Электрики утверждают, что в квартире нужна дифзащита. Для энергетика такое утверждение выглядит очень странным. Ведь дифференциальная защита — это не что иное, как релейная защита и применяется она на высоковольтных подстанциях.
Две кастрюли
А знаете, как называют энергетики, конечно же, в шутку, электриков, которые работают в сетях переменного тока с заземлённой нейтралью внутри зданий? Комнатные электрики!
На мой взгляд, эта шутка отражает всё. Кто-то работает в здании, в тепличных условиях, а кто-то в мороз, дождь и жару, как обезьяна лазает по опорам. И только не надо говорить, что сейчас так не делается, сейчас есть автовышки и тому подобное. Поверьте, лазают и ещё как лазают!
Смех — смехом, однако, появилась мысль — ведь пока одни варятся в своей кастрюле, другие, также варятся и несмотря на всю схожесть работы, комнатные электрики ничего не понимают в релейке. Наоборот, для некоторых энергетиков, такие понятия как ВДТ или АВДТ — это просто набор букв. Почему бы не разобрать принципы работы некоторых коммутационных аппаратов до 1000 В и сравнить их с принципом работы устройств релейной защиты? Так сказать, перелить знаний из одной кастрюльки в другую!
Ведь и там, и там - одни физические законы и принципы действия!
Конечно, тут можно в такие дебри забраться, что и ноги сломать можно, а ещё может мозга за мозгу..., так сказать, ну вы поняли. Однако, сложности пугать не должны, для инженера сложности это обычная работа. Поехали!
УЗО — принцип действия
Устройство защитного отключения (УЗО, или ВДТ) — коммутационный аппарат, предназначенный защиты человека от сравнительно небольших утечек тока, возникающих при пробое изоляции или других авариях.
Точнее, от каких токов срабатывает УЗО, я написал в другой статье. Ещё ссылки - в конце.
В качестве примера разберём принцип работы однофазного УЗО.
В устройстве используется дифференциальный трансформатор тока. Он предназначен для сравнения токов, протекающих по фазному и нулевому проводам. При разности токов, превышающих заданные уставки, подача электроэнергии моментально прекращается.
Рассмотрим следующую схему.
Катушки №1 и №2, включенные противофазно, являются первичными катушками дифференциального трансформатора. Катушка №3 — вторичная. Она подключается к пусковому реле, соединённому с контактной группой.
При нормальной работе по фазному и нулевому проводам протекает ток. При этом в катушках №1 и №2 будут образовываться равные по величине, но направленные противоположно, магнитные потоки. При таком режиме в катушке №3 ток образовываться не будет, поскольку результирующий магнитный поток равен нулю.
При появлении тока утечки изменятся и магнитные потоки в катушках №1 и №2. Соответственно, сердечнике магнитопровода появится магнитный поток, в катушке №3 появится ток, что приведёт к срабатыванию реле и последующему отключению контактной группы.
Не реле, а катушки расцепителя. Но это не важно. Кто хочет подробнее - ссылки в конце.
Также, для проверки работоспособности устройства имеется кнопка «Тест», подключённая последовательно к сопротивлению R. Номинал этого сопротивления выбирается так, чтобы соответствовать номинальному отключающему дифференциальному току.
Обычно, сопротивление выбирается таким, чтобы УЗО гарантированно сработало при тесте. То есть, в несколько раз больше номинала.
В трёхфазном УЗО применяется аналогичный принцип, с той лишь разницей, что через дифференциальный трансформатор проходят токи трёх фаз. При нормальной работе геометрическая сумма токов всех фаз равна нулю. При появлении тока утечки возникает ток во вторичной катушке, что приводит к срабатыванию реле и отключению подачи электроэнергии путём размыкания контактов.
Недостатком (или особенностью) УЗО является то, что оно не может обеспечить защиту при коротком замыкании. Поэтому следует дополнительно последовательно с ним подключать автоматический выключатель. Как того требует ПУЭ и инструкции ко всем УЗО.
Хотя сработать при КЗ УЗО может. Подробнее -
Здесь нужно отметить, что есть дифавтомат — комбинированное устройство, которое совмещает функции автомата и УЗО.
Немного терминологии
Ещё следует отметить тот факт, что использовать термины "УЗО" и "дифавтомат" не совсем правильно. По ГОСТ IEC 60050-442-2015 для их определения следует использовать общий термин — устройство дифференциального тока (УДТ).
В свою очередь, УДТ подразделяются на выключатель дифференциального тока без встроенной защиты от сверхтоков — ВДТ и на автоматический выключатель дифференциального тока со встроенной защитой от сверхтоков — АВДТ.
Иными словами, формула проста:
УЗО (ВДТ) + Дифавтомат (АВДТ) = УДТ
Кстати, составители (переводчики и адаптаторы) ГОСТ на аппараты дифзащиты до сих пор не могут нормально назвать эти устройство. На вопиющие ошибки в ГОСТах я указывал в статьях:
Теперь переходим от комнатной электрике - к уличной. Там тоже есть
Дифзащита
Дифференциальная защита является основной релейной защитой для автотрансформаторов, трансформаторов, генераторов и генераторных блоков, для шин и линий электропередач. Она является быстродействующей, то есть выдержки времени у неё нет и отличается абсолютной селективностью (работает только в своей зоне действия).
Сразу отметим, что есть два вида дифзащиты: продольная и поперечная защита. Рассмотрим, как устроена продольная дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ).
Принцип работы продольной защиты основан на сравнении токов фаз, которые протекают по защищаемому участку. Для измерения силы тока применяют трансформаторы тока.
На схеме трансформаторы тока обозначены как ТА1 и ТА2. Также есть реле КА, к которой подключаются вторичные обмотки трансформаторов тока, так что на обмотку реле попадает разница токов (I1 - I2).
При таком подключении в нормальном режиме работы (вариант 1) ток, в обмотке реле КА будет равняться нулю, так как значения величины токов будут вычитаться и компенсироваться.
При возникновении повреждения в защищаемой зоне (вариант 2), например, при коротком замыкании (КЗ), на обмотку реле КА будет приходить сумма токов (I1 + I2). Это приведёт к замыканию контактов реле КА и выдаче команды на отключение выключателя.
Для применения в качестве защиты для протяжённых линий электропередач требовались соединительные провода, имеющие аналогичную длину. При таком подключении на работу защиты значительное влияние, оказывало сопротивление проводников и наличие различных помех. Для снижения влияния требовались дополнительные устройства, что приводило к усложнению защиты и снижению её чувствительности.
Проблема была решена с внедрением высокочастотных дифференциальных защит, в которых вместо проводников для связи между комплектами защиты, расположенных на разных подстанциях используются специальные каналы связи.
Нужно отметить, что данный тип релейной защиты требует сложной настройки. Например, требуется подгонять трансформаторы тока, причём ещё на стадии их изготовления. Также необходимо учитывать токи небаланса. Для обслуживания таких устройств на энергоснабжающих предприятиях создаются службы релейной защиты.
Отличие поперечной дифзащиты заключается в том, что трансформаторы тока будут установлены не в начале и конце защищаемого участка, а на нескольких параллельных линиях, идущих от одного источника тока.
При наличии КЗ на защищаемой линии, величина токов в трансформаторах тока будет отличаться, что, также приведёт к срабатыванию реле и выдаче команды на отключение выключателя линии.
Конечно, в настоящее время идёт переход от электромеханических реле на микропроцессорные устройства релейной защиты. Однако, сам принцип работы — контроль токов в начале и конце определённого участка не меняется. При этом данная релейная защита обладает абсолютной селективностью и работает без выдержки времени, что позволяет её применять на подстанциях для защиты силовых трансформаторов, генераторов, шин и т. д.
Для размещения устройств релейной защиты на крупных подстанциях выделяются специальные помещения или специальные релейные шкафы.
Принципы одни, сфера применения и терминология - разные
Разумеется, что такой комплекс различных устройств, как дифференциальная защита нельзя сравнивать с устройствами дифференциального тока — ВДТ и АВДТ. Здесь всё намного сложнее и такие решения объясняются необходимостью моментального срабатывания — ведь на подстанциях даже небольшое повреждение может привести к значительным разрушениям за очень короткое время. Также критически важно обеспечить электроснабжение потребителей, ведь такими потребителями могут быть, например, больницы или другие социально значимые объекты.
Однако, и в квартирных УДТ, и на подстанциях используется один принцип - сравнение токов "до" и "после". Если появляется дифференциальный ток (разница токов), происходит срабатывание.
Важно добавить - часто производители модульных устройств под дифференциальной защитой понимают именно "квартирные" устройства. Пример:
Некоторые статьи про дифференциальную защиту на канале СамЭлектрик.ру:
------------------------------------
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Также жду вас на блоге www.SamElectric.ru и в группе СамЭлектрик.ру в ВК!
Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
