УЗО и Дифзащита | энергетик

Устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальная защита (Дифавтомат)

     В данной статье автор постарается изложить как можно проще назначение, конструктивные особенности,  технические характеристики  УЗО (электромеханические и электронные) и Дифзащиты, дифференциальные автомата или как принято сокращенно дифавтоматы, а также их различие, примеры схем подключения и т.д.

    Начнем с Правил, вернее выдержками из Правил и обратите внимание на выделенный текст (должно, допускается, обязательно, требуется, рекомендуется и т.д., что бы вы сами определились, где обязательно ставить УЗО или Дифавтомат, а где на ваше усмотрение, ставить или нет).

Перейти на страницу    ПУЭ 7 выдержки из:    Правил по УЗО и Диф.защите

  Во общем вывод из Правил такой: УЗО не являться панацей от всех бед с электричеством, а работает в совокупности с другими защитными приборами и при этом может устанавливается согласно Правил где в обязательном порядке, а где не обязательно, но рекомендуется.   

Назначение  УЗО и дифференциальной защиты:

Устройство защитного отключения УЗО или Диф.автомат применяются для защиты людей от поражения электрическим током в промышленности, сельском хозяйстве, быту и пр. Причем их нельзя рассматривать, как альтернативу другим мерам безопасности, более того стандарт  ГОСТ Р-30331.3 относит их к вспомогательным устройствам и дополнительным способам защиты от прямого прикосновения. Для этих целей, а также для защиты от косвенных прикосновений в РФ применяются УЗО-Д с дифф. током отключения порядка 30мс. Устройства с большим дифф. током отключения используются для защиты электрооборудования от последствий токов утечек (пожаров, выхода из строя оборудования).

Прямое прикосновение:
Под прямым прикосновением принимается контакт человеком с частью электропроводки, которая в рабочем режиме находится под напряжением. Иначе говоря, каcание человека открытых проводов, контактов, клемм по которым в нормальном (не аварийном) режимах протекает электрический ток это и есть прямое прикосновение.

                                                       Косвенное прикосновение:

Косвенное прикосновение по своей сути более опасно, по сравнению с прямым прикосновением. Если прямое прикосновение это скорее случайность вызванная оплошностью, то косвенное прикосновение происходит при аварийной ситуации и человек заранее не знает, что та или иная конструкция находится под напряжением.

 

Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека:

Ощутимый ток	0,6 -1,5 mA
Пороговый ток	до 5 mA
Отпускающий ток	5 -10 mA
Не отпускающий ток	10-15 mA
Фибрялиционный ток (гарантированная смерть)	100 mA

Далее определимся, в чем разница между УЗО и Диф. защитой (Дифференциальный автомат)

Как работает УЗО:

Рис. 1

Внутри УЗО находится специальный трансформатор (см. рис. 1), в котором каждый из проводников (L-фаза, N-нуль) создает электромагнитное поле. При нормальной работе они друг друга аннулируют. При возникновении утечки тока,  в катушке происходит дисбаланс электромагнитного поля,  в итоге, стержень толкает рычаг на выключение. Такое устройство срабатывает на выключение от утечки тока, но не предназначено для защиты  от коротких замыканий и перегрузок сети, т.е. само по себе устройство защитного отключения реагирует только на дифференциальные токи и не срабатывает при токах короткого замыкания (фаза-ноль) и токах перегрузки, поэтому необходимо поставить дополнительный автоматический выключатель. На рис. 1 представлена чисто схематическая схема работы УЗО, сам аппарат содержит еще множество элементов – фильтры, для защиты от помех и ложных срабатываний и еще некоторые электронные компоненты, но описанный принцип действия является основным для устройств защитного отключения.

 

      Рис. 2                                                                                     Рис. 3

  Принцип работы УЗО основан на измерении разности токов в проходящих через дифференциальный трансформатор тока проводниках. УЗО измеряет векторную сумму токов, протекающих по контролируемым проводникам (двум для однофазного УЗО, трем и более для трехфазного исполнения). В нормальном режиме работы векторная сумма токов, протекающих через измерительный трансформатор равна 0 (ток, «втекающий» по одним проводникам равен току, «вытекающему» по другим, см. рис. 2), и срабатывания устройства не происходит. При появлении тока утечки (касание человеком фазного проводника, или уменьшение сопротивления изоляции кабельной линии) векторная сумма токов, протекающих через УЗО не будет равна 0, так как появляется ток утечки, который протекает только по фазному проводнику (см. рис. 3), во вторичной обмотке трансформатора наведется напряжение, пропорциональное току утечки, и при превышении определенного порога произойдет срабатывание устройства и отключение защищаемой цепи.

       УЗО бывают однофазными и трехфазными. Кроме того, сейчас в продаже присутствуют два различных вида УЗО, отличающихся как по цене, так и по надежности – электромеханические и электронные УЗО, см. Рис.4:

Рис. 4 Схемы и обозначения УЗО

По конструктивному исполнению важно заметить, что:

Однофазные УЗО, которые чаще всего применяются в быту, обычно имеют двухполюсное исполнение, т.е. при установке в электрический щит на DIN-рейку занимают два модуля. Если не рассматривать замену вводного автомата + УЗО на диф.автомат, то обычно последовательно с УЗО устанавливается однополюсный автоматический выключатель. В общем случае связка УЗО + автомат при установке на DIN-рейку будет занимать три модуля, а диф.автомат два модуля (что бывает важно при монтажных работах в щитах для экономии места под автоматы). Получается два в одном: УЗО + Автоматический выключатель = Дифференциальный автомат. 

Как выбрать правильно УЗО, электронное или электромагнитное, прежде всего посмотреть технических характеристик устройства, качества изготовления производителя, кроме того, устройства защитного отключения бывают типа А и АС, далее подробно рассказано в следующих статьях:

Перейти на страницу:    Характеристики, параметры  и типы УЗО  

Перейти на страницу:   Выбор и характеристики электронного УЗО

Дифференциальный автоматический выключатель:

    Дифференциальный автомат (дифференциальная защита от тока и общая защита), предназначен для защиты цепи от утечки тока (аналогично работе УЗО), но преимущество диф. автомата заключается в том, что в него встроен автоматический выключатель,  который выполняет функцию защиты цепи от коротких замыканий и перегрузок. 

Перейти на страницу:     Конструктивные особенности и характеристики дифавтомата

Далее несколько примеров по схемам подключения УЗО и Диф. автоматов:     Примеры подключения УЗО и Дифференциальных автоматов

Дифференциальные автоматы четырехполюсные АД14 тип АС IEK

Четырёхполюсные дифференциальные автоматы АД 14 компании IEK

Автоматические выключатели срабатывают при коротких замыканиях и перегрузках, возникающих в электрической сети. УЗО срабатывает при утечке тока в цепи. В дифференциальных автоматах совмещены эти два устройства, защищающих сеть от утечек тока и возникших перенапряжений. Дифференциальные автоматы разделяются на двухполюсные и четырёхполюсные. двухполюсные автоматы предназначены для однофазной сети 220В. Четырёхполюсные автоматы применяются в трёхфазной сети напряжением в 380В.

Четырёхполюсный дифференциальный автомат АД 14 компании IEK (ИЭК):

1. Защищает от поражения электрическим током, если повреждена изоляция на токонесущих элементах электроприборов.

2. Обеспечивает пожаробезопасность при утечке токов.

3. Защищает сеть от перегрузки и коротких замыканий.

Дифференциальный автомат АД 14 имеет высокое быстродействие. За счёт применения микросхем Mitsubishi, улучшены характеристики модуля дифференциальной защиты. Высокая износостойкость достигнута применением в контактных группах сплавов из композитного серебра, что увеличило срок службы до 15 лет. Снабжён кнопками «Тест» и «Возврат». Кнопка «Тест» используется для проверки работоспособности автомата.

Кнопка «Возврат» служит для визуального определения срабатывания дифференциального автомата. Это позволяет определить причину, по которой сработал автомат: перегрузка сети или утечка тока.

Работа дифференциального автомата

В фазные провода включается модуль автоматического выключателя. Он содержит два разъединителя силовой линии: тепловой и электромагнитный. После

автоматического выключателя в сеть включается дифференциальная защита.

Тепловой разъединитель для защиты сети от перегрузки, объединяет биметаллическую пластину и механизм разъединения цепи. При прохождении тока, происходит изгиб биметаллической пластины от нагрева, размыкая контакты рабочей цепи.

При коротком замыкании происходит резкое увеличению тока в цепи, в подключённой катушке соленоида появляется магнитное поле. Под действием магнитного поля, помещённый в соленоид сердечник смещается, приводя в действие механизм разъединения цепи.

В дифференциальную защиту входит трансформатор, через первичную обмотку которого проходят фазные провода и нулевой. К вторичной обмотке подключён электромагнитный усилитель, собранный на микросхемах, с устройством сброса. Устройство сброса при срабатывании приводит в действие механизм разъединения цепи.

При нормальной работе сети, к нагрузке идёт ток по фазному проводу, и возвращается по нулевому. Наводимые, в обмотках трансформатора, электромагнитные поля равны. При возникновении утечки, появляется разность токов, протекающих в фазном и нулевом проводе. Разность токов образует поток магнитной индукции, которая передаётся во вторичную обмотку, создавая в ней электрический ток, передающийся на электромагнитный усилитель. Электромагнитный усилитель приводит в действие устройство отключения сети.

Установка дифференциальных автоматов обязательна для защиты электросети и безопасности пользования электроприборами.

Разница между ВДТ (УЗО) и АВДТ (Дифференциальным автоматом)

Как же все-таки отличить УЗО от дифавтомата? В чем разница?  На самом деле эти приборы предназначены для решения разных задач, и поэтому знать, чем они отличаются и какую функцию выполняют, нужно знать даже обычному жильцу – хотя бы в общих чертах. Часто путают УЗО с дифференциальным автоматическим выключателем. 

Если положить рядом УЗО и дифавтомат, их схожесть будет сразу заметна. Но они выполняют совершенно разные задачи. Вспомним, какие функции выполняет УЗО и дифференциальный автомат.

Устройство защитного отключения срабатывает (УЗО), если в сети, к которой оно подключено, появляется дифференциальный ток — ток  утечки. При возникновении тока утечки пострадать в первую очередь может человек, если прикоснется к поврежденному оборудованию. Кроме того, при появлении тока утечки в электропроводке, изоляция будет греться, что может привести к возгоранию и пожару.

Поэтому УЗО устанавливают для защиты от поражения электрическим током, а также от повреждений электропроводки в виде утечек которые сопровождаются с пожаром.

Дифференциальный автомат — это уникальное устройство, совмещающее в себе и автоматический выключатель (более понятный для населения как «автомат»), и ранее рассмотренное УЗО. Т.е. дифференциальный автомат способен защитить вашу проводку и от коротких замыканий, и от перегрузок, а также от возникновения утечек, связанных с ранее описанными ситуациями.

Визуальное отличие

Определить, какое устройство перед вами – УЗО или же диф. автомат – довольно легко даже визуально. Несмотря на внешнее сходство (рычажок переключателя, наличие кнопки «Тест», одинаковая корпусная часть с нанесенной на ней схемой, а также цифрами и буквами), достаточно внимательно приглядеться, чтобы увидеть, что обозначения на этих приборах разные. А ещё проще определить, УЗО или дифавтомат перед вами, по расположению кнопки «Тест» и переключателя. У АВДТ рычажок расположен слева, кнопка – справа, а вот у УЗО – наоборот.

Различие по маркировке

На поверхности УЗО номинальный ток обозначается исключительно цифрами. Латинский литер (B, C, D) перед ними – это неотъемлемый признак АВДТ. На корпусной части УЗО стоит маркировка «25А». Она означает, что номинальный ток в цепи, в которую включен этот аппарат, не должен превышать 25А. На АВДТ проставлена маркировка «С16». Буквой обозначается характеристика встроенных расцепителей.

 

Различие в электрической схеме

Схема наносится на многие устройства. При взгляде на УЗО или на диф. автомат можно заметить, что нанесенные на них схемы похожи, но не идентичны. На схеме ВД имеется овал – этим символом обозначен дифференциальный трансформатор, являющийся основной частью прибора. Он отвечает за обнаружение тока утечки. К отличительным символам на схеме АВДТ относятся обозначения расцепителей – электромагнитного соленоида и биметаллической пластины, которые обеспечивают срабатывание автомата при появлении в цепи токов КЗ или перегрузок.

Различие в аббревиатуре

На таких устройствах как правило по русски написано что это УЗО (ВД) или дифавтомат АВДТ. Устройство защитного отключения (УЗО) сейчас правильно называются выключатели дифференциальные (ВД). Дифференциальный автомат — он же автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ).

По ценовым параметрам УЗО и дифавтоматы отличаются. Особенно это касается импортной продукции. Нормальный дифавтомат стоит чуть дешевле, чем УЗО в комплекте с обычным автоматом.

Положительным аспектом АВДТ является удобство монтажа: для электрика важно закрутить в тесном монтажном боксе на пару винтов меньше. С другой стороны это повышает надежность цепи: чем меньше соединений тем лучше. Но если устройство сломается, то подлежит полной замене.

В случае применения УЗО в паре с автоматом, процесс ремонта выглядит дешевле: меняется либо один элемент, либо другой. Это необходимо учитывать при проектировании ваших сетей, учитывая риск тех или иных негативных событий и их возможную частоту.

Качество импортных устройств выше. Отечественные тоже достаточно неплохи, но проигрывают в таких важных характеристиках как время срабатывания, уступают в надежности механических частей, элементарно уступают в качестве корпусов.

Что касается надежности срабатывания эти два устройства ничем не уступают друг другу.

 

Поделиться записью

Дифференциальные автоматы

В квартире гаснет свет, кого-то бьет током холодильник, и вообще начинается непонятно что. Все начинают в темноте бегать по квартире, тот кого ударило током от холодильника, стоит в ступоре и вообще не понимает, что происходит. Согласитесь, комичная ситуация, но вряд ли кто-то из вас хотел бы в ней оказаться. Главное в такой ситуации не поддаваться панике. Нужно выключить холодильник из розетки и затем включить автоматический выключатель. Свет включится, а потом уже разбирать последствия. Будем надеяться, что в случае с конкретным примером никто не пострадал, и ни одна единица домашней техники не сгорела, ну кроме холодильника, разумеется. Он ведь редиска, током бьется. Ну ладно, шутки шутками, а мы сегодня поговорим про дифференциальные автоматы. Всем кому интересно, переходим глазами через красивую картинку, на второй абзац.

Итак, что же это за зверь такой, дифференциальный автомат? И как он поможет совладать с нашим старым знакомым, монстром, который сидит в розетке? На самом деле сегодня мы с вами поговорим о том же, о чем говорили в последних статьях. С тем лишь отличием, что не по отдельности, а обо всем и сразу. Дифференциальный автомат — это устройство защитного отключения с функцией защиты от перенапряжения. То есть это два разных устройства которые объединили в одном корпусе — УЗО и автоматический выключатель. И соответственно это супер защита от всего и сразу, ведь и утечка тока и перенапряжение нам теперь не страшны. Я вам советую прочитать несколько прошлых статей, так как в них дана более подробная информация про каждое из устройств. Ну а для самых занятых или просто лентяев, а так же для тех кто уже все прочитал, далее ещё разок коротенько вспомним оба эти устройства.

Автоматический выключатель — пробка. Ну или устройство для защиты от перенапряжения. Почему автомат — пробка? Спросите вы. Да просто потому, что прогресс и сделал из пробки автоматический выключатель. Сначала были керамические пробки, потом более навороченные, а спустя много лет появился автоматический выключатель. Подробнее можно посмотреть здесь. Как я уже не раз сказал, его основная функция — защита от перенапряжения. То есть он защищает вашу технику от сгорания при скачках напряжения в сети. Хотя спасает он не только технику, но и лампы, и даже нервы. Особенно когда сгорает техника. Описать словами его работу просто — как только ток становится больше допустимой силы, он срабатывает и размыкает цепь. В итоге отключается электричество и нервы с техникой остаются целы. Никаких других функций у автоматического выключателя нет.

Теперь давайте вспоминать, что такое устройство защитного отключения. Устройство защитного отключения защищает от протечек. От протечек электрического тока, в следствии неисправностей проводки или техники. Согласитесь, неприятно, когда с вами пытается драться стиральная машина? Да ещё и током? А если она вообще короткое замыкание устроит? Нет. Так дело не пойдёт. Что-то с ней нужно сделать. А нужно поставить специальное устройство которое сделает её безопаснее. Таким устройством и является УЗО. Кто забыл УЗО — устройство защитного отключения. Оно, как понятно из начала абзаца, защищает вас от поражения электрическим током в результате его утечки. Принцип работы устройств защитного отключения можно подробно рассмотреть здесь. Тут поговорим коротко. Устройство защитного отключения считает сумму токов, и как только находит отклонение от нормы, сразу отключает нагрузку.

Функции дифференциального автомата

Теперь вы имеете представление о этом самом звере — дифференциальном автомате. Осталось только разобраться как его правильно выбрать. На самом деле ничего сложного в этом нет, так как характеристики такие же как у автоматических выключателей и устройств защитного отключения. С одной лишь разницей — характеристики этих двух устройств, здесь очень тесно переплетены.

Давайте поговорим про характеристики. И первая и самая главная из них — мощность автомата. Как вы помните, сила тока измеряется в амперах. А так как сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению, мощность в данном случае и является силой тока. Так что исходя из ваших потребностей можете смело подбирать нужный ампераж. Могу вас научить одному трюку — как вычислить нужный ампераж. Для этого не нужно десять лет учить физику, достаточно просто разделить общую мощность на напряжение. Так, например, если у вас напряжение сети двести двадцать вольт, а автомат должен передавать мощность в три киловатта, то посчитать не сложно. Делим три киловатта на 220, то получиться примерно 13 с половиной. Округляем до значений с которыми выпускаются автоматы, получается, что нам нужен автомат на 16 ампер.

Теперь поговорим про номинальную отключающую способность. Она, как правило, для таких устройств стандартная — 4,5 килоампера. Она показывает максимальную мощность которую способен выдержать автомат и при этом остаться работоспособен. Так что это не самая важная характеристика.

Теперь непосредственно про ток утечки. Эта характеристика самая важная в подобного рода устройствах. Она показывает минимальную величину утечки тока, при которой дифференциальный автомат сможет заподозрить и отключить питание. Эта характеристика измеряется в миллиамперах. Почему в настолько маленьких величинах? Спросите вы. Впрочем резонный вопрос. На самом деле такие устройства ведь делаются не под каждого индивидуального покупателя, а для всех. Соответственно у каждого из нас с вами разный организм. И каждый отдельно взятый организм реагирует на поражение электрическим током по разному. Согласитесь, напряжение, опасное для маленького ребенка, вряд ли навредит взрослому человеку. В этом и заключается основная причина таких маленьких единиц измерения. Как правило для бытового применения оптимальным считается показатель — тридцать миллиампер. Ток такой силы попросту не способен навредить человеку любого возраста. Можете смело брать дифференциальный автомат с такой характеристикой и пользоваться, ничего с вами не случится.

Ну вот, теперь вы знаете как правильно выбрать дифференциальный автомат. Главное, не экономьте на своей безопасности. Возьмите хороший дифференциальный автомат. Ведь он способен защитить вас не только от утечек тока, но и от драки с холодильником или стиральной машиной.

Наши менеджеры компании ГК ПрофЭлектро окажут специализированную помощь и помогут подобрать необходимый для вас товар. Чтобы сделать заказ или узнать стоимость звоните по телефону +7 499 707 14 60 или оставляйте заявку [email protected] и мы Вам перезвоним сами!

Новые дифавтоматы Easy9, тонкие и надежные

Если сравнить количество электроприборов в современной квартире, и в квартире хотя бы 80-х годов, становится понятно, почему в современные электрощиты ставится столько защитных устройств. Ведь автоматический выключатель, дифференциальный автомат, УЗО — все эти устройства предназначены для защиты.

Автоматы защищают вашу проводку от сверхтоков перегрузки и коротких замыканий. УЗО, они же выключатели дифференциального тока защищают вас и ваших близких от поражения электрическим током. А дифференциальные автоматы обеспечивают комплексную защиту, совмещая функции автомата и УЗО. Именно по этому дифференциальные автоматы используют чаще, чем УЗО. 

Почему дифавтоматы используют чаще

Если мы говорим о бытовых электроустановках, то дифавтоматы выбирают по двух причинам. Первая причина – экономия. Связка автомат+УЗО занимает больше места, чем дифавтомат. Приходится покупать бокс большего размера, который стоит дороже. Кроме того, два устройства (автомат+УЗО) стоят дороже чем одно (дифавтомат). Вторая причина – упрощение монтажа. Ведь подключить одно устройства быстрее чем два. При небольшом количестве подключений – это не так важно. Но, если линий много, то используя дифавтомат вместо связки УЗО+автомат можно сэкономить немало времени. 

Только не стоит думать, что дифференциальные автоматы однозначно лучше, чем УЗО. Это разные устройства, и применение УЗО имеет свои преимущества. Но, когда речь заходит о бюджетных решениях, то на отдельных потребителей предпочтительнее использовать дифавтоматы. Именно для этой ниши компания Schneider Electric в июне 2019 года представила новинку: компактный дифференциальный автоматический выключатели Easy9. 

Чем компактный дифавтомат Easy9 отличается от прочих

Данное устройство представляет собой автоматический выключатель со встроенным электронным блоком дифференциальной защиты.

ГОСТР 50571.5.53—2013  допускает использование устройств защитного отключения, управляемых дифференциальным током, со вспомогательным источником питания.

Именно использование электронного блока позволило сделать дифференциальный автомат такого размера. Его ширина составляет всего 18 миллиметров, то есть – 1 модуль (ширина однополюсного автоматического выключателя.). 

То есть, даже если вы не планируете в ближайшее время менять проводку или щит, но хотите сделать свою квартиру более безопасной, вы можете заменить обычный автомат на новый дифференциальный. Несмотря на свои компактные размеры, новый дифавтомат такой же удобный, как и обычные АВДТ. На передней панели устройства имеется кнопка «тест» для проверки работоспособности устройства дифференциальной защиты и индикация состояния контактов устройства. 

 

По заявлению производителя, дифференциальный автомат сохраняет работоспособность даже в случае падения сетевого напряжения до 40 В, потому их можно без опасений применять не только в жилых, но и в общественных зданиях. 

СП 256. 1325800.2016 требует, чтобы применяемые в электроустановках жилых и общественных зданий Устройства дифференциального тока сохраняли работоспособность при снижении напряжения до 50% от номинального (п. А 4.4 Приложения А), что для однофазных сетей составляет 110 В

При покупке дифавтомата или УЗО, обращают внимание на такую важную характеристику как «тип дифференциальной защиты«. Этот параметр обозначается буквами: A, B, AC и показывает, на какой ток утечки реагирует данный аппарат. Раньше, для жилых помещений использовали устройства типа AC. 

• Дифавтоматы и УЗО типа АС реагируют на дифференциальный ток синусоидальной формы.

Этого было вполне достаточно, но примерно с 2006 года в бытовой технике стали все чаще применять инверторные двигатели вместо асинхронных. Инверторный двигатель более экономичные и тихие, но если в таком двигателе возникает ток утечки, то это будет постоянный пульсирующий ток, а не синусоидальный. Потому, УЗО или дифавтомат типа AC на такой ток реагировать не будут. А ведь инверторные двигатели используются в стиральных и посудомоечных машинах, в кондиционерах, в холодильниках. По этому, теперь для квартир и жилых домов рекомендовано использовать УЗО и дифференциальные автоматы типа А, 

• Дифавтоматы и УЗО типа А реагируют на дифференциальный ток синусоидальной формы и пульсирующий постоянный дифференциальный ток. 

Именно поэтому, в ассортименте Schneider Electric появились компактные дифференциальные автоматы Easy9 типа А. 

Компактные дифференциальные автоматические выключатели Easy9, функции

• Защита цепей от коротких замыканий.
• Защита цепей от перегрузок.
• Защита людей от поражения электрическим током (чувствительность 10, 30 мА).
• Сочетает в себе функции автоматического выключателя и выключателя дифференциального тока (ВДТ).
• Выполняет защитную функцию как при отсутствии, так и при наличии заземления (PE-проводника).
• Экономит место в щитке, так как занимает всего 1 модуль шириной 18 мм.

Дифавтоматы Easy9 можно купить в нашем интернет-магазине. Информация для заказа: 

• EZ9D33606 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 6A 30MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D33610 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 10A 30MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D33616 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 16A 30MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D33620 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 20A 30MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D33625 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 25A 30MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D33632 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 32A 30MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D63616 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 16A 10MA 4,5кА C АС, 18 мм
• EZ9D53616 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 16A 30MA 4,5кА C А, 18 мм
• EZ9D53625 ДИФ. АВТ. ВЫКЛ. Easy9 1П+Н 25A 30MA 4,5кА C А, 18 мм

На данный момент оборудование поставляется под заказ. Условия заказа, цены и размеры скидок уточняйте у наших консультантов.

Купить продукцию Schneider Electric в интернет-магазине. Открыть каталог продукции. 

Интернет-магазин электрики Престиж.ру является сертифицированным партнером концерна Schneider Electric. У нас можно купить любое оборудование этого бренда по самым выгодным ценам. Доставка заказов производится по всей России. Форма оплаты любая. Мы работаем как с физическими, так и с юридическими лицами, в том числе и с государственными организациями. 

Как отличить дифференциальный автомат от УЗО

Устройство защитного отключения электричества, или УЗО — это дифференциальный выключатель. Дифференциальный автомат или дифавтомат — это полностью автоматический выключатель дифференциального тока.

Главное отличие между ними — это различная функциональность, то есть они служат для разных целей.

УЗО предназначено для защиты человека от воздействия электрического тока (прямо или косвенно), дополнительно выполняя роль следящего устройства, которое при возникновении неполадок в проводке отключает ее полностью. Устройство защитного отключения не может защитить электрооборудование и электропроводку от перегрузок и коротких замыканий — для этого перед ним должен быть установлен автоматический выключатель (автомат).

Дифференциальный автомат сочетает в себе функции и автоматического выключателя, и УЗО. Он способен защитить человека от поражения током, отключить электричество в случае утечек и иных повреждений и защитить проводку и подключенное оборудование от коротких замыканий и перегрузов. Проще говоря, устройство состоит из двух приборов — УЗО и автомат.

Как можно отличить дифавтомат и УЗО?

1) Первый и самый простой способ — прочитать название устройства на корпусе.
Либо там будет написано «выключатель дифференциальный» (это УЗО), либо «автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ)» (это дифавтомат).

2) Второй способ — обратить внимание на маркировку прибора.
Если перед величиной номинального тока стоит какая-либо буква (обычно B, C или D), то перед вами АВДТ, если же указано только значение тока — это дифференциальный выключатель.

3) В-третьих, если вы посмотрите на схему, изображенную на самом устройстве, и увидите на ней, помимо трансформатора, обмотки расцепителей, то это дифференциальный автомат. В противном случае — это УЗО.

4) Последний способ — оценить визуально размеры прибора.
Некоторое время назад дифавтоматы были большего размера, нежели устройства защитного отключения, из-за того, что внутри корпуса нужно было размещать большее количество элементов. Сегодня, с развитием технологий, произошло обратное: габариты дифференциального автомата стали немного меньше, чем у обычных УЗО.

Надеемся, что эта информация пригодится многим из вас.

Типы дифференциальных автоматов

Дифавтомат представляет собой устройство, в котором одновременно сочетаются функции автоматического выключателя и УЗО. На рынке представлены различные типы дифференциальных автоматов, предназначенных для защиты человека от поражений электрическим током и защиты электрической сети от коротких замыканий и перегрузок.

Принцип работы устройства

Основной частью устройства является модуль дифференциальной защиты. Он обнаруживает дифференциальный электрический ток на землю (ток утечки). Преобразовав его в механическое воздействие, осуществляется сброс выключателя.

Дифференциальный автомат оборудован двумя системами разрыва цепи:

• Электромагнитный расцепитель отключает линию электропитания в случае короткого замыкания.
• Тепловой — срабатывает в при возникновения перегрузки.

Для проверки исправности модуля дифференциальной защиты на корпусе устройства расположена специальная кнопка «Тест». При нажатии на эту кнопку создается искусственный ток утечки, и автомат, если он исправен, должен отключиться.

В дифавтомате, как и в УЗО, в качестве датчика утечки тока применяется специальный трансформатор. Работа этого трансформатора основана на изменении дифференциального тока в проводниках, подающих электрическую энергию на электроустановку.

Ток утечки отсутствует, если нет повреждений изоляции электропроводки или к ней никто не прикасается. В этом случае в нулевом и фазном проводе нагрузки будут протекать равные токи.

Принцип работы дифавтомата

В случае возникновения утечки, к примеру, если человек случайно прикоснется к фазному проводнику или при нарушении изоляции провода, происходит нарушение баланса тока и магнитных потоков. Во вторичной обмотке возникает электрический ток, который приводит в действие магнитоэлектрическую защелку. Сработавшая защелка воздействует на механизм, разъединяющий цепь.

Типы и характеристики дифавтоматов

Основные технические характеристики дифференциальных автоматов такие же, как и у автоматов и УЗО:

• Номинальный ток In – ток в амперах, который аппарат может проводить длительное время (6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А).
• Номинальный ток — максимально возможный ток, который способна пропустить контактная система прибора без его повреждения. Эта же величина используется для расчетов других характеристик устройства.
• Временно-токовая характеристика В, С или D, указывается перед значением номинального тока.
• Номинальный отключающий дифференциальный ток (уставка по току утечки) IΔn = 10, 30, 100, 300, 500 мА.
• Номинальное напряжение, напряжение при котором аппарат работает в нормальных условиях. 220В для однофазной сети и 380В для трехфазной электросети.
• Тип (класс) модуля дифференциальной защиты. Тип АС – реагируют на синусоидальный переменный ток утечки, обозначаются значком в виде синусоиды. Тип А — реагируют на синусоидальный переменный и пульсирующий постоянный токи утечки.
• Номинальная отключающая способность – максимальный ток короткого замыкания, который дифавтомат способен отключить и остаться в работоспособном состоянии. Указывается на передней панели в прямоугольнике в амперах(3000, 4500, 6000, 10 000 А).
• Класс токоограничения. Он определяется временем с момента начала размыкания силовых контактов до момента полного гашения электрической дуги в дугогасительной камере. Существует три класса — 1, 2, 3. Информация о них указывается в квадрате на передней панели.
• Тип встроенного модуля дифференциальной защиты по конструктивному исполнению — электромеханическое или электронное.
• Количество полюсов — 2 или 4.
• Диапазон температур от -25 до + 40°С (обозначается символом снежинки на передней панели).

Дифавтомат двухполюсный

Также, как и УЗО, дифференциальные автоматы бывают селективными.  Применяют их в качестве вводных защитных аппаратов. Выдержка времени им нужна для возможности отключить дифференциальный ток устройствам, подключенным после вводного. Если этого не происходит, срабатывает селективный автомат.

Маркируются селективные дифавтоматы буквами, в зависимости от задержки на срабатывание:

Буквенное обозначение	Задержка срабатывания, мс
Тип S	200 – 300
Тип G	60 – 80

Что лучше — электромеханическое или электронное исполнение?

Дифференциальные автоматы могут изготавливаться как с электромеханическим устройством защитного отключения, так и с электронным.

Электромеханическое устройство не требует для работы дополнительного электропитания. Энергия для срабатывания катушки отключения, выводящей устройство из включенного состояния, берется от источника тока утечки. Дифференциальный трансформатор, регистрирующий эти токи, имеет большие габариты. Это сказывается на компактности прибора в целом.

Электронные аналоги, помимо датчика тока утечки и отключающей катушки, содержат электронную схему с усилителем сигнала. Небольшой по величине сигнал от датчика увеличивается до амплитуды и мощности, достаточной для работы катушки расцепителя. Такие дифавтоматы компактнее.

При обрывах нуля питающей линии дифференциальные автоматы  с электронной схемой управления становятся бесполезными. Напряжение питания электроники пропадает, что не дает возможности отключить устройство. Поэтому, несмотря на компактность, применять такие приборы целесообразно только в комплекте с реле напряжения.

Исходя из вышеизложенного, можно определится, какое исполнение прибора более приемлемо в конкретном случае.

Различные типы дифференциальных автоматов могут с успехом применяться в однофазных и трехфазных сетях переменного тока. Такие устройства способствуют повышению уровня безопасности в процессе эксплуатации различных электроприборов.

▷ Дифференциальный автоматический выключатель для электрика

Когда мы говорим об электрической защите, на ум приходят два элемента — это разделительный автоматический выключатель и дифференциальный выключатель. Но бывает также, что мы говорим о дифференциальном автоматическом выключателе («дифференциальном автоматическом выключателе» или «электрическом дифференциале»), и этот термин часто используется неправильно.

Поэтому я решил предоставить вам всю информацию, которая позволит вам:

Разберитесь, что такое дифференциальный автоматический выключатель в электричестве.
Зачем и когда использовать его в электрическом щите.
Как выбрать.
Как подключить и закрепить электрический дифференциальный автоматический выключатель.
Что такое дифференциальный автоматический выключатель:
Напоминание о защите электроустановки:
Прежде чем перейти непосредственно к выключателю утечки на землю, я напомню два основных понятия защиты в электроустановке:

Охрана имущества (устройства, подключенные к розеткам).
Защита физических лиц.
Защита собственности:
Обеспечивается магнитотермическим автоматическим выключателем (мы также говорим о разделительном автоматическом выключателе, держателе предохранителя, автоматическом выключателе, а также о «электрическом выводе»).

Как бы то ни было, это оборудование предназначено для защиты материальных ценностей в доме. Это включает освещение, элементы, подключенные к розеткам, бытовую технику (духовку, плиту, стиральную машину…).

Таким образом, автоматический выключатель отслеживает два явления, а именно короткое замыкание и перегрузку по току.

Защита людей:
Это самая важная защита на уровне GLVS (что означает общий низковольтный распределительный щит).

Защищает людей от риска утечки электрического тока (который может нанести значительный ущерб при прохождении через тело человека). Я объясняю эту информацию в своем руководстве «Электричество: что нужно знать перед тем, как начать».

Эта защита обеспечивается дифференциальным переключателем (также называемым Inter Diff или ID), который измеряет постоянную разность токов между фазой и нейтралью.

Подключенный к цепи заземления, дифференциальный выключатель необходим для обеспечения безопасности людей в отношении электричества.

Роль и определение дифференциального автоматического выключателя:
Дифференциальный автоматический выключатель, таким образом, сочетает в себе две функции защиты материальных ценностей и защиты физических лиц.

Он выполняет роль дифференциального выключателя в сочетании с делительным автоматическим выключателем:

Дифференциальный автоматический выключатель = Делительный автоматический выключатель + Дифференциальный выключатель

Как вы понимаете:

Магнитотермическая система защитит от перегрузок и коротких замыканий (охрана имущества).
Дифференциальная система от утечки тока (защита людей).
Разница между электрическим дифференциальным выключателем и дифференциальным выключателем:
Как я объяснил выше, разница между дифференциальным выключателем и дифференциальным выключателем заключается в том, что последний имеет дополнительную функцию.

Почему я хочу подчеркнуть эту разницу?

Будьте осторожны с использованием технических терминов:
Потому что во многих случаях и во многих видеороликах термин «автоматический выключатель утечки на землю» используется неправильно.

Возьмем, к примеру, видео Леруа Мерлен под названием «Как установить электрическую панель» (см. Здесь):

В начале объяснения, в аппаратной части, говорится, и я цитирую «дифференциальный автоматический выключатель 30 мА на строку» — ровно через 40 секунд:

Использование термина «дифференциальный автоматический выключатель 30 мА» не подходит.

Это дифференциальный выключатель, который необходимо установить перед делительными выключателями, в начале ряда электрических коробок.

Существенная разница в цене:
Это одно из очевидных различий между «inter diff» и дифференциальным автоматическим выключателем: цена.

Возьмем случай с двумя ссылками на Legrand:

.

Автоматический выключатель утечки тока на землю 30 мА 32 А переменного тока, номер 4 107 08 (здесь, в онлайн-каталоге Legrand), продается по каталожной цене 248,4 евро, включая НДС.
Дифференциальный переключатель 40A, 30 мА, опорный сигнал 4 116 11 переменного тока, соединенный с разделительным автоматическим выключателем на 32 А для получения той же функции, по каталожной цене 135.12 евро с НДС.
Автоматический выключатель защиты от замыканий на землю 30 мА стоит примерно в 1,5–2 раза больше, чем эквивалентный автоматический выключатель замыкания на землю + дифференциальный автоматический выключатель.

Это еще один критерий, по которому различаются эти два элемента электрической коробки!

Зачем использовать его вместо дифференциального выключателя:
Если цена настолько высока, зачем использовать электрический дифференциальный выключатель?

В основном используются в коммерческом секторе:
GFCI редко используются в бытовых электрических установках, а используются в коммерческом и промышленном секторах.

Вот причина:

В офисах цепи сгруппированы в соответствии с логикой, аналогичной той, которую вы, возможно, знаете для своего дома.

Но есть дополнительное ограничение для домашнего работника: производительность.

Неисправная электрическая цепь не должна нарушать работу всей или части электроустановки.

Как такое возможно?

Возьмем пример.

Неисправность промышленного электрического шкафа:
Заводской электрический шкаф состоит из нескольких рядов.

Представьте, что в одном из этих рядов есть дифференциальный выключатель в начале линии. Этот идентификатор защищает электрические цепи административной части завода (офисы с компьютерами) и электрические цепи производственной части.

Если на одной из машин происходит нарушение изоляции (утечка тока на землю), срабатывает дифференциальный выключатель в начале линии. Тогда он лишит весь ряд питания.

Таким образом, административная часть будет лишена питания из-за единственной неисправной машины.

Чтобы преодолеть этот тип сбоя питания, на многих объектах критические электрические цепи независимо защищены дифференциальными автоматическими выключателями.

Таким образом, если цепь сработает из-за проблемы, не будет операционных потерь для всего объекта. Будет отключена только неисправная электрическая цепь.

На следующем рисунке мы видим, что каждая из цепей индивидуально защищена дифференциальными автоматическими выключателями.

Если какой-либо элемент неисправен (например, компьютер), это повлияет только на его цепь, а не на комплект силовых кабелей.

На следующем рисунке все электрические цепи независимы друг от друга и защищены электрическими дифференциальными автоматическими выключателями.

Это электрическое соединение всегда выполняется для обеспечения бесперебойной работы установки. Здесь мы говорим об электрических цепях для подключения компьютеров.

Для упрощения электромонтажа:
Использование дифференциального выключателя также может упростить электромонтаж.

Фактически, при установке устройства, которое требует добавления автоматического выключателя в электрическую панель (например, тепловой насос, кондиционер, специализированную электрическую розетку и т. Д.)) необходимо работать на всем ряду электрощита.

Во многих случаях электрический выключатель в этом ряду отключался на конце последнего делительного выключателя. Это означает, что старый переключатель (и) должен быть удален, и должен быть установлен новый электрический переключатель для нового автоматического выключателя.

Дополнительная проблема заключается в том, что вам нужно найти горизонтальный электрический выключатель, совместимый с брендом.

И это может быть проблематично, когда электрик, который делал электрическую коробку, использовал малоизвестную марку электрооборудования.

Это когда использование дифференциального выключателя может упростить электрическую проводку:

Автоматический выключатель утечки на землю подключается к клеммной колодке источника питания электрической коробки (как описано в следующей главе). Следовательно, в рассматриваемую строку вносить изменения не нужно.

Как выбрать один: размер, тип, дифференциальный порог, марка:
Номинал дифференциального автоматического выключателя:
Размер дифференциального автоматического выключателя выбирается в соответствии с поставляемой электрической схемой:

10А или 16А для цепи освещения.
16А или 20А на электрическую вилку.
20А для выделенной цепи с максимальной мощностью 4600Вт.
32A для выделенной цепи с максимальной мощностью 7360 Вт.
40A для выделенной цепи с максимальной мощностью 9200Вт.
Это тот же принцип, что и при определении размеров электрического щита, где разделительные автоматические выключатели выбираются в соответствии с поставленной схемой.

Тип электрического дифференциального выключателя (A, AC, HI):
Тип дифференциального выключателя такой же, как и тип дифференциального выключателя:

Тип переменного тока: используется для защиты общих электрических цепей, таких как освещение, бытовые электрические розетки, некоторые специализированные электрические розетки (кроме тех, которые защищены типом A).
Тип A: используется для защиты специализированных цепей. Это бытовая техника с бортовой электроникой (стиральная машина, плита), производящие компоненты, нарушающие работу междифференциалов переменного тока.
Тип HI / HPI / SI: Используется для устройств, чувствительных к несвоевременным отключениям электроэнергии: морозильная камера, сигнализация, компьютер.
Порог дифференциальной защиты: 30 мА или 300 мА?
Дифференциальный порог — это порог тока, выше которого срабатывает дифференциальный автоматический выключатель.На практике этот порог является максимальным, прерыватель цепи утечки на землю срабатывает первым.

В жилых помещениях этот порог составляет 30 мА (обязательство по стандарту NFC 15-100).

В промышленном и коммерческом секторах в некоторых особых случаях этот дифференциальный порог увеличивается до 300 мА.

Моноблок или с адаптируемым дифференциальным блоком:
Существует два типа автоматических выключателей утечки на землю, моноблоки и адаптируемые блоки.

Обе модели являются модульными, т. Е. Монтируются на DIN-рейку электрического шкафа.

Автоматический выключатель электрический дифференциальный неразъемный:

Модель моноблочного выключателя утечки на землю аналогична дифференциальному выключателю (за исключением того, что он выполняет дополнительную функцию).

Обычно занимает место в распределительной коробке от 2 до 4 модулей, в зависимости от размера.

Адаптируемый дифференциальный блок:
Этот тип оборудования существует для того, чтобы сделать возможным преобразование простого существующего автоматического выключателя в дифференциальный автоматический выключатель.Он также предназначен для автоматических выключателей достаточно большого размера или трехфазных (3 фазы) или четырехполюсных (3 фазы + нейтраль) автоматических выключателей с дифференциальным сопротивлением.

Фактически, если в GBT уже есть защита для электрической цепи, и вы хотите переключить эту схему на независимую дифференциальную защиту, можно использовать дифференциальную систему, которая может быть адаптирована к схеме.

Этот блок состоит из нижнего ряда зубцов, к которым подключен существующий автоматический выключатель.Этот ряд подключен к дифференциальному блоку.

Пусковое электрическое соединение выполняется под этим блоком дифференциала. Чаще всего подключается напрямую к четырехполюсному распределителю.

Использование такого устройства с существующим автоматическим выключателем требует проверки совместимости адаптируемого дифференциального блока и автоматического выключателя, уже присутствующего в электрической коробке.

Торговая марка:
Что касается торговых марок, я привык работать с Legrand, Schneider Electric и Hager, которые я здесь представляю.

Но я также использую оборудование марки Gewiss, которое в своем дифференциальном диапазоне предлагает автоматические выключатели уменьшенной ширины (в модуле).

Поскольку промышленные электрические шкафы очень часто хорошо заряжены, эта экономия места не является незначительной.

Подключите дифференциальный автоматический выключатель:
Однокомпонентный дифференциальный автоматический выключатель:
Ранее я обсуждал, как подключить дифференциальный автоматический выключатель в распределительной коробке, давайте рассмотрим подробнее:

Как подключить:
Цельный автоматический выключатель утечки на землю подключается как разделительный выключатель.Электроснабжение идет сверху, а выход в электрическую цепь снизу.

Или воткнуть в электрическую панель?
Автоматический выключатель утечки на землю не размещается в начале линии, в отличие от «межфазного выключателя», который располагается перед всеми автоматическими выключателями цепей / делительных цепей, которые он защищает.

Обычно в конце ряда (после дистанционных переключателей, таймеров или переключателя день / ночь) он напрямую подключается к клеммам источника питания.

Адаптируемый блок дифференциала:
Подключение адаптируемого блока осуществляется с дополнительной ступенькой:

Автоматический выключатель подключен к дифференциальному блоку, образуя дифференциальный автоматический выключатель (это дополнительная ступень).
Источник питания идет от клемм источника питания к верхней части выключателя.
Начало электрической сборки — снизу блока дифференциала.

Какое оборудование следует использовать для подключения дифференциального выключателя?
Еще раз, как и дифференциальные выключатели и соединения в электрическом щите, необходимо использовать:

Электропровод

H07VK в правом сечении провода.Этот гибкий кабель облегчает прокладку электрических проводов внутри GLVS.
Заглушки с изолирующими фланцами. Эти изолированные электрические соединители обеспечивают защищенное и надежное электрическое соединение с течением времени (при условии, что они устанавливаются с помощью обжимного инструмента).
Пример электрической схемы с дифференциальным автоматическим выключателем:
Вот пример подключения автоматического выключателя утечки на землю 30 мА в одном ряду внутри распределительной коробки:

Клеммы источника питания фаза / нейтраль подключаются перед разделителем с одной стороны (слева) и перед выключателем утечки на землю с другой стороны (справа).

В этом типе электроустановки, если в цепи, защищенной автоматическим выключателем утечки на землю, появляется неисправность, срабатывает только последний.

Все разделительные автоматические выключатели, защищенные дифференциальным переключателем переменного тока 40 А 30 мА в верхней части ряда электрических панелей, будут продолжать получать питание.

Им не помешает неисправность, которая произошла на линии электропередачи, защищенной автоматическим выключателем утечки на землю 30 мА.

Можно ли подключить дифференциальный автоматический выключатель к дифференциальному переключателю на 30 мА?

Нет смысла это делать.

Если есть неисправность в цепи, питаемой от автоматического выключателя утечки тока на землю, выключатель утечки на землю может сработать раньше.

Таким образом, преимущества использования дифференциального автоматического выключателя будут потеряны.

Существуют ли другие автоматические выключатели с D-образной кривой для двигателей кондиционеров?

Дифференциальный выключатель такого типа действительно существует.Это позволяет временно принять перегрузку, соответствующую запуску двигателя кондиционера.

Какое направление подключения выключателей утечки на землю?

Если в инструкциях производителя не указано иное, подключение может выполняться независимо сверху или снизу модульного компонента.

Где купить выключатели утечки на землю?
Это довольно специфический материал, который достаточно легко найти среди специалистов онлайн-сектора.

Вот несколько ссылок, отсортированных по брендам в Domomat:

Автоматические выключатели утечки на землю 30 мА Schneider Electric.
Ссылки Legrand.
Компоненты марки Hager с четырехполюсной моделью.
Но вы также можете найти «автоматические выключатели дифференциала» в магазинах DIY. Например, вы можете найти все ссылки на автоматический выключатель утечки на землю 30 мА, доступные здесь, в Castorama (который вы можете заказать онлайн и получить в магазине).

Также советую заглянуть в интернет-магазин Domomat, который специализируется на продаже электрооборудования.

Принципы дифференциальной защиты, которые вы ДОЛЖНЫ понимать

Дифференциальная защита

Хотя в настоящее время дифференциальная защита достигается численно, для понимания принципов дифференциальной защиты полезно проанализировать широко распространенное электромеханическое реле. На рисунке 1 показана простая схема дифференциальной защиты, также известная как схема Мерца-Прайса.

Принципы дифференциальной защиты, которые вы ДОЛЖНЫ понимать (на фото: реле защиты SIPROTEC)

В этой простой схеме мы можем предположить, что при нормальных условиях эксплуатации ток, входящий в часть оборудования под защитой , равен (или в случае трансформатора пропорционально) его выходному току.В этом примере мы предположим, что входной и выходной токи равны.

Автоматический выключатель с обеих сторон защищаемого оборудования управляется реле максимального тока.

Рисунок 1 — Простая дифференциальная защита (щелкните, чтобы развернуть схему)

Трансформаторы тока одинакового типа и коэффициента трансформации устанавливаются с обеих сторон оборудования. Эти трансформаторы тока индуцируют идентичные вторичные токи, потому что их первичные токи идентичны и у них одинаковое отношение витков.

Путем простого осмотра диаграммы становится ясно, что в этих условиях ток утечки не будет проходить через реле , поэтому сигналы отключения не будут генерироваться.

… и при возникновении неисправности

Рассмотрим неисправность , внутреннюю для оборудования . Через короткое замыкание будет протекать большой ток, таким образом, ток, выходящий из оборудования, будет быстро уменьшаться, что приведет к уменьшению вторичного тока в CT B .Это вызовет протекание тока через реле, величина которого будет достаточной для отключения автоматических выключателей.

Теперь рассмотрим внешнюю ошибку на F , как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Простая дифференциальная защита с внешней ошибкой

Вы можете видеть, что в этом случае ток на выходе из оборудования, хотя и большой, остается таким же, как ток, входящий в него, поэтому реле не сработает. Это именно то, что мы хотим , потому что внешние по отношению к оборудованию неисправности находятся в другой зоне защиты и защищаются другой схемой.

Если защищаемое оборудование представляет собой, например, шину или обмотку генератора, очевидно, что выходной ток такой же, как и входной. Если, однако, оборудование представляет собой трансформатор, у которого коэффициент трансформации не равен единице, то входящий ток будет отличаться от выходящего тока.

В этом случае трансформаторы тока должны быть сбалансированы с эквивалентным дифференциалом передаточного числа.

Дифференциальная схема создает четко определенную зону защиты, охватывающую все, что находится между двумя трансформаторами тока .Любая неисправность, существующая в этой зоне защиты, рассматривается как внутренняя неисправность, а любая неисправность, существующая за пределами этой зоны защиты, является внешней неисправностью.

Следовательно, дифференциальная схема должна быть способна реагировать на самые маленькие внутренние неисправности, но ограничивать самые большие внешние неисправности.

На практике, этого трудно достичь — особенно при очень больших сквозных КЗ из-за неидеальности трансформаторов тока, используемых для измерения токов.Термин, используемый для обозначения способности системы справляться с этими недостатками, называется Устойчивость при отказе .

В современных IED (интеллектуальных электронных устройствах) ток в трансформаторах тока не контролирует напрямую рабочую катушку, которая отключает выключатели, поэтому подключение не такое, как показано в этом примере. На самом деле токи от трансформаторов тока просто вводятся в IED, где они дискретизируются и оцифровываются.

Дифференциальный режим затем выполняется программным обеспечением IED.

Базовая дифференциальная теория трансформатора (ВИДЕО)

Ссылка // Принципы автоматизации подстанции Майкла Дж. Бергстрома

Дифференциальная (87) токовая защита | Системы измерения и контроля электроэнергии

Одним из фундаментальных законов электрических цепей является Закон Кирхгофа по току, который гласит, что алгебраическая сумма всех токов в узле цепи (соединении) должна быть равна нулю.Более простой способ заявить об этом — сказать: «То, что входит, должно выйти». Мы можем использовать этот принцип для обеспечения другой формы защиты от определенных неисправностей в электрических цепях, измеряя величину тока, входящего и выходящего из компонента цепи, а затем отключая автоматический выключатель, если эти два тока не совпадают.

Важным преимуществом дифференциальной защиты по сравнению с мгновенной или максимальной токовой защитой с выдержкой времени является то, что она намного более чувствительна и действует быстрее.В отличие от любой формы максимальной токовой защиты, которая срабатывает только в том случае, если ток превышает максимальный номинал проводников, дифференциальная защита способна срабатывать при гораздо более низких уровнях тока, потому что Закон Кирхгофа предсказывает, что любая величина дисбаланса тока для любой отрезок времени является ненормальным. Более низкие пороги срабатывания при отсутствии задержки по времени означают, что дифференциальная защита способна срабатывать раньше, чем любая форма максимальной токовой защиты, тем самым ограничивая повреждение оборудования за счет устранения неисправности за более короткий промежуток времени.

Предположим, мы должны были измерить величину тока на обоих концах каждой фазной обмотки трехфазного генератора, как показано на следующей диаграмме:

Как и большинство крупных генераторов энергии, этот блок подводит оба вывода каждой фазной обмотки к внешним точкам, так что они могут быть подключены по схеме звезды или треугольника по желанию. В данном случае обмотки генератора соединены звездой. Пока мы измеряем ток, входящий и выходящий из каждой обмотки индивидуально, не имеет большого значения, соединены ли эти обмотки генератора звездой или треугольником.

Если схема в точности такая, как показано выше, величина тока, входящего и выходящего из каждой фазной обмотки, должна быть одинаковой в соответствии с Законом Кирхгофа о токах. То есть:

\ [I_ {A1} = I_ {A2} \ hskip 30pt I_ {B1} = I_ {B2} \ hskip 30pt I_ {C1} = I_ {C2} \ hskip 30pt \]

Предположим теперь, что один из витков в обмотке фазы «C» должен был случайно коснуться металлического каркаса генератора, например, что могло произойти в результате повреждения изоляции. Это замыкание на землю вызовет третий путь для тока в поврежденной обмотке.\ (I_ {C1} \) и \ (I_ {C2} \) теперь будут разбалансированы на величину, равную току повреждения \ (I_F \):

Другой отказ, обнаруживаемый по закону тока Кирхгофа, — это межфазное замыкание обмотки, когда ток течет от одной обмотки к другой. В этом примере короткое замыкание между фазами B и C в генераторе нарушает баланс входящих и исходящих токов для обеих фаз:

Следует отметить, что величина замыкания на землю или тока замыкания между обмотками может быть недостаточно большой, чтобы создать угрозу перегрузки по току для генератора, но само наличие дисбаланса тока в любой фазе доказывает, что обмотка исправна. поврежден.Другими словами, это тип отказа системы, который не обязательно обнаруживается реле максимального тока (50/51), поэтому его необходимо обнаруживать другими способами.

Тип реле, предназначенный для этой задачи, называется реле дифференциального тока , . Цифровой код ANSI / IEEE для дифференциальной защиты: 87 . Существуют также реле дифференциального напряжения с тем же обозначением «87» ANSI / IEEE, поэтому при упоминании реле «87» необходимо указывать, является ли рассматриваемая дифференциальная величина напряжением или током.

Простая форма дифференциальной токовой защиты для этого генератора может быть реализована путем подключения трансформаторов тока с обеих сторон каждой обмотки к рабочим катушкам электромеханического реле, подобного этому. Для простоты будет показана защита только одной фазной обмотки (C) генератора. Практическая система реле защиты от дифференциального тока будет контролировать ток через все шесть проводов статора на генераторе, сравнивая токи на входе и выходе каждой фазы:

Если первичные токи ТТ \ (I_ {C1p} \) и \ (I_ {C2p} \) равны и коэффициенты ТТ равны, вторичные токи ТТ \ (I_ {C1s} \) и \ (I_ {C2s } \) также будут равны.Результатом будет нулевой ток через рабочую катушку (OC) дифференциального реле.

Если, однако, замыкание на землю или соседнюю обмотку должно было развиться где-либо в обмотке статора «C» генератора, первичные токи двух трансформаторов тока станут неравными, вызывая неравные вторичные токи, тем самым вызывая значительную величину тока. протекать через управляющую катушку дифференциального реле (OC). Если этого тока достаточно, чтобы вызвать срабатывание дифференциального реле, реле пошлет сигнал, дающий команду автоматическому выключателю генератора на отключение.

Даже если значение срабатывания реле смещено, чтобы избежать ненужного отключения, все же возможно, что большой фазный ток, требуемый от генератора, может вызвать срабатывание дифференциального реле из-за невозможности идеального совпадения между двумя фазными токами «C». трансформаторы. Любое несоответствие между этими двумя трансформаторами тока приведет к неравенству вторичных токов, которые будут увеличиваться по мере увеличения величины фазного тока. Большие, богатые гармониками броски тока , которые иногда возникают при первоначальном включении большого силового трансформатора, также могут вызывать ложные срабатывания в этой простой форме дифференциальной защиты.Мы не хотим, чтобы это дифференциальное реле срабатывало при каких-либо условиях, кроме внутренней неисправности генератора в его фазной обмотке, поэтому необходима модификация, чтобы обеспечить другую рабочую характеристику.

Если мы модифицируем реле так, чтобы оно имело три катушки, одна для перемещения его механизма в направлении срабатывания, а две для помощи «сдерживать» его механизм (работая для удержания механизма в его нормальном рабочем положении), мы можем соединить эти катушки таким образом. способ, которым две удерживающие катушки (RC) возбуждаются двумя вторичными токами ТТ, в то время как рабочая катушка видит только разницу между двумя вторичными токами ТТ.Мы называем эту схему дифференциальным реле с ограничениями , а прежнюю (более простую) конструкцию — дифференциальным реле без ограничений :

.

Общая характеристика реле с ограничением дифференциала заключается в срабатывании на основе дифференциального тока, превышающего установленное значение процентов фазного тока.

На этой фотографии показаны три дифференциальных реле, используемых для защиты обмоток трехфазного генератора газотурбинной электростанции.Обратите внимание, как требуется одно реле дифференциального тока для защиты каждой из трех фаз генератора:

Современные цифровые дифференциальные реле обычно воспринимают сигналы ТТ от всех трех фаз, обеспечивая защиту в одном блоке, монтируемом на панели. Цифровые реле защиты предлагают гораздо более сложные подходы к проблеме ложных срабатываний, основанные на несоответствии между парами трансформаторов тока и / или гармоническими токами. На следующем графике показана характеристика реле защиты трансформатора модели 745 компании General Electric, обеспечивающего защиту от дифференциального тока:

Пользователь может регулировать не только значение срабатывания, но также наклон каждого сегмента линии на графике, высоту ступеньки «точки изгиба» и т. Д.Обратите внимание, как термин «ограничение» все еще используется в конфигурации цифровых реле, даже несмотря на то, что он возник в конструкциях электромеханических реле.

Примечательно, что форма дифференциальной токовой защиты также находит применение в американских домах, где электрические нормы требуют установки защищенных цепей прерывателя тока замыкания на землю (GFCI) в местах, где возможен контакт между электрическими приборами и водой (например, в ванных комнатах). , кухни). Розетки GFCI функционируют, определяя любую разницу в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками, по которым ток идет к любой нагрузке, подключенной к розетке, и от нее:

Одиночный трансформатор тока (CT) в блоке GFCI определяет любой дифференциальный ток путем измерения магнитного поля net вокруг обоих проводников с током.Если «горячий» и «нейтральный» токи равны, их противоположные направления будут создавать противоположные магнитные поля, с нулевым результирующим магнитным полем, обнаруженным ТТ. Однако, если в нагрузке, подключенной к этой розетке, происходит замыкание на землю, эти два тока будут неравными, и ТТ обнаружит чистое магнитное поле. Эти защитные устройства чрезвычайно чувствительны, размыкая контакты со значениями дифференциального тока в диапазоне миллиампер и мА. Это важно, так как замыкание на землю в электрическом приборе может очень хорошо пройти через тело человека или животного, и в этом случае всего миллиампер может оказаться вредным или даже смертельным.

Если срабатывает розетка GFCI, ее можно сбросить, нажав кнопку «сброса» на ее лицевой стороне. Блоки GFCI также можно протестировать вручную, нажав кнопку «тест», также установленную на передней панели.

Очень важной концепцией в области релейной защиты является концепция зон защиты , что легко объяснить в контексте реле дифференциального тока. Проще говоря, «зона защиты» реле — это физический диапазон, в котором может быть обнаружено указанное электрическое повреждение, и, таким образом, любые компоненты и соединения в зоне могут быть защищены посредством надлежащего действия реле.Реле максимального тока (50/51), рассмотренные в предыдущем разделе этой книги, не имеют четко определенных зон защиты, поскольку реле максимального тока срабатывают при определенном минимальном токе значения , а не обязательно на каком-либо определенном месте повреждения . Однако дифференциальные токовые реле имеют очень четкие и однозначные зоны защиты: область, лежащая между токовой парой ТТ :

Только неисправность в пределах зоны защиты реле (т.е.е. «внутренняя» неисправность) может заставить токи двух трансформаторов тока стать неравными. Благодаря закону Кирхгофа о токе, никакое замыкание вне зоны защиты (т. Е. «Внешнее» замыкание), независимо от его серьезности, не может сделать первичные токи ТТ неравными.

Концепция защитных зон очень важна в релейной защите и находит применение далеко за пределами систем дифференциального тока (87). Это тесно связано с концепцией селективности , что означает способность защитного реле различать короткое замыкание в пределах своей собственной зоны защиты и замыкание за пределами этой зоны.Реле с высокой селективностью способно игнорировать внешние неисправности, в то время как реле с плохой селективностью может ошибочно срабатывать при возникновении внешних неисправностей.

Бытовые электрические розетки

с защитой от замыкания на землю (GFCI) также имеют четко определенные зоны защиты. В случае GFCI зона защиты — это все, что подключено к розетке (т.е. справа от ТТ на схеме):

Обычной практикой электропроводки в жилых домах в Соединенных Штатах является «шлейфовое соединение» обычных розеток с розеткой GFCI, где существуют водные опасности, так что все розетки, запитываемые через GFCI, становятся частью защитной зоны GFCI.Например, ванная комната с такой проводкой обеспечивает одинаковую степень защиты от замыкания на землю для всех розеток в комнате. Если бы кто-то подключил электрический фен к одной из розеток с «гирляндной цепью», а затем случайно уронил бы этот прибор в ванну, полную воды, GFCI отключился бы и отключил питание всех розеток с такой же надежностью, как и отключение, если фен был подключен непосредственно к самой розетке GFCI.

Дифференциальная токовая защита наиболее практична для реализации на коротких физических расстояниях, например, по фазным обмоткам в генераторе или каком-либо другом компоненте энергосистемы, но основная концепция применима и на больших расстояниях, поскольку Закон Кирхгофа не знает границ.Рассмотрим, например, линию передачи, охватывающую несколько миль между двумя автобусами, показанную на этой однолинейной схеме:

Здесь два дифференциальных реле управляют отключением автоматических выключателей (функция 52 ANSI / IEEE) на каждом конце линии передачи. Ток на каждом конце линии контролируется трансформаторами тока, подключенными к локальным реле 87, благодаря чему зона дифференциальной защиты по току покрывает всю длину линии передачи. Чтобы эта схема защиты работала, два локальных реле 87 должны каким-то образом связываться друг с другом, чтобы постоянно сравнивать измеренные значения тока на обоих концах линии.Это достигается через канал связи между двумя реле, который называется пилотным каналом . Термин «пилот» — это общий термин в области релейной защиты, относящийся к любой форме передачи данных. Если обнаруживается значительная разница в линейном токе (то есть в результате повреждения в любом месте по длине линии передачи), оба реле отключают свои соответствующие автоматические выключатели и, таким образом, обесточивают линию передачи.

Пилотные системы могут иметь форму аналоговой «петли» тока или напряжения, радиорелейной линии связи, линии связи линии электропередачи (ПЛК), линии передачи данных по оптоволоконному кабелю или любой другой формы двухточечной связи. точечный канал передачи данных, позволяющий реле обмениваться данными друг с другом.Детали пилотных систем в схемах защиты сложны и не будут здесь подробно рассматриваться.

Интересное предостережение при применении защиты от дифференциального тока к длинным линиям состоит в том, что емкостный зарядный ток линии может в некоторых случаях быть достаточно значительным, чтобы сработать реле 87, которое настроено слишком чувствительно. Емкость между фазой и землей можно представить себе как форму «замыкания на землю» переменного тока, потому что любой ток, идущий по этому пути к земле, является током, проходящим через один ТТ, но не через другой.

Текущий закон Кирхгофа не только неограничен в отношении расстояния, он также не ограничен в отношении количества линий, входящих или выходящих из узла. Этот факт позволяет нам применять дифференциальную токовую защиту к шинам , где соединяются несколько линий электропередач и / или устройств. Здесь показан пример высоковольтной шины, сфотографированной на плотине Гранд-Кули в штате Вашингтон, соединяющей несколько блоков трехфазных трансформаторов (каждая из которых питается от гидроэлектрического генератора):

Автобусы обычно изготавливаются из гибкого кабеля или жесткой трубы, подвешенной к земле с помощью изоляторов.Неисправности могут возникнуть в шине, если изолятор «вспыхивает» (т. Е. Вызывает электрическую дугу от проводника шины к земле) или если что-либо проводящее происходит с перемычкой между линиями шины. Таким образом, шины могут быть защищены по принципу дифференциального тока, как и любой другой электрический компонент или линия электропередачи. Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из каждой фазы шины, должна равняться нулю, и если это не так, это означает, что шина должна быть неисправна.

Принципиальная схема, показывающая одну шину с пятью разными вводами, показывает, как дифференциальную токовую защиту можно использовать для защиты шины с любым количеством линий.Для простоты схема подключения реле CT и 87 показана только для одной фазы на этой трехфазной шине. В любой реалистичной схеме дифференциальной защиты шины все три фазы должны быть оснащены трансформаторами тока, и будет три отдельных 87 элементов «рабочей катушки», по одному на каждую фазу:

Закон Кирхгофа сообщает нам, что алгебраическая сумма всех токов в узле должна равняться нулю. В этом случае рассматриваемый узел представляет собой сумму всех проводников, показанных внутри синего пунктирного контура зоны защиты.Поскольку все трансформаторы тока имеют одинаковое отношение витков и соединены параллельно, как показано, их суммарные вторичные токи должны быть суммированы до чистого значения в ноль ампер через рабочую катушку реле 87 во время нормальной работы. Однако, если короткое замыкание на землю или междуфазное замыкание произойдет где-нибудь в пределах зоны защиты, вторичные токи ТТ будут суммироваться до нуля, , а не , что приведет к срабатыванию дифференциального реле.

Еще одно важное понятие в релейной защите — перекрытие защитных зон .Философия здесь заключается в том, что размер каждой защитной зоны должен быть ограничен, чтобы избежать ненужного отключения большего количества секций энергосистемы, чем необходимо для изоляции любого повреждения, при этом ни один компонент или проводник не остаются незащищенными. На следующей однолинейной схеме показано, как конфигурируются зоны защиты для перекрытия друг друга на каждом автоматическом выключателе, к которому они подключаются:

Например, короткое замыкание в верхней линии передачи относится только к этой зоне защиты и, следовательно, отключит только выключатели F и G, оставляя другую линию передачи и связанные с ней компоненты для передачи энергии от генерирующей станции к подстанции.Обратите внимание на то, что каждый автоматический выключатель в вышеуказанной системе попадает в две зоны защиты . Если повреждение произошло внутри выключателя F, оно отключило бы выключатель E в верхней зоне трансформатора электростанции, а также выключатель G в верхней зоне линии передачи, изолируя отказавший выключатель.

Перекрытие зон дифференциальной защиты достигается за счет разумного размещения трансформаторов тока по обе стороны от автоматического выключателя. Напомним, что граница любой схемы дифференциальной защиты по току определяется расположением трансформаторов тока, измеряющих ток в узле и на выходе из него.Таким образом, ТТ, к которому подключается реле дифференциального тока, определяет, насколько далеко будет достигнута граница зоны защиты этого реле. Мы более подробно рассмотрим однолинейную схему, чтобы изучить эту концепцию дальше, сосредоточив внимание на верхнем левом углу генерирующей станции и исключив все трансформаторы и все, кроме одного генератора, а также выключатели C, D и F для простоты:

Здесь мы видим, как достигается перекрытие зон путем подключения каждого дифференциального реле к ТТ на дальнем конце на каждом автоматическом выключателе.Если вместо этого мы решим подключить каждое реле 87 к рядом с трансформатором тока , две зоны защиты не будут перекрываться, и каждый автоматический выключатель останется незащищенным:

Возможно, наиболее интересным и сложным применением дифференциальной токовой защиты является защита силовых трансформаторов, которые страдают многими из тех же уязвимостей, что и генераторы и двигатели (например, неисправности обмоток). Сначала у нас может возникнуть соблазн подключить трансформаторы тока к каждому проводнику, входящему в трансформатор и выходящему из него, с установкой 87 реле для сравнения этих токов и отключения при обнаружении дисбаланса, точно так же, как для защиты отдельных обмоток в генераторе.Однофазного трансформатора достаточно, чтобы проиллюстрировать эту концепцию, опять же без удерживающих катушек (RC) внутри каждого из дифференциальных реле для простоты:

До тех пор, пока каждая пара трансформаторов тока для каждого реле дифференциального тока согласована (то есть с одинаковым соотношением витков), эта схема защитного реле будет обнаруживать замыкания на землю и замыкания между обмотками в силовом трансформаторе. Однако одна распространенная неисправность трансформатора, которая останется незамеченной, — это межвитковая неисправность в одной из обмоток.Такая неисправность исказила бы коэффициент трансформации силового трансформатора, но , а не нарушила бы баланс тока, входящего и выходящего из любой данной обмотки, и, следовательно, не обнаруживалась бы дифференциальными реле, как показано.

Очень умный способ улучшить защиту трансформатора от дифференциального тока состоит в том, чтобы одно реле 87 сравнивало первичный и вторичный токи этого трансформатора, тем самым расширяя зону защиты по обеим обмоткам с помощью всего одного реле:

Одним из необходимых условий для того, чтобы эта стратегия работала, является использование трансформаторов тока с необходимыми отношениями витков, чтобы дополнить коэффициент трансформации силового трансформатора и дать реле 87 два эквивалентных тока для сравнения.Например, если у нашего силового трансформатора соотношение витков 20: 1, отношения двух наших ТТ должны отличаться друг от друга на один и тот же коэффициент (например, ТТ 50: 5 на слаботочной первичной обмотке и ТТ 1000: 5 на сильноточной вторичной обмотке).

Эта схема дифференциальной защиты по току работает для обнаружения общих неисправностей трансформатора следующими способами:

• Замыкание на землю: этот вид замыкания заставляет токи, входящие и выходящие из поврежденной обмотки, быть неравными.Поскольку вся обмотка не видит одинаковый ток, она не может индуцировать правильную пропорцию тока в другой (исправной) обмотке. Это неправильное различие токов будет замечено реле 87.
• Неисправность между обмотками: при таком типе повреждения часть тока из одной обмотки уходит и попадает в другую обмотку в соотношении 1: 1. Это эффективно искажает передаточное отношение трансформатора, что приводит к дисбалансу токов, наблюдаемых реле 87.
• Поворотный сбой: этот вид сбоя напрямую искажает передаточное отношение трансформатора, что приводит к дисбалансу токов, обнаруживаемых реле 87.

Интересным предостережением при использовании защиты от дифференциального тока на трансформаторе является явление броска тока , которое часто случается, когда трансформатор изначально находится под напряжением. Пусковой ток возникает, когда остаточный магнетизм в сердечнике трансформатора из его последнего включенного состояния оказывается значительным и имеет ту же полярность, что и начальная намагниченность при первом включении. В результате сердечник трансформатора начинает магнитно насыщаться, в результате чего возникает избыточный ток в первичной обмотке, который не , а генерирует ток во вторичной обмотке.Любое реле дифференциального тока, естественно, увидит эту разницу как неисправность и может без необходимости отключить питание трансформатора.

Умное решение проблемы ложного срабатывания реле 87 из-за пускового тока трансформатора называется ограничением гармоник или блокировкой гармоник . Пусковые токи имеют тенденцию быть асимметричными при просмотре на осциллографе из-за смещения предварительно намагниченного сердечника трансформатора (т. Е. Магнитное поле сердечника достигает более сильных пиков в одной полярности, чем в другой).Эта асимметрия приводит к значительному содержанию второй гармоники (например, 120 Гц в энергосистеме с частотой 60 Гц) в первичном токе и, следовательно, является точным индикатором броска тока. Если реле 87 предназначено для обнаружения этой гармонической частоты, оно может быть сконфигурировано для обеспечения дополнительного ограничения или даже полного запрета («блокирования») своего собственного срабатывания до тех пор, пока гармоники не утихнут и трансформатор не стабилизируется до нормального режима работы.

Дифференциальная токовая защита трехфазных трансформаторов и трансформаторных батарей — более сложное дело, и не просто потому, что их всего три.Силовые трансформаторы часто имеют разную конфигурацию первичной и вторичной обмоток (например, звезда-треугольник или треугольник-звезда). Таким образом, токи, входящие в силовой трансформатор и выходящие из него, могут не совпадать по фазе друг с другом, и в таких случаях нельзя напрямую сравнивать друг с другом для дифференциальной токовой защиты. Рассмотрим этот пример, где первичная обмотка — звезда, а вторичная обмотка — треугольник. Для простоты мы рассмотрим трансформатор с равным числом витков на каждой обмотке, так что каждая пара первичной / вторичной обмоток имеет соотношение витков 1: 1. {o} \) фазовый сдвиг.Токи, генерируемые каждой вторичной обмоткой ТТ, помечены строчными буквами (\ (i \), а не \ (I \)), чтобы представить их меньшие значения:

Обратите внимание на то, как каждый ток, входящий в сдерживающую катушку (RC) реле 87, выходит из другой удерживающей катушки с тем же математическим выражением, что указывает на равные значения тока. Это будет верно до тех пор, пока все соотношения ТТ правильные, а токи на входе и выходе силового трансформатора соответствуют друг другу.

Если обмотки силового трансформатора имеют соотношение витков 1: 1, как в случае этой демонстрационной схемы, токи вторичной линии будут больше, чем токи первичной линии, в \ (\ sqrt {3} \) раз, из-за к тому факту, что первичные обмотки соединены звездой (токи обмотки такие же, как линейные токи), в то время как вторичные обмотки соединены треугольником (токи обмоток объединяются, образуя большие линейные токи).Это означает, что каждый вторичный ТТ будет видеть больший линейный ток, чем каждый из соответствующих первичных ТТ. Однако, учитывая тот факт, что ТТ на первичной стороне силового трансформатора имеют свои вторичные обмотки, соединенные треугольником, фактическая величина тока, которую они посылают на катушки реле 87, будет такой же, как величина тока, подаваемого на реле 87. другими трансформаторами тока при равных соотношениях трансформаторов тока со всех сторон.

Если обмотки силового трансформатора имеют соотношение витков, отличное от 1: 1, трансформаторы тока, установленные на первичной и вторичной линиях, вероятно, также будут иметь разные отношения.Маловероятно, что трансформаторы тока будут демонстрировать точно комплементарные отношения к внутренним отношениям обмоток силового трансформатора, а это означает, что, когда эти трансформаторы тока подключены к 87 реле, их выходные токи будут , а не по величине. Унаследованные электромеханические реле 87 были оснащены «ответвлениями», которые можно было установить в различных соотношениях для выравнивания токов ТТ с точностью до нескольких процентов, согласованных друг с другом. {o} \) между первичной и вторичной сторонами, при этом сторона низкого напряжения трансформатора запаздывает.

Современные цифровые реле 87 предлагают «компенсацию ТТ», которая может использоваться вместо дополнительных соединений для коррекции фазового сдвига силового трансформатора звезда-треугольник, а также коррекции коэффициентов ТТ, которые не идеально согласованы. Вместо того, чтобы тщательно подключать вторичные обмотки всех ТТ таким образом, чтобы фазовые углы первичной и вторичной стороны и значения тока совпадали для всех нормальных условий работы трансформатора, мы можем подключать ТТ так, как мы сочтем нужным (обычно в конфигурации звезды. с обеих сторон для простоты) и пусть реле математически сопоставляет углы и величины.Эта цифровая альтернатива, конечно, требует особого внимания к настройкам реле, чтобы работать.

Консультации — Инженер по подбору | Защита трансформатора необходима для надежного электроснабжения

Уилл МакГуган, PE, CDM Smith, Роли, Северная Каролина; и Джошуа Хантер, CDM Smith, Орландо, Флорида. 27 мая 2021 г.

Цели обучения

• Поймите цель защиты трансформатора.
• Узнайте о различных типах защиты трансформатора.
• Знать нормы и стандарты, относящиеся к защите трансформаторов.

Понимание напряжений и неисправностей, которые могут повредить трансформатор, и способов защиты от них является важным аспектом при проектировании для инженеров-электриков. Без надлежащей защиты один из наиболее важных компонентов электрической системы, часто являющийся единственной точкой отказа, может остаться уязвимым для повреждения.

Использование слова «трансформатор» относится к электромеханическим силовым трансформаторам, за исключением случаев, когда речь идет непосредственно о трансформаторах напряжения или трансформаторах тока.Автотрансформаторы или новые трансформаторные технологии, такие как трансформаторы на базе твердотельных инверторов, представляют свои уникальные возможности и проблемы и, как таковые, здесь не обсуждаются.

Стандарты и нормы

Все электрические конструкции и конструкции должны соответствовать применимым стандартам и кодам. Следующие стандарты и нормы относятся к требованиям к защите трансформатора и рекомендациям отраслевых стандартов.

Хотя стандарт IEEE 242 по-прежнему является ценным ресурсом, последний раз он был опубликован в 2001 году, и с тех пор релейные технологии — особенно в отношении схем дифференциальной защиты — значительно продвинулись вперед.IEEE обновлял и реорганизовывал различные справочники цветов в стандарты серии 3000 со стандартом, связанным с защитой трансформатора, запланированным как IEEE 3004.9. Однако запрос на авторизацию проекта для этого стандарта был отозван в 2017 году, и неизвестно, есть ли текущие планирует повторно инициализировать проект.

Рис. 1: На этот раз кривая тока демонстрирует важные параметры защиты трансформатора. Предоставлено: CDM Smith

Трансформаторы

Назначение трансформатора — повышать или понижать напряжение переменного тока.При этом ток будет уменьшаться или увеличиваться обратно пропорционально изменению напряжения. Эта возможность позволяет создать более сложную и эффективную систему. Например, электричество, вырабатываемое электростанцией, может передаваться при высоком напряжении, низком токе и при нагрузке понижаться до более низкого напряжения. Эта стратегия более эффективна, поскольку большие токи вызывают большие потери на больших расстояниях.

Трансформатор изменяет напряжение и ток через магнитную индуктивность. Магнитная индуктивность проходит через среду для передачи электроэнергии.Предпочтительной средой является железный сердечник, поскольку железо имеет идеальные магнитные характеристики для концентрации магнитного поля. Для создания магнитных полей первичная и вторичная катушки наматываются на соответствующие железные сердечники. Эти катушки обычно изготавливаются из меди или алюминия, поскольку они обладают хорошей проводимостью.

Преобразование мощности через магнитную индуктивность эффективно, но все же есть некоторые потери, обычно от 1% до 2%. Эти электрические потери в основном проявляются в виде тепла.Чтобы предотвратить перегрев, трансформаторы имеют несколько типов систем охлаждения, такие как трансформаторы с грунтовым покрытием и трансформаторы с вентиляторным охлаждением.

Однако бывают случаи, когда тепло может стать слишком большим для системы охлаждения трансформатора, медленно или быстро повреждая трансформатор. Это может произойти по нескольким причинам, включая удар молнии, падающий рядом с трансформатором и вызывающий скачок напряжения или перегрузку потребляемой мощности, вынуждающую трансформатор превышать его номинальные киловольт-амперы.

Это вызовет чрезмерный нагрев, что приведет к преждевременному ухудшению изоляции оборудования. Это повреждение находится внутри трансформатора, и его нелегко идентифицировать. По мере дальнейшего износа трансформатора он становится более уязвимым для условий короткого замыкания. Непрерывное короткое замыкание может вызвать непоправимое повреждение трансформатора и потенциально привести к серьезным травмам или гибели людей. По этим причинам важно реализовать стратегии защиты при проектировании электрической системы с трансформатором.

Максимальная токовая защита

Защита от перегрузки по току необходима для защиты обмоток трансформатора от коротких замыканий и перегрузок. Защита от перегрузки по току работает по-разному в зависимости от типа используемого устройства защиты от перегрузки по току. Двумя основными типами трансформаторных OCPD являются автоматические выключатели и предохранители.

При использовании автоматического выключателя неисправность сначала обнаруживается внутри устройства с использованием тепла или магнетизма, создаваемого электрическим током. Для более высоких токов или напряжений используются защитные реле для определения неисправности и срабатывания автоматического выключателя.При обнаружении неисправности автоматический выключатель размыкает контакты, чтобы прервать цепь, в зависимости от кривой время-ток, которая зависит от настроек выбранного выключателя. Контакты выключателя можно размыкать с помощью пружины, сжатого воздуха, теплового расширения или магнитного поля.

Преимущество использования автоматического выключателя заключается в возможности повторно использовать устройство после его отключения, просто повторно замкнув контакты. Недостаток связан с процессом размыкания контактов. При высоких напряжениях или токах при размыкании цепи возникает дуга.

Процесс устранения неисправности с помощью предохранителя отличается от автоматического выключателя и более прост в работе. Функция предохранителя состоит в том, чтобы плавиться, когда через него проходит слишком большой ток, тем самым размыкая цепь и прерывая ток. Этот процесс может быть быстрым и эффективным, однако, как только предохранитель плавится и прекращает прохождение тока, он разрушается и его необходимо заменить. Преимущество использования предохранителей заключается в том, насколько быстро они срабатывают, устраняя высокие токи короткого замыкания до того, как они могут стать проблемой, и предотвращая образование дуговых токов при устранении замыкания.

Требования NEC для этих OCPD для трансформаторов можно найти в Статье 450.3, в которой даны конкретные рекомендации для максимальных номиналов и настроек OCPD для трансформаторов различных номиналов. Они разбиты на две таблицы: Таблица 450.3 (A) для трансформаторов более 1000 вольт и таблица 450.3 (B) для трансформаторов на 1000 вольт и менее.

В таблице 450.3 (A) есть столбец первичной защиты и столбец вторичной защиты. Определяющий фактор для первичной защиты:

• Какой OCPD используется (предохранитель или автоматический выключатель).
• Импеданс трансформатора.
• Находится ли трансформатор в контролируемом месте.

Для вторичной защиты применяются те же параметры, за исключением того, что раздел разделен на «более 1000 вольт» и «1000 вольт или меньше». В таблице 450.3 (B) NEC также есть столбцы первичной защиты и вторичной защиты, но определяющими факторами являются токи и необходимость в первичной и вторичной защите. Определяющими токами являются «токи 9 ампер или более», «токи менее 9 ампер» и «токи менее 2 ампер».

Дополнительным требованием NEC для вторичной защиты является то, что не более шести автоматических выключателей или комплектов предохранителей должны быть подключены к трансформатору параллельно. Суммарные характеристики этих автоматических выключателей и / или предохранителей не могут превышать допустимое значение для одного устройства максимальной токовой защиты.

Еще один аспект защиты от сверхтоков, который следует учитывать при проектировании системы, — это временные кривые тока. При установке OCPD на вторичную и первичную стороны трансформатора параметры отключения должны быть установлены для каждого устройства.Например, если предохранитель находится на вторичной обмотке, а автоматический выключатель — на первичной, может быть идеальным отключение автоматического выключателя для предотвращения сгорания предохранителя, даже если эти защитные устройства включены последовательно и не требуют согласования; однако, если имеется несколько вторичных защитных устройств, отключение автоматического выключателя при повреждении одной линии может быть не лучшим решением.

Иногда лучшим решением может быть компромисс, при котором автоматический выключатель размыкается и снова включается при возникновении неисправности, давая возможность неисправности устранить сама себя до того, как сработает предохранитель этой линии.См. Рисунок 1 для TCC, демонстрирующего важные параметры защиты трансформатора.

Следует учитывать не только вторичные и первичные OCPD. Необходимо учитывать все OCPD после трансформатора и до трансформатора. TCC помогает в разработке этого процесса, отображая настройки автоматического выключателя и / или предохранителя логарифмически. Время в секундах представляет ось Y, а ток в амперах представляет ось X. Исходя из этого, инженер может визуализировать время отключения для каждого устройства и настроить их для создания желаемого TCC.

Рис. 2: С левой стороны показана проводка традиционного электромеханического дифференциального реле, а справа — проводка современного реле / ​​микропроцессорного реле. Предоставлено: CDM Smith

Другие способы защиты трансформатора

Для трансформаторов доступно множество альтернативных или дополнительных форм защиты, помимо защиты от перегрузки по току, хотя обычно они ограничиваются более дорогими или более важными трансформаторами. Следующие ниже методы защиты, особенно дифференциальная защита, могут обеспечить более быструю защиту без ущерба для безопасности системы или влияния на выборочную координацию устройств защиты системы от сверхтоков.В то время как дифференциальная защита и защита по температуре могут применяться как к сухим, так и к жидкостным трансформаторам, методы защиты по газу и давлению применяются только к жидкостным трансформаторам.

Дифференциальная защита — В самом простом случае дифференциальная защита — это сравнение двух или более токов от трансформаторов тока, установленных вокруг данного элемента оборудования. Если токи, входящие в зону защиты, установленную ТТ, не равны токам, выходящим из этой зоны защиты, это, вероятно, указывает на внутреннюю неисправность, и дифференциальное реле сработает.В то время как дифференциальная защита шин может быть простой, дифференциальная защита трансформаторов требует значительно большего внимания из-за фазового сдвига, разницы в величинах тока между первичной и вторичной обмотками, броска тока трансформатора и других параметров.

Традиционно такие проблемы решаются путем выбора соотношений первичных и вторичных трансформаторов тока таким образом, чтобы величины тока совпадали, подключения трансформаторов тока к обмотке треугольником по схеме звезды и по схеме звезды по схеме треугольника, включая вспомогательные трансформаторы тока, реле ограничения гармоник или другие методы.Пример такой установки показан на рисунке 2 (а).

Современные микропроцессорные трансформаторные дифференциальные реле учитывают многие из этих проблем и решают их внутренне. Вместо того, чтобы рассчитывать идеальные коэффициенты ТТ для согласования первичного и вторичного токов, просто введите в реле коэффициенты ТТ и первичные и вторичные напряжения трансформатора. Вместо того, чтобы гарантировать, что один комплект трансформаторов тока подключен по схеме треугольник, а другой — по схеме звезды, просто введите характеристики обмотки трансформатора. Пример такой установки показан на рисунке 2 (б).

В то время как в идеализированной системе схема дифференциальной защиты может быть настроена на срабатывание при любой разнице в токе, реальная схема должна бороться с обычными явлениями, которые приводят к тому, что первичный и вторичный токи становятся пропорционально статическими. Всякий раз, когда трансформатор находится под напряжением, всплеск тока — обычно называемый трансформаторным или магнитным броском — в основном реактивного тока со значительным содержанием второй гармоники протекает на первичной стороне трансформатора, чтобы установить магнитные поля внутри трансформатора.

Хотя этот ток будет варьироваться в зависимости от магнитных свойств трансформатора, когда он был в последний раз обесточен, он может быть в 12 раз больше номинальной первичной силы тока полной нагрузки трансформатора. Кроме того, в то время как потери в сердечнике трансформатора остаются более или менее такими же после броска тока, потери в меди трансформатора будут изменяться пропорционально нагрузке трансформатора, т. Е. Большая ожидаемая разница в первичном и вторичном токе. при увеличении токов.Добавляя другие источники ошибок, такие как трансформаторы напряжения или даже неизбежные различия в самих компонентах, можно увидеть, что простого вопроса «да / нет» о совпадении токов недостаточно.

Наиболее распространенный способ учесть эти проблемы — использовать ток ограничения и рабочий ток, часто с наклоном или кривой, вместо прямого пропорционального сравнения первичного и вторичного токов. Хотя доступны различные методы, рабочий ток часто представляет собой векторную сумму измеренных токов, в то время как ток ограничения часто является суммой измеренных величин тока.В такой схеме во время внешнего короткого замыкания рабочий ток будет приближаться к нулю, в то время как ток ограничения будет вдвое больше номинального. Как отмечалось выше, пусковой ток трансформатора состоит из значительной части содержания второй гармоники, поэтому многие дифференциальные схемы также включают в себя ограничение или блокировку второй гармоники для повышения чувствительности реле.

Как и в случае со всеми формами дополнительной защиты, необходимо учитывать соотношение затрат и выгод от установки дифференциальной защиты.Помимо простых затрат на дифференциальные релейные трансформаторы тока, затраты на проводку и установку, инженеры должны учитывать требования к физическому пространству шести дополнительных трансформаторов тока и места их установки, особенно если трансформаторные вводы недоступны. По этой причине дифференциальная защита обычно не применяется к трансформаторам с номиналом менее 2 милливольт.

Non e lectrical / системы обнаружения механических неисправностей — Когда трансформаторы с жидкостным охлаждением выходят из строя, из жидкости выделяются газы, что, в свою очередь, влияет на давление жидкости и других газов внутри трансформатора.Хотя эти газы часто анализируются в рамках регулярных электрических испытаний и технического обслуживания и могут предоставить множество данных, основанных на типах и процентном содержании выделяемых газов, наличие газов или изменения давления также можно использовать для более непосредственной защиты.

Способ обнаружения газов или давления зависит от физической конструкции трансформатора, то есть от того, является ли он герметичным основным резервуаром или основным резервуаром с расширителем. Физическая конструкция трансформатора часто может определять тип защиты от давления или газа, которую можно использовать, а также расположение реле или датчиков.

Газ — и давление — на основе защита — Реле Бухольца, вероятно, является наиболее известной формой газовой защиты трансформаторов, хотя оно часто используется в качестве сигнал тревоги, чтобы уведомить персонал о потенциальной проблеме и не срабатывать напрямую защиту трансформатора. Этот тип реле — в простейшем случае — поплавковое реле / ​​реле уровня — устанавливается для накопления всего газа, поднимающегося из основного бака трансформатора, в его расширительный бак.Неисправности низкого уровня или простая перегрузка приведут к медленному накоплению газа, в то время как сбои большой мощности приведут к быстрому прохождению масла через реле.

Реле внезапного давления используются для определения быстрого изменения давления жидкости, которое может быть вызвано внутренним повреждением, при котором часть охлаждающей жидкости испаряется. Поскольку на давление жидкости влияет ее температура, эти типы реле часто имеют несколько ступеней, которые могут автоматически регулировать свою чувствительность в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

В последние годы защита трансформаторов с жидкостным охлаждением по газу и давлению вышла за рамки механических средств и периодического анализа растворенных газов и превратилась в компьютерные системы мониторинга в реальном времени. Эти системы постоянно анализируют содержание газа в жидкости трансформатора, что позволяет как быстро, так и, что более важно, целенаправленно обнаруживать неисправности. Хотя эти системы могут быть дорогими, заказчик может получить выгоду от сокращения времени простоя как за счет периодического обслуживания, так и устранения неисправностей.

Non e электрическая температура на основе защита — Как и почти все электрические компоненты, температура может использоваться для обнаружения и идентификации перегрузки или внутренних неисправностей трансформатора. Для трансформаторов сухого типа это может быть через резистивные датчики температуры, установленные между обмотками трансформатора и корпусом. Для жидкостных трансформаторов может быть установлен простой термометр.Трансформаторы с сухим и жидкостным охлаждением могут иметь индивидуальные тепловые реле. Независимо от установленного типа, датчики температуры могут использоваться для сигнализации и оповещения персонала, включения другой ступени охлаждения или отключения устройства первичной защиты трансформатора.

Развертывание схем защиты

В данном тематическом исследовании представлен типовой маслонаполненный трансформатор на 13,8 кВ-480/277 вольт на 2,5 / 3 милливольта ампер и приведены примеры того, как могут быть развернуты описанные схемы защиты 50/51 и 87 Тл.В этом примере мы предположим, что трансформатор не установлен в контролируемом месте. Для трансформатора даны следующие характеристики:

Масло натуральное / воздушное натуральное ступень: 2,5 милливольт ампер

Натуральное масло / ступень воздушного вентилятора: 3,0 милливольт-ампер

Первичная обмотка: дельта 13,8 кВ

Вторичная обмотка: звезда 480/277 В

Импеданс: 5%

Пусковой ток: 12 ампер при полной нагрузке, длительность 0,1 секунды

Первичный ток при полной нагрузке: I_ (PRI, ONAN) = S_ (MVA, ONAN) / (V_LL × √3) = (2.6 ВА) / (480 В × √3) = 3608,4 А

ISEC, ONAF = SMVA, ONAFVLL × 3 – √ = 3,0 × 106 ВА 480 В × √3 = 3608,4 AISEC, ONAF = SMVA, ONAFVLL × 3 = 3,0 × 106 ВА 480 В × √3 = 3608,4 А

Максимальный сквозной ток = I_SC = I_ (SEC, ONAN) / (% Z) = (3007,0 A) / 0,05 = 60140,0 A

Пусковой ток = I_INRUSH = I_ (PRI, ONAN) × 12 = 104,6 A * 12 = 1255,2 A

NEC Таблица 450.3 (A) допускает защиту трансформатора с импедансом менее 6% и первичным напряжением более 1000 вольт с помощью автоматического выключателя, рассчитанного не более чем на 600% номинального тока.В этом случае 600% первичного тока полной нагрузки соответствует 627,6 ампера. Поскольку это значение не соответствует стандартному рейтингу или настройке, допускается следующий более высокий стандартный рейтинг. Для автоматического выключателя не требуется и не обязательно выгодно иметь как можно более высокий номинал. Хотя трансформаторы могут выдерживать значительные перегрузки в течение коротких периодов времени, такие ситуации приведут к сокращению ожидаемого срока службы трансформатора, даже если немедленного повреждения не произойдет.

Рисунок 3: Здесь показана максимальная токовая защита 50/51. Предоставлено CDM Smith

Будет выбран номинал 600 ампер, потому что большинство изготовителей автоматических выключателей среднего напряжения запускаются с этого номинала; однако соотношение CT будет выбрано для более точного соответствия FLA — в этом случае должно быть приемлемо 200: 5. При выборе ТТ инженеры должны учитывать токи короткого замыкания, которым ТТ может подвергаться, и нагрузку на цепь, которую он питает, чтобы подтвердить, что ТТ будет работать в пределах допустимого диапазона ошибок.

NEC Таблица 450.3 (A) также содержит рекомендации по вторичной защите трансформатора. Для трансформатора с первичным напряжением 1000 вольт или менее допускается номинальный ток автоматического выключателя или предохранителя не более 125% от номинального тока. В этом случае 125% вторичного FLA соответствует 3758,8 ампер. Поскольку это значение не соответствует стандартному рейтингу или настройке, допускается следующий более высокий стандартный рейтинг. Для большинства производителей это будет 4000 ампер. Соотношение ТТ 4000: 5 должно быть приемлемым.

Защита трансформатора от перегрузки (50) обычно устанавливается выше номинального значения FLA трансформатора, обычно в диапазоне от 110% до 125% от FLA. Также могут быть приемлемы более высокие наводки, при условии, что они не нарушают требований NEC, поскольку трансформаторы могут выдерживать некоторую перегрузку без значительных повреждений. Включение второй или третьей ступени охлаждения также позволяет увеличить ток срабатывания перегрузки, хотя в TCC они могут отображаться как как не обеспечивающие полную защиту трансформатора.В этом примере мы предположим, что срабатывание составляет 110% от FLA второго каскада, что соответствует 138,1 ампера на первичной обмотке и 3969,2 ампера на вторичной.

Мгновенная защита трансформатора на первичной обмотке должна быть настроена таким образом, чтобы она не сработала при включении трансформатора, рассчитанная на 1255,2 ампера. Установка в 1350 ампер должна обеспечить адекватный буфер для пускового тока и быстрое отключение для вспышки дуги или в целях координации. Кривая реле и временная задержка должны быть отрегулированы так, чтобы они были выше точки броска тока и обеспечивали адекватную защиту трансформатора и координацию с другими устройствами защиты от сверхтоков.

Рисунок 4: В этом случае показаны первичные и вторичные кривые тока 50/51 времени. Предоставлено: CDM Smith

Мгновенное срабатывание может не потребоваться, если кривая реле и временная задержка установлены, как описано. Дифференциальная защита обеспечит самую быструю изоляцию трансформатора во время вспышки дуги; если шина, питаемая трансформатором, имеет дифференциальную защиту или другие средства защиты / процедуры для снижения высокой падающей энергии, присутствующей на линии основного устройства, устранение мгновенного срабатывания первичной и второй максимальной токовой защиты может облегчить координацию с последующей защитой от перегрузки по току. устройств.При выборе настроек защитного устройства также следует учитывать защиту проводников и электрооборудования, расположенного ниже по потоку.

В этом примере размеры проводов превышают номинальные параметры трансформатора, и оборудование для защиты от перегрузки по току, расположенное ниже по потоку, выборочно согласовывается с этими настройками.

Чтобы гарантировать отсутствие насыщения ТТ, используемых для более чувствительных дифференциальных элементов, коэффициенты ТТ для схемы дифференциальной защиты часто выбираются больше, чем у основных ТТ.Часто рекомендуется, чтобы эти трансформаторы тока имели рейтинг точности C200 или выше. В этом примере мы предположим, что расчетами нагрузки ТТ было подтверждено, что дифференциальные коэффициенты ТТ могут соответствовать отношениям основного / максимального тока ТТ. Мы также предположим, что дифференциальное реле учитывает сдвиг полярности треугольник-звезда и разницу в соотношениях трансформаторов тока. Различные производители реализуют схемы дифференциальной защиты уникальными способами, и при определении настроек всегда следует ссылаться на действующее руководство по эксплуатации реле.

Дифференциальная защита трансформатора | Дифференциальные реле

Обычно Дифференциальная защита предусмотрена в силовом трансформаторе мощностью более 5 МВА.
Дифференциальная защита трансформатора имеет много преимуществ перед другими схемами защиты.

1. Неисправности трансформатора внутри изоляционного масла могут быть обнаружены реле Бухгольца. Но если какая-либо неисправность происходит в трансформаторе, но не в масле, то реле Бухгольца не может ее обнаружить.Любые вспышки на проходных изоляторах не должным образом перекрываются реле Бухгольца. Дифференциальное реле s может обнаруживать неисправности такого типа. Кроме того, в трансформаторе предусмотрено реле Бухгольца для обнаружения любой внутренней неисправности в трансформаторе, но схема дифференциальной защиты обнаруживает то же самое более быстрым способом.
2. Дифференциальные реле обычно реагируют на те неисправности, которые происходят в зоне дифференциальной защиты трансформатора.

Схема дифференциальной защиты в силовом трансформаторе

Принцип дифференциальной защиты

Принцип схемы дифференциальной защиты — это один простой концептуальный прием.Дифференциальное реле фактически сравнивает между первичным и вторичным токами силового трансформатора, при обнаружении дисбаланса между первичным и вторичным токами реле срабатывает и отключает как первичный, так и вторичный выключатели трансформатора.
Предположим, у вас есть один трансформатор с номинальным первичным током I _p и вторичным током I _s . Если вы устанавливаете ТТ с коэффициентом I _p / 1A на первичной стороне и аналогичным образом, ТТ с коэффициентом I _s / 1A на вторичной стороне трансформатора.Вторичные обмотки обоих трансформаторов тока соединены вместе таким образом, что вторичные токи обоих трансформаторов тока будут противодействовать друг другу.

Другими словами, вторичные обмотки обоих трансформаторов тока должны быть подключены к одной и той же токовой катушке дифференциального реле таким противоположным образом, чтобы не было результирующего тока в этой катушке в нормальном рабочем состоянии трансформатора. Но если внутри трансформатора произойдет какая-либо серьезная неисправность, из-за которой нормальное соотношение трансформатора нарушится, вторичный ток обоих трансформаторов не останется прежним, и один результирующий ток будет протекать через токовую катушку дифференциального реле, что приведет в действие реле и взаимное отключение как первичного, так и вторичного выключателей.Чтобы скорректировать фазовый сдвиг тока из-за соединения обмотки трансформатора «звезда-треугольник» в случае трехфазного трансформатора, вторичные обмотки трансформатора тока должны быть соединены треугольником и звездой, как показано здесь.

При максимальном сквозном токе короткого замыкания выход утечки, вызванный небольшим процентным дисбалансом, может быть значительным. Следовательно, дифференциальная защита трансформатора должна быть обеспечена пропорциональным смещением на величину, которая фактически превышает максимальное отклонение отношения.

Дифференциальная защита силового трансформатора | Electrical Academia

Основная задача силового трансформатора — преобразовывать электрическую мощность с одного уровня напряжения на другой. Силовой трансформатор — это самая важная и самая дорогая часть электрической системы. Все остальное электрическое оборудование (например, автоматические выключатели, измерительные трансформаторы и т. Д.) Выполняет функцию защиты силового трансформатора. Учитывая важность трансформатора и его высокую стоимость по сравнению с другим оборудованием, целесообразно установить качественные системы защиты от внешних отказов сети или внутренних отказов силового трансформатора.

Системы защиты силового трансформатора

Внешние сбои, возникающие где-то в сети (перенапряжение, короткое замыкание, перегрузка, атмосферный разряд и т. Д.), Могут вызвать проблемы с трансформатором (который является частью этой сети). Например. короткие замыкания в сети могут вызвать значительный нагрев шин и обмоток трансформатора.

Потери в меди I ² R увеличиваются пропорционально квадрату тока и рассеиваются в виде тепла.Кроме того, внутри силового трансформатора могут возникать отказы, такие как короткое замыкание обмоток, межвитковое замыкание, короткое замыкание между фазами, неисправности в сердечнике, баке трансформатора и прорывы на вводе трансформатора. Что касается места повреждения, системы защиты силового трансформатора можно разделить на внешние и внутренние.

Основная задача системы защиты — как можно скорее отделить трансформатор от источника энергии, чтобы предотвратить непредвиденные последствия и серьезные повреждения трансформатора.

Система защиты предназначена для сигнализации о возникновении сбоев в электрической системе, которые могут привести к отказу трансформатора.

По истечении заданного времени блокировки реле (время задержки срабатывания) система защиты отправляет сигнал на автоматический выключатель, который отключит трансформатор от системы до того, как сбой затронет их.

Силовая трансформаторная подстанция с защищенным трансформатором, автоматическим выключателем и измерительными трансформаторами тока показана на рисунке 1.Различные системы защиты трансформатора в соответствии с критериями эксплуатации перечислены в таблице 1.

Рисунок 1. Трансформаторная подстанция

Критерии эксплуатации	Система защиты	Место отказа
Критерии разности токов	Дифференциальная защита	Внутренняя / внешняя защита
Критерии высокого тока	Защита от перегрузки по току	Внешняя защита
Критерии оценки газа
Критерии высоких температур	Защита от перегрева	Внутренняя защита
Критерии тока нулевой последовательности	Защита от замыканий на землю	Внешняя защита
Lin Критерии полного сопротивления	Дистанционная защита	Внешняя защита

Различные системы защиты могут обнаруживать различные неисправные состояния в трансформаторе.В таблице 2 показано, какие отказы можно обнаружить с помощью соответствующей защиты.

Неисправные условия трансформатора	Система защиты
Трансформатор от перегрузки или перегрева	Защита от тепловой перегрузки
c Защита от перегрузки по сети	c Внешнее короткое замыкание
Внутреннее короткое замыкание трансформатора	Дифференциальное, сверхтоковое и реле Бухгольца
Внутреннее однофазное короткое замыкание трансформатора или замыкание на землю	Однофазная максимальная токовая защита, замыкание на землю и защита от замыкания на землю резервуара

Дифференциальная защита силового трансформатора

Дифференциальная защита трансформатора (ΔI) является надежной и безопасной защитой, а также наиболее важной и наиболее часто используемой защитой трансформатора.Он используется для защиты силового трансформатора с номинальной мощностью выше 8 МВА (обычно не используется в случае трансформатора с меньшей номинальной мощностью до 4 МВА).

ΔI охватывает почти все короткие замыкания внутри трансформатора, такие как короткое замыкание: между фазами, между витками, между фазой и землей. Если нейтраль трансформатора напрямую заземлена, эта защита также защищает от пробоя изоляции во всех обмотках. Если нейтраль трансформатора изолирована, ΔI охватывает только повреждения между двумя фазами, но не однофазные повреждения.

Принцип дифференциальной защиты трансформатора

Принцип дифференциальной защиты (ΔI) основан на сравнении выходных и входных токов трансформатора, как показано на рисунке 2.

В нормальном состоянии сети силовой трансформатор работает с номинальный ток. Трансформаторы тока (ТТ) выбираются с соответствующим соотношением витков, чтобы токи на вторичных сторонах ТТ были одинаковыми. В этом случае нет протекания тока через ΔI (ΔI = 0), потому что вторичные токи трансформаторов тока имеют одинаковую амплитуду и величину сдвига фаз.ΔI не будет работать.

При неисправном состоянии значение тока трансформатора будет намного выше номинального тока, что приведет к ΔI> 0. В этом случае сработает защита и выведет трансформатор из эксплуатации.

Рисунок 2. Схема дифференциальной защиты трансформатора

Теоретически эта система защиты кажется очень простой. Но на самом деле критерии срабатывания защиты не так просты. Проблемы ΔI перечислены ниже:

• Первичный и вторичный токи трансформатора обычно различаются.Трансформатор тока должен быть правильно выбран, чтобы дифференциальный ток в нормальных условиях был ΔI = 0.
• Различные векторные группы трансформаторов имеют разное смещение фаз тока на первичной и вторичной стороне.
• ТТ на обеих сторонах трансформатора должны иметь примерно одинаковые характеристики насыщения в отношении точки перегиба и кривой насыщения.
• Работа переключателя ответвлений (регулировка напряжения трансформатора) может вызвать ток ΔI через схему защиты из-за изменения коэффициента трансформации трансформатора.
• При первом включении трансформатора возникает ток только на одной стороне трансформатора и нарушается баланс ΔI.
• Насыщение ТТ и явление составляющей постоянного тока вызывают разницу в токе.
• Внешнее замыкание на землю в электрической системе со стороны низковольтного трансформатора может вызвать нулевую составляющую тока, которая может влиять на ΔI.

В настоящее время аналоговая и цифровая дифференциальная защита используется в электрической системе.В аналоговой системе используются устаревшие механические решения, а в новой цифровой технологии проблемы решаются с помощью программного обеспечения.

Новые электрические системы спроектированы по цифровым системам защиты. Цифровые системы разрешают использование соединительных трансформаторов, верхнего порогового значения ΔI, дросселей (катушек индуктивности) и конденсаторов.

Программный процесс решает все упомянутые требования к дифференциальной защите. Назначение соединительных трансформаторов — фильтровать составляющую тока нулевой последовательности, возникающую из-за внешнего замыкания на землю в сети.Эти трансформаторы должны быть соединены в векторной группе Yd.

Установить соответствующий порог ΔI тока очень сложно. Он должен быть достаточно низким, чтобы обнаруживать неисправный ток и быстро отключать силовой трансформатор. Но с другой стороны, он должен быть достаточно высоким, чтобы избежать неправильной работы в некоторых штатных условиях трансформатора, таких как первое включение (более высокий ток), ток холостого хода (составляющая постоянного тока) и т. Д.

Если присутствует остаточный магнитный поток в сердечнике трансформатора при первом включении значение пускового тока может почти достигать значения тока короткого замыкания.Из-за этого необходимо прогнозировать задержку срабатывания защиты при первом включении трансформатора.

Ток пускового силового трансформатора содержит заметную вторую гармонику и составляющую постоянного тока. Медленно уменьшающаяся составляющая постоянного тока и ее высокое значение могут привести к насыщению трансформаторов тока и вызвать неправильное измерение тока.

Из-за вышеизложенного порог срабатывания ΔI обычно устанавливается на уровне 20-40% от номинального значения тока (20% трансформаторов без переключателя ответвлений и 30-40% с переключателем ответвлений).Он должен быть достаточно низким, чтобы покрыть сбои внутреннего короткого замыкания.

Дифференциальная защита должна срабатывать как можно быстрее (на практике 25-40 мс), чтобы уменьшить энергию повреждения, разрушающего трансформатор. Когда ΔI обнаруживает защиту, он посылает сигнал о срабатывании выключателя и срабатывает звуковой сигнал. На практике перед повторным вводом силового трансформатора в эксплуатацию трансформатор детально испытывается и анализируются причины отказа.

Рисунок 3 Цифровая система защиты

Новое цифровое решение ΔI выполняет фильтрацию составляющей постоянного тока с помощью программного обеспечения.Программное обеспечение подает сигнал в систему защиты, которая блокирует срабатывание защиты компонентов постоянного тока с помощью электронной схемы.

Программное обеспечение обычно использует алгоритмы для анализа текущей волны. Основными требованиями к этим алгоритмам являются обнаружение четных гармоник (важно для обнаружения тока намагничивания), компонент постоянного тока и обнаружение пятой гармоники. Все это важно для разделения переходных помех и неисправных состояний.По рассчитанной амплитуде гармоник определяются сигналы блокировки (Relay Logic).

Производитель системы защиты указывает диапазон порога блокировки, но заказчик (инженер-электрик) должен установить соответствующий порог в соответствии с опытом и характеристиками защищаемого силового трансформатора.

Частичная дифференциальная защита | Схема | Принцип работы

Что такое частичная дифференциальная защита:

Частичная дифференциальная защита используется для защиты шины от перегрузки, обеспечения резервной защиты для максимальной токовой защиты главной шины и резервной защиты для всех отдельных цепей источника.Частично-дифференциальная защита — это модифицированная версия токовой дифференциальной защиты. Он подходит для единственной двусторонней подстанции, что означает два автоматических выключателя ввода с автоматическим выключателем. Он не подходит для радиальной шины.

Принцип работы частичной дифференциальной защиты:

Частичная дифференциальная защита работает по принципу дифференциальной защиты и защиты от перегрузки по току. В концепции дифференциальной защиты схема сравнивает два токовых входа.Соответствующие трансформаторы тока будут размещены на двух концах защищаемого устройства. В случае частичной дифференциальной защиты, которая суммирует токи, входящие или выходящие из шины распределительного устройства через главные и промежуточные выключатели. Если на защищенной шине существует неисправность, токи добавляются в реле, но если ток неисправности течет по шине к неисправности на другой шине, токи вычитаются, и реле не реагируют. Если неисправность связана с фидером, реле частичного дифференциала будут действовать как резервные по отношению к реле максимального тока фидера.

См. Также:

Схема частичной дифференциальной защиты:

Схема частичной дифференциальной защиты Источник: Siemens
[wp_ad_camp_2]
Пример:

Рассмотрим двухосновную шину с одним выключателем. То есть главный выключатель состоит из 3000 ампер, а межкоммутаторный выключатель — на 2000 ампер. Схема состоит из двух реле максимального тока A и B. ТТ на главных автоматических выключателях подключены к реле максимального тока 51A и 51B. Также трансформатор тока выключателя связи включен параллельно с реле максимального тока 51В.Теперь реле 51A настроены на 3000A и реле 51B настроены на работу 2000A. Схема работает, потому что ток, который течет к другому концу подстанции (через автоматический выключатель), вычитается из тока, протекающего через главный автоматический выключатель, и поэтому реле «B» видят только разницу в токе. Когда автоматический выключатель разомкнут, реле «B» будут обеспечивать защиту своей секции главной шины при номинальном токе 2000 А. Реле «А» становятся фактором только тогда, когда автоматический выключатель замкнут и ток через главный автоматический выключатель превышает 2000 А.Схема, представленная на рисунке, и схема работает в трех рабочих условиях.

• Две сети закрыты и открыты
• Одна основная закрыта, другая основная открыта и стяжка закрыта
• Две сети и галстук закрыты.

Теперь рассмотрим короткое замыкание на стороне нагрузки, тогда неисправность будет обнаружена трансформатором тока на стороне главного выключателя 3000A. Затем ток короткого замыкания будет добавлен к реле 51 A и реле 51B. Допустим, что ток короткого замыкания равен 5000 А, ток нагрузки через основной источник равен 1500 А, а ток нагрузки через выключатель связи равен 500 А.Во время состояния неисправности главный трансформатор тока считывает ток 6500 ампер, здесь реле A получает текущее значение 6500 (1500 + 5000) ампер, а реле B получает текущее значение 6000 ампер (1500-500 + 5000). Теперь посчитаем влияние тока короткого замыкания (PSM) на оба реле: A = 2,16 (6500/3000), а для реле B получается B = 3 (6000/2000). Из этого расчета вы можете определить, какие реле работают быстрее. Реле B имеют больший эффект, чем реле A. Здесь реле B срабатывают из-за того, что множитель уставки штекера косвенно пропорционален времени срабатывания, тогда увеличение PSM уменьшает задержку по времени.Следовательно, реле B намного быстрее, чем реле A. Такая схема называется частичной дифференциальной защитой.

Единственная цель этой защиты состоит в том, чтобы избежать дополнительной задержки срабатывания главного выключателя для получения селективности. В традиционной схеме автоматические выключатели фидера имеют одноразовую задержку, промежуточный автоматический выключатель имеет дополнительную временную задержку, а главный автоматический выключатель имеет еще более длительную задержку для отключения. В этой схеме исключается дополнительная временная задержка для автоматического выключателя.
[wp_ad_camp_2]
Примечание: при использовании частичной дифференциальной защиты необходимо правильно координировать координацию реле с соединительным фидером и защитой цепей нагрузки.