차동 보호: 작동 원리, 장치, 체계. 변압기 차동 보호. 세로 라인 차동 보호

2023 작가: Trinity Chesterton | [email protected]. 마지막 수정: 2023-05-24 14:04

이 기사에서는 차동 보호가 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 어떤 긍정적인 특성이 있는지 배울 것입니다. 또한 전력선의 차동 보호의 단점이 무엇인지에 대해서도 설명합니다. 또한 장치 및 전력선을 보호하기 위한 실용적인 방법을 배우게 됩니다.

차동 유형의 보호는 현재 가장 일반적이고 가장 빠른 것으로 간주됩니다. 상간 단락으로부터 시스템을 보호할 수 있습니다. 그리고 접지된 중성선을 사용하는 시스템에서는 단상 단락의 발생을 쉽게 방지할 수 있습니다. 차동 보호 유형은 전력선, 고전력 모터, 변압기, 발전기를 보호하는 데 사용됩니다.

차동 보호에는 총 2가지 유형이 있습니다.

1. 긴장이 서로 균형을 잡고.
2. 순환전류 있음.

이 기사는가능한 한 많이 배우기 위해 이러한 유형의 차동 보호가 모두 고려됩니다.

순환 전류를 사용한 차동 보호

원칙은 전류를 비교하는 것입니다. 그리고 더 정확하게 말하면 요소의 시작 부분과 끝 부분에서 보호가 수행되는 매개 변수의 비교가 있습니다. 이 체계는 세로 유형과 가로 유형의 구현에 사용됩니다. 전자는 단일 전력선, 전기 모터, 변압기, 발전기의 안전을 보장하는 데 사용됩니다. 종방향 차동 라인 보호는 현대 전력 산업에서 매우 일반적입니다. 두 번째 유형의 차동 보호는 병렬로 작동하는 전력선을 사용할 때 사용됩니다.

선로 및 장치의 종방향 차동 보호

종방향 보호를 구현하려면 양단에 동일한 변류기를 설치해야 합니다. 2차 권선은 전류 릴레이에 연결해야 하는 추가 전선을 사용하여 직렬로 서로 연결해야 합니다. 또한 이러한 전류 릴레이는 2차 권선에 병렬로 연결되어야 합니다. 정상적인 조건과 외부 단락이 있는 경우 동일한 전류가 변압기의 두 1차 권선에 흐르며 위상과 크기가 모두 동일합니다. 릴레이의 전자기 전류 권선을 통해 약간 더 작은 값이 흐릅니다. 간단한 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

I_r=I₁-I_2.

변압기의 현재 종속성이 완전히 일치한다고 가정합니다. 따라서 앞서 말한 현재 값의 차이는 0에 가깝거나 같습니다. 즉, I_{r=0이고 현재 보호 기능이 작동하지 않습니다. 변압기의 2차 권선을 연결하는 보조 배선은 전류를 순환시킵니다.}

종방향 차동 보호 방식

이 차동 보호 회로를 사용하면 변압기의 2차 회로를 통해 흐르는 동일한 값의 전류를 얻을 수 있습니다. 이를 바탕으로 우리는 이 보호 체계가 작동 원리 때문에 그렇게 명명되었다는 결론을 내릴 수 있습니다. 이 경우 변류기 사이에 직접 위치한 영역이 보호 영역에 해당합니다. 단락이 있는 경우 보호 영역에서 변압기의 한쪽에서 전원이 공급되면 전류 I₁ 전자 계전기의 권선을 통해 흐릅니다. 선로 반대편에 설치된 변압기의 2차 회로로 보내집니다. 2차 권선에 매우 높은 저항이 있다는 사실에 주의할 필요가 있습니다. 따라서 거의 전류가 흐르지 않습니다. 이 원칙에 따라 타이어, 발전기, 변압기의 차동 보호가 작동합니다. I₁이 I_{r보다 크거나 같으면 보호가 작동하기 시작하여 스위치의 접점 그룹이 열립니다.}

단락 및 회로 보호

보호영역 내부에서 합선이 발생한 경우 양쪽 모두측면에서 전류는 각 권선의 전류 합계와 동일한 전자기 릴레이를 통해 흐릅니다. 이 경우 스위치의 접점을 열어도 보호가 활성화됩니다. 위의 모든 예는 변압기의 모든 기술 매개변수가 정확히 동일하다고 가정합니다. 따라서 I_{r=0입니다. 그러나 이들은 이상적인 조건입니다. 실제로는 1 차 전류의 자기 시스템 성능의 작은 차이로 인해 전기 제품이 동일한 유형이라도 서로 크게 다릅니다. 변류기의 특성에 차이가 있는 경우(구조의 차동 위상 보호가 구현된 경우) 1차 회로가 절대적으로 동일하더라도 2차 회로의 전류가 달라집니다. 이제 전력선에 외부 단락이 발생한 경우 차동 보호 회로가 어떻게 작동하는지 고려해야 합니다.}

외부 단락

외부 단락이 있는 경우 불균형 전류가 차동 보호 전자기 계전기를 통해 흐릅니다. 그 값은 변압기의 1차 회로를 통과하는 전류에 직접적으로 의존합니다. 정상 부하 모드에서는 그 값이 작지만 외부 단락이 있으면 증가하기 시작합니다. 그 값은 또한 오류가 시작된 후 시간에 따라 달라집니다. 또한 폐쇄가 시작된 후 처음 몇 기간 동안 최대값에 도달해야 합니다. 이 때 전체 I 단락이 변압기의 1차 회로를 통해 흐릅니다.

처음에 I 단락은 직류와 교류의 두 가지 유형의 전류로 구성된다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 그들은 또한비주기적 및 주기적 구성요소. 차동 보호 장치는 전류에 비주기적인 성분이 존재하면 항상 변압기 자기 시스템의 과도한 포화를 유발해야 합니다. 결과적으로 불균형 전위차가 급격히 증가합니다. 단락 전류가 감소하기 시작하면 시스템의 불균형 값도 감소합니다. 이 원리에 따라 변압기의 차동 보호가 수행됩니다.

보호구조의 민감도

모든 유형의 차동 보호 장치가 빠르게 작동합니다. 그리고 외부 단락이 있는 경우 작동하지 않으므로 외부 단락이 있는 경우 시스템에서 가능한 최대 불균형 전류를 고려하여 전자기 릴레이를 선택해야 합니다. 이러한 유형의 보호는 감도가 매우 낮다는 사실에 주목할 가치가 있습니다. 이를 높이려면 많은 조건을 충족해야 합니다. 첫째, 전류가 1차 회로를 통해 흐르는 순간(값에 관계없이) 자기 회로를 포화시키지 않는 변류기를 사용해야 합니다. 둘째, 급속포화형 전기제품을 사용하는 것이 바람직하다. 보호할 요소의 2차 권선에 연결해야 합니다. 전자기 계전기는 2차 권선과 병렬로 급속 포화 변압기(전류 차동 보호가 가능한 한 신뢰할 수 있음)에 연결됩니다. 이것이 발전기 또는 변압기 차동 보호가 작동하는 방식입니다.

감도 올리기

외부 단락이 발생했다고 가정합니다. 이 경우 일정 전류는 주기 및 주기 구성 요소로 구성된 보호 변압기의 1차 회로를 통해 흐릅니다. 동일한 "구성 요소"가 급속 포화 변압기의 1차 권선을 통해 흐르는 불균형 전류에 존재합니다. 이 경우 전류의 비주기적 성분이 코어를 상당히 포화시킵니다. 따라서 전류가 2차 회로로 변환되지 않습니다. 비주기적 성분의 감쇠로 자기 회로의 포화도가 크게 감소하고 점차적으로 2차 회로에 특정 전류 값이 나타나기 시작합니다. 그러나 불균형 전류의 최대 수준은 빠르게 포화되는 변압기가 없는 경우보다 훨씬 적습니다. 따라서 보호 전류 값을 불균형 전위차의 최대값 이하로 설정하여 감도를 높일 수 있습니다.

차동 보호의 장점

첫 번째 기간 동안 자기 회로는 매우 강하게 포화되어 변형이 거의 일어나지 않습니다. 그러나 비주기적 성분이 붕괴된 후, 주기적인 부분은 2차 회로에서 변형되기 시작합니다. 매우 중요하다는 사실에 주목할 가치가 있습니다. 따라서 전자 계전기가 작동하여 보호 회로를 끕니다. 처음 약 1.5시간 동안 매우 낮은 수준의 변환으로 인해 보호 회로의 동작이 느려집니다. 그러나 이것은 실용적인 회로 보호 회로의 구성에서 큰 역할을 하지 않습니다.

변압기 차동 보호는 보호 영역 외부의 전기 회로에 손상이 있는 경우 작동하지 않습니다. 따라서 시간 지연 및 선택성이 필요하지 않습니다. 보호 응답 시간 범위는 0.05~0.1초입니다. 이것은 이러한 유형의 차동 보호의 큰 장점입니다. 그러나 또 다른 이점이 있습니다. 특히 빠른 포화 변압기를 사용할 때 매우 높은 감도가 있습니다. 작은 장점 중에서 단순함과 매우 높은 신뢰성과 같은 점은 주목할 가치가 있습니다.

부정적인 속성

하지만 종방향 및 횡방향 차동 보호 장치에는 모두 단점이 있습니다. 예를 들어, 외부에서 단락에 노출되면 전기 회로를 보호할 수 없습니다. 또한 강한 과부하가 걸리면 전기 회로를 열 수 없습니다.

안타깝게도 2차 권선이 연결된 보조 회로가 손상되면 보호 기능이 작동할 수 있습니다. 그러나 순환 전류가 있는 차동 보호의 모든 장점은 이러한 사소한 단점을 차단합니다. 그러나 1km 이하의 매우 짧은 전선을 보호할 수 있습니다.

그들은 발전소 및 발전기 작동에 필요한 다양한 장치에 전원이 공급되는 도움으로 전선 보호 구현에 매우 자주 사용됩니다. 전력선의 길이가 매우 긴 경우(예: 수십 킬로미터)에 따라 보호이 회로는 전자기 릴레이와 변압기의 2차 권선을 연결하기 위해 단면이 매우 큰 전선을 사용해야 하기 때문에 수행하기가 매우 어렵습니다.

표준 전선을 사용하면 변류기의 부하가 너무 커지고 불균형 전류가 발생합니다. 그러나 감도는 매우 낮습니다.

보호 계전기의 설계 및 회로 범위

매우 긴 전력선에서는 특수 설계의 보호 계전기가 있는 회로를 사용합니다. 이를 통해 정상적인 수준의 감도를 제공하고 표준 연결 와이어를 사용할 수 있습니다. 횡차동 보호는 위상과 크기에서 두 라인의 전류를 비교하여 작동합니다.

고속 차동 보호는 전압이 3-35,000볼트 범위에서 흐르는 전력선에 사용됩니다. 이것은 상간 단락에 대한 안정적인 보호를 제공합니다. 차동 보호는 위의 작동 전압을 갖는 전원 네트워크가 중성선에 의해 접지되지 않기 때문에 2상으로 수행됩니다. 그렇지 않으면 중성선이 아크 슈트를 통해 접지에 연결됩니다.

보호 회로 설계의 보조 전선

전류 변압기는 서로 상대적으로 가깝습니다. 따라서 보조 배선이 다소 짧습니다. 작은 직경의 전선을 사용할 때변압기는 상대적으로 낮은 부하에 노출됩니다. 불균형 전류에 관해서도 작습니다. 그러나 민감도는 매우 높습니다. 라인이 끊어지면 차동 보호가 전류가되고 시간 지연 및 선택성이 없습니다. 오경보를 방지하기 위해 라인 보조 접점은 회로를 분리합니다.

Strverse 회로 차동 보호

횡방향 보호는 병렬로 작동하는 라인 시스템 개발에 널리 사용됩니다. 스위치는 라인의 양쪽에 설치됩니다. 결론은 이러한 라인은 간단한 회로로 보호하기가 매우 어렵다는 것입니다. 그 이유는 정상적인 수준의 선택도를 달성하는 것이 불가능하기 때문입니다. 선택성을 높이려면 시간 지연을 신중하게 선택해야 합니다. 그러나 횡 방향 차동 보호를 사용하는 경우 시간 지연이 필요하지 않으며 선택도가 상당히 높습니다. 그녀는 주요 장기를 가지고 있습니다:

1. 전원 방향. 복동 전원 방향 릴레이가 자주 사용됩니다. 때로는 서로 다른 전원 방향으로 작동하는 한 쌍의 단동 차동 보호 계전기가 사용됩니다.
2. 기동 - 일반적으로 가능한 최대 전류의 고속 릴레이가 역할에 사용됩니다.

시스템은 순환 전류 회로에 연결된 2차 권선이 있는 변류기를 라인에 설치하도록 설계되었습니다. 그러나 모든 현재 권선은 직렬로 켜집니다.변류기에 대한 추가 전선의 도움으로 연결된 것. 차동 위상 보호가 작동하려면 설비의 부스바를 사용하여 계전기에 전압이 공급됩니다. 전체 키트가 설치되는 것은 그들 위에 있습니다. 변압기의 2 차 회로와 보호 계전기를 켜는 회로를 보면 왜 "방향 8"이라고 불리는지 결론을 내릴 수 있습니다. 전체 시스템은 두 세트로 구성됩니다. 전원 라인에 전류 차동 보호를 제공하는 라인의 각 끝에 하나의 세트가 있습니다.

단상 릴레이 회로

보호계전기에 인가되는 전압은 1선이 파손되어 단선하는데 필요한 전압과 역상으로 공급됩니다. 정상 작동(외부 단락이 있는 경우 포함)에서는 불균형 전류만 릴레이 권선을 통해 흐릅니다. 잘못된 트립을 방지하려면 시동 릴레이에 불균형 전류보다 큰 트립 전류가 있어야 합니다. 두 줄을 보호하는 작업을 고려하십시오.

단락이 시작될 때 두 번째 라인의 보호 영역에 약간의 전류가 흐릅니다. 다음 사실에 주목할 가치가 있습니다.

1. 시작 릴레이가 활성화되었습니다.
2. 한 변전소 측에서 전원 방향 릴레이가 차단기 접점을 엽니다.
3. 두 번째 변전소 측에서도 스위치를 사용하여 선로를 차단합니다.
4. 전원 방향 릴레이에서 토크가 음수이므로 접점이 열려 있습니다.

첫 번째 라인 보호 계전기의 권선에서단락 중에 전류 이동 방향이 변경됩니다(첫 번째 라인 기준). 전원 방향 릴레이는 접점 그룹을 열린 상태로 유지합니다. 양쪽 변전소 측의 차단기가 열려 있습니다.

이러한 라인 차동 보호 기능만 두 라인이 병렬로 실행될 때만 제대로 작동할 수 있습니다. 그 중 하나가 꺼지면 차동 보호 작동 원리가 위반됩니다. 결과적으로 추가 보호는 외부 단락 중에 두 번째 라인의 비선택적 셧다운으로 이어집니다. 이 경우 일반적인 방향성 전류가 되며 시간 지연이 없습니다. 이를 방지하기 위해 보조 접점으로 회로를 차단하여 한 라인이 분리되는 동안 교차 방향 보호가 자동으로 비활성화됩니다.

추가 보호 유형

기동 릴레이의 트리핑 전류는 외부 단락 시 불균형 전류보다 커야 합니다. 라인 중 하나가 분리되고 최대 부하 전류가 나머지 라인을 통과할 때 오탐을 방지하려면 불균형 전위차보다 커야 합니다. 라인에 횡형 차동 보호 장치가 있는 경우 추가 등급을 제공해야 합니다.

병렬 선이 꺼져 있을 때 하나의 선을 보호할 수 있습니다. 일반적으로 외부 단락 중 과전류 보호에 사용됩니다(이 경우 차동 보호는 반응하지 않음). 또한 추가 보호차등에 대한 백업입니다(후자가 실패한 경우).

방향성 및 무방향성 전류 보호, 차단 등이 자주 사용됩니다.교차 방향 차동 보호는 설계가 간단하고 매우 안정적이며 전압이 35,000볼트인 전력 네트워크에서 널리 사용되었습니다. 더. 이것이 차동 보호가 작동하는 방식이며 작동 원리는 매우 간단하지만 모든 복잡성을 이해하려면 최소한 전기 공학의 기초를 알아야 합니다.