Në artikull do të mësoni se çfarë është mbrojtja diferenciale, si funksionon, çfarë cilësish pozitive ka. Gjithashtu do të flitet se cilat janë mangësitë e mbrojtjes diferenciale të linjave të energjisë. Do të mësoni gjithashtu skema praktike për mbrojtjen e pajisjeve dhe linjave të energjisë.
Lloji diferencial i mbrojtjes aktualisht konsiderohet më i zakonshmi dhe më i shpejti. Është në gjendje të mbrojë sistemin nga qarqet e shkurtra fazë-fazë. Dhe në ato sisteme që përdorin një neutral me tokëzim të fortë, mund të parandalojë lehtësisht shfaqjen e qarqeve të shkurtra njëfazore. Lloji diferencial i mbrojtjes përdoret për të mbrojtur linjat e energjisë, motorët me fuqi të lartë, transformatorët, gjeneratorët.
Ka dy lloje të mbrojtjes diferenciale në total:
- Me tensione që balancojnë njëri-tjetrin.
- Me rrymë qarkulluese.
Ky artikull dotë dyja këto lloje të mbrojtjes diferenciale konsiderohen për të mësuar sa më shumë rreth tyre.
Mbrojtje diferenciale duke përdorur rrymat qarkulluese
Parimi është që rrymat krahasohen. Dhe për të qenë më të saktë, ekziston një krahasim i parametrave në fillim të elementit, mbrojtja e të cilit kryhet, si dhe në fund. Kjo skemë përdoret në zbatimin e tipit gjatësor dhe tërthor. Të parët përdoren për të siguruar sigurinë e një linje të vetme të energjisë, motorëve elektrikë, transformatorëve, gjeneratorëve. Mbrojtja e linjës diferenciale gjatësore është shumë e zakonshme në industrinë moderne të energjisë. Lloji i dytë i mbrojtjes diferenciale përdoret kur përdoren linjat e energjisë që funksionojnë paralelisht.
Mbrojtja diferenciale gjatësore e linjave dhe pajisjeve
Për të zbatuar mbrojtjen e tipit gjatësor, është e nevojshme të instaloni të njëjtët transformatorë të rrymës në të dy skajet. Mbështjelljet e tyre dytësore duhet të lidhen me njëra-tjetrën në seri me ndihmën e telave elektrikë shtesë që duhet të lidhen me reletë aktuale. Për më tepër, këto reletë aktuale duhet të lidhen paralelisht me mbështjelljet dytësore. Në kushte normale, si dhe në prani të një qarku të shkurtër të jashtëm, e njëjta rrymë do të rrjedhë në të dy mbështjelljet kryesore të transformatorëve, të cilat do të jenë të barabarta si në fazë ashtu edhe në madhësi. Një vlerë pak më e vogël do të rrjedhë përmes mbështjelljes së rrymës elektromagnetike të stafetës. Mund ta llogarisni duke përdorur një formulë të thjeshtë:
Ir=I1-I2.
Supozojmë se varësitë aktuale të transformatorëve do të përputhen plotësisht. Prandaj, diferenca e lartpërmendur në vlerat aktuale është afër ose e barabartë me zero. Me fjalë të tjera, Ir=0 dhe mbrojtja nuk funksionon në këtë moment. Teli ndihmës që lidh mbështjelljet dytësore të transformatorëve qarkullon rrymë.
Skema e mbrojtjes diferenciale të tipit gjatësor
Ky qark mbrojtës diferencial ju lejon të merrni vlera të barabarta të rrymave që rrjedhin nëpër qarkun sekondar të transformatorëve. Bazuar në këtë, mund të konkludojmë se kjo skemë mbrojtëse është emërtuar kështu për shkak të parimit të funksionimit. Në këtë rast, zona që ndodhet drejtpërdrejt midis transformatorëve të rrymës bie në zonën e mbrojtjes. Në rast se ka një qark të shkurtër, në zonën e mbrojtjes, kur fuqizohet nga njëra anë e transformatorit, rryma I1 rrjedh përmes mbështjelljes së releit elektromagnetik. Ai dërgohet në qarkun dytësor të transformatorit, i cili është i instaluar në anën tjetër të linjës. Është e nevojshme t'i kushtohet vëmendje faktit që ka një rezistencë shumë të lartë në mbështjelljen sekondare. Prandaj, pothuajse asnjë rrymë nuk kalon nëpër të. Sipas këtij parimi funksionon mbrojtja diferenciale e gomave, gjeneratorëve, transformatorëve. Në rast se I1 rezulton i barabartë ose më i madh se Ir, mbrojtja fillon të funksionojë, duke hapur grupin e kontaktit të çelsave.
Mbrojtja nga qarku i shkurtër dhe qarku
Në rast të një qarku të shkurtër brenda zonës së mbrojtur, të dyjaanët, një rrymë rrjedh nëpër rele elektromagnetike, e barabartë me shumën e rrymave të secilës dredha-dredha. Në këtë rast, mbrojtja aktivizohet edhe duke hapur kontaktet e çelsave. Të gjithë shembujt e mësipërm supozojnë se të gjithë parametrat teknikë të transformatorëve janë saktësisht të njëjtë. Prandaj, Ir=0. Por këto janë kushte ideale, në realitet, për shkak të dallimeve të vogla në performancën e sistemeve magnetike të rrymave primare, pajisjet elektrike ndryshojnë ndjeshëm nga njëra-tjetra, madje edhe të të njëjtit lloj. Nëse ka dallime në karakteristikat e transformatorëve të rrymës (kur zbatohet mbrojtja me fazë diferenciale të strukturës), atëherë rrymat e qarqeve sekondare do të ndryshojnë, edhe nëse ato parësore janë absolutisht të njëjta. Tani duhet të shqyrtojmë se si funksionon qarku i mbrojtjes diferenciale në rast të një qarku të shkurtër të jashtëm në linjën e energjisë.
Lidhja e shkurtër e jashtme
Në prani të një qarku të shkurtër të jashtëm, një rrymë çekuilibër do të rrjedhë përmes stafetës elektromagnetike të mbrojtjes diferenciale. Vlera e saj varet drejtpërdrejt nga ajo rrymë që kalon nëpër qarkun primar të transformatorit. Në modalitetin normal të ngarkesës, vlera e tij është e vogël, por në prani të një qarku të shkurtër të jashtëm, ajo fillon të rritet. Vlera e tij varet gjithashtu nga koha pas fillimit të defektit. Për më tepër, ajo duhet të arrijë vlerën e saj maksimale në periudhat e para pas fillimit të mbylljes. Ishte në këtë kohë që i gjithë qarku i shkurtër I rrjedh nëpër qarqet kryesore të transformatorëve.
Vlen gjithashtu të përmendet se në fillim qarku i shkurtër I përbëhet nga dy lloje të rrymës - direkte dhe alternative. Ata quhen gjithashtukomponente periodike dhe periodike. Pajisja e mbrojtjes diferenciale është e tillë që prania e një komponenti aperiodik në rrymë duhet të shkaktojë gjithmonë ngopje të tepërt të sistemit magnetik të transformatorit. Rrjedhimisht, diferenca potenciale e çekuilibrit rritet ndjeshëm. Kur rryma e qarkut të shkurtër fillon të ulet, vlera e çekuilibrit të sistemit gjithashtu zvogëlohet. Sipas këtij parimi kryhet mbrojtja diferenciale e transformatorit.
Ndjeshmëria e strukturave mbrojtëse
Të gjitha llojet e mbrojtjes diferenciale veprojnë shpejt. Dhe ato nuk funksionojnë në prani të qarqeve të shkurtra të jashtme, kështu që është e nevojshme të zgjidhni rele elektromagnetike, duke marrë parasysh rrymën maksimale të mundshme të çekuilibrit në sistem në prani të një qarku të shkurtër të jashtëm. Vlen të kushtohet vëmendje për faktin se ky lloj mbrojtjeje ka një ndjeshmëri jashtëzakonisht të ulët. Për ta rritur atë, duhet të plotësoni shumë kushte. Së pari, është e nevojshme të përdoren transformatorë të rrymës që nuk ngopin qarqet magnetike në momentin kur rryma rrjedh nëpër qarkun primar (pavarësisht nga vlera e tij). Së dyti, është e dëshirueshme të përdoren pajisje elektrike të tipit me ngopje të shpejtë. Ato duhet të lidhen me mbështjelljet dytësore të elementeve që do të mbrohen. Një stafetë elektromagnetike është e lidhur me një transformator me ngopje të shpejtë (mbrojtja diferenciale aktuale bëhet sa më e besueshme që të jetë e mundur) paralelisht me mbështjelljen e tij dytësore. Kështu funksionon mbrojtja diferenciale e gjeneratorit ose transformatorit.
Rrisni ndjeshmërinë
Supozojmë se ka ndodhur një qark i shkurtër i jashtëm. Në këtë rast, një rrymë e caktuar rrjedh nëpër qarqet parësore të transformatorëve mbrojtës, të përbërë nga komponentë aperiodikë dhe periodikë. Të njëjtët "përbërës" janë të pranishëm në rrymën e çekuilibrit që rrjedh përmes mbështjelljes parësore të një transformatori me ngopje të shpejtë. Në këtë rast, komponenti aperiodik i rrymës ngop ndjeshëm thelbin. Prandaj, transformimi i rrymës në qark sekondar nuk ndodh. Me zbutjen e komponentit aperiodik, ndodh një rënie e ndjeshme e ngopjes së qarkut magnetik dhe gradualisht një vlerë e caktuar aktuale fillon të shfaqet në qarkun sekondar. Por niveli maksimal i rrymës së çekuilibrit do të jetë shumë më pak se në mungesë të një transformatori me ngopje të shpejtë. Prandaj, mund ta rrisni ndjeshmërinë duke vendosur vlerën aktuale të mbrojtjes më të vogël ose të barabartë me vlerën maksimale të diferencës potenciale të çekuilibrit.
Cilësitë pozitive të mbrojtjes diferenciale
Gjatë periudhave të para, qarku magnetik është i ngopur shumë fuqishëm, transformimi praktikisht nuk ndodh. Por pasi komponenti aperiodik zbërthehet, pjesa periodike fillon të transformohet në qarkun sekondar. Vlen të kushtohet vëmendje për faktin se është shumë e rëndësishme. Prandaj, rele elektromagnetike funksionon dhe fik qarkun e mbrojtur. Një nivel shumë i ulët i transformimit për periudhat e para afërsisht një e gjysmë kohore ngadalëson veprimin e qarkut mbrojtës. Por kjo nuk luan një rol të madh në ndërtimin e qarqeve praktike të mbrojtjes së qarkut.
Mbrojtja diferenciale e transformatorit nuk funksionon në rastet kur ka dëmtim të qarkut elektrik jashtë zonës së mbrojtjes. Prandaj, vonesa kohore dhe selektiviteti nuk kërkohet. Koha e reagimit të mbrojtjes varion nga 0,05 në 0,1 sekonda. Ky është një avantazh i madh i këtij lloji të mbrojtjes diferenciale. Por ka një avantazh tjetër - një shkallë shumë e lartë ndjeshmërie, veçanërisht kur përdorni një transformator me ngopje të shpejtë. Ndër avantazhet më të vogla, vlen të përmendet si thjeshtësia dhe besueshmëria shumë e lartë.
Vetitë negative
Por si mbrojtja diferenciale gjatësore ashtu edhe ajo tërthore kanë disavantazhe. Për shembull, nuk është në gjendje të mbrojë qarkun elektrik kur ekspozohet ndaj qarqeve të shkurtra nga jashtë. Gjithashtu, nuk është në gjendje të hapë qarkun elektrik kur i nënshtrohet një mbingarkese të fortë.
Fatkeqësisht, mbrojtja mund të funksionojë nëse qarku ndihmës është i dëmtuar, me të cilin është lidhur dredha-dredha dytësore. Por të gjitha avantazhet e mbrojtjes diferenciale me rrymë qarkulluese ndërpresin këto disavantazhe të vogla. Por ata janë në gjendje të mbrojnë linjat e energjisë me gjatësi shumë të shkurtër, jo më shumë se një kilometër.
Ato përdoren shumë shpesh në zbatimin e mbrojtjes së telave, me ndihmën e të cilave mundësohen pajisje të ndryshme të nevojshme për funksionimin e termocentraleve dhe gjeneratorëve. Në rast se gjatësia e linjës së energjisë elektrike është shumë e madhe, për shembull, është disa dhjetëra kilometra, mbrojtja sipasky qark është shumë i vështirë për t'u kryer, pasi është e nevojshme të përdoren tela me një seksion kryq shumë të madh për lidhjen e releve elektromagnetike dhe mbështjelljen dytësore të transformatorëve.
Nëse përdorni tela standarde, atëherë ngarkesa në transformatorët e rrymës do të jetë shumë e madhe, si dhe rryma e çekuilibrit. Por sa i përket ndjeshmërisë, ajo rezulton të jetë jashtëzakonisht e ulët.
Dizajni i releve mbrojtës dhe shtrirja e qarqeve
Në linjat e energjisë shumë të gjata, përdoret një qark në të cilin ka një stafetë mbrojtëse të një dizajni të veçantë. Me të, ju mund të siguroni një nivel normal të ndjeshmërisë dhe të përdorni tela standarde lidhëse. Mbrojtja diferenciale tërthore funksionon duke krahasuar rrymën në dy rreshta në faza dhe madhësi.
Mbrojtja diferenciale me shpejtësi të lartë përdoret në linjat e energjisë në të cilat voltazhi rrjedh në intervalin 3-35 mijë volt. Kjo siguron mbrojtje të besueshme kundër qarkut të shkurtër fazë-fazë. Mbrojtja diferenciale kryhet si dyfazore për faktin se rrjeti elektrik me tensionet e mësipërme të funksionimit nuk është i tokëzuar me neutral. Përndryshe, neutrali lidhet me tokën me anë të një gypi harku.
Telat ndihmës në projektimin e qarqeve mbrojtëse
Transformatorët e rrymës janë në afërsi relative me njëri-tjetrin. Prandaj, telat ndihmës janë mjaft të shkurtër. Kur përdorni tela me diametër të vogël nëtransformatorët do të ekspozohen ndaj një ngarkese relativisht të ulët. Sa i përket rrymës së çekuilibrit, ajo është gjithashtu e vogël. Por shkalla e ndjeshmërisë është shumë e lartë. Në rast të shkëputjes së ndonjë linje, mbrojtja diferenciale bëhet aktuale, nuk ka vonesë kohore dhe selektivitet. Për të parandaluar alarmet e rreme, kontaktet ndihmëse të linjës shkëputin qarkun.
Mbrojtja diferenciale e qarkut të rrafshët
Mbrojtja tërthore përdoret gjerësisht në zhvillimin e sistemeve të linjës që funksionojnë paralelisht. Ndërprerësit janë instaluar në të dy anët e linjës. Përfundimi është se linja të tilla janë shumë të vështira për t'u mbrojtur me qarqe të thjeshta. Arsyeja është se është e pamundur të arrihet një nivel normal selektiviteti. Për të përmirësuar selektivitetin, vonesa kohore duhet të zgjidhet me kujdes. Por në rastin e përdorimit të një mbrojtje diferenciale të drejtuar në mënyrë tërthore, vonesa kohore nuk është e nevojshme, selektiviteti është mjaft i lartë. Ajo ka organe kryesore:
- Drejtimi i fuqisë. Shpesh përdoren reletë e drejtimit të fuqisë me veprim të dyfishtë. Ndonjëherë përdoren një palë rele mbrojtëse diferenciale me një veprim që funksionojnë me drejtime të ndryshme të fuqisë.
- Fillimi - si rregull, në rolin e tij përdoren reletë me shpejtësi të lartë me rrymën maksimale të mundshme.
Dizajni i sistemit është i tillë që transformatorët e rrymës me mbështjellje dytësore të lidhur në një qark të rrymës qarkulluese janë instaluar në linja. Por të gjitha mbështjelljet aktuale ndizen në seri, pasçfarë lidhen me ndihmën e telave shtesë me transformatorët e rrymës. Në mënyrë që mbrojtja e fazës diferenciale të funksionojë, voltazhi furnizohet në stafetë duke përdorur zbarrat e instalimeve. Është mbi ta që është instaluar i gjithë kompleti. Nëse shikoni qarkun për ndezjen e qarqeve dytësore të transformatorëve dhe një stafetë mbrojtëse, mund të konkludojmë pse quhet "tetë e drejtuar". I gjithë sistemi është bërë në dy grupe. Ekziston një grup në çdo skaj të linjës, i cili siguron mbrojtje diferenciale aktuale për linjën e energjisë.
Qarku rele njëfazor
Tensioni në stafetën e mbrojtjes furnizohet në fazë të kundërt me atë që nevojitet për të shkëputur një linjë me dëmtim. Në funksionimin normal (përfshirë praninë e një qarku të shkurtër të jashtëm), vetëm rryma e çekuilibrit rrjedh nëpër mbështjelljet e stafetës. Për të shmangur lëvizjet e rreme, është e nevojshme që reletë e nisjes të kenë një rrymë udhëtimi më të madhe se rryma e çekuilibrit. Merrni parasysh punën e mbrojtjes së dy vijave.
Në fillim të qarkut të shkurtër, një pjesë e rrymës rrjedh në zonën e mbrojtjes së linjës së dytë. Vlen t'i kushtohet vëmendje faktit se:
- Starteja e nisjes u aktivizua.
- Në anën e një nënstacioni, stafeta e drejtimit të energjisë hap kontaktet e ndërprerësit.
- Nga ana e nënstacionit të dytë, linja gjithashtu shkëputet duke përdorur çelësat.
- Në stafetën e drejtimit të fuqisë, çift rrotullimi është negativ, prandaj kontaktet janë të hapura.
Në mbështjelljet e stafetës së mbrojtjes së linjës së parëdrejtimi i lëvizjes së rrymës ndryshon (në lidhje me vijën e parë) gjatë një qarku të shkurtër. Releja e drejtimit të fuqisë e mban grupin e kontaktit në gjendje të hapur. Ndërprerësit në anën e të dy nënstacioneve hapen.
Vetëm një mbrojtje e tillë diferenciale e linjës mund të funksionojë siç duhet vetëm kur të dyja linjat funksionojnë paralelisht. Në rast se njëra prej tyre fiket, parimi i funksionimit të mbrojtjes diferenciale shkelet. Rrjedhimisht, mbrojtja e mëtejshme çon në mbyllje jo selektive të linjës së dytë gjatë qarqeve të shkurtra të jashtme. Në këtë rast, ajo bëhet një rrymë e zakonshme e drejtuar dhe nuk ka një vonesë kohore. Për të shmangur këtë, mbrojtja me drejtim tërthor çaktivizohet automatikisht gjatë shkëputjes së një linje duke prishur qarkun me kontaktin ndihmës.
Llojet shtesë të mbrojtjes
Rrymat e fiksimit të releve të nisjes duhet të jenë më të mëdha se rrymat e çekuilibrit gjatë një qarku të shkurtër të jashtëm. Për të shmangur pozitivet e rreme kur njëra prej linjave shkëputet dhe rryma maksimale e ngarkesës kalon nëpër atë të mbetur, është e nevojshme që ajo të jetë më e madhe se diferenca potenciale e çekuilibrit. Nëse ka një lloj mbrojtjeje diferenciale tërthore në linjë, duhet të sigurohen shkallë shtesë.
Ato do të lejojnë që një linjë të mbrohet kur ajo paralele është e fikur. Zakonisht ato përdoren për mbrojtje nga mbirryma gjatë një qarku të shkurtër të jashtëm (në këtë rast mbrojtja diferenciale nuk reagon). Përveç kësaj, mbrojtje shtesëështë një kopje rezervë e diferencialit (nëse ky i fundit dështoi).
Shpesh përdoret mbrojtja e rrymës me drejtim dhe jodrejtues, ndërprerjet etj. Mbrojtja diferenciale e tërthortë është e thjeshtë në dizajn, shumë e besueshme dhe është përdorur gjerësisht në rrjetet e energjisë me tensione 35 mijë volt ose më shumë. Kështu funksionon mbrojtja diferenciale, parimi i funksionimit të saj është mjaft i thjeshtë, por ju ende duhet të dini të paktën bazat e inxhinierisë elektrike në mënyrë që të kuptoni të gjitha ndërlikimet.
