Diferenciālais aizsardzības mehānisms ģeneratoram

Ģeneratora diferenciālā aizsardzība

Ģeneratora diferenciālā aizsardzība galvenokārt aizsargā statora vītienus pret zemes defektiem un fāzes starpniecības defektiem. Statora vītiena defekti rada nozīmīgu apdraudējumu, kas var radīt smagu kaitējumu ģeneratoram. Lai aizsargātu statora vītienus, tiek izmantota diferenciālā aizsardzības sistēma, lai pēc iespējas ātrāk izdzēstu defektus, samazinot kaitējuma apjomu.

Merza - Price cirkulārā strāvas sistēma

Šajā aizsardzības shēmā salīdzina strāvas abās aizsargājamā daļas galdās. Normālā darbībā sekundāro strāvas transformatoru strāvas lielumi ir vienādi. Tomēr, kad notiek defekts, caur sistēmu plūst īsceļa strāva, kas rada strāvas lielumu atšķirību. Defekta gadījumā šī strāvas atšķirība tiek novirzīta caur releja darbības spuldziņu.

Kad strāva pārsniedz iepriekš noteikto slieksni, relē aizver savus kontaktus, aktivējot līdzstrāvas automātu, lai izolētu defektājošo daļu no pārējās sistēmas. Šāda aizsardzības mehānisma nosaukums ir Merza - Price cirkulārā strāvas sistēma, kas ir ļoti efektīva zemes defektu un fāzes starpniecības defektu uztveršanā un reaģēšanā uz tiem.

Diferenciālās aizsardzības sistēmas savienojums

Diferenciālā aizsardzības sistēmai nepieciešami divi identiski strāvas transformatori, kas tiek instalēti aizsargājamā zonas abās pusēs. Strāvas transformatoru sekundārie termināli tiek savienoti zvaigznē, un to beigu termināli tiek savienoti ar vadlīnijām. Relē spuldziņas tiek savienotas delta konfigurācijā. Strāvas transformatoru un relē neutrales punkti tiek savienoti ar kopīgu termināli. Šis specifiskais savienojuma veids nodrošina precīzu strāvas nelīdzsvarotības uztveršanu un ātru defekta izolāciju.

Relē tiek savienots caur trim vadlīniju ekvivalentpotenciāla punktiem, lai katrs strāvas transformators nesētu vienādu slogu. Jo katras vadlīnijas viduspunkts pārstāv tās ekvivalentpotenciāla punktu, relē tiek stratēģiski novietots šo vadlīniju viduspunktā.

Lai diferenciālā aizsardzības sistēma darbotos optimāli, ir svarīgi novietot relē spuldziņas tuvāk strāvas transformatoriem blakus galvenajam ceļam. To var panākt, ievietojot balansējošos rezistorus sērijā ar vadlīnijām, efektīvi pārvietojot ekvivalentpotenciāla punktus tuvāk galvenajam līdzstrāvas automātam.

Diferenciālās aizsardzības sistēmas darbības princips

Piemēram, ja tīkla R fāzē notiek izolācijas bojājums, izraisot defektu, tad strāvas transformatoru sekundāro strāvu kļūst nelīdzsvarota. Šī nelīdzsvara izraisa diferenciālo strāvu, kas plūst caur relē spuldziņu. Tādējādi relē aktivizējas un izdod trieciena komandu līdzstrāvas automātam, izolējot defektājošo daļu no pārējās sistēmas.

Tomēr šai aizsardzības sistēmai ir nozīmīga ierobežojuma: tā ir ļoti jūtīga pret transformatora magnetizācijas ieplūdes strāvu. Ieplūdes strāva var izraisīt relē nevajadzīgu darbību. Lai risinātu šo problēmu, tiek izmantota nobīdītā diferenciālā relē. Šāda veida relē atļauj noteiktu mērā nelīdzsvaroto strāvu plūst caur tās spuldziņu, neraizējot nevajadzīgu darbību.

Lai vēl vairāk samazinātu magnetizācijas ieplūdes strāvas ietekmi, dizainā tiek iekļauta ierobežojoša spuldziņa. Ierobežojošā spuldziņa efektīvi samazina ieplūdes strāvas ietekmi, padarot relē imūnu pret nevajadzīgu triecieni, ko izraisījusi magnetizācijas ieplūde. Relē ar šādu konfigurāciju pazīstami kā nobīdītās diferenciālās relēs.

Defekta scenārijs un relē darbība

Ja notiek defekts starp jebkuru divām fāzēm, piemēram, starp Y un B fāzēm, caur šīm divām fāzēm plūs īsceļa strāva. Šis defekts traucē strāvas transformatoru (CT) caurplūstošo strāvu līdzsvaram. Tādējādi diferenciālā strāva plūst caur relē darbības spuldziņu, izraisot relē triecienu un tā kontaktu atvēršanu, tādējādi izolējot defektājošo daļu no elektriskās sistēmas.

Problēmas ar diferenciālo aizsardzības sistēmu

Diferenciālā aizsardzības sistēmā parasti tiek izmantota neitrālās rezistences vada, lai mazinātu zemes defektu strāvas negatīvo ietekmi. Tomēr, ja zemes defekts notiek tuvu neitrālajam punktam, maza elektromotivitāte (emf) izraisa relatīvi mazu īsceļa strāvu, kas plūst caur neitrālo. Neitrālās zemes rezistence vēl vairāk samazina šo strāvu. Tādējādi tikai minimālā strāva nonāk relē. Kad šī maza strāva nav pietiekama, lai aktivizētu relē spuldziņu, defekts var palikt neatklāts, potenciāli izraisot kaitējumu ģeneratoram.

Modificētā diferenciālā aizsardzības sistēmas shēma

Lai risinātu minēto problēmu, tika izstrādāta uzlabota diferenciālā aizsardzības sistēmas shēma. Šajā modificētajā shēmā ir iekļauti divi atsevišķi elementi: viens, kas paredzēts fāzes defektu aizsardzībai, un otrs, kas paredzēts zemes defektu aizsardzībai.

Fāzes defektu aizsardzības elementi tiek savienoti zvaigznē kopā ar rezistoru. Savukārt zemes defektu relē tiek novietota starp zvaigznē savienotajiem fāzes elementiem un neitrālo punktu. Konkrēti, divi fāzes defektu elementi, kopā ar balansējošo rezistoru, tiek savienoti zvaigznē, un zemes defektu relē tiek savienota starp zvaigznē savienoto punktu un neitrālo vadlīniju. Šī konfigurācija uzlabo sistēmas spēju precīzi uztvert un reaģēt gan uz fāzes, gan zemes defektiem, palielinot kopējo diferenciālās aizsardzības sistēmas uzticamību.

Zvaigznē savienotais kontūras ir simetriska, nodrošinot, ka jebkura līdzsvarota pārplūduma strāva, kas izriet no strāvas cirkulācijas punkta, nestrādā caur zemes defektu relē. Tādējādi šajā sistēmā jūtīgā zemes defektu relē var darboties ar augstu stabilitātes līmeni, uztverot zemes defektus bez nevajadzīgas aktīvācijas normālām līdzsvarotām strāvas svārstībām.