порівняння фазового кута та амплітуди однакових електричних величин.

Приклад

Розглянемо порівняння вхідного та вихідного струмів лінії передачі як приклад. Якщо амплітуда вхідного струму лінії передачі перевищує амплітуду вихідного струму, це свідчить про те, що через неї пропускається додатковий струм через аварію. Ця різниця у струмі може активувати реле диференційної захисти.

Необхідні умови для роботи

Для правильного функціонування реле диференційної захисти повинні бути виконані наступні умови:

• Мережа, в якій використовується реле, має мати два або більше однакових електричних параметрів.

• Ці параметри мають мати фазове зсування приблизно 180º.

Реле диференційної захисти використовуються для захисту різних електричних компонентів, таких як генератори, трансформатори, питаючі лінії, великі мотори та шини. Вони можуть бути класифіковані наступним чином:

• Струмове реле диференційної захисти

• Напругове реле диференційної захисти

• Зміщене або відсоткове реле диференційної захисти

• Реле диференційної захисти з рівновагою напруги

Струмове реле диференційної захисти

Струмове реле диференційної захисти — це тип реле, який виявляє та реагує на фазову різницю між струмом, що входить до електричної системи, та струмом, що виходить з неї. На малюнку нижче показано схему, де перехідні реле з'єднані для функціонування як реле диференційної захисти.

На малюнку нижче показана конфігурація перехідного реле. Пунктирна лінія вказує на секцію, яка має бути захищена. Трансформатори струму (ТС) розташовані на обох кінцях захищеного ділянки. Секундарні обмотки цих трансформаторів з'єднані послідовно через пілотні проводи. В результаті струми, індуковані в ТС, протікають в одному напрямку. Робоча обмотка реле з'єднана з секундарними обмотками ТС.

При нормальних умовах роботи амплітуди струмів у секундарних обмотках трансформаторів струму (ТС) однакові, що призводить до нульового струму, що протікає через робочу обмотку. Однак, коли відбувається аварія, амплітуди струмів у секундарних обмотках ТС стають нерівними, що спричиняє запуск реле.

Зміщене або відсоткове реле диференційної захисти

Зміщене або відсоткове реле диференційної захисти — найпоширеніший тип реле диференційної захисти. Його конфігурація подібна до конфігурації струмового реле диференційної захисти. Основна відмінність полягає в тому, що додається додаткова обмотка змічення, яка з'єднана через пілотні проводи, як показано на малюнку нижче.

Робоча обмотка з'єднана посередині обмотки змічення. Коли відбувається аварійний струм, стає нерівним відношення струмів у трансформаторах струму. Однак, ця проблема ефективно вирішується обмоткою змічення.

Індукційне зміщене реле диференційної захисти

Індукційне зміщене реле диференційної захисти має диск, який вільно обертається між електромагнітами. Кожен електромагніт оснащений медним кільцем затінення, яке може переміщатися вглиб та назовні електромагніту. Диск впливає як на елементи змічення, так і на елементи управління, що призводить до виникнення загальної сили, що діє на нього.

Коли положення кільця затінення відповідає рівновазі для обох елементів управління та змічення, загальний момент, що діє на кільце, стає нульовим. Однак, якщо кільце переміщується в бік залізного сердечника, на нього будуть діяти нерівні моменти завдяки поєднаному впливу обмоток управління та змічення.

Реле диференційної захисти з рівновагою напруги

Струмове реле диференційної захисти не підходить для захисту питаючих ліній. Для захисту питаючих ліній використовуються реле диференційної захисти з рівновагою напруги. У схемі реле диференційної захисти з рівновагою напруги, два однакові трансформатори струму розташовані на обох кінцях захищеної ділянки та з'єднані через пілотні проводи.

Ці реле з'єднані послідовно з секундарними обмотками трансформаторів струму. Вони налаштовані таким чином, що при нормальній роботі через них не проходить струм. Реле диференційної захисти з рівновагою напруги використовують трансформатори струму з повітряним сердечником, де напруги індукуються пропорційно струму, що протікає через них.

Коли відбувається аварія в межах захищеної ділянки, струми у трансформаторах струму (ТС) стають нерівними. Ця нерівність порушує напруги у секундарних обмотках ТС. В результаті, струм починає протікати через робочу обмотку реле. Відповідно, реле активується та надсилає команду на автоматичний вимикач, що спричиняє його відключення та ізоляцію аварійного ділянки цепи.