Əдебиет: 1 нег [232-274], 2 нег [104-138]. Бақылау сұрақтары:

1. Қашықтық қорғаныс дегеніміз не?

2. Қорғаныстың негізгі органдары.

3. Қорғаныстың əрекет етуі қалай жүргізіледі?

4. Кернеу тізбегінің бүлінуі кезіндегі блоктау құрылғысы.

№ 10 Дəріс. Дифференциал токтық қорғаныстар

Электрлік қондырғылардың элементтерін қорғау үшін, кең тараған дифференциал принципі қолданылады, оған негізделген абсолюттік талғаулы бойлық жəне көлденең дифференциал қорғаныстары. Бойлық дифференциал токтық қорғанысы негізінен шоғырланған параметрлі элементтерді қорғау үшін қолданылады, мысалы трансформаторларды. Ол сонымен қатар аса ұзын емес желіні қорғау үшін де қолданылады. Көлденең дифференциал қорғаныс токтық жəне токтық бағытталған түрінде, сондай-ақ балансты қорғаныс ретінде орындалады. Олар екі немесе одан да көп параллель желілерді қорғау үшін жəне синхронды генератордың статорының параллель тармақтары бар орамаларын орамаралық тұйықталудан қорғау үшін.

Бойлық дифференциал токтық қорғанысының əрекет ету принципі. Бойлық дифференциал токтық қорғанысы қорғалатын элементтің басы мен соңындағы токтардың салыстырмасына негізделген. Желіні қорғау үшін оның шықпаларында трансформациялау коэффициенті бірдей ток өлшеуіш трансформаторлары қондырылады. Дифференциал қорғанысты орындауда екі түрлі - циркуляциялық токтары жəне теңестірілген кернеулері бар схемалары қолданылады.

Көбінесе циркуляциялық токтар схемасы бойынша орындалған қорғаныстар қолданылады (10.1 сурет). Бұл схема TAI, TAII ток трансформаторлардың екінші орамдарын жəне КА ток релесін параллель қосылуымен пайда болады. Мұнда қорғалатын Л желінің ұштарында оң бағытымен қабылданған I _II и I_III токтарды есепке алып реледегі I_P ток анықталады. 10.1,а суретте көрсетілген оң бағыттарды ескеріп реледегі ток екінші реттегі токтардың геометриялық қосындысына тең:

^I P ^{ I} 2 I ^{ I} 2II

(10.1)

TAI жəне TAII ток трансформаторларымен шектелген қорғалатын l аймақта қысқа тұйықталу болғанда (К₁ нүктесі) қорек көздерінен I_II жəне I_III токтар зақымдалған нүктеге бағытталады, яғни оң бағытқа ие (10.1 а, суреті),

осының нəтижесінде реледегі қосылады:

^I 2I ^{, I} 2II

токтары (10.1) формуласына сəйкес

^I P ^{ I} 2 I ^{ I} 2 II

 I _2K

Біржақтан қоректену кезінде токтардың біреуі нөлге тең, мысалы, I₁₁₁ , онда екінші ретті I_2II ток болмайды. I_2I тогы ТАII ток трансформаторының екінші орамы арқылы тұйықталмайды, өйткені ток трансформаторы ток қорек көзі режімінде жұмыс істейді (реленің ток тізбектеріндегі кедергісі ток

трансформаторының ішкі кедергісінен бірнеше есе аз). Барлық I_2I тогы реле арқылы өтеді. Осыған байланысты аймақтағы қысқа тұйықталу кезінде реленің тогы зақымдалған нүктедегі I_K тогымен анықталады. Осыған байланысты, егер I _P  I_CP болса, қорғаныс іске қосылады. Қалыпты жұмыс режімінде, тербелулер кезінде, сондай-ақ сыртқы қысқа тұйықталуларда (К₂ нүктесі) бірінші ретті токтар I_II жəне I_III өзара тең жəне фазасы бойынша π бұрышына ығысқан. Егер

ток трансформаторларының қателіктерін ескермесек, онда

^I 2I

 I _{2 II}

(10.1 б,

сурет), сондықтан 10.1 формуласына сəйкес реледегі ток іске қосылмайды.

I _P  0

жəне қорғаныс

а) б)

1. сурет - Циркуляциялық токтары бар бойлық дифференциал токтық қорғаныс схемасындағы токтардың таралымы жəне олардың векторлық диаграммалары а) айналу ток схемасы, б) кернеу теңестіруші схемасы

Сонымен, бойлық дифференциал қорғанысы аумақтағы зақымдануда əрекет етеді жəне сыртқы қысқа тұйықталуларға, тербелулер токтарына, қалыпты жұмыстағы токтарға шағылыспайды, яғни ол абсолюттік талғаулыққа ие. Осындай принципиалды ерекшелік қорғанысты орындағанда уақыт ұстамасыз пайдалануға, ал іске қосылу тогын таңдаған кезде тербелулер жəне қалыпты режімдегі токтарды ескерудің қажеті жоқ. Ақиқатта, ток трансформаторлары қателіктерге ие. Сондықтан, ештеңеге қарамастан көрсетілген режімдегі бірінші ретті токтар I_II жəне I_III өзара тең жəне фазасы

бойынша π бұрышына ығысқан, ал екінші ретті

^I 2I ^{, I} 2II

токтар абсолюттік мəні

бойынша тең емес жəне фазасы бойынша π - дан басқа бұрышқа ығысқан.

Осыған байланысты реледе ток пайда болады, балансты емес I_НБ тогы деп аталатын. Дифференциал қорғаныстың дұрыс жұмыс етуі үшін, реледегі іске қосылу тогы балансты емес тогын ескертумен таңдалынуы керек.

Циркуляциялық токтары бар дифференциал қорғаныстың балансты емес тогы жəне іске қосу тогы. Өлшеуіш ток трансформатордың алмастыру схемасынан белгілі:

Сондықтан қалыпты жұмыстағы жəне сыртқы қысқа тұйықталулар кезіндегі дифференциал қорғаныстың релесіндегі тогы

(10.2)

Соның нəтижесінде, балансты емес ток магниттелу токтарымен анықталады, өйткені олар бірдей емес кез келген екі ток трансформаторы үшін магниттелу сипаттамалары бірдей болмағандықтан (10.2 сурет).

2. сурет - Дифференциал қорғаныстың ток трансформаторларының

сипаттамалары

Бірінші реттік токтың ұлғаюына қарай магниттелу токтарының айырымы да, демек балансты емес ток та өседі. Қорғаныстың іске қосу тогын таңдау үшін сыртқы қысқа тұйықталулардағы балансты емес токтың максималь мүмкіндік мəнін білу керек.

Бойлық дифференциал қорғанысының (10.3 сурет) ерекшелігі қорғанылатың аймақтардың ұштары арасындағы едəуір аралықпен шартталған. Қорғалатын желінің соңында орналасқан ТАI жəне TAII трансформаторларын байланыстыру үшін А жəне Б қосалқы станцияларының арасында қосымша сым орналастырылады. Екі жақтаң да сөндіргіштерді ажырату үшін қорғаныс схемасына бір-бірден əрқайсысы ұштарына КАI жəне КАII екі реле комплектісі қосылады. Көрсетіліммен сұраныстардың орындалуы қорғанысты күрделендіреді. Осы талаптарды орындау үшін шығын да көбейеді, сонымен қатар сезімталдық пен сенімділікке кері əсер етеді.

Сурет 10.3 - Желінің бойлық дифференциал қорғанысы

Токтық көлденең дифференциал қорғанысы. Бұл қорғаныс параметрлері бойынша аз ерекшеленетін аттас фазалардың параллель тармақтардың токтарын салыстырылуына негізделген. Қорғаныстың жұмыс істеу принципі қосарланған желіні қорғауды орындаудың мысалында көрсетілген (10.4 сурет). Мұндай желілер 3-10 кВ кернеулі таратушы тораптарда бір тармақтың өткізгіштік қабілеті жеткілікті болмағанда қолданылады.

Сурет 10.4 - Көлденең дифференциал токтық қорғаныс Қорғаныстың орындалуы үшін, қоректендіруші А шиналар жағынан

орналастырылған трансформациялық коэффициентері бірдей ток трансформаторларын қолданамыз. КА ток релесі қосарланған желінің циркуляциялық токтары бар схемасы бойынша екі аттас фазаларының токтар айырымына қосылады. Токтардың шинадан желісіне шарт бойынша оң бағытта

қолданылған болғанда реледегі ток

^I P ^{ I} 2 I ^{ I} 2 II

. Сондықтан, бойлық

дифференциал қорғаныста сияқты, қалыпты жұмыс кезінде жəне сыртқы қысқа тұйықталуларда (қосарланған желіден тыс К₁ нүктесіндегі) реле орамымен тек қана балансты емес ток өтеді.

Реленің іске қосылу тогы мына шарттар бойынша таңдалады:

^IСР

^{ К}ОТС ^{ I} НБ . макс

, мұндағы К_ОТС =1,3. Параметрлері біршамалы желінің

қорғанысы үшін балансты емес токтың максималь мəні келесі теңдеуімен анықталады:

1

3

^I _{нб. рсч. макс} ^{ 0,1k}_ОДН ^k_ап ^I к.внмакс ^{/2К }

(10.3)

Баяндалған жоғарыдағы ток трансформаторының мүмкіндік қателіктерін жəне апериодтік құраушыны есептей отырып, келесідей өрнекті қабылдауға

болады: k_ОДН k_ап  1.0

Желілердің біреуінде қысқа тұйықталу болғанда, мысалы К₂

нүктесінде I _2I

жəне

^{I 2 I} I

токтардың тепе – теңдігі бұзылады, сол кезде реледе ток

пайда болады. Егер де

I _P  / I _2I  I _{2 II} /  I_{C Р}

онда реле іске қосылады да желінің Q

ажыратқышын өшіреді.

Қорғаныстың тыныс аймағы. Қысқа тұйықталу К₂ нүктесі қорғаныс орнатылған жерден алыстаған сайын зақымданылған желідегі ток азаяды, ал зақымдалмағанда - өседі, мұның себебінен реледегі ток I_Р азаяды (10.4 б, сурет). Осы кезде қарама-қарсы орналасқан қосалқы станцияның шиналарының маңайындағы зақымдануда реледегі ток іске қосылу тогынан да аз болады. Сондықтан қорғаныс істен шығады. Зақымдану аймағындағы реледегі токтың жетіспеушілігіне байланысты қорғаныс іске қосылмайтын участкенің Iт.а ұзындығын, көлденең токтық дифференциал қорғанысының тыныс аймағы деп атайды. Iт.а тыныс аймағын анықтағанда I_1I, I_1II жəне I_1III токтары фаза бойынша сəйкес деп болжалады. Сонда А қосалқы станциясының шинасынан К₂ нүктесіне дейін кернеудің шығындары бірінші де, екінші де тізбектің бойында бірдей болады, яғни

^I1I ^Z1УД ^I Л ^{ I} та ^{  I}1II ^Z1УД ^I Л

• ^{I1III Z1УД Iт} а

Жаңа өзгертулерден кейін, I_II + I_III = I_k жəне I_II - I_III = I_cз екенін ескере келе, мынандай теңдеу аламыз:

^I на

 I_сз / I _k I _л

(10.4)

Талаптарға сəйкес, тыныс аймақтың ұзындығы 1_т.а≤0.1·1_л аспауы керек.

Бағытталған токтық көлденең дифференциал қорғанысы. Токтық көлденең дифференциал қорғаныс өзінің схемасына қуатты бағыттау органы қосылғаннан кейін, зақымдалған желіні анықтағыштық қасиетке ие болады. Сондықтан қорғаныс екі органға ие болады: токтың өлшеуші органы (іске қосу) жəне қуатты бағыттау органы (таңдалық). Қуатты бағыттау органы қорғанысқа зақымдалған желіні анықтауға мүмкіндік береді. Қорғаныс бөлек ажыратқыштар арқылы шиналарға жалғасқан екі параллель желілердің екі

жағынан орнатылады (10.5 а, сурет). Токтар жəне кернеулердің векторлық диаграммаларын қарастырып, қорғалатын желілердегі қысқа тұйықталулар кезінде, қуатты бағыттау релесі зақымдалған желіні нақты анықтайтынын көреміз (10.5,б,в суреттері).

Бағытталған токтық көлденең дифференциал қорғанысын іске қосушы орган қорғалатын желіде зақымдану пайда болған кезде ғана қосылады.

б)

_UA I2IV

? Б+?

IP

Сурет 10.5 - Бағытталған көлденең дифференциал токтық қорғанысы

Балансты қорғаныс. Балансты қорғаныс параллель желілердің аттас фазаларының токтарының абсолюттік мəндерін салыстырады. Қорғаныс токтың абсолюттік мəні жоғары болған желіні ажыратуға ғана əсер етеді. Осыған байланысты онда тыныс аймағы болмайды.