Захист шин | Схема диференційного захисту шин

У початкові дні для захисту шин використовувалися лише традиційні реле перегрузки струму. Однак бажано, щоб аварія на будь-якому підводі або трансформаторі, підключеному до шин, не заважала системі шин. Враховуючи це, час налаштування релейного захисту шин зробили довшим. Тому коли аварія відбувається безпосередньо на шинах, на ізоляцію шин від джерела витрачається багато часу, що може призвести до значних пошкоджень системи шин.
Недавно для захисту шин почали використовувати реле зонного захисту на входному підводі з часом дії 0,3-0,5 секунди.
Але ця схема має також основний недолік. Ця система захисту не може визначити аварійний розділ шин.
Сьогодні електрична система працює з великою кількістю енергії. Тому будь-яка перебоя в повній системі шин призводить до великого збитку для компанії. Тому стає важливим ізольувати лише аварійний розділ шин під час аварії.

Інший недолік схеми зонного захисту полягає в тому, що іноді час очищення не достатньо короткий, щоб забезпечити стабільність системи.
Для подолання вищевказаних труднощів загальновживаною стала схема диференціального захисту шин з часом дії меншим за 0,1 сек., яка часто застосовується у багатьох SHT-системах шин.

Диференціальний захист шин

Диференціальний захист струму

Схема захисту шин базується на законі Кірхгофа для струмів, який стверджує, що загальний струм, що входить в електричну точку, дорівнює загальному струму, що виходить з цієї точки.
Таким чином, загальний струм, що входить в розділ шин, дорівнює загальному струму, що виходить з розділу шин.

Принцип диференціального захисту шин дуже простий. Тут вторичні обмотки ТТ підключені паралельно. Це означає, що кінці S1 всіх ТТ підключені разом і утворюють шину. Аналогічно, кінці S2 всіх ТТ підключені разом, формуючи іншу шину.
Реле відключення підключене між цими двома шинами.

На малюнку вище ми припускаємо, що в нормальних умовах підводи A, B, C, D, E і F носіть струми IA, IB, IC, ID, IE і IF.
Тепер, відповідно до закону Кірхгофа,

Основною вимогою є те, що всі ТТ, використовувані для диференціального захисту шин, мають однакове співвідношення струмів. Тому, сума всіх вторичних струмів також повинна дорівнювати нулю.

Зараз, сказати, що струм через реле, підключене паралельно до всіх вторичних обмоток СТ, це iR, і iA, iB, iC, iD, iE та iF є вторичними струмами.
Зараз, давайте застосуємо Закон Кірхгофа (KCL) вузла X. Відповідно до KCL вузла X,

Отже, очевидно, що при нормальному стані немає струму, який пройшов би через реле захисту шини. Це реле зазвичай називають Реле 87. Тепер, скажімо, що виникла аварія на будь-якому з випадкових ліній, поза захищеною зоною. У цьому випадку, аварійний струм пройде через первинну обмотку СТ цієї лінії. Цей аварійний струм утворюється за рахунок всіх інших ліній, підключених до шини. Отже, частина аварійного струму, яка утворюється, проходить через відповідний СТ відповідної лінії. Тому, при аварійному стані, якщо ми застосуємо KCL вузла K, ми все ще отримаємо, iR = 0.

Це означає, що при зовнішній аварії немає струму, який пройшов би через реле 87. Тепер розглянемо ситуацію, коли аварія виникає на самій шині.
У цьому стані, аварійний струм також утворюється за рахунок всіх ліній, підключених до шини. Отже, у цьому стані, сума всіх частин аварійного струму дорівнює загальному аварійному струму.
Тепер, на аварійному шляху немає СТ. (при зовнішній аварії, як аварійний струм, так і частина струму, який утворюється, проходять через СТ в процесі руху).

Сума всіх вторичних струмів більше не дорівнює нулю. Вона дорівнює вторичному еквіваленту аварійного струму.
Тепер, якщо ми застосуємо KCL вузлів, ми отримаємо ненульове значення iR.
Отже, у цьому стані струм починає протікати через реле 87, і воно вмикає автоматичний вимикач, відповідний для всіх ліній, підключених до цього розділу шини.
Оскільки всі входящі та вихідні лінії, підключені до цього розділу шини, вимикаються, шина стає без дії.
Ця диференціальна схема захисту шини також відома як диференціальний захист шини.

Диференціальний захист секційованої шини

Під час пояснення принципу роботи диференційної захисти шини ми показали просту несекційовану шину. Але в середньовисоких напруга системах електрична шина поділяється на кілька секцій для підвищення стабільності системи. Це робиться тому, що аварія в одній секції шини не повинна заважати іншим секціям системи. Тому при аварії на шині, вся шина буде перервана.
Намалюємо та обговоримо захист шини з двома секціями.

Тут, секція A або зона A обмежена CT1, CT2 та CT3, де CT1 та CT2 - це фідерні CT, а CT3 - це шинний CT.
Аналогічно, секція B або зона B обмежена CT4, CT5 та CT6, де CT4 - це шинний CT, а CT5 та CT6 - це фідерні CT.
Тому, зони A і B накладаються, щоб забезпечити, що немає невідповідних зон у цій схемі захисту шини.
З'єднуються ASI-термінали CT1, 2 та 3, щоб сформувати вторинну шину ASI;
З'єднуються BSI-термінали CT4, 5 та 6, щоб сформувати вторинну шину BSI.
S2-термінали всіх CT з'єднуються, щоб сформувати спільну шину S2.
Зараз, реле захисту шини 87A для зони A підключено між шиною ASI та S2.
Реле 87B для зони B підключено між шиною BSI та S2.
Цей розділ схеми диференційного захисту шини працює таким чином, як простий диференційний захист шини.
Тобто, будь-яка аварія в зоні A, викличе відключення лише CB1, CB2 та шинного CB.
Будь-яка аварія в зоні B, викличе відключення лише CB5, CB6 та шинного CB.
Отже, аварія в будь-якій секції шини відіслане лише ту частину від живої системи.
У диференційному захисті шини, якщо вторинні контури CT або проводи шини відкриті, реле може бути активоване для відключення шини від живої системи. Але це небажано.

Посибний DC-контур диференційної захисту шин

Типовий DC-контур для схеми диференційної захисту шин наведено нижче.

Тут CSSA та CSSB — це два вибіркові перемикачі, які використовуються для введення в експлуатацію системи захисту шин для зони A та зони B відповідно.
Якщо CSSA знаходиться у позиції "IN", схема захисту для зони A є в експлуатації.
Якщо CSSB знаходиться у позиції "IN", захист для зони B є в експлуатації.
Зазвичай обидва перемикачі знаходяться у позиції "IN" при нормальному режимі роботи. Тут, котушка реле 96A і 96B послідовно з контактами реле диференційної захисту шин 87A-1 і 87B-1 відповідно.
Реле 96A — це багатоконтактне реле. Кожний вимикач у зоні A підключений до окремого контакту 96A.
Аналогічно, 96B — це багатоконтактне реле, і кожний вимикач у зоні B підключений до окремих контактів 96B.
Хоча тут ми використовуємо лише одне реле відключення на захищену зону, але краще використовувати одне окреме реле відключення на кожен фідер. У цій схемі надається одне захисне реле на кожен вимикач фідера, тоді як дві релейні відключення, одна для зони A, а інша для зони B, надаються вимикачам секції шин або вимикачу з'єднувача шин.
При внутрішньому дефекті у зоні A або секції A, відповідне реле захисту шин 87A буде запитане, тоді як при внутрішньому дефекті у зоні B, відповідне реле 87B буде запитане.
Як тільки котушка реле 87A або 87B запитається, відповідний контакт 87A-1 або 87B-1 замкнеться. Тому, реле відключення 96 відключить вимикачі, підключені до дефектної зони. Для вказівки, чи працювала захиста шин зони A або B, використовується реле 30.
Наприклад, якщо реле 87A запитане, відповідний контакт "No" 87A-2 замкнеться, що запитає реле 30A. Потім контакт "No" 30A-1 реле 30A замкнеться, щоб запитати сигналізаційне реле 74. Реле нагляду 95 відповідної зони також запитається під час внутрішнього дефекту, але має затримку 3 секунди. Тому, воно скидається, як тільки дефект ліквідовано, і тому не включає реле короткого замикання зонного проводу шин 95x, яке, в свою чергу, коротить проводи шин. Сигнал тривоги також подається на допоміжне реле 95x, щоб вказати, який CT відкритий. Реле без напруги 80 надається в обох розділах відключення та невідключення DC-контуру диференційної захисту шин для вказівки будь-якої розривності живлення постійного струму.

Диференційна захиста шин за напругою

Схема диференційної захисти струму чутлива лише тоді, коли ТТ не насичуються і зберігають однакове співвідношення струму, кут фазової помилки при максимальному дефектному стані. Зазвичай це не 80, особливо у випадку зовнішнього дефекту одного з фідерів. ТТ на дефектному фідері може бути насичена загальним струмом, і, в результаті, вона матиме велику помилку. Через цю велику помилку, сума вторинних струмів всіх ТТ у певній зоні може не дорівнювати нулю. Тому, існує висока ймовірність відключення всіх вимикачів, пов'язаних з цією захищеною зоною, навіть у випадку зовнішнього великого дефекту. Для запобігання цьому неправильному відключенню диференційної захисти шин, реле 87 надаються з високим значенням вхідного струму та достатньою затримкою.
Найбільш проблемним фактором насичення трансформатора струму є транзиторна складова постійного струму короткого замикання.
Ці труднощі можна подолати, використовуючи ТТ з повітряним сердечником. Цей трансформатор струму також називається лінійним куплером. Оскільки сердечник ТТ не використовує залізо, вторинна характеристика цих ТТ є прямою лінією.
У диференційній захисті шин за напругою ТТ всіх входящих і виходящих фідерів підключені послідовно, а не паралельно.

Вторинні контури всіх ТТ і диференційного реле формують замкнутий контур. Якщо полярність всіх ТТ правильно відповідає, сума напруг по всіх вторинних контурах ТТ дорівнює нулю. Тому, немає результуючої напруги, що з'являється на диференційному релі. Коли відбувається дефект шин, сума всіх вторинних напруг ТТ більше не дорівнює нулю. Тому, у контурі буде циркулювати струм через результуючу напругу. Оскільки цей контурний струм також проходить через диференційне реле, реле запитається, щоб відключити всі вимикачі, пов'язані з захищеною зонною шиною. За винятком випадків, коли струм заземлення сильно обмежений імпедансом нейтралі, зазвичай немає проблеми вибору, коли така проблема існує, вона вирішується за допомогою додаткового, більш чутливого релейного обладнання, включаючи реле нагляду.

Повідомлення: Поважайте оригінал, якісні статті варті поширення, у разі порушення авторських прав зверніться щодо видалення.