הגנה דיפרנציאלית של מנוע גנרטור
הגנה דיפרנציאלית של גנרטור
ההגנה הדיפרנציאלית לגנרטור מגינה בעיקר על סיבי הסטטור בפני תקלות קרקעית ובין פאזה לפאזה. תקלות בסיבי הסטטור מהוות איום משמעותי ויכולים לגרום נזק כבד לגנרטור. כדי להגן על סיבי הסטטור, משתמשים במערכת הגנה דיפרנציאלית כדי לנטרל את התקלות במהירות האפשרית, ובכך לצמצם את מימדי הנזק.
מערכת הזרם הסובב של מרץ-פריז
במפת הגנה זו, משווים את הזרמים בשני קצות החלק המוגן. במהלך פעולת רציפה, עוצמת הזרמים בערכות המשני של טרנספורמי הזרם שווה. עם זאת, כאשר מתרחשת תקלה, זרם קצר מעביר זרם דרך המערכת, מה שגורם לעוצמות הזרם להתפצל. ההבדל בזרם בתנאי התקלה מתבצע דרך סליל ההפעלה של הרילאה.
כאשר הזרם עולה מעל השיעור המוגדר מראש, הרילאה סוגרת את הקשרים שלה ומפעילה את ניתוק החשמל כדי לנטרל את החלק התקלתי מהמערכת. מערכת הגנה כזו ידועה כמערכת הזרם הסובב של מרץ-פריז, שהוכחה כיעילה מאוד בזיהוי והגנה על תקלות קרקעית ובין פאזה לפאזה.
חיבור מערכת ההגנה הדיפרנציאלית
מערכת ההגנה הדיפרנציאלית דורשת שני טרנספורמי זרם זהים, שמתקינים משני צידי האזור המוגן. הקצוות המשניים של טרנספורמי הזרם מחוברים בהצגה כוכבית, והקצוות שלהם מחוברים באמצעות חוטי פיקוד. באותו זמן, סליילי הרילאה מחוברים בהצגה דלתא. נקודות האפס של טרנספורמי הזרם והרילאה מחוברות לנקודת קשר משותפת. מבנה החיבור הספציפי הזה מבטיח זיהוי מדויק של אי-איזון בזרמים ומאפשר נטרול מהיר של התקלות.
הרילאה מחוברת בין נקודות הפוטנציאל השווה של שלושת חוטי הפיקוד כדי לוודא שכל טרנספורם זרם נשען באותה מידה. מאחר והאמצע של כל חוט פיקוד מייצג את נקודת הפוטנציאל השווה שלו, הרילאה ממוקמת אסטרטגית באמצע החוטים הללו.
כדי שהמערכת הדיפרנציאלית תעבוד באופן אופטימלי, חשוב להניח את סליילי הרילאה קרוב לטרנספורמי הזרם ליד המעגל הראשי. ניתן להשיג זאת על ידי הכנסתנגדים מאוזנים בסידרה עם חוטי הפיקוד, מה שמוביל את נקודות הפוטנציאל השווה קרוב יותר לנתק החשמל הראשי.
עקרון ההפעלה של מערכת ההגנה הדיפרנציאלית
בהנחה שתוך הפאזה R של הרשת מתרחש ברירה מבודדת, המגרה תקלה. כתוצאה מכך, הזרמים בערכים המשניים של טרנספורמי הזרם נעשים לא מאוזנים. האי-איזון הזה יוצר זרמים דיפרנציאליים שנעים דרך סליל הרילאה. כתוצאה מכך, הרילאה מפעילה ומפעילה פקודה לנתק את הנתק, מנתקת את החלק התקלתי מהמערכת.
עם זאת, למערכת הגנה זו יש מגבלה משמעותית: היא רגישה מאוד לזרם התחלת הפעולה של הטרנספורם. זרם ההתחלה יכול לגרום לרילאה לפעול בצורה לא נכונה. כדי להתמודד עם הבעיה הזו, משתמשים ברילאה דיפרנציאלית מוטה. רילאה מסוג זה מאפשרת מעבר של מפל זרם מסוים דרך סליליה מבלי להפעיל פעולה מיותרת.
כדי להפחית עוד יותר את השפעת זרם ההתחלה, מוסיפים למבנה סליל מכשול. הסליל המכשול מפחית בצורה יעילת את השפעת זרם ההתחלה, מה שהופך את הרילאה unsusceptible לתפעול שגוי עקב זרם ההתחלה. רילאות מצוידות בהגדרה כזו מכונות רילאות דיפרנציאליות מוטות.
תרחיש תקלה והפעלת הרילאה
כאשר מתרחשת תקלה בין כל שתי פאזות, למשל בין הפאזות Y ו-B, זרם קצר יעבור דרך שתי הפאזות הללו. התקלה הזו מפריעה לאיזון הזרמים העובר דרך טרנספורמי הזרם (CTs). כתוצאה מכך, זרם דיפרנציאלי עובר דרך סליל ההפעלה של הרילאה, מה שגורם לרילאה לנוע ולפתוח את הקשרים שלה, ובכך לנתק את החלק התקלתי מהמערכת החשמלית.
בעיות במערכת ההגנה הדיפרנציאלית
במערכת הגנה דיפרנציאלית, בדרך כלל משתמשים בחוט התנגדות נייטרלי כדי להפחית את השפעות הלא רצויות של זרמי התקלות קרקעית. עם זאת, כאשר מתרחשת תקלה קרקעית קרוב לנקודה הניטרלית, מתח קטן יוצר זרם קצר יחסית הנע דרך הנייטרל. ההתנגדות של הארצות הניטרלית מפחיתה עוד יותר את הזרם. כתוצאה מכך, רק זרם קטן מגיע לרילאה. מאחר וזרם קטן זה אינו מספיק להפעיל את סליל הרילאה, התקלה עשוי להיות בלתי נראית, מה שיכול להוביל לנזק לגנרטור.
תוכנית מערכת הגנה דיפרנציאלית משופרת
כדי להתמודד עם הבעיה הנזכרת, פותחה תוכנית מערכת הגנה דיפרנציאלית משופרת. תוכנית משופרת זו כוללת שני אלמנטים שונים: אחד שתוכנן להגנה על תקלות פאזה ואחר לשימור תקלות קרקעית.
אלמנטי ההגנה נגד תקלות פאזה מחוברים בהצגה כוכבית יחד עם נגד. בינתיים, הרילאה להגנה על תקלות קרקעית ממוקמת בין אלמנטי הפאזה המחוברים בכוכב לבין נקודת האפס. ספציפית, שני אלמנטי תקלת פאזה, יחד עם נגד מאוזן, מחוברים בהצגה כוכבית, והרילאה להגנה על תקלות קרקעית מחוברת בין החיבור הכוכבי לחוט הפיקוד הניטרלי. מבנה זה משפר את יכולת המערכת לזהות ולהגיב הן לתקלות פאזה והן לתקלות קרקעית, ומשפר את האמינות הכוללת של מערכת ההגנה הדיפרנציאלית.
הمدار המחובר בכוכב מראה סימטריה, המבטיחת כי כל זרם עודף מאוזן הנובע מהנקודה המתגלגלת של הזרם לא יעבור דרך הרילאה להגנה על תקלות קרקעית. כתוצאה מכך, בתוך מערכת זו, הרילאה המרגישה להגנה על תקלות קרקעית יכולה לפעול ברמה גבוהה של יציבות, מזהה באופן אמין תקלות קרקעית מבלי להינתק על ידי תנודות נורמליות של זרם מאוזן.
