Среди множества средств, обеспечивающих нормальную работу электротехнических устройств, особое значение имеет дифференциальная защита трансформатора, принцип действия которой основан на быстром срабатывании и селективности. Она используется не только в трансформаторах, но и в другом оборудовании, например, в генераторных блоках, воздушных линиях электропередачи, сборных шинах и т.д. Данный вид защиты разделяется на две основные группы продольную и поперечную.
Принцип работы продольной защиты
При данном варианте используется принцип сравнения токов, проходящих возле защищаемого участка. Чтобы измерить силу тока на его концах, применяются два трансформатора тока. Происходит соединение вторичных цепей этих приборов с токовым реле. В результате, обмотка реле принимает на себя разницу токов обоих трансформаторов.
При нормальном режиме работы производится вычитание токовых значений: одно вычитается из другого. При идеальном функционировании аппаратуры, ток в обмотке будет иметь нулевое значение. Если на защищаемом участке произойдет короткое замыкание, то на обмотку будут поступать уже суммированные токи, а не их разница. Контакты реле замыкаются, выдавая команду отключить поврежденный участок.
В условиях реальной эксплуатации в обмотке реле всегда присутствует так называемый ток небаланса, отличающийся от нулевого значения. Его появление обусловлено наличием определенных внешних факторов.
Причины образования тока в обмотке реле при нормальной работе оборудования:
- У трансформаторов тока различные технические характеристики. Чтобы добиться максимальной идентичности, их изготовление осуществляется попарно, с подгонкой всех параметров между собой. При необходимости, у них может изменяться количество витков, в зависимости от коэффициента трансформации объекта защиты.
- В некоторых случаях сказывается влияние намагничивающего тока. Он появляется в обмотках трансформатора, который требуется защитить. В обычном режиме значение этого тока составляет примерно 5% от номинала. При переходе устройства из одного состояния в другое намагничивающий ток в течение короткого времени может значительно превысить номинал. Чтобы сделать поправку на этот фактор, в реле устанавливается более высокое значение тока срабатывания.
- Защищаемый трансформатор имеет первичную и вторичную обмотку, которые не могут одинаково соединиться между собой из-за смещения вектора тока. Для компенсации углового сдвига применяются соединения звездой и треугольником на разных сторонах обмоток.
Современная защита оборудуется микропроцессорными устройствами, которые могут самостоятельно учитывать разницу токов. Их наличие позволяет соединять звездой оба конца защищаемого участка.
Особенности поперечной защиты
Поперечная защита работает также по принципу сравнения токов. От продольного варианта она отличается установкой трансформаторов тока на раздельных линиях, которые отходят от одного и того же источника. Это могут быть два кабеля, соединенные с общим выключателем. При наличии короткого замыкания за пределами этих линий поперечная защита не будет его ощущать, поскольку разница силы тока будет иметь нулевое значение. Если замыкание произойдет на одном из участков, находящихся под защитой, то разница токов превысит нулевое значение, что послужит сигналом для срабатывания защитного устройства.
Таким образом, дифференциальная защита трансформатора, принцип действия может иметь различный, в зависимости от технических условий. Продольный вид защиты применяется преимущественно для трансформаторов, а поперечная защита предназначена для воздушных линий электропередачи.