30.8 : Przekaźniki różnicowe

Przekaźniki różnicowe służą do ochrony generatorów, szyn i transformatorów poprzez porównywanie wielkości elektrycznych w różnych punktach. Gdy wystąpi awaria, różnica prądu między dwoma punktami powoduje zadziałanie przekaźnika, otwierając wyłącznik obwodu. W normalnych warunkach prądy wchodzące (i_1) i wychodzące (i_2) z generatora są równe. Gdy jednak wystąpi awaria, prądy te stają się nierówne, a prąd różnicowy płynie w cewce roboczej przekaźnika, powodując jego wyłączenie. Elektromechaniczny przekaźnik różnicowy, znany jako równoważniowy, działa w oparciu o porównanie sił elektromagnetycznych generowanych przez prąd różnicowy. Przekaźnik wyłącza się, gdy siła na cewce roboczej przekracza siłę ograniczającą. Warunek działania przekaźnika jest podany przez:

Ochronę magistrali uzyskuje się poprzez zastosowanie przekaźników różnicowych w celu wykrywania usterek w strefie magistrali. Przekaźnik działa, gdy suma prądów wchodzących i wychodzących z magistrali nie jest równa zero, co wskazuje na usterkę.

Zabezpieczenie różnicowe transformatorów jest bardziej złożone ze względu na obecność różnych uzwojeń i współczynników zwojów. Gdy transformator pracuje w normalnych warunkach bez wewnętrznego błędu, prądy pierwotne i wtórne, dostosowane przez odpowiednie współczynniki przekładnika prądowego (CT), powinny się zrównoważyć. Jednak w przypadku wewnętrznego błędu prąd różnicowy przepływa przez cewkę roboczą przekaźnika, powodując jego wyłączenie.

W przypadku transformatorów trójfazowych CT muszą być prawidłowo podłączone, aby uwzględnić przesunięcia fazowe spowodowane przez uzwojenia transformatora. Zapewnia to, że prądy wtórne są w fazie, zapobiegając nieprawidłowemu działaniu przekaźnika. W przypadku transformatorów Y-Δ CT po stronie Y powinny być podłączone w Δ, a CT po stronie Δ powinny być podłączone w Y.

Metody zabezpieczeń różnicowych zostały dostosowane do różnych konfiguracji transformatorów, w tym transformatorów wielouzwojeniowych, transformatorów regulujących kąt fazowy i transformatorów ze specjalnymi połączeniami.