Диференціальна захиста генератора

Диференціальна захиста генератора

Диференціальна захиста генератора головним чином захищає статорні витки від заземлення та міжфазних повідомлень. Повідомлення статорних витків становлять значну загрозу, здатну завдати серйозних пошкоджень генератору. Для захисту статорних витків використовується диференціальна система захисти, щоб якомога швидше усунути повідомлення, таким чином мінімізуючи ступінь пошкоджень.

Система циркулюючого струму Мерца-Прайза

У цій схемі захисту порівнюються струми на двох кінцях захищеного розділу. При нормальній роботі величини струмів в вторинних витках трансформаторів струму однакові. Однак при виникненні повідомлення короткозамкнений струм пройде через систему, що спричинить розбіжність величин струмів. Ця різниця струмів у разі повідомлення направляється через робочий виток реле.

Як тільки струм перевищує заданий поріг, реле замикане контакти, що запускає відключення автоматичного вимикача. Ця дія ізольує аварійний розділ від решти системи. Такий механізм захисту відомий як система циркулюючого струму Мерца-Прайза, який виявляється надзвичайно ефективним для виявлення та реагування на заземлення та міжфазні повідомлення.

Підключення диференціальної системи захисту

Диференціальна система захисту вимагає двох однакових трансформаторів струму, які встановлюються по обох сторонах захищеного розділу. Другі кінці цих трансформаторів струму підключаються в зірковій конфігурації, а їх кінцеві кінці з'єднуються через пілотні проводи. Одночасно витки реле підключаються в трикутній конфігурації. Нейтральні точки трансформаторів струму та реле потім з'єднуються з загальним терміналом. Ця конкретна схема з'єднання забезпечує точне виявлення нерівноваги струмів та дозволяє швидке виділення аварійного розділу.

Реле підключено до еквіпотенційних точок трьох пілотних проводів, щоб забезпечити, що кожен трансформатор струму несе рівну навантаженість. Оскільки середина кожного пілотного проводу представляє його еквіпотенційну точку, реле стратегічно розташовано в середині цих проводів.

Для оптимальної роботи диференціальної системи захисту важливо розташувати витки реле близько до трансформаторів струму поблизу основного контуру. Це можна досягти, вставляючи балансувальні резистори в серію з пілотними проводами, ефективно пересуваючи еквіпотенційні точки ближче до основного вимикача.

Принцип роботи диференціальної системи захисту

Нехай в мережі відбувається злам ізоляції на фазі R, що викликає повідомлення. В результаті струми в вторинних витках трансформаторів струму стають нерівноважними. Ця нерівновага створює диференціальні струми, які проходять через виток реле. В результаті реле активується та видає команду на відключення автоматичного вимикача, ізольуючи аварійний розділ від решти системи.

Однак, ця система захисту має значну обмеження: вона надзвичайно чутлива до напливового струму намагнічування трансформатора. Напливовий струм може спричинити невірну роботу реле. Для вирішення цієї проблеми використовується зміщений диференціальний реле. Цей тип реле дозволяє деякий рівень нерівноважного струму пройти через його виток без необхідності викликати непотрібну роботу.

Для подальшого зменшення впливу напливового струму намагнічування, в проект включається виток обмеження. Виток обмеження ефективно зменшує вплив напливового струму, роблячи реле невразливим до хибного відключення через напливовий струм намагнічування. Реле, оснащені такою конфігурацією, відомі як зміщені диференціальні реле.

Сценарій повідомлення та робота реле

При повідомленні між будь-якими двома фазами, наприклад, між фазами Y і B, короткозамкнений струм пройде через ці дві фази. Це повідомлення порушує баланс струмів, що проходять через трансформатори струму (ТС). В результаті диференціальний струм пройде через робочий виток реле, що призведе до відключення реле та відкриття його контактів, таким чином ізольуючи аварійний розділ від електричної системи.

Проблеми диференціальної системи захисту

У диференціальній системі захисту зазвичай використовується нейтральний резистивний провід, щоб знизити небажаний вплив струмів заземлення. Однак, коли заземлення відбувається близько до нейтральної точки, невелика електродвижуча сила (ЕДС) генерує відносно невеликий короткозамкнений струм, що проходить через нейтраль. Опір нейтрального заземлення ще більше зменшує цей струм. В результаті до реле доходить лише мінімальний струм. Оскільки цей невеликий струм недостатній для активування витка реле, повідомлення може залишитися невиявленим, що може призвести до пошкодження генератора.

Змінена схема диференціальної системи захисту

Для вирішення зазначеного вище питання була розроблена покращена схема диференціальної системи захисту. Ця змінена схема включає два окремі елементи: один призначений для захисту від фазових повідомлень, а інший — для захисту від заземлення.

Елементи захисту від фазових повідомлень підключені в зірковій конфігурації разом з резистором. Однак, реле захисту від заземлення розташоване між зірково-зв'язаними фазовими елементами та нейтральною точкою. Конкретно, два елементи захисту від фазових повідомлень, разом з балансувальним резистором, підключені в зірковій конфігурації, а реле захисту від заземлення підключене між зірковим з'єднанням та нейтральним пілотним проводом. Ця конфігурація підвищує здатність системи точно виявляти та реагувати на як фазові, так і заземлення, покращуючи загальну надійність диференціальної системи захисту.

Зірковоподібний контур відображає симетрію, забезпечуючи, що будь-який збалансований надлишковий струм, що походить з точки циркуляції струму, не пройде через реле захисту від заземлення. В результаті, в рамках цієї системи, чутливе реле захисту від заземлення може працювати з високим рівнем стабільності, надійно виявляючи заземлення без викликання хибного відключення через звичайні збалансовані коливання струму.