Štitnica za šinovod | Shema diferencijalne zaštite šinovoda

U ranijim danima zaštitu šinovodnika osiguravali su samo konvencionalni releji za preopterećenje. Međutim, želi se da greška u bilo kojem priključku ili transformatoru povezanom s šinovodnikom ne smeta sustavu šinovodnika. Uzimajući to u obzir, vremenski postavljanje releja za zaštitu šinovodnika čini se dugim. Stoga kada dođe do greške na samom šinovodniku, potrebno je dugo vremena da se šinovodnik izolira od izvora, što može dovesti do velikog oštećenja u sustavu šinovodnika.
U nedavnoj prošlosti, releji za zaštitu druge zone rastojanja na ulaznom priključku, s radnim vremenom od 0,3 do 0,5 sekunde, primjenjuju se za zaštitu šinovodnika.
Međutim, ova shema također ima glavnu nedostatak. Ova shema zaštite ne može razlikovati oštećeni dio šinovodnika.
Danas električni sustav snage radi s ogromnom količinom snage. Stoga bilo kakva prekida u cijelom sustavu šinovodnika može dovesti do velikih gubitaka za tvrtku. Stoga postaje nužno izolirati samo oštećeni dio šinovodnika tijekom greške na šinovodniku.

Još jedan nedostatak sheme zaštite druge zone rastojanja jest taj što ponekad vrijeme očistavanja nije dovoljno kratko kako bi se osigurala stabilnost sustava.
Za prevladavanje navedenih teškoća, diferencijalna shema zaštite šinovodnika s radnim vremenom manjim od 0,1 sekunde, često se primjenjuje na mnoge SHT sustave šinovodnika.

Diferencijalna zaštita šinovodnika

Diferencijalna zaštita struje

Shema zaštite šinovodnika, uključuje Kirchhoffov zakon struje, koji kaže da je ukupna struja koja ulazi u električni čvor točno jednaka ukupnoj struji koja ga napušta.
Stoga je ukupna struja koja ulazi u odjeljak šinovodnika jednaka ukupnoj struji koja ga napušta.

Princip diferencijalne zaštite šinovodnika vrlo je jednostavan. Ovdje su sekundarni dijelovi CT-ova spojeni paralelno. To znači, S1 terminali svih CT-ova spojeni zajedno i formiraju šinovodni provod. Slično tome, S2 terminali svih CT-ova spojeni zajedno formiraju još jedan šinovodni provod.
Relej za prekid spojen je između ova dva šinovodna provoda.

Ovdje, na slici iznad pretpostavljamo da u normalnom stanju priključci A, B, C, D, E i F nosi struju IA, IB, IC, ID, IE i IF.
Sada, prema Kirchhoffovom zakonu struje,

Sve CT-ove koristeći se za diferencijalnu zaštitu šinovodnika imaju isti omjer struje. Stoga zbroj svih sekundarnih struja mora biti jednak nuli.

Sada, recimo da struja kroz relej spojen paralelno sa svim sekundarnim dijelovima CT-ova, jest iR, i iA, iB, iC, iD, iE i iF su sekundarne struje.
Sada, primijenimo KCL na čvor X. Prema KCL na čvoru X,

Vidimo da pod normalnim uvjetima nema struje koja protječe kroz relej za zaštitu šinovodnika. Taj relej općenito se naziva Relej 87. Recimo da se dogodi greška na bilo kojem priključku, izvan zaštićene zone. U tom slučaju, greška će proći kroz primarni dijelove CT-ova tog priključka. Ova greška će biti doprinijesena od svih ostalih priključaka povezanih s šinovodnikom. Stoga, doprinijesen dio greške struje protjecat će kroz odgovarajući CT odgovarajućeg priključka. Stoga, pod ovim uslovi mačke, ako primijenimo KCL na čvor K, dobivat ćemo, iR = 0.

To znači, pod vanjskim uslovi mačke, nema struje koja protječe kroz relej 87. Sada promotrimo situaciju kada se greška dogodi na samom šinovodniku.
Pod ovim uslovima, greška struja doprinijese sve priključke povezane s šinovodnikom. Stoga, pod ovim uslovima, zbroj svih doprinijesenih grešaka struje jednak je ukupnoj greški struje.
Sada, na putu greške nema CT-a. (pri vanjskoj grešci, i greška struja i doprinijesen dio struje od različitih priključaka prolaze kroz CT u svojoj stazi protoka).

Zbroj svih sekundarnih struja više nije jednak nuli. Jednak je sekundarnom ekvivalentu greške struje.
Sada, ako primijenimo KCL na čvorove, dobivat ćemo nenultu vrijednost iR.
Stoga, pod ovim uslovima, struja počinje protjecati kroz relej 87, što dovodi do prekida prekidača vezanih za sve priključke povezane s ovim odjeljkom šinovodnika.
Budući da su svi dolazni i odlazni priključci, povezani s ovim odjeljkom šinovodnika, prekinuti, šinovodnik postaje mrtav.
Ova diferencijalna shema zaštite šinovodnika također se naziva diferencijalna zaštita struje šinovodnika.

Diferencijalna zaštita sekcionaliziranog šinovodnika

Tijekom objašnjenja principa rada diferencijalne zaštite struje šinovodnika, pokazali smo jednostavni nesekcionalizirani šinovodnik. Ali u umjereno visokom naponu električni šinovodnik se sekcionalizira u više odjeljaka kako bi se povećala stabilnost sustava. To se radi jer greška u jednom odjeljku šinovodnika ne smije ometati drugi odjeljak sustava. Stoga, tijekom greške na šinovodniku, cijeli šinovodnik bi bio prekinut.
Prikazajmo i raspravimo o zaštiti šinovodnika s dvama odjeljcima.

Ovdje, odjeljak šinovodnika A ili zona A ograničena je CT1, CT2 i CT3 gdje su CT1 i CT2 CT-ovi priključaka, a CT3 je CT šinovodnika.
Slično tome, odjeljak šinovodnika B ili zona B ograničena je CT4, CT5 i CT6 gdje je CT4 CT šinovodnika, a CT5 i CT6 su CT-ovi priključaka.
Stoga, zone A i B preklapaju se kako bi se osiguralo da nema zone ostavljene izvan ove sheme zaštite šinovodnika.
ASI terminali CT1, 2 i 3 spojeni su zajedno kako bi formirali sekundarni šinovod ASI;
BSI terminali CT4, 5 i 6 spojeni su zajedno kako bi formirali sekundarni šinovod BSI.
S2 terminali svih CT-ova spojeni su zajedno kako bi formirali zajednički šinovod S2.
Sada, relej za zaštitu šinovodnika 87A za zonu A spojen je između šinovodnika ASI i S2.
Relej 87B za zonu B spojen je između šinovodnika BSI i S2.
Ova sekcija diferencijalne sheme zaštite šinovodnika radi na nekom način kao jednostavna diferencijalna zaštita struje šinovodnika.
To jest, bilo kakva greška u zoni A, prekidaće samo CB