Дифференциальный ток что это такое: Дифференциальные токи электрической цепи | ehto.ru

Содержание

Дифференциальные токи электрической цепи | ehto.ru

Что такое дифференциальные токи электрической цепи

Чтобы понять, что такое дифференциальный ток, ответим на другой вопрос, почему нас не бьет электрическим током. Ответ кажется простым, потому что, все жилы проводов покрытии изолирующими материалами. Этот так, но если вы встанете на изолирующий коврик и коснетесь токоведущей жилы, вас ударит током? Нет, не ударит. Почему? Потому, что коврик не дает замкнуться электрической цепи от токопроводящей жилы, через вас в землю.

Дифференциальный ток, это не физический процесс, а значение векторной суммы токов в цепи в среднеквадратичном значении. Часто, дифференциальный ток называют током повреждения. Физический процесс, который приводит к появлению дифференциального тока в цепи, называют утечкой тока.

При появлении тока утечки, дифференциальный ток может не появляться. Например, по каким либо причинам, появился ток утечки на металлический корпус стиральной машины, но корпус машины не заземлен и электрически изолирован, значит, дифференциального тока в цепи нет. Человек, касается корпуса стиральной машины и своим телом замыкает электрическую цепь, по которой и потечет дифференциальный ток, являющийся проявлением тока утечки. Если бы корпус стиральной машины был изначально заземлен, то сразу после появления тока утечки, появился дифференциальный ток, через корпус на землю, а УЗО отключило цепь от электропитания.

В чем разница между током утечки и дифференциальным током

Фактической разницы между током утечки и дифференциальным током электрической цепи нет. Дело в применении определений и понятий. Понятие ток утечки, относится к названию тока, который стекает с токоведущих частей цепи (жилы проводов, шины) на токопроводящие элементы цепи (металлические корпуса, трубы). Причем, в отличие от тока короткого замыкания, утечка тока происходит без явного повреждения цепи. Понятие дифференциальный ток, относится к физическим величинам и определяет действующее значение векторной суммы токов в цепи, где установлено УЗО (ВТД).

УЗО и ВДТ это разные аббревиатуры одного и того же устройства. УЗО – устройство защитного отключения (по МЭК RSD), ВДТ – выключатель дифференциального тока (по ГОСТ Р. 51326.1).

Появление тока утечки в цепи, не означает безусловное появление дифференциального тока. Для его появления, нужно замкнуть цепь корпуса на землю.

Стоит отметить, что часто на практике, дифференциальный ток называют током утечки, а ток утечки называют дифференциальным током.

Вывод

Появление в цепи токов утечки выражается в появлении дифференциальных токов повреждения цепи. Математически дифференциальные токи электрической цепи это разница (векторная) между токами от источника тока (выходной ток), и токами после приемника (обратный ток).

дифференциальные токи электрической цепи

Что такое отключающий дифференциальный ток

Отключающий дифференциальный ток, он же ток срабатывания, это значение дифференциального тока повреждения приводящего отключение УЗО (ВДТ).

Что такое неотключающий дифференциальный ток

Неотключающий дифференциальный ток, он же ток не срабатывания, значение дифференциального тока, допустимое в данной цепи и не приводящее к отключению УЗО (ВДТ).

На самом деле в цепях, где есть импульсные устройства, выпрямители, цифровые дискретные устройства регулирующие мощность, а это все современные бытовые приборы, есть фоновое значение дифференциальных токов (импульсных). Импульсные дифференциальные токи нельзя относить к токам повреждения, это рабочий фон. Именно поэтому все устройства защитного отключения имеют определенное значение тока срабатывания, ниже которого устройство срабатывать не будет.

©ehto.ru

Другие статьи раздела

Похожие посты:

Дифференциальный ток электрический, ток утечки – что это и как он действует.

 

 

 

Тема: что собой представляет ток электрический дифференциальный, его работа.

 

Само название «дифференциальный» произошло от английского слова «different», что означает — отличный, другой, а в русском языке прижилось прочно название «электрический ток утечки». Так обозначают электрический ток, который стекает прямо в землю либо же на иные токопроводящие части (металлические основания и корпуса электроприборов) в неповрежденной электроцепи.

 

Такой электрический ток не протекает по воздуху, ему обязательно необходим электрический проводник, и, обычно, подобным проводником выступает само человеческое тело. Появление подобных электрических токов — совсем не редкость, и возникают они в результате электрического пробоя диэлектрической изоляции кабелей и проводов, плохих соединений и т.д. В итоге прямых (прямое прикосновение фазного электрического проводника) или косвенных (контактирования с токопроводящим корпусом бытовых электроприборов, находящихся под напряжением по причине случайного пробоя электрического провода) контактов человеческое тело может получить серьёзную травму либо даже летальный исход.

 

При нормальной работе электрической сети приходящий поток электронов (ток на одной жиле токонесущего провода при варианте однофазной сети) будет приравниваться уходящему потоку электронов (ток на второй жиле двухпроводного кабеля). То есть, разница между силой тока в этих двух проводах будет равна нулю. При аварийном возникновении электрического пробоя проводника появляется замыкание его на токопроводящий корпус. Если человек случайно прикоснётся к этому корпусу (на котором находится фазное напряжение) образуется новая электрическая цепь, в которой человеческое тело пропускает через себя часть тока, идущего на землю. Это вызовет протекание дифференциального тока.

 

 

 

 

В данном случае, ток, приходящий по одному проводу уже не будет равен электрическому току уходящему, то есть, разница между ними (а именно — дифференциал) и будет являться величиной тока утечки. Эта утечка будет представлять собой дифференциальный ток. Электрическим проводником для дифференциального тока может быть не только человек. Это могут быть любые токопроводящие части, которые электрически соединены с землёй. К примеру, устаревшая электропроводка, у которой нарушена изоляция. В случае, когда соседи сверху Вас затопили и намокли стены, где заложена ветхая проводка. В данном случае влага контактирует с оголённым участком проводки и замыкает её на землю.

 

Дифференциальные токи в любом случае представляют собой негативный фактор. В случае контактирования токонесущих частей с телом человека, возникает опасность для самого человека. Если дифференциальный ток возникает по причине неисправной электрической проводки или иных подобных электрически проводящих частей контактирующих с землёй возникает опасность появления как минимум потери электроэнергии, а как максимум, это большая вероятность пожара.

 

Для борьбы с нежелательным дифференциальным током существуют специальные электротехнические устройства. Они называются дифференциальной защитой. Их принцип действия основан на простом действии. Внутри этих устройств имеется своеобразный датчик (дифференциальный трансформатор), который отслеживает разность входящих и выходящих токов, проходящих через данное устройство защиты. Если всё работает в нормальном режиме, и нет никаких утечек на землю, то значит, значения силы тока на двух проводах будут равны, а, следовательно, разницы между ними тоже не будет (дифференциального тока).

 

 

Но как только происходит контакт с землёй (будь, то из-за человека или электросистемы) в дифференциальном трансформаторе на отслеживающей обмотке появляется разностное напряжение, которое передаётся усилительному и исполнительному устройству. Как только поступил сигнал о наличии дифференциального тока, сразу же срабатывает устройство защиты и разрывает электрические контакты между источником электроэнергии и непосредственным потребителем. В результате такого аварийного отключения обеспечивается надёжная защита от поражения человека электрическим током и от вероятного возникновения пожара из-за чрезмерного перегрева электропроводки.

 

P.S. Любое явление имеет как положительные стороны, действия, так и отрицательные. Дифференциальный ток также является как бы и утечкой, с одной стороны, хотя благодаря ему имеется возможность, с помощью УЗО автоматов, создавать защиту от поражения током человека.

Виды дифференциального тока

Все многообразие дифференциальных токов, которые могут возникнуть в главной цепи устройства защитного отключения, в ГОСТ Р 51326.

1 и ГОСТ Р 51327.1 сведено к следующим двум видам: синусоидальному дифференциальному току и пульсирующему постоянному дифференциальному току.

  • Синусоидальный дифференциальный ток имеет место в том случае, если в электрических цепях переменного тока, которые подключены к устройству защитного отключения, не применяют выпрямители,светорегуляторы, регулируемые электроприводы и аналогичные им устройства, существенно изменяющие форму синусоидального тока. Ток утечки и ток замыкания на землю в таких электрических цепях имеют форму, близкую к синусоиде. Такую же синусоидальную форму имеет и дифференциальный ток. При использовании в электроустановках зданий перечисленных выше приборов и устройств форма синусоидального тока в электрических цепях может существенно изменяться. Если, например, в каком-либо электроприемнике в качестве дискретного регулятора потребляемой им мощности использован диод, то в случае повреждения основной изоляции токоведущей части, подключенной после диода, может возникнуть ток замыкания на землю, который будет протекать только в течение половины периода, – так называемый пульсирующий постоянный ток.

    Дифференциальный ток в главной цепи устройства защитного отключения также будет представлять собой пульсирующий постоянный ток. Он существенно изменяет характеристики УЗО по сравнению с синусоидальным дифференциальным током. В электроустановках жилых зданий применяют большое число электроприемников, имеющих встроенные выпрямители. Все они характеризуются небольшими постоянными токами утечки, которые могут создавать суммарный (фоновый) постоянный ток утечки, проте кающий через главную цепь устройства защитного отключения. Протекание даже малого постоянного тока через первичную обмотку дифференциального трансформатора существенно изменяет (ухудшает) его характеристики. Поэтому в ГОСТ Р 51326.1 и ГОСТ Р 51327.1 учтена возможность протекания небольшого постоянного тока через главную цепь устройства защитного отключения.
  • Пульсирующий постоянный ток определен в стандартах как волнообразные импульсы электрического тока длительностью (в угловой мере) не менее 150 о за один период пульсации, следующие периодически с номинальной частотой и разделенные промежутками времени, в течение которых электрический ток принимает нулевое значение или значение, не превышающее 0,006 А постоянного тока.
    Пульсирующий постоянный ток характеризуется также углом задержки тока, под которым понимают промежуток времени в угловой величине, в течение которого устройство фазового управления задерживает момент протекания электрического тока в электрической цепи.
    Появление в главной цепи устройства защитного отключения пульсирующего постоянного тока существенно изменяет характеристики тех УЗО, которые рассчитаны на работу только с синусоидальным током. Поэтому современные устройства защитного отключения типа A имеют дифференциальные трансформаторы и расцепители дифференциального тока, выполненные из специальных материалов. Они одинаково хорошо функционируют и при возникновении синусоидального дифференциального тока, и при появлении пульсирующего постоянного дифференциального тока.

В статье использовались материалы «Книги защитного модульного оборудования производства ABB

Ток дифференциальный — это… Что такое Ток дифференциальный?

Ток дифференциальный

«. ..Дифференциальный ток: алгебраическая сумма значений электрических токов всех токоведущих проводников, находящихся под напряжением, в одно и то же время в данной точке электрической цепи в электроустановке…»

Источник:

» ГОСТ Р 50571.1-2009 (МЭК 60364-1:2005). Национальный стандарт Российской Федерации. Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения»

(утв. и введен в действие Приказом Ростехрегулирования от 26.08.2009 N 309-ст)

Официальная терминология. Академик.ру. 2012.

  • Ток блуждающий
  • Ток замыкания на землю

Смотреть что такое «Ток дифференциальный» в других словарях:

  • дифференциальный ток — Алгебраическая сумма значений электрических токов во всех токоведущих проводниках в одно и то же время в данной точке электрической цепи электрической установки [ГОСТ Р МЭК 60050 826 2009] Примечание Определение термина «дифференциальный… …   Справочник технического переводчика

  • дифференциальный ток (в релейной защите) — дифференциальный ток [Интент] Тематики релейная защита EN differential current …   Справочник технического переводчика

  • дифференциальный ток аномального режима — [Интент] Тематики релейная защита EN fault data for differential current …   Справочник технического переводчика

  • дифференциальный ток небаланса — — [Я. Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN spurious differential current …   Справочник технического переводчика

  • дифференциальный ток — 3.2.3 дифференциальный ток (I): Действующее значение векторной суммы токов, протекающих в первичной цепи ВДТ (выраженное в среднеквадратичном значении). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Дифференциальный автомат — Двухполюсное УЗО с номинальным током 100 А Устройство защитного отключения (УЗО; более точное название: Устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокр. УЗО−Д)  механический коммутационный аппарат или… …   Википедия

  • дифференциальный (остаточный) ток ( I — 3.2.2.3 дифференциальный (остаточный) ток ( I D): Действующее значение векторной суммы токов, протекающих в главной цепи УЗО ДП (далее дифференциальный ток). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Дифференциальный (остаточный) ток ( ID) — 2.2.2 Дифференциальный (остаточный) ток ( ID) действующее значение векторной суммы токов, протекающих в первичной цепи УЗО Д (далее дифференциальный ток). Источник: ГОСТ Р 50807 95: Устройства …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • дифференциальный ток (обозначение IΔ) — 20.28 дифференциальный ток (обозначение IΔ): Среднеквадратическое значение векторной суммы токов, протекающих через главную цепь устройства дифференциального тока. [442 05 19] [6] Примечание Определение термина «дифференциальный ток» в МЭК 60050… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • дифференциальный ток — rus дифференциальный ток (м), ток (м) небаланса; аварийный ток (м) eng differential current fra courant (m) différentiel, courant (m) de dérivation, courant (m) de déséquilibre deu Fehlerstrom (m) spa corriente (f) diferencial, corriente (f) de… …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

Дифференциальный ток, что это такое, диф

IIITOIIOP68 ›


Блог ›
УЗО или АВДТ?

Доброго времени суток!
Давненько не рассматривали низковольтное оборудование.
Сегодня рассмотрим сразу 2 аппарата защиты от дифференциального тока — УЗО и Диф. Автомат

УЗО — (или ВДТ выключатель диффернциального тока) Устройство Защитного Отключения.
(дифференциальный — от англ. Different — разный)
Данный аппарат необходимо ставить везде, где есть доступ к бытовой электросети, а это значит везде — дома, в квартире, на даче и прочее.

Устройство и принцип работы.
УЗО состоит из 1 трансформатора дифференциального тока, реле расцепления или платы контроля, кнопки «тест» и контактных групп.

Все гениальное просто!

С виду простой прибор, но как же он работает? А так же просто и примитивно:
Через контактные группы ток проходит через трансформатор дифф тока, и при нормальной работе потребителя/проводки на трансформаторе токи равны.
Но при косвенном прикосновении, просто утечки на землю или металлическую конструкцию, появляется разница токов в трансформаторе, и УЗО срабатывает, тем самым защищая от поражения током и от возгорания проводки.
То-же самое происходит при нажатии кнопки «тест», только тут устройстве создается искусственная утечка тока, с помощью которой можно проверить работоспособность аппарата.
В идеале кнопку тест необходимо нажимать раз в год неделю или месяц(для ленивых)!
Каждый раз нажимая тест, Вы проверяете работоспособность, и тем самым можно будет не опасаться удара током.
А что, если кнопку не нажали, а оно не сработало? Срочно менять! Неисправное УЗО ни от чего не защищает!

Наглядная разница утечки

УЗО бывают электронные и механические.
Механическое содержит все, что описано выше, и не содержит никаких плат.
для его работы необходима только фаза, которую оно и мониторит по отношению к нулю.
А вот электронное содержит в себе плату, которая питается за счет входного напряжения. Напряжения нет, и оно не работает — все логично! А вот если будет только одна фаза, а ноль внезапно пропадет, то оно так-же не будет работать. Соответсвенно есть большой риск поражения током.

Еще у УЗО есть тип самого узо — А, АС или S
АС — самые распространенные, рассчитаны в основном на активную нагрузку — простые бытовые электроприборы с малыми пусковыми токами: водонагреватели, посудомоечные машины электроплиты и прочие, на стиральные машинки можно ставить, но есть вероятность ложных срабатываний при отжиме и интенсивной стирке.
А — комбинированные виды нагрузок Активные и Реактивные (с пусковыми токами) самые надежные.
По идее такого типа УЗО необходимо ставить на стиральные машинки, чтобы исключить риск ложных срабатываний.
S — селективное выбирает необходимый ток утечки для отключения (для бытовых нужд не предназначено).

Теперь немного пугающих цифр и фактов.

Что такое ток утечки — это ток в мА (милиамперах) проходящий через материал на, допустим, землю.
Стандартно, для человека ток утечки составляет 260мА
Все УЗО имеют несколько вариантов контроля тока утечки 10, 30, 100 и 300мА
Для чего каждый нужен?
10мА — для помещений с повышенной влажностью. Так-же возможна установка в детских учреждениях.
30мА — самое популярное: для жилых помещений и офисов.
100мА — для установки на вводе — защита от пожара и от удара током
300мА — для защиты от пожара от удара током не защищает!

Таблица убийственного тока

По таблице видно, что небольшое покалывание это до 0,5мА — батарейки и блоки питания до 48в.
А вот дальше — хуже. Ток не отпускания — ток, который создает спазм мышц и, например крепко схватившись за оголенный провод, можно его и не отпустить, так как мышцы кисти руки сведет от проходящего через них тока.
до 30мА ток особо не губителен (но каждый по разному его воспринимает). в России стандарт — 30мА.
больше 30мА может вызвать остановку дыхания/сердца — и соответсвенно смерть.

Так как подобрать УЗО, чтобы током не убило?
А все просто! Тут нужна селективность!
Селективность — или избирательность автоматического выключателя, УЗО и прочего устройства защиты, построенная на их же иерархии (от большего к меньшему).
Например: в вводном щите на доме/в доме стоит УЗО на 63/80А и 300мА, в квартире/доме стоит на 63/40А и 100мА и непосредственно на линии к прибору или перед ним уже на 25А и 30мА или на 16А и 10мА.
НО! УЗО НЕ ЗАЩИЩАЕТ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ и ПЕРЕГРУЗОК!
поэтому номинал УЗО должен быть выше номинала автомата, стоящего после него — 25А УЗО и 16А автомат.

С последовательностью определились, теперь к производителям (от лучших к худшим).
АBB(F200/Fh300), Siemens, и Legrand(DX) — делают УЗО механического типа, и разных вариантов. У них нет маркировки фаза/ноль, что удобно — УЗО мониторит по 2-м независимым направлениям.
Schneider Electric, Hager, IEK, TDM и прочие особо не заморачиваются, производя УЗО электронного типа, с обязательной маркировкой фазы/ноля, и подключением либо только сверху или снизу.

Полный размер

УЗО от SE

Если УЗО высокого уровня стоят в районе 2000-3500р, то УЗО низкого и среднего уровня стоят 800-2000р.
Разница конечно бешеная, но она есть:
Китайское IEK, TDM, Decraft, ASD и прочих, стоит дешево, потому что надежность его заключается в 5-20 срабатываниях, а потом оно начинает ложно срабатывать или вообще перестает работать.
Ценник у них скачет от 800 до 1200р.
У Шнайдера все непонятно — если EASY9 такой-же «китаец» из Тайланда за 1000-1800р, то Domovoy 1500-2300р. и Acti9 2500-5000р. из Италии! Но практически все без ноля не пашут…
АBB(F200) и Legrand(DX) — профессиональные УЗО, высокого качества и с отличной репутацией безотказной работы.

Дифференциальный автомат — это то-же узо, но уже в корпусе с автоматическим выключателем.
Из недостатков:
1. функционал чаще всего урезан из-за размеров,
2. высокая цена у АBB, Siemens, SE и Legrand на 20-40% дороже УЗО.
3. нет номиналов более 32А у брендов, указанных выше.
4. у Китайских нет индикатора «стороны срабатывания» — КЗ/перегруз или утечка — всё одно. (у брендов есть «окно» индикатор утечки или отдельный рычаг (SE))

Китайские УЗО и Дифф

Плюсы:
1. всего 2 модуля! иногда даже 1!
2. Сразу 2 защиты в одном устройстве, у некоторых китайских есть даже защита от перенапряжения!
3?
4. Profit производителей.

Что ставить и какого производителя решать Вам, но УЗО/Дифф от нормальных производителей будет работать точно и дольше, нежели дешевые аналоги из Китая.

На этом пока все.
Ни КЗ ни удара!
Спасибо за внимание.

Конструктивные особенности, принцип действия и схема дифавтомата

Рассматривая обозначение устройства по ГОСТ, несложно выделить конструктивные элементы защитного аппарата.

К основным стоит отнести:

  • Дифференциальный трансформатор;
  • Группа расцепителей (тепловой и электромагнитный).

Каждый из элементов выполняет определенные задачи. Рассмотрим их подробнее.

Дифтрансформатор — устройство с несколькими обмотками, число которых напрямую зависит от количества полюсов.

В его задачу входит сравнение нагрузочных токов в каждом из проводников. В случае расхождения показателей появляется ток утечки, который направляется в пусковой орган.

Если параметр выше определенного уровня устройство отключает электрическую цепь посредством разделения силовых контактов дифавтомата.

Для проверки работоспособности предусмотрена специальная кнопка, чаще всего подписываемая, как «TEST». Она подключена через сопротивление, которое подключается двумя способами:

  • Параллельно одной из существующих обмоток;
  • Отдельной обмоткой на трансформатор.

После срабатывания кнопки пользователь искусственно формирует ток небаланса. Если дифавтомат исправен, он должен отключить цепь. В противном случае делаются выводы о неисправности аппарата.

Следующий элемент дифавтомата — электрический расцепитель. Конструктивно он имеет вид электрического магнита с сердечником.

Назначением элемента является воздействие на отключающий механизм. Срабатывание электромагнита происходит при увеличении нагрузочного тока выше установленного уровня.

Чаще всего это бывает при появлении КЗ в низковольтной сети. Особенность расцепителя заключается в срабатывании без выдержки времени. На отключение питания уходят доли секунды.

В отличие от электромагнитного, тепловой расцепитель защищает не от КЗ в цепи, а от перегрузок. В основе узла лежит биметаллическая пластинка, через которую протекает нагрузочный ток.

Если он выше допустимого значения (номинального тока дифавтомата), происходит постепенная деформация этого элемента. В определенный момент пластина из биметалла постепенно изгибается.

В определенный момент она воздействует на отключающий орган защитного устройства. Задержка времени теплового расцепителя зависит от тока и температуры в месте установки. Как правило, эта зависимость имеет прямо пропорциональный характер.

На кожухе дифавтомата прописывается нижний предел (указывается в мА). Кроме тока утечки, указывается и номинальный ток расцепителя. Более подробно о маркировке аппарата поговорим ниже.

Как расшифровать обозначения на корпусе?

Выше уже отмечалось, что на корпусе дифференциального автомата можно найти всю необходимую информацию.

Изучив основные параметры, легче принимать решение — подходит ли прибор под решения конкретных задач.

К наиболее важным обозначениям стоит отнести:

  • АВДТ — аббревиатура, сокращенный вариант полного названия («автоматический выключатель дифференциального тока»).
  • С25 — номинальный параметр тока. Здесь C — характеристика зависимости времени и тока, а 25 — предельный ток дифавтомата, превышение которого недопустимо.
  • 230 В — номинальное напряжение, при котором допускается применение аппарата (для бытовой сети).
  • In 30mA — параметр тока утечки. При достижении 30 мА работает УЗО.
  • Специальный знак, который подтверждает наличие функции УЗО и тип АВДТ. По наличию обозначения делается вывод о способности дифференциального автомата реагировать на постоянный или переменный пульсирующий ток.

Также на корпусе защитного изделия нанесена принципиальная схема. Обычному обывателю она может ничего не рассказать, поэтому на нее не обязательно обращать внимание.

Также на внешней части устройства предусмотрена кнопка «ТЕСТ», необходимая для периодического контроля исправности устройства в части УЗО. Об особенностях проверки с помощью этого элемента мы уже говорили выше.

Как подключить устройство?

Перед тем как подключить дифавтомат, стоит разобраться с типом электрической проводки.

Здесь возможны следующие варианты:

  • Тип сети — однофазная или трехфазная. В первом случае номинальное напряжение составит 220 Вольт, а во втором — 380.
  • Наличие заземления — существуют сети с заземлением или без него.
  • Место для монтажа. Чаще всего АВДТ устанавливается в квартире, но возможен монтаж на каждую отдельную группу проводников.

С учетом рассмотренных условий необходимо определиться, как подключать защитный аппарат. Стоит помнить, что дифавтомат может иметь ряд конструктивных отличий.

Рассмотрим основные способы подключения в щитке:

  1. Простейший вариант. Популярный способ — установка одного дифференциального автомата, который защищает всю цепочку. При выборе такого варианта желательно покупать дифавтомат с большим номинальным током, чтобы учесть нагрузку всех потребителей в квартире. Главный минус схемы заключается в сложности поиска места повреждения при срабатывании защиты. По сути, проблема может скрываться на любом из участков проводки. В приведенной схеме видно, что «земля» идет отдельно и объединяется с шиной заземления. К ней же подключаются все проводники (PE) от электрических приборов. Ключевое значение имеет подключение «нуля», который выведен из дифавтомата. Его объединение с другими «нулями» электрической сети запрещено. Это объясняется разницей величин токов, проходящих по каждому из нулевых проводников, из-за чего дифференциальный автомат может срабатывать.
  2. Надежная защита. Это улучшенный вариант подключения защитного аппарата, благодаря применению которого удается повысить надежность сети и упростить задачу поиска повреждения. Особенность заключается в монтаже отдельного дифавтомата на каждую группу проводов. Следовательно, защитный аппарат будет работать только в той ситуации, когда проблема возникнет на контролируемом участке цепи. Другие участки продолжат работать в обычном режиме. В отличие от прошлой схемы, найти неисправность в случае КЗ, появления утечки или перегрузки в сети много проще. Но имеется и недостаток — большие финансовые затраты, связанные с необходимостью покупки нескольких дифавтоматов.
  3. Схема без заземления. Рассмотренные выше варианты подключения дифавтомата подразумевают наличие защитной «земли». Но в некоторых домах или на дачном участке контур заземления отсутствует вовсе. В таких сетях применяется однофазная сеть, где присутствует только фаза и «ноль». В этой ситуации защитный аппарат (АВДП) подключается по другому принципу. Если у вас в низковольтной сети также нет «земли», перед установкой дифавтомата желательно полностью поменять проводку в доме. В противном случае в сети может быть ток утечки, из-за которого будет срабатывать УЗО.
  4. Схема для 3-х фазной сети. В случаях, когда требуется монтаж дифференциального аппарата в цепи тремя фазами (например, в современной квартире, в доме или в гараже), требуется соответствующий АВДП. Принципа построения здесь такой же, как и в прошлом случае. Разница в том, что на входе и на выходе нужно подключать четыре жилы.

По каким причинам может сработать дифавтомат?

В процессе эксплуатации защитного устройства важно понимать, в каких случаях оно может сработать.

С учетом этих нюансов стоит принимать решение о причине проблемы (короткое замыкание, ток утечки и прочие).

Рассмотрим каждый из вариантов более подробно:

Срабатывание без нагрузки.

В старых домах с плохой проводкой имеют место серьезные проблемы с изоляцией.

Последняя изношена и высок риск появления токов утечки, величина которых может меняться с учетом многих параметров — наличия рядом животных уровня влажности и так далее.

В такой ситуации АВДП может срабатывать ложно.

Причиной проблемы может быть:

  • Поврежденная изоляция;
  • Наличие скруток;
  • Просчеты в расположении распредкоробок;
  • Электрофурнитура.

Для выявления причины требуется ревизия проводки. Начинать необходимо с диагностики места повреждения.

Например, если дифавтомат выбивает при включении лампочки, проблему необходимо искать в осветительной цепи.

Если АВДП срабатывает после подключения какого-то либо устройства в розетку, стоит убедиться, что это устройство исправно.

При замыкании «нуля» и «земли».

Если по какой-либо причине провода N и PE касаются друг друга, высок риск срабатывания дифференциального автомата. Распространенные места замыканий — в распредкоробке или в коробе под розетку.

Читайте по теме — эффективные способы защиты электроприборов с помощью специальных устройств.

Логика срабатывания построена на принципе действия устройства. Если «ноль» и «земля» объединены, ток разделяется между двумя проводниками. Соответственно, в дифтрансформаторе нет равенства токов, и он воспринимает этот факт, как утечку.

С проблемой часто сталкиваются начинающие мастера, которые не имеют должного опыта в вопросе обслуживания дифавтомата.

  1. В момент включения нагрузки. Если АВДП работает при подключении нагрузки, проблему необходимо искать в изоляции. Использовать проводку при такой неисправности небезопасно, поэтому рекомендуется вызвать специалиста и разобраться с проблемой. Если же ее игнорировать, высок риск попадания под напряжение кого-либо из членов семьи или возникновения пожара.
  2. При скачках напряжения. Логика дифавтомата построена таким образом, что отключение может происходить в случае повышения напряжения. Правда, такой опцией обладают не все устройства, а только имеющие электронную схему. Кроме того, защита может работать при КЗ внутри потребителя, ведь дифавтомат умеет отключаться при таком виде аварии.

Читайте по теме — как действует электрический ток на организм человека.

Дифавтомат устройство и принцип работы

Приветствую Вас уважаемые гости и постоянные читатели сайта http://elektrik-sam.info!

Начинаем очередную серию публикаций в рамках курса «Автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы — подробное руководство», на этот раз посвященную дифференциальным автоматам. Начнем с рассмотрения устройства и принципа работы дифавтоматов.

Автоматический выключатель дифференциального тока или дифавтомат — это устройство, объединяющее в одном корпусе функции автоматического выключателя и УЗО. Т.е. он позволяет защитить контролируемую цепь от токов перегрузки и токов короткого замыкания (функции автоматического выключателя) и от токов утечки (функции УЗО), позволяя защитить человека от возможного поражения электрическим током и предотвратить возможность возгорания в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки.

Конструктивно дифавтоматы изготавливаются из диэлектрического материала и имеют защелку для установки на DIN-рейку. Установка производится так же, как и установка УЗО.

Для однофазной сети 220В выпускаются двухполюсные дифавтоматы. К клеммам верхних полюсов подключается фазный и нулевой проводник питающей сети, а к зажимам нижних полюсов – фазный и нулевой проводник от нагрузки. При этом, в зависимости от марки производителя и серии они для своей установки на DIN-рейку могут занимать как два, так и более модулей.

Для трехфазной сети 380В выпускаются четырехполюсные дифавтоматы. К верхним клеммам подключаются три фазных провода и ноль со стороны питания. К нижним клеммам три фазных провода и ноль от нагрузки.

При установке на DIN-рейку четырехполюсные дифавтоматы занимают место больше четырех модулей, в зависимости от марки производителя. Т.е. полюсов для подключения проводов четыре, а занимаемое место в электрощите более четырех модулей, за счет блока дифференциальной защиты.

Применение двухполюсных дифавтоматов, которые при установке занимают два модуля, позволяет сэкономить место в электрощите и упростить монтаж, вместо отдельно установленных автоматического выключателя и УЗО (которые вместе занимают три модуля).

Мы помним из раздела, посвященного устройствам защитного отключения, что УЗО не защищает от сверхтоков и требует установки последовательно с ним автоматического выключателя.

При разветвленной проводке с большим количеством групп, экономия места в электрощите может быть довольно существенной. Однако, зачастую стоимость дифавтомата больше, чем стоимость отдельно установленных автомата и УЗО.

Конструктивно дифавтомат состоит из двух- или четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифференциальной защиты. Подробно конструкцию и принцип работы автоматических выключателей и УЗО мы рассматривали в предыдущих разделах, ссылки на них внизу этой статьи.

Повторим вкратце основные моменты.

Модуль автоматического выключателя обычно устанавливается в фазные проводники и содержит тепловой расцепитель для защиты от токов перегрузки и электромагнитный расцепитель (катушку соленоида с подвижным сердечником) для защиты от токов короткого замыкания.
Принцип действия такой же, как и у обычного автоматического выключателя.

При возникновении тока перегрузки биметаллическая пластина нагревается проходящим через нее электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, приводит в действие механизм расцепления, размыкая защищаемую цепь.

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке соленоида магнитное поле перемещает сердечник, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты.

Для защиты силовых контактов дифавтомата от разрушающего действия электрической дуги, применяется дугогасительная камера.

Модуль дифференциальной защиты представляет собой дифференциальный трансформатор тока, через который проходит фазный и нулевой проводник (первичная обмотка) и обмотка управления (вторичная обмотка). В четырехполюсных дифавтоматах через дифференциальный трансформатор тока проходит три фазных проводника и нулевой.

В обычном режиме работы через фазный провод проходит ток к нагрузке, а через нулевой проводник от нагрузки, т.е. токи равны и направлены встречно. Геометрическая сумма токов равна нулю, наводимые ими магнитные потоки в обмотке трансформатора тока взаимно компенсируют друг друга, и результирующий магнитный поток равен нулю.

При возникновении тока утечки баланс токов нарушается, поскольку в фазном проводе вместе с током нагрузки протекает и ток утечки. Токи в фазном и нулевом проводниках наводят разные по величине магнитные потоки, их баланс нарушается и в тороидальном сердечнике трансформатора тока возникает разностный магнитный поток. Под действием разностного магнитного потока во вторичной обмотке управления возникает ток. Когда величина этого тока превысит пороговое значение, срабатывает механизм расцепления и силовые контакты дифавтомата отключаются от питающей сети.

Как и УЗО, модуль дифференциальной защиты дифавтоматов может быть электромеханическим или электронным. В электронных при возникновении утечки, ток в обмотке управления подается на плату электронного усилителя с катушкой электромагнитного сброса и через механизм расцепителя отключает силовые контакты дифавтомата от питающей сети.

Дифавтоматы с электронным модулем дифференциальной защиты, в отличие от электромеханических, могут потерять работоспособность при обрыве фазного или нулевого проводника со стороны питающей сети (подробно об этом смотрите видео работа УЗО при обрыве нуля), поскольку отсутствует питание, необходимое для работы платы усилителя.

Дифавтоматы некоторых производителей имеют встроенные индикаторы, которые позволяют определить причину срабатывания:

— дифавтомат сработал от перегрузки по току: тепловая защита или электромагнитный расцепитель от токов короткого замыкания;
— или сработал модуль дифференциальной защиты дифавтомата в результате утечка тока.

Если таких индикаторов нет, тогда в случае отключения дифавтомата, неясно что вызывало срабатывание – перегрузка по току, или дифавтомат сработал в результате возникновения тока утечки.

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

Более наглядно принцип работы смотрите в видео Дифавтомат устройство и принцип работы:

номинальный ток отключения, датчик тока

Дифференциальный ток — тот, который проявляется утечкой при ситуации с отсутствием видимых повреждений на токопроводящих путях. Более подробная информация об определении, типе срабатывания по дифференциальному току, характеристиках, принципе работе и области применения далее.

Что это такое

Это векторная сумма токов в среднем квадратичном значении или физический процесс, приводящий к токовой утечке. Стоит отметить также, что это алгебраическое суммарное токовое значение всех токоведущих проводников, работающих в определенный период времени в электроцепи.

Обратите внимание! Согласно еще одному понятию дифференциального тока — это то, что видит устройство защитного отключения в сети или датчик и предотвращает из-за разрушительного воздействия на все электроприборы.

Полное определение из справочника

Характеристики

Номинальный отключающий дифференциальный ток имеет свою силу, напряжение, время действия, признаки появления и распространения. Кроме того, он обладает разрушительным действием. Это все, что можно причислить к характеристикам. Стоит указать, что для того чтобы он начал проникать в сеть или на тело человека, нужен проводник. Им может выступать как сам человек, так и энергия из пробитой кабельной изоляции или некачественного соединения провода.

Что касается вредного воздействия, то дифференциальный электроток приводит к образованию микротравм, летальному исходу и повреждению электрооборудования. Нормальная сетевая работа гарантируется с помощью упорядоченного потока электронов, которые двигаются по жилам и обеспечивают нулевую токовую силу в обоих проводниках.

Признаки или характеристика электротока

Как работает

Дифференциальный ток появляется благодаря свободным носителям и электрическому полю, появляющемуся при пробитой кабельной изоляции или некачественном проводном соединении. Движется по электрической проводке или полупроводниковым элементам в виде светодиодов и процессора. При этом проводником может выступать металл, а полупроводником — элемент кремния, германия, галия и прочего.

Принцип действия

Какой номинальный ток отключения

Номинальным током отключения является то токовое значение, которое может быть выключено выключателем, если оно равно наибольшему значению рабочего напряжения. Это значение при сетевом коротком замыкании, которое отключает предохранитель. Как правило, эта цифра указывается на упаковке к дифференциальному автоматическому выключателю.

Номинальный электроток отключения

Область появления тока

Физиками точно не дано понятия дифференциального токового значения, поэтому оно максимально приближено к понятию короткого замыкания. Оно, в свою очередь, возникает из-за высокого напряжения, плохой изоляции электрических элементов, внешнего механического воздействия, наличия посторонних предметов в электрических проводниках и прямом ударе молнии. Появляется подобное явление, как в домашней, так и производственной сети. Сопровождается искрами, неприятным запахом и порчей электрооборудования.

Сфера появления

Защита от дифференциального тока

Защититься от перенапряжения и всех неприятных признаков испорченной электропроводки и сети можно при помощи дифференциального автоматического выключателя или устройства защитного отключения. Оба они предназначены, для того чтобы защитить пользователей от поражения электротоком. Могут срабатывать при коротком замыкании. Как правило, работа первых аппаратов нацелена на устранения последствий при прямом соприкосновении, а работа вторых направлена на уничтожения неприятных ситуаций при косвенном соприкосновении электроэнергии.

То есть, в первом случае устройства непосредственно защищают человека от поражения электроэнергией, а во втором случае аппараты защищают электрооборудование и, тем самым, самого человека. Оба аппарата пропускают через себя напряжение и выдают нормальное токовое значение на выходе. Работают как с переменным, так и с постоянным электротоком. Бывают как однофазными, так и двух- и трехфазными.

Обратите внимание! Стоит указать, что по-другому защититься можно, делая правильно электропроводку и внимательно отслеживая работу сети.

Устройство дифференциальной защиты

В целом, дифференциальный ток — энергия, попадающая в землю или в иные токопроводящие элементы в электроцепи, не имеющей повреждений. Принцип работы основан на наличии электропроводника. Появляется он постоянно в результате электропробоя кабельного изоляционного диэлектрика. Защититься от него можно применением устройств дифференциальной защиты.

УЗО (устройство защитного отключения) – что это такое в электрике?

Устройство защитного отключения (УЗО) – что это такое, для чего нужно и как подключить

<span>Наряду с автоматическими выключателями, часто встречающимися в электрощитах, существует еще одно не менее распространенное средство защиты – </span><b><span>УЗО</span></b><span>, иначе называемое </span><b><span>УДТ</span></b><span> или </span><b><span>ВДТ</span></b><span> (устройство или выключатель дифференциального тока), дифференциальное реле. Давайте разберемся что это такое и зачем оно применяется?</span><br> <span> </span><br> <span> </span><b><span>Содержание:</span></b><br> <span> </span><a href=»#chto-takoe-uzo»><span>1. Что такое УЗО</span></a><span> </span><br> <span> </span><a href=»#ustrojstvo-i-princip-raboty-uzo»><span>2. Устройство и принцип работы УЗО</span></a><br> <span> </span><a href=»#markirovka-osnovnye-harakteristiki-uzo»><span>3. Маркировка, основные характеристики УЗО</span></a><br> <span> </span><a href=»#tipy-uzo-raznovidnosti»><span>4. Типы УЗО, разновидности</span></a><br> <span> </span><a href=»#chem-otlichaetsya-uzo-ot-difavtomata»><span>5. Чем отличается УЗО от дифавтомата?</span></a><br> <span> </span><a href=»#kak-vybrat-uzo»><span>6. Как выбрать УЗО</span></a><br> <span> </span><a href=»#kak-pravilno-podkluchit-uzo»><span>7. Как правильно подключить УЗО</span></a><br> <span>     </span><a href=»#podkluchenie-uzo-k-odnofaznoy-seti»><span>• Подключение УЗО к однофазной сети (с заземлением и без)</span></a><br> <span>     </span><a href=»#podkluchenie-k-trehfaznoy-seti»><span>• Подключение к трехфазной сети (с заземлением и без)</span><br> <span> </span></a><span>     </span><a href=»#oshibki-podklucheniya-uzo»><span>• Ошибки подключения УЗО</span></a><br> <span> </span><span><a href=»#kak-proverit-uzo-na-rabotosposobnost»>8. Как проверить УЗО на работоспособность</a><br> </span> <a name=»chto-takoe-uzo»></a> <p>   </p> <h3>Что такое УЗО?</h3> <b><span>УЗО (устройство защитного отключения)</span></b><span> — это коммутационный аппарат для защиты электрической цепи от токов утечки. В отличии от автоматического выключателя, защищающего проводку от короткого замыкания и значительных перегрузок, это устройство срабатывает только при возникновении токов утечки. </span><br> <br> <p>  <img alt=»УЗО, устройство защитного отключения это» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/01.jpg» title=»УЗО, устройство защитного отключения — Что это?» align=»middle»> </p> <p> <br> <b><span>Утечки</span></b><span> в бытовой электросети могут быть связаны с касанием человека токопроводящих элементов (например, в электроприборе, розетке) и металлических корпусов приборов, попавших под действие напряжения из-за повреждения. Также они могут быть вызваны нарушением изоляции электропроводки, в том числе из-за нагрева вследствие неправильно рассчитанной нагрузки и некачественно выполненного монтажа. Относительно небольшие токи утечки могут привести к серьезным последствиям.  В первом случае это может вызвать удар человека электрическим током, во втором — возгорание проводки. </span><br> <span> Устройство защитного отключения при возникновении утечки выше установленного для него предела, позволяет </span><b><span>за доли секунды</span></b><span> отключить опасный участок и предотвратить этим поражение человека электричеством или избежать пожара.</span><br> <span> Для защиты от поражения электрическим током применяются устройства, срабатывающие при дифференциальных токах (токах утечки) выше значений 6, 10, 30 мА:</span><br> <span> </span> </p> <span> </span> <ol> <li><span>Для частного дома или квартиры выбирают </span><b><span>УЗО со значением 30 мА</span></b><span> (для групп розеток или освещения). </span></li> <li><span>ВДТ с дифференциальными токами </span><b><span>6 и 10 мА</span></b><span> применяются для защиты отдельных потребителей (например, стиральная, посудомоечная машина и т. д.) и помещений с повышенной опасностью. </span></li> </ol> <span> Для защиты от пожара при возможных нарушениях изоляции в электропроводке применяются выключатели дифференциального тока со значениями </span><b><span>100, 300 и 500 мА.</span></b><b><br> </b> <a name=»ustrojstvo-i-princip-raboty-uzo»></a> <p>   </p> <h3>Устройство и принцип работы УЗО</h3> <span>Давайте рассмотрим устройство и принцип действия УЗО. Основной рабочий элемент прибора — </span><b><span>встроенный дифференциальный трансформатор</span></b><span>, сравнивающий значение тока в проводнике по направлению к нагрузке со значением, возвращаемым в сеть. В нормальном состоянии эти значения равны и суммарный магнитный поток через магнитопровод трансформатора равен нулю. </span><br> <span> При касании токоведущих частей цепи человеком часть тока будет уходить через его тело на землю и ток, возвращаемый в сеть по нулевому проводнику, будет меньше поступающего по фазному проводнику. В результате этого суммарный магнитный поток, уже не равный нулю, индуцирует во вторичной обмотке трансформатора дифференциальный ток, приводящий к срабатыванию реле и отключению, таким образом, основной контактной группы УЗО. То же самое происходит при утечке на землю в результате плохой изоляции проводки. </span><br> <p> <img alt=»Принцип работы УЗО» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/02.jpg» title=»Принцип действия УЗО» align=»middle»> </p> <span>Кроме дифференциального трансформатора, УЗО содержит контрольное магнитоэлектрическое реле, соленоид управления основными контактами и элементы диагностики. </span> <a name=»markirovka-osnovnye-harakteristiki-uzo»></a> <p>   </p> <h3>Маркировка, основные характеристики УЗО</h3> <span>Чтобы не спутать УЗО с другими близкими устройствами (автоматическими выключателями и дифавтоматами), остановимся на их маркировке. К тому же, знание маркировки поможет правильно выбрать и подключить УЗО. </span><br> <span> Маркировка УЗО содержит схему подключения и основные параметры выбора: номинальный ток (А), дифференциальный ток (мА), рабочее напряжение (В), условный предельный ток короткого замыкания (А).</span><br> <br> <p> <img alt=»Маркировка УЗО» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/03.jpg» title=»Маркировка УЗО и расшифровка» align=»middle»> </p> <br> <span>В таблице представлено более детальное описание основных характеристик УЗО и прочих обозначений, которые могут приводить производители в технической документации.</span><br> <table cellspacing=»0″ cellpadding=»0″ border=»1″> <tbody> <tr> <td> <p> <b>Наименование </b> </p> <b> </b> </td> <td> <b> </b> <p> <b> Расшифровка</b> </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>Un, В</b> </p> </td> <td> <p> Номинальное напряжение (электронные УЗО очень чувствительны к скачкам напряжения) </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>In, А</b> </p> </td> <td> <p> Номинальный ток нагрузки (max ток, который УЗО может пропускать продолжительное время, без вреда для устройства) </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>fn, Гц</b> </p> </td> <td> <p> Номинальная частота сети </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>I∆n, мА</b> </p> </td> <td> <p> Номинальный отключающий дифференциальный ток или чувствительность, установка по току утечки (ток утечки, при котором УЗО срабатывает) </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>I∆nо, мА</b> </p> </td> <td> <p> Номинальный неотключающий дифференциальный ток (при котором УЗО не должно срабатывать). Формула IΔn0 = 0,5 IΔn. </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>Im, А</b> </p> </td> <td> <p> Номинальная коммутационная способность. Формула Im = 10 In </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>I∆m, А</b> </p> </td> <td> <p> Номинальная включающая и отключающая способность по дифференциальному току </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>Inc, А</b> </p> </td> <td> <p> Номинальный условный ток короткого замыкания (стойкость к токам короткого замыкания) </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>I∆c, А</b> </p> </td> <td> <p> Номинальный дифференциальный ток короткого замыкания </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>Tn, мс</b> </p> </td> <td> <p> Время отключения при номинальном дифференциальном токе </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>N</b> </p> </td> <td> <p> Нулевой проводник обозначен литерой N (нейтраль). </p> </td> </tr> <tr> <td> <p> <b>Индикатор</b> </p> </td> <td> <p> Индикатор положения контактов — показывает было ли выключено УЗО вручную или оно отработало по утечке. </p> </td> </tr> </tbody> </table> <a name=»tipy-uzo-raznovidnosti»></a> <p>   </p> <h3>Типы УЗО, разновидности</h3> <span>Существует довольно большой выбор моделей устройств защитного отключения с различными техническими характеристиками. Для ориентирования в их многообразии, и чтобы понять какое устройство лучше подходит для конкретной ситуации, рассмотрим основные типы УЗО.</span><br> <span> По своей конструкции УЗО могут быть электромеханическими или электронными:</span><br> <span> </span> <ul> <li><b><span>Электронные</span></b><span> имеют в схеме усилитель, которые требует подачи питания. В случае отгорания нуля на входе усилитель остается без питания и устройство не будет реагировать на возможную утечку; </span></li> <li><b><span>Электромеханические</span></b><span> (лишённые этого недостатка) как правило надежнее, но дороже.</span></li> </ul> <span> </span><b><span>По роду утечки тока</span></b><span> выделяют три вида УЗО. Разница между устройствами отображена на изображении ниже.</span><br> <p> <img alt=»Тип тока утечки УЗО » src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/04.jpg» title=»Тип тока утечки УЗО» align=»middle»> </p> <span>Различаются устройства защитного отключения еще и </span><b><span>предельным значением тока короткого замыкания</span></b><span> (обычно 4,5 кА, 6 кА или 10 кА).</span><br> <span> Существует классификация по скорости реакции, скорости срабатывания:</span><br> <span> </span> <ul> <li><span>обычные без выдержки времени, общего применения — G (в диапазоне 20-40 мс),</span></li> <li><span>селективные УЗО типа S — с выдержкой времени (в диапазоне 150-500 мс)</span></li> </ul> <span> По количеству подключенных полюсов модели делятся на двухполюсные и четырехполюсные.</span><br> <span> Напомним, что устройство защитного отключения </span><b><span>не защищает</span></b><span> цепи нагрузки от сверхтоков короткого замыкания и перегрузки, т.к. для этой цели предназначены автоматические выключатели и дифференциальные автоматические выключатели.</span> <a name=»chem-otlichaetsya-uzo-ot-difavtomata»></a> <p>   </p> <h3>Чем отличается УЗО от дифавтомата?</h3> <b><span>УЗО</span></b><span> – это устройство, которое разрывает цепь при возникновении тока утечки.</span><br> <span> </span><b><span>Дифавтомат</span></b><span> — это комбинированное устройство, которое защищает сеть от тока перегрузки и человека от тока утечки.</span><br> <span> Таким образом, простыми словами, УЗО отличается от дифавтомата тем, что является более узкоспециализированным устройством и не защищает сеть от коротких замыканий и перегрузок.</span><br> <span> Для того чтобы </span><b><span>визуально</span></b><span> отличить УЗО от дифавтомата, необходимо обратить внимание на корпус устройств – если на обозначении перед номиналом тока стоит буква, обозначающая характеристику срабатывания автоматического выключателя (например, B или С), то это дифавтомат. Если никакой буквы перед обозначением номинала нет, то это УЗО.</span><br> <span> Важно помнить – из-за того, что УЗО не обеспечивает защиту от токов короткого замыкания и перегрузок, это устройство надо использовать как дополнительную защиту, при обязательной установке автоматического выключателя. </span> <a name=»kak-vybrat-uzo»></a> <p>   </p> <h3>Как выбрать УЗО?</h3> <span>Для того чтобы правильно выбрать УЗО, необходимо следить, чтобы выбираемый </span><b><span>номинал тока устройства</span></b><span> был на одну ступень выше, чем номинал тока соответствующего группового автоматического выключателя. Номинал вводного УЗО должен быть выше или равен номиналу вводного автомата. В этом случае это устройство будет защищено автоматом от токов короткого замыкания. Номинал же дифференциального тока, для защиты человека от поражения электрическим током, как правило, выбирается </span><b><span>30 мА</span></b><span>. Для помещений с повышенной опасностью — 6 или 10мА (такое же значение дифференциального тока выбирается, когда защита стоит на какое-то одно устройство). УЗО со значением дифференциального тока 100 или 300 мА ставят, при необходимости, после вводного автомата. Но оно защищает не от поражения человека электрическим током, а от пожара (его часто и называют «пожарным»).</span><br> <span> Предварительно выбрать УЗО можно по таблице подбора с учетом мощности нагрузки и дифференциального тока.  Важно при этом учитывать рекомендации, данные выше.</span><br> <p> <img alt=»Какое УЗО выбрать» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/05-compressed-60.jpg» title=»Как правильно выбрать УЗО?» align=»middle»> </p> <a name=»kak-pravilno-podkluchit-uzo»></a> <p>   </p> <p>   </p> <h3>Как правильно подключить УЗО?</h3> <span>Установка УЗО в качестве устройства дополнительной защиты является верным решением, однако важно правильно его подключить. Зачастую причиной самопроизвольного отключения УЗО являются ошибки его монтажа. </span> <a name=»podkluchenie-uzo-k-odnofaznoy-seti»></a> <p>   </p> <h3>Подключение УЗО к однофазной сети (с заземлением и без)</h3> <span>Пользователи часто задают вопрос, ставить УЗО до или после автомата? Для этого рассмотрим наиболее распространенную схему включения одного УЗО и нескольких групповых автоматов в однофазной сети. </span><b><span>В правильной схеме подключения</span></b><span> УЗО устанавливается после вводного автоматического выключателя. Последовательность соединения при этом такая: вводной автомат— счетчик — УЗО. </span><br> <br> <p> <img alt=»Правильное подключение УЗО в однофазной сети с заземлением » src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/06.jpg» title=»Правильное подключение УЗО в 1-фазной сети с заземлением» align=»middle»> </p> <p> <br> </p> <span>На схеме представлено одно УЗО, но их может быть и несколько (в свою очередь с одним или несколькими групповыми автоматами). Это может быть необходимо, если вы планируете защитить какую-то группу потребителей отдельно. К примеру, у вас есть отдельная линия к стиральной машине, и вы хотите поставить для неё УЗО с дифференциальным током 10мА и отдельным автоматом.  В группе же сначала устанавливается УЗО, а затем автоматический выключатель (или несколько выключателей).</span><br> <span> Выше была приведена схема однофазной сети с заземлением (схема TN-S). В старых домах при этом до сих пор еще используется также схема энергоснабжения TN-C (двухпроводная). В такой сети провод PEN совмещает функции рабочей нейтрали и защитного проводника. В двухпроводной сети без заземления УЗО также защищает от поражения электрическим током, но срабатывает оно не в момент попадания тока на токоведущий корпус домашнего прибора, а позже, когда человек коснется корпуса, попавшего под напряжение. Из рисунка ниже видно, что изменений по включению самого УЗО в такой схеме практически нет. Важно только запомнить один момент: если у вас от потребителей (электроприборов, освещения) в щит выведен трехпроводный кабель, провод заземления в щите нужно обязательно оставить неподключенным, а фазный и нейтральный проводники соединить, как указано на схеме.</span><br> <br> <p> <img alt=»Правильное подключение УЗО в 1-фазной сети без заземления» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/07.jpg» title=»Правильное подключение УЗО в однофазной сети без заземления» align=»middle»> </p> <p> <br> </p> <b><span>Сколько автоматов</span></b><span> может быть подключено к одному УЗО? Количество подключаемых после УЗО групповых автоматических выключателей зависит от их суммарного номинала тока (который в общем случае не должен превышать номинал тока УЗО) и суммарного тока утечки защищаемой сети. </span><br> <span> Утечки тока есть в любой рабочей сети, главное, чтобы они не превышали установленных норм. Увеличение токов утечки может быть следствием старения изоляции, её повреждения либо неисправностью электроприборов. Суммарное значение тока утечки защищаемого участка сети в нормальном режиме работы по нормативным документам не должно превосходить 1/3 номинального тока УЗО, т.е. для УЗО 30мА не должно превышать 10мА. Если нет реальных данных по утечке в сети, то берутся расчетные значения: для потребителей (электроприборов) 0,4 мА на 1 А тока нагрузки + ток утечки непосредственно проводки — из расчета 10 мкА на 1 м длины проводника. Превышение суммарного тока утечки сети над пороговым значением УЗО может приводить к его ложным срабатываниям. В свою очередь это сигнализирует о том, что скорее всего надо ставить дополнительное УЗО (особенно если у вас стоит после УЗО более двух-трех автоматов и предварительные расчеты/замеры тока утечки не проводились).</span><br> <span> Превышение суммарного значения номиналов групповых автоматов над номиналом тока УЗО не критично, если оно также превышает номинал вводного автоматического выключателя. Если номинал УЗО выбран правильно (то есть выше номинала вводного автомата), то УЗО будет защищено в этом случае вводным автоматом.</span> <a name=»podkluchenie-k-trehfaznoy-seti»></a> <p>   </p> <h3>Подключение к трехфазной сети (с заземлением и без)</h3> <span>Подключение УЗО в трехфазной сети с заземлением не сильно отличается от однофазной. Защита цепей трехфазной нагрузки производится трехфазным (четырехполюсным УЗО). При этом цепи однофазной нагрузки необходимо защищать отдельным однофазным (двухполюсным) УЗО. В интернете встречается немало схем, где трехполюсное УЗО используется одновременно для защиты как трехфазных, так и однофазных потребителей. Такое допустимо только если УЗО противопожарное, с током утечки 100 мА и более.</span><br> <span> Подключение УЗО в трехфазной сети без заземления запрещено ПУЭ.</span><br> <br> <p> <img alt=»Правильное подключение УЗО в трехфазной сети» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/08.jpg» title=»Правильное подключение УЗО в 3-фазной сети» align=»middle»> </p> <a name=»oshibki-podklucheniya-uzo»></a> <p>   </p> <h3>Ошибки подключения УЗО</h3> <span>Наиболее частые ошибки подключения УЗО связаны с неправильным подключением нейтрального проводника.</span><br> <span> Одной из наиболее </span><b><span>распространенных ошибок</span></b><span> подключения является подключение нулевого проводника с выхода УЗО к общей нулевой шине. Причем неправильным является как прямое подсоединение к общей щитовой нулевой шине проводника какой-либо группы розеток (защищаемых УЗО), так и объединение общей нулевой шины с шиной N после УЗО (предназначенной для нулевых проводников защищаемых групп нагрузки).</span><br> <br> <p> <img alt=»Как подключить УЗО в щитке» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/09.jpg» title=»Как подключить УЗО в щитке?» align=»middle»> </p> <br> <span>Еще одна ошибка связана с соединением нулевых проводников разных потребительских групп. Нулевой проводник после УЗО должен соединяться непосредственно с нагрузкой групп, запитанных через него, без соединения с нулевыми проводниками групп, не защищаемых УЗО или защищаемых другим УЗО. </span><br> <br> <p> <img alt=»Схема подключения УЗО» src=»/upload/articles/17.12.2020%20UZO/10.jpg» title=»Схема подключения УЗО» align=»middle»> </p> <br> <span>Также нельзя объединять нулевой проводник после УЗО с проводником защитного заземления (то есть объединять рабочий и защитный ноль).</span> <a name=»kak-proverit-uzo-na-rabotosposobnost»></a> <p>   </p> <h3>Как проверить УЗО на работоспособность?</h3> <span>Проверить работоспособность УЗО можно 4 наиболее известными способами:</span><br> <span> </span> <ul> <li><i><span>С  помощью кнопки ТЕСТ</span></i></li> <li><i><span>Проверка батарейкой</span></i></li> <li><i><span>С помощью лампочки накаливания</span></i></li> <li><i><span>Проверка тестером</span></i></li> </ul> <span> Наиболее популярны первые два способа, требующие меньших усилий и подручных средств.</span><br> <span> </span> <ol> <li><span>Чтобы проверить устройство защитного отключения достаточно нажать кнопку «Тест» (этой кнопкой снабжены все эти аппараты). При нажатии внутри схемы подключается сопротивление, имитирующее ток утечки. При этом исправное устройство отключает цепь нагрузки. </span></li> <li><span>Взять обычную пальчиковую батарейку и подсоединить к ней два заранее заготовленных провода, желательно разного цвета. Взвести рычаг устройства и коснуться свободными концами проводов обеих клемм любого из полюсов (можно как фазного, так и нейтрального). Затем поменять полярность. Исправное УЗО должно сработать при подключении хотя бы одной полярности (УЗО типа А должно сработать при любой полярности, типа АС – только при одной).</span></li> </ol> <span> Важный момент: батарейкой можно проверить электромеханическое УЗО, электронное не сработает ни в какой полярности, поскольку для его работы нужно специально подавать питание.</span><br> <span> </span><br> <span> Уважаемые пользователи, спасибо, что прочитали данную статью до конца! Хотели бы напомнить, что в нашем интернет-магазине вы найдете широкий выбор различных устройств защиты: </span><a href=»https://dip8.ru/shop/silovaya_elektronika/category/uzo/»><span>УЗО</span></a><span>, </span><a href=»https://dip8.ru/shop/silovaya_elektronika/category/differentsialnye_vyklyuchateli/»><span>дифференциальных автоматов</span></a><span> и </span><a href=»https://dip8.ru/shop/silovaya_elektronika/category/avtomaticheskie_vyklyuchateli/»><span>автоматических выключателей</span></a><span> максимального тока. Всегда готовы предложить низкие цены, удобную доставку и гарантию качества!</span><br> <br>

2020-12-25

ООО ‘Айтекс Компонент’

236006

Россия

Калининград

236006, г. Калининград, а/я 353

г. Калининград, п. Малое Исаково, ул. Балтийская, д. 16

8(495)739-09-95

ООО ‘Айтекс Компонент’

236006

Россия

Калининград

236006, г. Калининград, а/я 353

г. Калининград, п. Малое Исаково, ул. Балтийская, д. 16

8(495)739-09-95

Айтекс

Дифференциальное реле

| Electrical4U

Реле, используемые для защиты энергосистемы, бывают разных типов. Среди них дифференциальное реле очень часто используется для защиты трансформаторов и генераторов от локальных неисправностей.
Дифференциальные реле очень чувствительны к сбоям, возникшим в пределах зоны защиты, но наименее чувствительны к сбоям, возникающим за пределами защищаемой зоны. Большинство реле срабатывают, когда какая-либо величина превышает заданное значение, например, реле максимального тока срабатывает, когда ток через него превышает заданное значение.Но принцип работы дифференциального реле несколько иной. Он работает в зависимости от разницы между двумя или более подобными электрическими величинами.

Определение дифференциального реле

Дифференциальное реле — это реле, которое срабатывает, когда разница между двумя или более подобными электрическими величинами превышает заданное значение. В схеме дифференциального реле есть два тока, исходящие от двух частей цепи питания. Эти два тока встречаются в точке соединения, где подключена катушка реле.Согласно закону Кирхгофа о токах, результирующий ток, протекающий через катушку реле, является не чем иным, как суммой двух токов, исходящих от двух разных частей электрической цепи. Если полярность и амплитуда обоих токов отрегулированы так, чтобы векторная сумма этих двух токов была равна нулю при нормальных рабочих условиях. Таким образом, в нормальных условиях эксплуатации через катушку реле не будет протекать ток. Но из-за какой-либо неисправности в силовой цепи, если этот баланс нарушен, это означает, что сумма векторов этих двух токов больше не остается равной нулю, и через катушку реле будет протекать ненулевой ток, таким образом, реле будет работать.

В дифференциальной схеме тока есть два комплекта трансформаторов тока, каждый из которых подключен к каждой стороне оборудования, защищенного дифференциальным реле . Соотношение трансформаторов тока выбрано таким образом, чтобы вторичные токи обоих трансформаторов тока соответствовали друг другу по величине.
Полярность трансформаторов тока такова, что вторичный ток этих трансформаторов тока противодействует друг другу. Из схемы ясно, что только если какая-либо ненулевая разница создается между этим и вторичным током, то только этот дифференциальный ток будет протекать через рабочую катушку реле.Если эта разница превышает пиковое значение реле, оно срабатывает, чтобы размыкать автоматические выключатели, чтобы изолировать защищаемое оборудование от системы. Релейный элемент, используемый в дифференциальном реле, представляет собой мгновенное реле якорного типа, поскольку дифференциальная схема адаптирована только для устранения неисправности внутри защищаемого оборудования, другими словами, дифференциальное реле должно устранять только внутреннюю неисправность оборудования, поэтому защищенное оборудование должно быть изолировано, как только поскольку любая неисправность произошла внутри самого оборудования.Они не должны быть какой-либо временной задержкой для координации с другими реле в системе.

Типы дифференциального реле

Существует два основных типа дифференциальных реле в зависимости от принципа действия.

  1. Дифференциальное реле баланса тока
  2. Дифференциальное реле баланса напряжений

В дифференциальном реле тока два трансформатора тока установлены по обе стороны от защищаемого оборудования. Вторичные цепи трансформаторов тока соединены последовательно таким образом, что они несут вторичный ток трансформатора тока в одном направлении.

Управляющая катушка релейного элемента подключена ко вторичной цепи трансформатора тока. В нормальных условиях эксплуатации защищаемое оборудование (силовой трансформатор или генератор переменного тока) пропускает нормальный ток. В этой ситуации предположим, что вторичный ток CT 1 равен I 1 , а вторичный ток CT 2 равен I 2 . Из схемы также видно, что ток, проходящий через катушку реле, не что иное, как I 1 -I 2 .Как мы уже говорили ранее, коэффициент передачи и полярность трансформатора тока выбираются таким образом: I 1 = I 2 , следовательно, через катушку реле не будет протекать ток. Теперь, если какое-либо повреждение происходит во внешней по отношению к зоне, покрытой ТТ, ток неисправности проходит через первичную обмотку обоих трансформаторов тока, и, таким образом, вторичные токи обоих трансформаторов тока остаются такими же, как в случае нормальных рабочих условий. Следовательно, в этой ситуации реле не сработает.Но если какое-либо замыкание на землю произошло внутри защищаемого оборудования, как показано, два вторичных тока больше не будут равны. В этом случае используется дифференциальное реле, чтобы изолировать неисправное оборудование (трансформатор или генератор переменного тока) от системы.
В основном этот тип релейных систем страдает некоторыми недостатками.

  1. Может существовать вероятность несоответствия импеданса кабеля от вторичной обмотки ТТ к удаленной панели реле.
  2. Емкость этих контрольных кабелей вызывает некорректную работу реле, когда возникает серьезная неисправность вне оборудования.
  3. Невозможно добиться точного согласования характеристик трансформатора тока, поэтому в нормальных условиях эксплуатации через реле может протекать ток утечки.

Дифференциальное реле процентного соотношения

Предназначено для реакции на дифференциальный ток в части его дробного отношения к току, протекающему через защищаемую секцию. В этом типе реле помимо рабочей катушки реле есть удерживающие катушки. Ограничительные катушки создают крутящий момент, противоположный рабочему крутящему моменту.В нормальных условиях и в условиях неисправности ограничивающий момент превышает рабочий момент. При этом реле остается неактивным. Когда происходит внутреннее повреждение, рабочая сила превышает силу смещения, и, следовательно, реле срабатывает. Эту силу смещения можно регулировать, изменяя количество витков ограничительных катушек. Как показано на рисунке ниже, если I 1 — это вторичный ток CT 1 , а I 2 — вторичный ток CT 2 , то ток через рабочую катушку равен I 1 — I 2 , а ток через ограничительную катушку равен (I 1 + I 2 ) / 2.В нормальных условиях и в условиях неисправности крутящий момент, создаваемый ограничивающими катушками из-за тока (I 1 + I 2 ) / 2, больше, чем крутящий момент, создаваемый рабочей катушкой из-за тока I 1 — I 2 , но в внутреннее неисправное состояние они становятся противоположными. А настройка смещения определяется как отношение (I 1 — I 2 ) к (I 1 + I 2 ) / 2.

Из приведенного выше объяснения ясно, что чем больше ток, протекающий через ограничительные катушки, тем выше значение тока, необходимого для работы катушки.Реле называется процентным реле, потому что рабочий ток, необходимый для отключения, может быть выражен в процентах от сквозного тока.

Коэффициент трансформации ТТ и подключение дифференциального реле

Это простое практическое правило состоит в том, что трансформаторы тока на любой обмотке звезды должны быть подключены по схеме треугольник, а трансформаторы тока на любой обмотке треугольником должны быть подключены звездой. Это сделано для исключения тока нулевой последовательности в цепи реле.
Если ТТ соединены в звезду, коэффициент ТТ будет I n /1 или 5 A
ТТ, которые будут подключены по треугольнику, соотношение ТТ будет I n /0.5775 или 5 × 0,5775 A

Дифференциальное реле баланса напряжений

В этой схеме трансформаторы тока подключены с обеих сторон оборудования таким образом, что ЭДС, наведенные во вторичной обмотке обоих трансформаторов тока, будут противодействовать друг другу. Это означает, что вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон оборудования подключены последовательно с противоположной полярностью. Катушка дифференциального реле вставляется где-нибудь в петлю, образованную последовательным соединением вторичной обмотки трансформаторов тока, как показано на рисунке.В нормальных рабочих условиях, а также в условиях сквозного повреждения, ЭДС, индуцированные в обеих вторичных обмотках ТТ, равны и противоположны друг другу, и, следовательно, через катушку реле не будет протекать ток. Но как только в защищаемом оборудовании возникает какая-либо внутренняя неисправность, эти ЭДС перестают быть сбалансированными, следовательно, через катушку реле начинает течь ток, тем самым срабатывая автоматический выключатель.

Дифференциальное реле баланса напряжений имеет некоторые недостатки, например, требуется конструкция многоотводного трансформатора для точного баланса между парами трансформаторов тока.Система подходит для защиты кабелей относительно короткой длины, в противном случае емкость контрольных проводов ухудшает характеристики. На длинных кабелях зарядного тока будет достаточно для работы реле, даже если достигается идеальный баланс трансформатора тока.
Эти недостатки могут быть устранены в системе путем введения системы / схемы Translay, которая представляет собой не что иное, как модифицированную систему дифференциальных реле напряжения баланса. Схема Транслей в основном применяется для дифференциальной защиты фидеров.

Здесь два комплекта трансформаторов тока подключили оба конца фидера. Вторичная обмотка каждого трансформатора тока оснащена индивидуальным двухобмоточным реле индукционного типа. Вторичная обмотка каждого трансформатора тока питает первичную цепь двухобмоточного реле индукционного типа. Вторичная цепь каждого реле соединена последовательно, образуя замкнутый контур с помощью управляющих проводов. Подключение должно быть таким, чтобы наведенное напряжение во вторичной обмотке одного реле было противоположным напряжению другого.Компенсирующее устройство нейтрализует влияние емкостных токов управляющих проводов и эффект отсутствия баланса между двумя трансформаторами тока.

В нормальных условиях и при возникновении неисправности ток на двух концах фидера одинаков, поэтому ток, индуцированный во вторичной обмотке ТТ, также будет одинаковым. Из-за этих равных токов во вторичной обмотке ТТ первичная обмотка каждого реле индуцирует одинаковую ЭДС. Следовательно, ЭДС, индуцированная во вторичных обмотках реле, также такая же, но катушки соединены таким образом, что эти ЭДС имеют противоположное направление.В результате через управляющий контур не будет протекать ток, и, следовательно, не будет создаваться рабочий крутящий момент ни на одном из реле.

Но если в фидере в зоне между трансформаторами тока возникает какая-либо неисправность, ток, выходящий из фидера, будет отличаться от тока, поступающего в фидер. Следовательно, не будет равенства между токами в обеих вторичных обмотках ТТ. Эти неравные вторичные токи ТТ будут создавать несбалансированное вторичное индуцированное напряжение в обоих реле.Следовательно, ток начинает циркулировать в контуре управления, и, следовательно, крутящий момент создается в обоих реле.

Поскольку направление вторичного тока в реле противоположно, крутящий момент в одном реле будет стремиться замкнуть контакты отключения, и в то же время крутящий момент, создаваемый в другом реле, будет стремиться удерживать движение контактов отключения в нормальном режиме. -рабочая позиция. Рабочий момент зависит от положения и характера неисправности в защищаемой зоне питателя. Неисправная часть фидера отделяется от исправной, когда срабатывает хотя бы один элемент любого реле.

Следует отметить, что в схеме защиты трансляции замкнутое медное кольцо снабжено центральным плечом первичного сердечника реле. Эти кольца используются для нейтрализации влияния управляющих токов мощности. Емкостные токи опережают напряжение, подаваемое на пилот, на 90 o и, когда они протекают в малоиндуктивной рабочей обмотке, создают магнитный поток, который также опережает пилотное напряжение на 90, o . Поскольку пилотное напряжение индуцируется во вторичных обмотках реле, оно на значительный угол отстает от магнитного потока в воздушном зазоре магнитного поля.Замкнутые медные кольца отрегулированы так, чтобы угол составлял примерно 90 o . Таким образом, потоки, действующие на диск, находятся в фазе, и, следовательно, в релейном диске отсутствует крутящий момент.

Что такое дифференциальный и синфазный ток?

Ответ на заглавный вопрос станет горячей темой на симпозиуме IEEE 2012 EMC в Питтсбурге. Надеюсь, у многих из вас будет возможность посетить его в этом году. На этой выставке всегда представлены действительно отличные технические документы, некоторые из которых более практичны, чем другие.Если ты там, поищи меня. Я проведу некоторое время на стенде Interference Technology, # 817.

Нежелательные проводящие и радиационные излучения могут быть вызваны дифференциальными или синфазными токами. Оба они показаны на рисунке 1.

Чтобы иметь непрерывный поток постоянного тока (DC), требуется токопроводящий контур. В противном случае при разделении зарядов в проводнике с открытым концом ток прекратится, когда потенциал, развиваемый на разделенном заряде, достигнет равновесия с постоянным напряжением, вызывающим разделение зарядов.Поскольку это происходит со скоростью света в проводнике (измененной реактивным сопротивлением), для достижения равновесия не требуется много времени! Происходит переходный процесс при включении с равным, но противоположным током, протекающим в исходящем и обратном проводах; и когда равновесие достигнуто, оно просто остается там. Если источником является переменный ток (AC), а изолированный путь является открытым, емкостная связь между отходящим и обратным проводниками замыкает контур, и ток смещения протекает через емкость и возвращается к источнику.Аналогичным образом, если источник переменного тока подключается к проводящей нагрузке постоянного тока, исходящий и обратный ток будут равны, но будут течь в противоположных направлениях. Эти три случая иллюстрируют ток дифференциального режима (DM), который обозначен зеленым цветом выше. В телекоммуникационной отрасли этот режим называется нормальным, потому что это то, что обычно происходит — Ха! Нормально к проводу.

Если токопроводящая петля не изолирована, а расположена вместе с другими цепями на печатной плате, расположенной в кабельном пучке или проложенной по плоскости заземления, между цепями и альтернативным заземлением возникают дифференциальные напряжения (обычно из-за связи излучения или несбалансированного дифференциала цепи) вернутся к своему источнику.Это может не быть схемой, предназначенной для справки, и она может включать в себя несколько одновременных проводников. В-фазы тока, протекающие в том же направлении на нескольких проводников по отношению к другой ссылке известно как общий режим (CM). Это обозначено красным. Поскольку ток движется в одном направлении по проводам, в телекоммуникационной отрасли этот режим называется продольным.

Когда емкостная связь завершает контуры CM или DM, ток контура будет в первую очередь функцией частоты.На низких частотах емкостное реактивное сопротивление (Xc = 1 / j ω C) и соответствующее сопротивление контура будут настолько высокими, что будет протекать очень небольшой ток смещения. Однако по мере увеличения частоты или длины проводника емкостное реактивное сопротивление уменьшается с соответствующим увеличением тока. Например, на частоте 10 кГц емкость 1000 пФ имеет Xc = 15 923 Ом, а на частоте 1 ГГц — всего 159 миллиомов. Более высокий ток приводит к увеличению радиочастотного излучения. Даже при том, что это так, пока размеры контура (d) не приблизятся к резонансным длинам на частотах излучения (λo / 10). В результате излучение мало по сравнению с энергией в контуре.Действительно большое обсуждение CM и DM можно найти в Introduction to EMC доктора Клейтона Пола.

Несмотря на то, что ток синфазного режима обычно намного меньше, чем ток дифференциального режима, его площадь контура настолько больше, чем DM, что CM часто доминирует. Поскольку CM может одновременно находиться на нескольких цепях и на заземлении, это трудно вылечить. При проектировании помните старую поговорку Бена Франклина: «Унция профилактики стоит фунта лечения!»

— Рон Брюэр

Рон Брюэр будет на стенде Interference Technology # 817 7 августа в 2:00.

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 (соединении) цепи 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 вместе с отсутствием 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 значения, соединены ли эти обмотки генератора звездой или треугольником.

Если схема в точности такая, как показано выше, величина тока на входе и выходе 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 металлической рамы генератора, например, что могло произойти в результате повреждения изоляции.Это замыкание на землю вызовет третий путь 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 . Также существуют 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 по обе стороны от 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 генератора, 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 значительный ток. 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 фазного тока. Большие, богатые гармониками броски тока , которые иногда возникают при начальном 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 внутреннего повреждения генератора в его фазной обмотке, поэтому необходима модификация для обеспечения другой рабочей характеристики.

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 % 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 ложного срабатывания, основанные на несоответствии между парами трансформаторов тока и / или гармоническими токами. На следующем графике показана характеристика реле защиты трансформатора модели 745 General Electric, обеспечивающего защиту от дифференциального тока:

Пользователь может регулировать не только значение срабатывания, но также наклон каждого отрезка 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 областях, 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 (ТТ) 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, обнаруживаемым трансформатором тока. 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 . Это важно, так как замыкание на землю, существующее в электрическом приборе, вполне может пройти через тело человека или животного, и в этом случае всего миллиампер может оказаться вредным или даже фатальным.

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 защитных зон , 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), описанные в предыдущем разделе этой книги, не имеют четко определенных зон защиты, поскольку реле максимального тока срабатывают при определенном минимальном значении тока замыкания , а не обязательно на каком-либо определенном месте замыкания . Однако дифференциальные реле тока 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 по току, никакое замыкание вне зоны защиты (т. Е. «Внешнее» замыкание), независимо от его серьезности, не может сделать первичные токи ТТ неравными.

Концепция зон защиты 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 сработать при возникновении внешних неисправностей.

Бытовые розетки

с прерыванием тока 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 кто-то подключит электрический фен к одной из розеток, соединенных гирляндной цепью, а затем случайно уронит прибор в ванну, полную воды, GFCI отключится и отключит 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 взаимодействовать 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 соответствующие автоматические выключатели и тем самым обесточивают линию передачи.

Пилотные системы могут иметь форму аналоговой «петли» тока или напряжения, микроволнового радиоканала, линии связи по линии электропередачи (PLC), 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 заключается в том, что емкостный зарядный ток линии в некоторых случаях может быть достаточно значительным, чтобы сработать реле 87, настроенное слишком чувствительно. Можно представить себе емкость между фазой и землей 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. По существу, 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.

Схематическая диаграмма, 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 быть равна 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 замыкание на землю или межфазное 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 на подстанцию.Обратите внимание на то, что каждый автоматический выключатель в указанной выше 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 дальнему ТТ 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 межвитковое повреждение одной из обмоток.Такая неисправность исказила бы коэффициент трансформации силового трансформатора, но она бы не нарушила баланс входящего и выходящего тока любой данной обмотки и, следовательно, не обнаруживалась бы дифференциальными реле, как показано.

Очень умный способ улучшить дифференциальную токовую защиту трансформатора 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 отношение витков 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 получает одинаковый ток, она не может вызвать правильную пропорцию тока в другой (исправной) обмотке. Это неправильное различие токов будет видно 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.
  • Поворотное повреждение: этот вид неисправности непосредственно 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 в первичной обмотке возникает избыточный ток, который не создает ток во вторичной обмотке , а не .Любое реле дифференциального тока, естественно, увидит эту разницу как неисправность и может без надобности 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 спроектировано так, чтобы обнаруживать эту гармоническую частоту, оно может быть сконфигурировано для обеспечения дополнительного ограничения или даже полного запрета («блокирования») собственного срабатывания отключения до тех пор, пока гармоники не утихнут и трансформатор не стабилизируется до нормальной работы.

Дифференциальная токовая защита трехфазных трансформаторов и трансформаторных батарей — более сложное дело, и не просто потому, что всего их три.Силовые трансформаторы часто имеют разводку первичной и вторичной сторон в различных конфигурациях (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 обмотки имеет соотношение витков 1: 1.{o} \) сдвиг фазы, передаваемый силовым трансформатором, мы должны соединить трансформаторы тока в дополнительной конфигурации треугольник-звезда, чтобы 87 реле могли сравнивать синфазные токи от первичной и вторичной сторон силового трансформатора. {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, указывая 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 и линейные токи), в то время как вторичные обмотки соединены треугольником (токи обмоток объединяются, образуя большие линейные токи).Это означает, что каждый из вторичных 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 дополнительные 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 подключений для корректировки фазового сдвига силового трансформатора звезда-треугольник, а также для корректировки 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 соответствовали всем нормальным условиям 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.

Что такое реле дифференциальной защиты? — Описание и его виды на основе принципа действия

Определение: Реле, работа которого зависит от разности фаз двух или более электрических величин, известно как реле дифференциальной защиты . Он работает по принципу сравнения между фазовым углом и величиной одинаковых электрических величин.

Например: Рассмотрим сравнение входного и выходного тока линии передачи. Если величина входного тока линии передачи больше, чем величина выходного тока, это означает, что дополнительный ток течет через нее из-за неисправности. Разница в токе может срабатывать реле дифференциальной защиты.

Ниже приведены основные условия, необходимые для работы реле дифференциальной защиты.

  • Сеть, в которой используется реле, должна иметь две или более одинаковые электрические величины.
  • Величины имеют фазовый сдвиг примерно 180º.

Реле дифференциальной защиты используется для защиты генератора, трансформатора, фидера, большого двигателя, шин и т. Д. Ниже приводится классификация реле дифференциальной защиты.

  • Реле дифференциального тока
  • Дифференциальное реле напряжения
  • Реле смещения или процентного дифференциала
  • Дифференциальное реле баланса напряжения

Реле дифференциального тока

Реле, которое определяет и управляет разностью фаз между током, входящим в электрическую систему, и током, выходящим из электрической системы, называется реле дифференциального тока .Расположение реле максимального тока, подключенного для работы в качестве дифференциального реле, показано на рисунке ниже.

Расположение реле максимального тока показано на рисунке ниже. Пунктирной линией показана секция, которая раньше была защищена. Трансформатор тока размещается на обоих концах зоны защиты. Вторичная обмотка трансформаторов подключается последовательно с помощью контрольного провода. Таким образом, ток, индуцируемый в трансформаторах тока, течет в одном направлении. Катушка управления реле подключена к вторичной обмотке трансформаторов тока.

В нормальном рабочем состоянии величина тока во вторичной обмотке ТТ остается неизменной. Нулевой ток протекает через рабочую катушку. При возникновении неисправности величина тока на вторичной обмотке ТТ становится неравной, из-за чего реле начинает работать.

Смещенная или процентная дифференциальная катушка

Это наиболее часто используемый вид дифференциального реле. Их расположение такое же, как у токового дифференциального реле; Единственное отличие состоит в том, что эта система состоит из дополнительной сдерживающей катушки, подключенной к пилотным проводам, как показано на рисунке ниже.

Управляющая катушка подключается в центре удерживающей катушки. Соотношение токов в трансформаторе тока становится несимметричным из-за тока короткого замыкания. Эта проблема решается использованием удерживающей катушки.

Дифференциальное реле со смещением индукционного типа

Это реле индукционного типа состоит из диска, который свободно вращается между электромагнитами. Каждый электромагнит состоит из медного затеняющего кольца. Кольцо может входить или выходить из электромагнита.Диск испытывает силу из-за ограничивающего и рабочего элемента.

Результирующий крутящий момент на затемненном кольце становится нулевым, если положение кольца сбалансировано для обоих элементов. Но если кольцо движется к железному сердечнику, то на кольцо действуют неравные крутящие моменты из-за рабочей и сдерживающей катушки.

Дифференциальное реле баланса напряжения

Дифференциальное реле тока не подходит для защиты фидеров. Для защиты фидеров используются дифференциальные реле баланса напряжений.В дифференциальном реле напряжения используются два одинаковых трансформатора тока в защитной зоне с помощью управляющего провода.

Реле включены последовательно с вторичной обмоткой трансформатора тока. Реле подключены таким образом, чтобы в нормальном рабочем состоянии через них не протекал ток. В дифференциальном реле баланса напряжений используются трансформаторы тока с воздушным сердечником, в которых индуцируются напряжения относительно тока.

Когда КЗ происходит в зоне защиты, ток в ТТ становится несимметричным, из-за чего нарушается напряжение во вторичной обмотке ТТ.Ток начинает течь через рабочую катушку. Таким образом, реле начинает работать и дает команду выключателю сработать.

Принципы дифференциальной защиты, которые вы ДОЛЖНЫ понимать

Дифференциальная защита

Хотя в настоящее время дифференциальная защита осуществляется численно, для понимания принципов дифференциальной защиты полезно проанализировать повсеместное электромеханическое реле.

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

На рисунке 1 показана простая схема дифференциальной защиты, также известная как схема Мерца-Прайса .

В этой простой схеме мы можем предположить, что при нормальных условиях эксплуатации ток, входящий в часть оборудования под защитой , равен (или, в случае трансформатора, пропорционален) его выходному току. В этом примере мы предположим, что входной и выходной токи равны. Автоматический выключатель с каждой стороны 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 протекать через реле , поэтому сигналы отключения генерироваться не будут.


… и при возникновении неисправности

Рассмотрим неисправность , внутреннюю по отношению к оборудованию . Через короткое замыкание будет протекать большой ток, поэтому ток, выходящий из оборудования, быстро уменьшится, что приведет к уменьшению вторичного тока в CT B .Это приведет к протеканию тока через реле, величина которого будет достаточной для отключения автоматических выключателей.

Теперь рассмотрим внешнюю неисправность 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 в рамках другой схемы.

Если защищаемое оборудование представляет собой, например, шину или обмотку генератора, очевидно, что выходной ток такой же, как и входной. Однако если 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 отношения.

Дифференциальная схема создает четко определенную зону защиты , охватывающую все, что находится между двумя трансформаторами тока .Любой отказ, существующий в этой зоне защиты, рассматривается как внутренний отказ, а любой отказ, существующий за пределами этой зоны защиты, — как внешний.

Следовательно, дифференциальная схема должна быть способна реагировать на самые маленькие внутренние неисправности, но сдерживать 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 управляет непосредственно рабочей катушкой, которая отключает выключатели, поэтому возможность подключения не такая, как показано в этом примере. В действительности токи от трансформаторов тока просто вводятся в IED, где они дискретизируются и оцифровываются.

Дифференциальный режим затем выполняется программным обеспечением IED.


Базовая теория дифференциальной защиты трансформатора (ВИДЕО)

Ссылка // Принципы автоматизации подстанции Майкла Дж. Бергстрома

Схема дифференциальной защиты трансформатора для подключения защиты реле

SIPROTEC 4 7UT6 дифференциальной защиты трансформатора с высоким импедансом REF (I7) и измерением тока нейтрали на I8

Введение

Дифференциальная защита — это блочная защита для определенной зоны или части оборудования.Он основан на том факте, что только в случае внутренних неисправностей зоны, дифференциальный ток (разница между входным и выходным токами ) будет высоким .

Однако дифференциальный ток иногда может быть значительным даже без внутренней неисправности .

Это связано с определенными характеристиками трансформаторов тока ( различных уровней насыщения, нелинейности ), измеряющих входной и выходной токи, а также защищаемого силового трансформатора.

За исключением бросков тока и перевозбуждения, большинство других проблем могут быть решены с помощью процентного дифференциального реле, которое добавляет к обычному дифференциальному реле две ограничительные катушки, питаемые током через зону, при правильном выборе. результирующей процентной дифференциальной характеристики, а также правильным подключением трансформаторов тока с каждой стороны силового трансформатора.

Дифференциальные защитные реле с ограничением удержания в процентах служат много лет. На рисунке 1 показана типовая схема подключения дифференциального реле. Дифференциальные элементы сравнивают рабочий ток с ограничивающим током.

Рабочий ток ( также называется дифференциальным током ), I d , может быть получен из векторной суммы токов, входящих в защищаемый элемент:

Рисунок 1 — Простая схема подключения для дифференциальной защиты силового трансформатора

I d пропорциональна току короткого замыкания для внутренних замыканий и приближается к нулю для любых других рабочих условий ( идеальный ).

Существуют разные варианты получения ограничивающего тока , I RT . Наиболее распространены следующие:

Где k — коэффициент компенсации, обычно принимаемый как 1 или 0,5 .

Дифференциальное реле генерирует сигнал отключения , если дифференциальный ток, I d , превышает процентное значение тока ограничения, I RT :

Название: Схема дифференциальной защиты трансформатора с алгоритмом обнаружения внутренних неисправностей с использованием логики ограничения второй гармоники и блокировки пятой гармоники — Уахди Дрис, Фараг.М. Эльмарейми и Рекана Фуад
Формат: PDF
Размер: 259.3 KB
Прямо здесь | Видеокурсы | Членство | Загрузите обновления
Схема дифференциальной защиты трансформатора с алгоритмом обнаружения внутренних неисправностей с использованием логики ограничения второй гармоники и логики блокировки пятой гармоники

Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

Дифференциальная защита трансформатора — нарушение напряжения

Основы дифференциальной защиты трансформатора : Дифференциальная защита трансформаторов обеспечивают полную защиту трансформатора.Дифференциальный защита возможна за счет высокого КПД работы трансформатора и близкая эквивалентность ампер-витков на первичной и вторичной обмотках обмотки. Трансформаторы тока (ТТ) подключаются к первичной и вторичной обмоткам. обмотки трансформатора образуют замкнутый контур циркуляции.

Дифференциальная защита работает по принципу Кирхгофа. Текущее право (KCL). Этот закон гласит, что общая сумма тока, протекающего в узел равен нулю. Если ток первичной стороны на единицу равен единице ток вторичной стороны, затем проверяется KCL, и в цепи нет неисправности. трансформатор.Это основной принцип работы трансформаторного дифференциала. реле защиты.

Дифференциальная защита обеспечивает быстрое и надежная защита критически важного актива, такого как трансформатор. Дифференциальный защита также используется для защиты других ценных активов, таких как двигатели напряжения, реакторы, распределительное устройство и т. д. Дифференциальная защита в трансформатор обеспечивает превосходную защиту от:

Дифференциальная защита трансформатора Катушки защитного реле

подключаются, как показано на рисунке ниже.Катушки, обозначенные как «R», известны как удерживающие катушки , а катушки, обозначенные как «O», известны как управляющие катушки . При возникновении повреждения в зоне защиты ток удержания и ток срабатывания возрастают. Когда рабочий ток выше кривой отключения дифференциальной характеристики трансформатора, выдается команда отключения от реле. Обратите внимание на полярность трансформатора тока. Обычно полярность трансформатора тока соответствует показанной, хотя возможны и другие комбинации.В показанной конфигурации соотношение тока первичного и вторичного трансформаторов тока сдвинуто по фазе на 180 градусов при нормальной нагрузке. Можно рассмотреть два случая:

Случай 1 : Нормальная нагрузка трансформатора или внешняя неисправность: В этом В этом случае как первичный, так и вторичный ТТ вырабатывают ток в указанном направлении. В общая ветвь суммирует ток до нуля и, следовательно, защитное реле не вижу никаких текущих ошибок. Этот ток ошибки известен как рабочий ток. Ток, протекающий через удерживающую катушку, известен как удерживающий ток.

Дифференциальная нормальная нагрузка трансформатора или внешняя неисправность

Другими словами, во время нормального нагрузки или внешних повреждений, весь ток коэффициента трансформации ТТ протекает через ограничительную катушку и через катушку управления не протекает

Случай 2 : Когда есть внутренних ошибка : В этом случае токи, производимые первичным и вторичным трансформаторами тока не суммируются с нулем и, следовательно, будет чистый ток ошибки или сработает Текущий. Защитное реле обнаружит этот ток и отключит соответствующий трансформаторные первичные или вторичные выключатели.

Дифференциально-внутренняя неисправность трансформатора

Другими словами, во время внутреннего При неисправностях, ток коэффициента трансформации ТТ протекает через удерживающую катушку и управляющую катушку. Если рабочий ток выше порога настройки процентного дифференциала, реле подаст команду на отключение.

Трансформатор Расчет уставки дифференциальной защиты Схема дифференциальной защиты трансформатора

работает с использованием двух отдельных величин, рассчитываемых на основе первичного тока (IW1C) и вторичного тока (IW2C).SEL787 и SEL 387/587 Дифференциальное реле трансформатора используется для этого обсуждения. В других подобных реле используются аналогичные концепции, но фактическая терминология может отличаться. Некоторые из параметров, относящихся к этому обсуждению:

Эти количества рассчитываются следующим образом.

IOP рассчитывается как векторное сложение первичных и вторичных токов, тогда как IRT использует только величину токов для расчета величины ограничения.

Внутренний по отношению к реле, первичный и вторичные токи вторичного трансформатора тока преобразуются в значение «отвода обмотки» на единицу. Уравнения для преобразования единицы:

Расчет IOP и IRT в реле двух типов. Обратите внимание, что токи являются абсолютными величинами. Характеристики дифференциальной защиты трансформатора в процентах

Как уже говорилось, реле вычисляет рабочий ток (IOP) и ток ограничения (IRT). Область срабатывания — это область над кривой, где реле сработает, а зона ограничения — это область ниже кривой, где реле будет сдерживать себя от срабатывания. Повышенная нагрузка трансформатора будет перемещать ограничитель (IRT) горизонтально вправо по оси x без изменения рабочей величины (IOP), тогда как короткое замыкание перемещает IRT влево, а IOP вверх на оси. Ось «y». Если результирующая координата (IRT, IOP) на плоскости x-y окажется выше процентной дифференциальной характеристики, произойдет отключение. Если координата (IRT, IOP) опускается ниже кривой, отключение не происходит. Поведение реле при срабатывании реле основано на дифференциальных характеристиках срабатывания реле в процентах.Цель процентного ограничения — позволить реле различать дифференциальный ток, возникающий в результате внутреннего повреждения, от дифференциального тока, возникающего в результате нормального тока или внешнего повреждения. Ключевые точки на графике выше:

Минимальный ток срабатывания (087P): Это значение обычно устанавливается в пределах 0,3. и 0,5 за единицу. Это значение обеспечивает защиту от остаточной намагниченности CT и ошибки точности. Настройка должна быть минимальной для повышения чувствительности, но достаточно высокий, чтобы избежать работы из-за ошибок устойчивого состояния, таких как неконтролируемые служебные нагрузки станции, ток возбуждения трансформатора и реле погрешность измерения при очень низких уровнях тока.

Наклон 1: Наклон дифференциальной защиты трансформатора — это часть графика между минимальная зона захвата и точка излома на склоне 2. Обратите внимание, что наклон 1 попадает в (0,0) на оси координат. Наклон 1 используется для компенсации текущей разницы от установившегося и пропорционального ошибки, такие как устройство РПН силового трансформатора, ошибки CT, ток возбуждения и ошибка реле . Полезно знать, какой коэффициент наклона характерен для нормальное состояние (уклон должен превышать это значение ценной бумаги ) и какой коэффициент наклона характерен для внутреннего разлом (уклон должен быть ниже, чем для надежность ). Наклон 1 должен быть выше нормального установившегося состояния и пропорциональных ошибок . Ниже приведены некоторые из типичных ошибок значений, которые необходимо учитывать для трансформатора. Расчет крутизны дифференциальной защиты:

Точность ТТ: 3%

Точность реле: 5%

Возбуждение ток: 4%

Устройство РПН (LTC): 10% [Если применимо]

Отвод без нагрузки Чейнджер (NLTC): 5% [Если применимо]

Реле

SEL по умолчанию имеют настройку Slope1, равную 25%.Это может быть где-то между 25-35% в зависимости от того, сколько ошибок необходимо учесть.

Уклон 2: Это часть над уклоном 1. Обратите внимание, что наклон 2 не попадает в точку (0,0) на оси координат . Наклон 2 используется для компенсации переходных ошибок, например, вызванных насыщением ТТ . Прямая неисправность является примером кратковременной неисправности. Большие токи во время сквозного короткого замыкания могут вызвать насыщение ТТ, что приведет к регистрации ложного дифференциального тока реле.Крутизна 2 может быть установлена ​​довольно высокой без снижения чувствительности к частичным неисправностям обмотки небольшой степени тяжести. Рекомендуется оценить ТТ, чтобы увидеть, есть ли возможность перехода в насыщение во время события сквозного короткого замыкания. Прочтите «Насыщение трансформатора тока» для получения дополнительной информации по этой теме. Настройка наклона 2 должна быть выше, чем настройка наклона 1, если не требуется одиночный наклон, в этом случае установите для Slope1 и Slope2 одинаковое значение.

IRS1: Это точка, в которой наклон 1 и Slope2 пересекаются.Значение по умолчанию для SEL787 — «6», что достаточно для большинства Приложения.

U87P: Назначение этого элемента — очень быстро реагировать на внутреннее событие неисправности. Обычно это значение составляет от 8 до 10 раз. Этот элемент реагирует только на основную частотную составляющую дифференциальный рабочий ток . На него не влияют slope1, slope2, IRS1, Настройка PCT2, PCT4 или PCT5. Этот элемент должен быть установлен достаточно высоким, чтобы не реагировать на большие пусковые токи.

HRSTR: Бросок напряжения трансформатора может вызвать ложный дифференциальный ток в реле и может привести к неприятному отключению. Это потому, что появляется пусковой ток. на первичном токе, но не на вторичном трансформаторе тока. К счастью, это может быть обнаруживается, поскольку пусковой ток имеет значительные гармоники четного порядка, которые могут быть используется в релейной логике для ограничения дифференциального элемента. Элемент HARMONIC RESTRAINT работает от ограничение процентного ограничения дифференциала элемента, если соотношение ток второй гармоники и / или четвертой гармоники относительно тока основной гармоники равен больше, чем установка PCT2 или PCT4 в течение 10 циклов, когда трансформатор под напряжением.Вместо использования фиксированного порога удерживающий элемент сдвигает линию наклона вверх относительно величина измеренного дифференциального гармонического тока.

Настройка PCT2, PCT4: При желании в программе можно использовать значение по умолчанию. Или гармонический анализатор инструмент в программном обеспечении реле может быть использован для определения величины секунды и четвертая гармоника при включении трансформатора. Следует отметить, что пусковой ток и гармоники могут различаться между разными событиями переключения и поэтому рекомендуется добавить к настройке некоторый допуск, даже если гармоники измеряются.

Асимметричный ток короткого замыкания Гармоники пускового тока

Предположим уравнение линии наклона как y = mx + b, где y — рабочий ток (IOP), m — наклон (Slope1 или Slope2), x — ток удержания (IRT), а b — ток гармоническая составляющая. В нормальных условиях гармонического содержания нет, и линия проходит через начало координат. Когда есть гармоническое содержание, он просто поднимает линию на «b», сохраняя при этом наклон. Это показано на рисунке ниже.

Функция гармонического ограничения

Если эта настройка активна, реле измеряет отношение тока второй и / или четвертой гармоники к току основной гармоники, и если это отношение больше, чем настройка PCT2 или PCT4, то срабатывание реле ограничивается, как показано на графике выше.

HBLK: The Назначение этого элемента ГАРМОНИЧЕСКОГО БЛОКА — блок процентного элемента дифференциала ограничения, если соотношение пятая гармоника к основной гармонике больше, чем PCT5. Эта функциональность полезен, когда защищаемый трансформатор может быть «перенапряжен», т.е. отношение напряжения к частоте (В / Гц), подаваемое на клеммы трансформатора превышает 1,05 о.е. при полной нагрузке или 1,1 о.е. без нагрузки. Повышение мощности агрегата-генератора трансформаторы на электростанциях, частота которых может изменяться при запуске что могло привести к перевозбуждению и перетеканию трансформаторов.ХБЛК может быть эффективно используется в таких ситуациях.

Настройка PCT5: Анализ токов трансформатора во время перевозбуждения показывает, что 35% настройки пятой гармоники достаточно для блокировки процентного дифференциального элемента. При необходимости это можно изменить.

Оба эти параметра можно включить в реле SEL, что обеспечивает оптимальную скорость работы и безопасность. Если в приложении используется нагрузка, которая производит значительный гармонический ток 5 th , то рекомендуется дополнительно проверить настройку HBLK, чтобы гарантировать, что защита не будет нарушена.

ICOM : Внутренняя компенсация ТТ. Внутренняя компенсация трансформатора тока используется для компенсации фазовых сдвигов, вызванных обмоткой трансформатора. Например, трансформатор треугольник-звезда имеет разность фаз между первичной и вторичной обмотками на 30 градусов. То, идет ли дельта-соединение «звезда» или «треугольник», зависит от типа замыкания треугольника и обсуждается в этой статье. Кроме того, трансформаторы тока могут быть подключены по схеме треугольник или звезда, что также может привести к фазовым ошибкам. Внутренняя компенсация фазового угла в современных цифровых реле компенсирует фазовые ошибки с шагом 30 градусов.Полная компенсация на 360 градусов может также удалить компоненты нулевой последовательности из тока обмотки без изменения угла сдвига фаз. Все остальные настройки ненулевой компенсации также удаляют компоненты нулевой последовательности из тока обмотки.

Трансформатор Пример дифференциальной защиты

Рассмотрим пример системы дифференциальной защиты трансформатора с реле SEL 387/587 . Для реле 787 расчеты будут аналогичными. за исключением текущего расчета ограничения.Расчет тока ограничения в 387/587 использует среднее значение токов обмотки, тогда как 787 расчет прямой добавление. Об этом уже говорилось ранее в этой статье.

Предположить трансформатор, соединенный треугольником, с трансформатором тока, соединенным звездой. Это означает, что есть нет фазового сдвига, индуцированного трансформатором или трансформатором тока. Предположим, что чередование фаз ABC. ‘R’ относится к удерживающей катушке, а «O» относится к катушке срабатывания.

Обратите внимание на полярность подключения трансформатора тока. Принять номинальный ток полной нагрузки в первичной обмотке. и вторичный.

Значения отводов можно рассчитать по следующее уравнение:

Вариант 1: Рассмотрим схему дифференциальной защиты трансформатора с ПОЛНОСТЬЮ ЗАГРУЖЕННЫМ трансформатором .

Пусть токи обмоток на вторичной обмотке ТТ будут следующими для нормального тока полной нагрузки, потребляемого трансформатором. Из-за направления полярности трансформатора тока соотношение токов будет сдвигаться по фазе на 180 градусов от первичной к вторичной, как показано ниже.

Рассчитайте рабочий ток (IOP) по вектор сложения и ограничения тока (IRT) с использованием сложения и деления величин Автор: 2.Для фазных токов А,

Обратите внимание, что на процентном ограничении на дифференциальном графике координаты отображаются как (IRT, IOP) на (x, y) самолет. Если мы построим (1,0), график будет выглядеть, как показано ниже. IRT, IOP вычисляют для фаз B и C будут аналогичными. Суммируя:

Обратите внимание, что (IRT, IOP) положение на графике ниже кривой характеристики отключения и, следовательно, нет произойдет отключение (как и ожидалось). Элементы 87R1, 87R2, 87R3, которые являются Элементы дифференциального отключения в этом случае не будут задействованы.

Футляр2: Рассмотрим дифференциальную схему трансформатора с ВНУТРЕННЕЙ НЕИСПРАВНОСТЬЮ .

Предположим, что вторичный контур полностью нагружен при наличии внутренней неисправности с текущими значениями, указанными ниже. Из-за внутренней неисправности первичный ток будет высоким, но не вторичный. Текущий.

Рассчитаем рабочий ток (IOP) путем сложения векторов и тока ограничения (IRT) с использованием сложения величин и разделить на 2.

Преобразование тока в единицу соответствующее значение TAP:

Обратите внимание, что два положения (IRT, IOP) на графике находятся над характеристической кривой отключения, и, следовательно, отключение произойдет (как и ожидалось).В этом случае будут заявлены элементы 87R1, 87R2. Элемент 87R3 не будет утвержден, поскольку он находится ниже кривой отключения.

Вариант 3: Рассмотрим дифференциальный трансформатор. схема с ВНЕШНЯЯ НЕИСПРАВНОСТЬ . Предположим, что вторичный трансформатор тока насыщен, и, следовательно, происходит уменьшение величина вторичного тока, производимого трансформатором тока. Предположим отсутствие изменения фазы углы из-за насыщения. Вторичные токи трансформатора тока указаны ниже.

Обратите внимание, что положение (IRT, IOP) на графике ниже кривой характеристики отключения и, следовательно, отключения не произойдет (как должно быть).Элементы 87R1, 87R2, 87R3 в этом случае не будут утверждены. Однако этот пример иллюстрирует проблему, когда трансформатор тока насыщается во время внешнего короткого замыкания большой величины. Как видно из этого примера, точка срабатывания приблизилась к кривой. Это причина установки крутизны 1 и 2, чтобы избежать ложных отключений из-за насыщения ТТ. Этот пример иллюстрирует преимущество наличия двойной кривой срабатывания для предотвращения ложного отключения из-за насыщения ТТ.

Подключение трансформатора дифференциальной защиты трансформатора

Обычно соединение звездой или звездой ТТ используются для дифференциальной защиты с использованием цифровых реле, которые могут быть подключены четырьмя различными способами, как показано на рисунках ниже.Желательно, чтобы сторона трансформатора тока должна быть направлена ​​в сторону от зоны дифференциальной защиты. Это означает, что полярность ТТ со стороны источника обращена к источнику, а полярность ТТ со стороны нагрузки. стоит перед грузом . См. Рисунок ниже для «предпочтительного подключения — обычно использовал’. Следующее показанное предпочтительное соединение также приемлемо. Эти соединения приводят к разнице фаз в 180 градусов между первичной и вторичные токи коэффициента трансформации трансформатора тока. Преимущество этого подключения в том, что под нормальные условия нагрузки, на единицу тока обмотки, которая также называется , работают ток в реле прибавить к нулю , поскольку токи сдвинуты по фазе на 180 градусов.

Дифференциальный трансформатор — предпочтительная полярность ТТ

Следующий возможный способ подключения ТТ имеет оба ТТ, обращенные к источнику, или оба ТТ, находящиеся под нагрузкой. Эти соединения не являются предпочтительными, хотя их все еще можно заставить работать с использованием современных цифровые реле. Необходима соответствующая компенсация тока обмотки. при условии, если эти соединения используются. Не будет фазового угла разница между первичным и вторичным токами трансформатора тока.

Подключение дифференциального трансформатора и другого трансформатора тока

С помощью современных цифровых реле любые типы подключений ТТ могут быть «скомпенсированы» в программном обеспечении.Если это возможно на этапе проектирования, можно выбрать одно из «предпочтительных соединений» с использованием трансформатора тока, соединенного звездой.

В приложениях предыдущего поколения при использовании электромеханических реле обычно можно увидеть трансформатор тока, подключенный по схеме треугольника. ТТ со стороны треугольника соединены звездой (звездой), а трансформатор соединен звездой. компенсировать фазовый сдвиг трансформатора. В современных цифровых реле фазовый сдвиг можно настроить в программном обеспечении. Однако более старая модернизация применяются ТТ, подключенные по схеме треугольника, и необходимо понимать ТТ с подключением по схеме «треугольник» и его нюансы.

ТТ с подключением по схеме треугольника

Если набор трансформаторов тока подключен по схеме треугольника, то следует иметь в виду несколько вещей. Сам трансформатор тока может быть подключен в конфигурации «DAB» или «DAC». Что такое DAB и DAC? Нажмите ЗДЕСЬ? Это не что иное, как способ внутреннего подключения обмотки. См. Рисунок ниже, который не требует пояснений.

Подключения DAB и DAC

В соединении DAB полярность конец фазы A подключен к неполярному концу фазы B.

В подключении ЦАП полярность конец фазы A подключен к неполярному концу фазы C.

В трансформаторе треугольник-звезда, если замыкание треугольником имеет тип «DAB», то сторона треугольника будет опережать сторону звезды на 30 0 . Если треугольное закрытие имеет тип «DAC», то сторона звезды будет опережать сторону треугольника на 30 0 .

Кроме того, следует иметь в виду, что трансформатор тока , подключенный по схеме треугольника, вырабатывает в квадрате (3) раз больше тока, производимого ТТ , подключенным звездой. Эту компенсацию амплитуды можно легко выполнить с помощью программных настроек в современных цифровых реле.Дополнительную информацию о соединениях звезда и треугольник и его свойствах фазового угла можно найти, нажав здесь .

Дифференциальное реле Рекомендации по применению

Придется учитывать различные аспекты применения. учитывается при применении дифференциальной защиты. Вот некоторые из них:

Фазовый сдвиг тока (если применимо) от первичной к вторичной необходимо учитывать в текущих расчетах.Например, если первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная соединена звездой (звездой), то токи соотношения ТТ от первичной и вторичной обмоток будут сдвинуты по фазе на 30 0 . Эта фазовая ошибка приведет к чистому рабочему току реле и, следовательно, может сработать неправильно. Есть способы избежать этого:

  • Используйте трансформатор тока, соединенный звездой, на стороне треугольника трансформатора и трансформатор тока, соединенный треугольником, на стороне трансформатора.
  • Для цифровых реле можно настроить программное обеспечение для обеспечения желаемой «компенсации» токов с учетом различных соединений первичной и вторичной обмоток / фазовых сдвигов.

Влияние намагничивающего броска во время включения трансформатора. Первоначальное включение трансформатора приведет к сильному пусковому току намагничивания, который может проявиться как пусковой ток, если его не компенсировать. Современные реле используют измерение гармоник для обнаружения включения трансформатора. Во время периода подачи питания дифференциальная защита может быть отключена.

Возможно возникновение перетока . Возможное ложное срабатывание из-за перенапряжения можно избежать, используя ограничение пятой гармоники, доступное в современных цифровых реле.

Ток нулевой последовательности : Необходимо обеспечить некоторую форму фильтрации нулевой последовательности, когда обмотка трансформатора может пропускать ток нулевой последовательности к внешнему замыканию на землю. Примером этого может быть трансформатор с заземлением треугольником. Сторона трансформатора, заземленная звездой, может иметь замыкания между фазой на землю вне зоны защиты, что может создавать ток нулевой последовательности в измеренных токах коэффициента трансформации трансформатора тока. Поскольку повреждение является внешним по отношению к зоне защиты, необходимо удалить ток нулевой последовательности.В более старых схемах используется ТТ, подключенный по схеме треугольник, на обмотке звезды (звезда) для удаления токов нулевой последовательности. Современные цифровые реле могут сделать это с помощью программной компенсации.

Ток нулевой последовательности из-за внешних неисправностей вне зоны

Коррекция соотношения : Поскольку соотношение первичного и вторичного трансформатора тока может не точно соответствовать номинальным токам обмотки трансформатора или трансформатор тока может быть подключен по схеме звезды (звезда) или треугольника, обычно требуется некоторая коррекция соотношения. Для современных цифровых реле этот поправочный коэффициент рассчитывается и применяется автоматически.

Компенсация ошибок : Выбранное реле должно компенсировать установившиеся, пропорциональные и переходные ошибки в токе коэффициента трансформации ТТ. Ошибки устойчивого состояния — это ошибки, которые не зависят от загрузки. Пример — ток намагничивания трансформатора. Ошибка пропорциональности зависит от нагрузки, например, ошибка соотношения ТТ, ошибка из-за переключения ответвлений. Переходные ошибки возникают из-за насыщения ТТ из-за большого тока, протекающего во время короткого замыкания.

Трансформаторы с переключением ответвлений : Если задействован трансформатор с переключением ответвлений, для достижения баланса тока на среднем ответвлении трансформатора выбираются коэффициенты ТТ и поправочные коэффициенты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.