การป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักๆ คือการปกป้องวงจรขดลวดสเตเตอร์จากการเกิดความผิดพลาดทางดินและระหว่างเฟส การผิดพลาดในวงจรขดลวดสเตเตอร์เป็นภัยคุกคามที่สำคัญ สามารถทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อป้องกันวงจรขดลวดสเตเตอร์ ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลถูกใช้งานเพื่อกำจัดความผิดพลาดในเวลาสั้นที่สุด ซึ่งช่วยลดความเสียหายที่เกิดขึ้นได้

ระบบ Merz-Prize Circulating Current System

ในการป้องกันตามแผนนี้ กระแสไฟฟ้าที่สองปลายของส่วนที่ต้องการป้องกันจะถูกเปรียบเทียบ ในภาวะการทำงานปกติ ขนาดของกระแสไฟฟ้าในขดลวดรองของทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าจะเท่ากัน แต่เมื่อมีความผิดพลาดเกิดขึ้น กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากวงจรลัดวงจรจะไหลผ่านระบบ ทำให้ขนาดของกระแสไฟฟ้าแตกต่างกัน ความแตกต่างของกระแสภายใต้ภาวะความผิดพลาดนี้จะถูกส่งผ่านไปยังขดลวดทำงานของรีเลย์

เมื่อกระแสไฟฟ้าเกินค่าที่กำหนดไว้ รีเลย์จะปิดคอนแทค ทำให้เบรกเกอร์วงจรกระทำ โดยแยกส่วนที่มีความผิดพลาดออกจากส่วนอื่นๆ ของระบบ การป้องกันตามกลไคนี้เรียกว่าระบบ Merz-Prize circulating current system ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงในการตรวจจับและตอบสนองต่อความผิดพลาดทางดินและการผิดพลาดระหว่างเฟส

การเชื่อมต่อของระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลต้องการทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าสองตัวที่เหมือนกัน ซึ่งติดตั้งที่ด้านใดด้านหนึ่งของโซนที่ต้องการป้องกัน ปลายขดลวดรองของทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้านี้เชื่อมต่อในรูปแบบดาว และปลายของขดลวดเหล่านี้เชื่อมต่อด้วยสายนำทาง ในขณะเดียวกัน ขดลวดรีเลย์เชื่อมต่อในรูปแบบสามเหลี่ยม จุดกลางของทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าและรีเลย์เชื่อมต่อเข้ากับจุดศูนย์กลางที่เดียวกัน การเชื่อมต่อแบบนี้ช่วยให้การตรวจจับความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าแม่นยำและทำให้การแยกส่วนที่มีความผิดพลาดเป็นไปอย่างรวดเร็ว

รีเลย์เชื่อมต่อระหว่างจุดศักย์เท่าของสายนำทางทั้งสามเพื่อให้แน่ใจว่าทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าแต่ละตัวแบกรับภาระเท่ากัน เนื่องจากจุดกลางของสายนำทางแต่ละเส้นเป็นจุดศักย์เท่า รีเลย์จึงวางอยู่ที่จุดกลางของสายเหล่านี้

เพื่อให้ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ควรวางขดลวดรีเลย์ใกล้กับทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าที่อยู่ใกล้กับวงจรหลัก ซึ่งสามารถทำได้โดยการใส่ตัวต้านทานบาลานซ์ในสายนำทาง ทำให้จุดศักย์เท่าเคลื่อนที่เข้าใกล้วงจรเบรกเกอร์หลัก

หลักการการทำงานของระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียล

สมมติว่าเกิดการชำรุดของฉนวนในเฟส R ของระบบ ทำให้เกิดความผิดพลาด ผลคือ กระแสไฟฟ้าในขดลวดรองของทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าไม่สมดุล ความไม่สมดุลนี้สร้างกระแสไฟฟ้าดิฟเฟอเรนเชียลที่ไหลผ่านขดลวดรีเลย์ ทำให้รีเลย์ทำงานและส่งคำสั่งให้เบรกเกอร์วงจรกระทำ แยกส่วนที่มีความผิดพลาดออกจากส่วนอื่นๆ ของระบบ

อย่างไรก็ตาม ระบบป้องกันนี้มีข้อจำกัดที่สำคัญ คือ มีความไวต่อกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการกระตุ้นของทรานสฟอร์เมอร์ กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการกระตุ้นอาจทำให้รีเลย์ทำงานผิดพลาด ในการแก้ไขปัญหานี้ รีเลย์แบบดิฟเฟอเรนเชียลที่มีความลำเอียงถูกนำมาใช้ รีเลย์ประเภทนี้อนุญาตให้มีกระแสไฟฟ้าที่ไม่สมดุลบางส่วนผ่านขดลวดโดยไม่กระทำโดยไม่จำเป็น

เพื่อลดผลกระทบจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการกระตุ้น ได้มีการเพิ่มขดลวดควบคุมเข้ามาในการออกแบบ ขดลวดควบคุมนี้ช่วยลดอิทธิพลของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการกระตุ้น ทำให้รีเลย์ไม่ทำงานผิดพลาดเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการกระตุ้น รีเลย์ที่มีการกำหนดแบบนี้เรียกว่ารีเลย์แบบดิฟเฟอเรนเชียลที่มีความลำเอียง

สถานการณ์ความผิดพลาดและการทำงานของรีเลย์

เมื่อมีความผิดพลาดเกิดขึ้นระหว่างเฟสใดๆ เช่น ระหว่างเฟส Y และ B กระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะไหลผ่านเฟสทั้งสองนี้ ความผิดพลาดนี้ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า (CTs) ไม่สมดุล ผลคือ กระแสไฟฟ้าดิฟเฟอเรนเชียลจะไหลผ่านขดลวดทำงานของรีเลย์ ทำให้รีเลย์ทำงานและเปิดคอนแทค แยกส่วนที่มีความผิดพลาดออกจากระบบไฟฟ้า

ปัญหาของระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ในระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียล สายไฟต้านทานกลางมักถูกใช้เพื่อลดผลกระทบจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการผิดพลาดทางดิน แต่เมื่อมีความผิดพลาดทางดินเกิดขึ้นใกล้จุดกลาง แรงดันไฟฟ้าเล็กๆ จะสร้างกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่ค่อนข้างเล็กที่ไหลผ่านจุดกลาง ความต้านทานของการต่อพื้นดินจะลดกระแสไฟฟ้านี้ลง ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ถึงรีเลย์น้อยมาก กระแสไฟฟ้าที่น้อยนี้ไม่เพียงพอที่จะกระทำให้ขดลวดรีเลย์ทำงาน ทำให้ความผิดพลาดอาจไม่ถูกตรวจจับและนำไปสู่ความเสียหายของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แผนการปรับปรุงระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ในการแก้ไขปัญหาที่กล่าวมา แผนการปรับปรุงระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลได้ถูกพัฒนาขึ้น แผนการปรับปรุงนี้รวมถึงองค์ประกอบสองอย่าง: หนึ่งสำหรับการป้องกันความผิดพลาดระหว่างเฟส และอีกอย่างสำหรับการป้องกันความผิดพลาดทางดิน

องค์ประกอบการป้องกันความผิดพลาดระหว่างเฟสเชื่อมต่อในรูปแบบดาวพร้อมตัวต้านทาน ในขณะที่รีเลย์ป้องกันความผิดพลาดทางดินวางอยู่ระหว่างองค์ประกอบเฟสที่เชื่อมต่อในรูปแบบดาวและจุดกลาง อย่างเฉพาะเจาะจง องค์ประกอบความผิดพลาดระหว่างเฟสสองตัว พร้อมตัวต้านทานบาลานซ์ เชื่อมต่อในรูปแบบดาว และรีเลย์ป้องกันความผิดพลาดทางดินเชื่อมต่อระหว่างการเชื่อมต่อแบบดาวและสายนำทางกลาง การเชื่อมต่อแบบนี้ช่วยให้ระบบสามารถตรวจจับและตอบสนองต่อความผิดพลาดระหว่างเฟสและทางดินได้อย่างแม่นยำ ทำให้ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

วงจรเชื่อมต่อแบบดาวแสดงความสมมาตร ทำให้กระแสไฟฟ้าที่สมดุลใดๆ ที่มาจากจุดหมุนเวียนของกระแสจะไม่ผ่านรีเลย์ป้องกันความผิดพลาดทางดิน ผลคือ ในระบบดังกล่าว รีเลย์ป้องกันความผิดพลาดทางดินที่มีความไวสามารถทำงานได้อย่างมั่นคง ตรวจจับความผิดพลาดทางดินได้อย่างเชื่อถือได้โดยไม่ถูกกระตุ้นโดยการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าที่สมดุลตามปกติ