Дифференциальные реле категории
Дифференциальные реле обычно относятся к одной из двух широких категорий:
- Токовые дифференциалы и
- Высокоимпедансный дифференциал
Применения и характеристики дифференциальных реле (ANSI 87) - на фото: реле защиты Micom
Токовые дифференциальные реле
Реле тока и дифференциала обычно используются для защиты больших трансформаторов, генераторов и двигателей. Для этих устройств обнаружение неисправностей на низком уровне обмотки заземления имеет важное значение, чтобы избежать повреждения оборудования. Реле дифференциального тока, как правило, оснащены обмотками ограничения, к которым подключаются входы ТТ.
Для электромеханических 87 токовых дифференциальных реле ток через ограничительные обмотки для каждой фазы суммируется и сумма направляется через рабочую обмотку. Ток через рабочую обмотку должен быть выше определенного процента (обычно 15% -50%) тока через обмотки сдерживания для работы реле.
Для твердотельных электронных или микропроцессорных 87 реле рабочие обмотки существуют только в логике, а не как физические обмотки.
Типичное применение токоограничивающих реле для защиты трансформатора показано на рисунке 1 ниже. На рисунке 1 удерживающие обмотки обозначены как «R», а рабочие обмотки обозначены как «O.». Поскольку соединение трансформатора треугольника производит фазовый сдвиг, вторичные КТ подключаются в дельта для противодействия этому фазовому сдвигу для соединения с реле.
В нормальных условиях рабочие обмотки не будут иметь ток.
Для большой внешней неисправности на стороне нагрузки трансформатора различия в характеристиках КТ в первичной и вторичной (невозможно согласовать первичный и вторичный КТ из-за разных уровней тока) учитываются с помощью соответствующего процентного дифференциала установка.
Поскольку коэффициенты трансформации тока в первичной и вторичной обмотках не всегда могут соответствовать текущим значениям в рабочих обмотках реле в нормальных условиях, реле оснащены кранами для внутренней регулировки текущих уровней для сравнения.
Конкретные соединения в этом примере применимы только к вторичному трансформатору дельта первичной обмотки или нейтрали или к банку трансформатора. Соединения для другого устройства обмотки будут меняться, чтобы должным образом отменить фазовый сдвиг.
Рисунок 1 - Типичное применение реле с токовым дифференциалом для защиты трансформатора дельта-зей
Для многих твердотельных электронных и микропроцессорных реле фазовый сдвиг производится внутри реле, и КТ могут быть подключены одинаково на первичной и вторичной сторонах трансформатора независимо от соединений обмотки трансформатора.
При планировании соединений CT следует проконсультироваться с литературой производителя для данного реле и модели реле.
Процент-дифференциальные характеристики доступны в виде фиксированного процентного или переменного процента. Разница в том, что реле с фиксированным процентом имеет постоянное процентное ограничение, а для реле с переменным процентом процентное ограничение увеличивается с увеличением тока сдерживания.
Для электромеханического реле необходимо указать процентную характеристику для каждого реле; для твердотельных электронных или микропроцессорных реле эти характеристики регулируются. Для трансформаторов доступны реле с дополнительным гармоническим ограничением. Гармонические ограничения удерживают реле, когда присутствуют определенные гармоники, обычно 2- й и 5- й.
Эти гармоники характерны для пуска трансформатора и без гармонического сдерживания, когда пуск трансформатора может привести к срабатыванию реле.
Важной концепцией применения дифференциальных реле является то, что реле, как правило, отключает устройства с прерыванием по обеим сторонам трансформатора. Это связано с тем, что двигатели и генераторы на вторичной стороне защищенного устройства будут способствовать возникновению тока повреждения, вызванного внутренней неисправностью устройства.
Пример однострочной диаграммы дифференциальной защиты трансформатора от 1 приведен на рисунке 2 ниже:
Рисунок 2 - Применение дифференциального реле трансформатора на рисунке 1 в формате одной строки
Обратите внимание, что вторичное защитное устройство показано как автоматический выключатель питания низкого напряжения. Важно, чтобы защитные устройства с обеих сторон трансформатора были способны к сбою в сбое и подходят для отключения реле.
На рисунке 2 реле блокировки используется для отключения как первичных, так и вторичных токовых устройств. Реле блокировки обозначено как 86T, так как оно используется для отключения трансформатора, а дифференциальное реле обозначено как 87T, поскольку оно защищает трансформатор. Также отмечаются соединения с краном и треугольником.
Важной концепцией в защитной ретрансляции является зона защиты. Зона защиты - это область, в которой необходимо защитить данное защитное реле и / или сверхтоковое устройство (устройства).
В то время как концепция зоны защиты применяется к любому типу защиты (обратите внимание на термин «селективная блокировка зоны», описанная ранее в этом разделе), это особенно важно при применении дифференциальных реле, поскольку зона защиты строго определяется местоположениями ТТ.
На рисунке 2 зона защиты для реле 87T показана блоком пунктирной линии вокруг трансформатора. Для неисправностей в зоне защиты токи в КТ не будут суммироваться до нуля на рабочих обмотках реле и будут работать реле.
Вне зоны защиты рабочие токи обмотки должны суммироваться до нуля (или быть достаточно низкими, чтобы процентное ограничение не превышалось), и поэтому реле не будут работать.
Вернуться к индексу ↑
Высокоимпедансные дифференциальные реле
Другая важная категория дифференциальных реле, высокоимпедансных дифференциальных реле, использует другой принцип работы. Высокоимпедансное дифференциальное реле имеет высокоомный рабочий элемент, через который измеряется напряжение.
КТ подключены таким образом, что при нормальной нагрузке или внешних неисправностях ток через импеданс в основном равен нулю. Но для неисправности внутри дифференциальной зоны защиты ток через высокоимпедансный вход отличен от нуля и вызывает быстрый рост напряжения на входе, что приводит к работе реле.
Упрощенная схема высокоимпедансного дифференциального реле показана на рисунке 3 для иллюстрации концепции. Обратите внимание, что реле имеет только один набор входных клемм без обмоток. Это означает, что любое количество КТ может быть подключено к реле по мере необходимости, чтобы продлить зону защиты, при условии, что токи ТТ равны нулю при нормальных условиях.
Также обратите внимание на то, что отображается напряжение, ограничивающее MOV, подключенное через высокоимпедансный вход. Это необходимо для поддержания напряжения на входе во время неисправности при повреждении входа.
Рисунок 3 - Концепция дифференциального реле с высоким импедансом
Высокочастотные дифференциальные реле обычно используются для защиты шины.
Защита шины - это приложение, которое требует подключения множества реле КТ к реле. Это также приложение, которое требует, чтобы это реле могло работать с неравными характеристиками КТ, поскольку внешние величины ошибок могут быть довольно большими. Дифференциальное реле с высоким импедансом удовлетворяет обоим требованиям.
На рисунке 4 показано применение дифференциальных реле шины к первично-избирательной системе.
Обратите внимание, что на рисунке 4 зоны защиты для шины №1 и шины № 2 перекрываются. Здесь реле 86 чрезвычайно полезно из-за отключения большого количества выключателей. Обратите внимание, что все автоматические выключатели, подключенные к защищенным шинам, оснащены дифференциальными КТ и сработаны соответствующим реле 86 реле.
87 реле обозначаются как 87B, так как они защищают шины. То же самое относится к реле 86B. Отметим также, что защитные зоны перекрываются; это типичная практика для обеспечения защиты всех частей работы автобуса.
Дифференциальное реле с высоким импедансом обычно устанавливается в виде напряжения на входе.
Настройка напряжения обычно устанавливается так, что если один КТ полностью насыщен, а другие не являются реле, он не будет работать. По своей природе дифференциальное реле с высоким импедансом менее чувствительно, чем реле дифференциального тока, но поскольку оно обычно применяется для защиты шины, где величины ошибок обычно велики, дополнительная чувствительность не требуется.
Рисунок 4 - Высокоимпедансная дифференциальная ретрансляция, применяемая к первично-избирательной системе
Вернуться к индексу ↑
Ссылка: Защита системы - Билл Браун, PE, Square D Engineering Services