Zabezpieczenia różnicowe transformatorów
Zabezpieczenie różnicowe stosuje się jako główne zabezpieczenie transformatorów na wypadek uszkodzenia ich uzwojeń, wejść i szyn zbiorczych. Ze względu na swoją względną złożoność zabezpieczenie różnicowe jest instalowane tylko na transformatorach pojedynczego działania o mocy 6300 kVA i większej, na transformatorach pracujących równolegle o mocy 4000 kVA i większej oraz na transformatorach o mocy 1000 kVA i większej, jeżeli prąd wyłączający nie zapewnia efektu ochronnego, a zabezpieczenie nadprądowe ma zwłokę czasową większą niż 1 s.
Zabezpieczenie różnicowe opiera się na zasadzie porównywania wartości prądów na początku i na końcu chronionej strefy, np. początek i koniec uzwojeń transformatora mocy, generatora itp. W szczególności obszar między przekładnikami prądowymi zamontowanymi na górnej i dolnej stronie transformatora mocy jest uważany za obszar chroniony.
Działanie zabezpieczenia różnicowego zilustrowano na rys. Przekładniki prądowe TT1 i TT2 są zainstalowane po obu stronach transformatora, którego uzwojenia wtórne są połączone szeregowo. Przekaźnik prądowy T jest do nich podłączony równolegle.Jeżeli charakterystyki przekładników prądowych są takie same, to w trybie normalnym, a także w przypadku zwarcia zewnętrznego, prądy w uzwojeniach wtórnych przekładników prądowych będą równe, ich różnica będzie równa zeru, prąd będzie nie przepłynie przez uzwojenie przekaźnika prądowego T, dlatego zabezpieczenie nie zadziała.
W przypadku zwarcia w transformatorze oraz w dowolnym miejscu chronionego obszaru, np. w uzwojeniu transformatora, przez uzwojenie przekaźnika T popłynie prąd i jeśli jego wartość będzie równa lub większa od prądu roboczego prąd przekaźnika, wówczas przekaźnik zadziała i poprzez odpowiednie urządzenia pomocnicze wyłączy uszkodzoną sekcję. Ten system będzie działał międzyfazowo i zwojowo.
Ryż. 1. Zabezpieczenie różnicowe transformatora: a — rozkład prądu podczas normalnej pracy, b — to samo przy zwarciu w transformatorze
Zabezpieczenie różnicowe ma wysoką czułość i działa szybko, ponieważ nie wymaga zwłoki czasowej, może być realizowane natychmiastowo, co jest jego główną pozytywną właściwością. Nie zapewnia jednak ochrony przed zewnętrznymi zwarciami i może powodować fałszywe przerwy w przypadku przerwy w obwodzie wtórnych przewodów wyrównawczych.
Ryż. 2. Zabezpieczenie różnicowe dwóch transformatorów pracujących równolegle