Diferencijalna zaštita generatora

Diferencijalna zaštita generatora

Diferencijalna zaštita generatora uglavnom štiti statorne viti od zemljanih i fazno-faznih grešaka. Greške u statornim vitima predstavljaju značajan rizik, sposoban da izazove ozbiljnu štetu generatoru. Zaštita statornih viti se ostvaruje korišćenjem diferencijalnog sistema zaštite, koji brzo isključuje greške, smanjujući time stepen oštećenja.

Merz-Prize cirkulacioni strujni sistem

U ovom sistemu zaštite poređuju se struje na dva kraja zaštićenog odeljka. Tijekom normalne operacije, intenziteti struja u sekundarnim vitanjima transformatora struje su jednaki. Međutim, kada dođe do greške, kroz sistem teče struja kratkog spoja, što dovodi do divergiranja intenziteta struja. Ova razlika u strujama pri grešci proističe kroz radni bobinu releja.

Kada struja premaši postavljeni prag, relej zatvara svoje kontakti, aktivirajući prekidnik da skoči. Ova akcija izoluje defektan odeljak od ostatak sistema. Takav mehanizam zaštite poznat je kao Merz-Prize cirkulacioni strujni sistem, koji je vrlo efikasan u otkrivanju i reagovanju na zemljane i fazno-fazne greške.

Povezivanje diferencijalnog sistema zaštite

Diferencijalni sistem zaštite zahteva dva identična transformatora struje, koji se instaliraju sa obe strane zaštićenog područja. Sekundarna terminala ovih transformatora struje su povezana u zvjezdastu konfiguraciju, a njihovi krajevi su povezani putem pilotnih žica. Srednjim vremenom, bobine releja su povezane u delta konfiguraciju. Neutralni tačke transformatora struje i releja su zatim povezane na zajedničku terminal. Ova specifična shema povezivanja osigurava tačno otkrivanje neravnoteža struja i omogućava brzu izolaciju greški.

Relej je povezan preko ekvipotencijalnih tačaka tri pilotne žice kako bi svaki transformator struje nosio jednak opterećenje. Budući da središnja tačka svake pilotne žice predstavlja njenu ekvipotencijalnu tačku, relej je strategijski pozicioniran na središtu ovih žica.

Da bi diferencijalni sistem zaštite optimalno funkcionišao, važno je smjestiti bobine releja blizu transformatora struje uz glavni krug. To se može postići umetanjem balansirajućih otpornika u seriju sa pilotnim žicama, efektivno približavajući ekvipotencijalne tačke bliže glavnom prekidniku.

Način rada diferencijalnog sistema zaštite

Pretpostavimo da dođe do propadanja izolacije na R fazi mreže, što pokreće grešku. Kao rezultat, struje u sekundarnim vitanjima transformatora struje postaju neravnotežne. Ova neravnoteža generiše diferencijalne struje koje teku kroz bobinu releja. Relej se aktivira i izdaje naredbu prekidniku da skoči, izolujući defektan odeljak od ostatak sistema.

Međutim, ovaj sistem zaštite ima značajan nedostatak: vrlo je osjetljiv na magnetizacijsku ulaznu struju transformatora. Ulazna struja može dovesti do nepravilnog funkcionisanja releja. Da bi se ovo rešilo, koristi se ublaženi diferencijalni relej. Ovaj tip releja dopušta da određena razina neravnotežne struje prođe kroz njegovu bobinu bez potrebe za neophodnim radom.

Za dalje smanjenje uticaja magnetizacijske ulazne struje, u dizajn se uključuje ograničavajuća bobina. Ograničavajuća bobina efektivno smanjuje uticaj ulazne struje, čineći relej imun na lažne skokove uzrokovane magnetizacijskom ulaznom strujom. Reliji opremljeni takvim dizajnom poznati su kao ublaženi diferencijalni releji.

Scenarij greške i rad releja

Kada dođe do greške između bilo koje dvije faze, na primer, između faza Y i B, kroz te dvije faze će teći struja kratkog spoja. Ova greška ruši ravnotežu struja koje teku kroz transformatore struje (CTs). Kao rezultat, diferencijalna struja prođe kroz radnu bobinu releja, što dovodi do skoka releja i otvaranja njegovih kontakata, izolujući defektan odeljak od električnog sistema.

Problemi sa diferencijalnim sistemom zaštite

U diferencijalnom sistemu zaštite, obično se koristi neutralna otpornička žica kako bi se smanjili negativni efekti zemljanih struja greške. Međutim, kada dođe do zemljane greške blizu neutralne tačke, mala elektromotorna sila (emf) generiše relativno malu struju kratkog spoja koja teče kroz neutral. Otpor zemljanja neutralne tačke dalje smanjuje ovu struju. Kao rezultat, samo minimalna struja dostiže relej. Budući da ova mala struja nije dovoljna da aktivira bobinu releja, greška može ostati neotkrivena, što može dovesti do oštećenja generatora.

Modifikovana shema diferencijalnog sistema zaštite

Da bi se rešili navedeni problem, razvijena je poboljšana shema diferencijalnog sistema zaštite. Ova modifikovana shema uključuje dva različita elementa: jedan dizajniran za zaštitu od faznih grešaka i drugi za zaštitu od zemljanih grešaka.

Elementi za zaštitu od faznih grešaka su povezani u zvjezdastu konfiguraciju uz otpornik. Srednjim vremenom, relej za zemljane greške je pozicioniran između zvjezdasto povezanih faznih elemenata i neutralne tačke. Specifično, dva elementa za fazne greške, zajedno s balansirajućim otpornikom, su povezani u zvjezdastom obliku, a relej za zemljane greške je zatim povezan između zvjezdaste veze i neutralne pilotne žice. Ova konfiguracija unapređuje sposobnost sistema da tačno otkrije i reaguje na boj faznih i zemljanih grešaka, poboljšavajući ukupnu pouzdanost diferencijalnog sistema zaštite.

Zvjezdasto povezani krug pokazuje simetriju, osiguravajući da bilo koja uravnotežena prekomjerna struja iz točke cirkulacije struje ne prođe kroz relej za zemljane greške. Kao rezultat, unutar ovog sistema, osetljivi relej za zemljane greške može raditi sa visokim stupnjem stabilnosti, pouzdano otkrivajući zemljane greške bez da se aktivira zbog normalnih fluktuacija uravnotežene struje.