Procentowy przekaźnik różnicowy do ochrony transformatora trójfazowego: 7 stopni

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

W tej instrukcji pokażę, jak wykonać procentowy przekaźnik różnicowy za pomocą Arduino, który jest bardzo powszechną płytą mikrokontrolera. Transformator mocy jest najważniejszym urządzeniem do przesyłania mocy w systemie elektroenergetycznym.

Koszt naprawy uszkodzonego transformatora jest bardzo wysoki (miliony dolarów). Dlatego przekaźniki ochronne służą do ochrony transformatora mocy przed uszkodzeniem. Łatwiej jest zamontować przekaźnik, a nie transformator. Tak więc przekaźnik różnicowy służy do ochrony transformatora przed uszkodzeniem wewnętrznym. W niektórych przypadkach nie działa lub działa nieprawidłowo z powodu prądów MI, stacjonarnego nadmiernego wzbudzenia rdzenia, zewnętrznych zwarć w obecności nasycenia przekładników prądowych, niedopasowania przekładni transformatora mocy, działania z powodu wysokiej drugiej harmonicznej. W tym scenariuszu stosuje się odpowiednio procentowe zabezpieczenie różnicowe, zabezpieczone przed harmonicznymi.

Krok 1: Symulacja (MatLab - Simulink)

Symulacja odbywa się w programie MATLB Simulink Rysunek przedstawia schemat symulacji układu, w którym transformator jest zabezpieczony procentowym przekaźnikiem różnicowym. Parametry symulacji są następujące:

Parametry symulacji:

Napięcie pierwotne międzyfazowe rms ………………400V

Napięcie wtórne międzyfazowe rms …….220V

Napięcie źródła…………………………………………………400V

Częstotliwość źródła……………………………………….50Hz

Wartość znamionowa transformatora……………………………………..1.5KVA

Konfiguracja transformatora…………………………………Δ/T

Opór………………………………………………..300 Ohm

Krok 2: Model przekaźnika

Rysunek przedstawia model symulacyjny zaprojektowanego przekaźnika różnicowego. Przekaźnik ten przyjmuje prąd pierwotny i wtórny transformatora mocy jako parametr wejściowy i daje wyjście logiczne w postaci zmiennej logicznej.

Wyjście przekaźnikowe jest używane jako parametr wejściowy dla wyłącznika po stronie źródła. Wyłącznik jest normalnie zamknięty i otwiera się, gdy otrzyma wejście logiczne 0.

Krok 3: Montaż sprzętu

Sprzęt wymagany do trenowania przekaźników różnicowych jest następujący:

• 3×Power Transformer (440VA - jednofazowy)
• Arduino MEGA328
• Wyświetlacz LCD 16x4
• 6×ACS712 Czujniki prądu
• Podłączanie przewodów
• Moduł przekaźnika 3 × 5 V
• Wskaźniki

Całość zmontowana zgodnie ze schematem symulacyjnym.

Krok 4: Praca

„Ochrona różnicowa oparta na zasadzie, że pobór mocy do transformatora w normalnych warunkach jest równy wyłączeniu mocy”

W tym schemacie ochrony prąd przelewowy (różnicowy) nie jest porównywany ze stałą wartością, ale zmienia się wraz ze zmianą prądu wejściowego. Chociaż jest to porównywane z ułamkiem prądu sieciowego. Wraz ze wzrostem prądu wzrasta również ułamkowa wartość prądu. Rozruchowy prąd magnesowania jest wprawdzie bardzo wysoki, ale jest kontrolowany przez procentowy przekaźnik różnicowy. Ponieważ gdy prąd wejściowy wzrasta, określony procent prądu linii również wzrasta, a przekaźnik wytrzymuje przejściową reakcję wejściową transformatora.

Istnieją dwie analizy błędów:

1. Błąd wewnętrzny
2. Błąd zewnętrzny

Krok 5: Wynik

Przypadek 1 (błąd wewnętrzny): t Logika przekaźnika = 1 I = Max

t>0,5 Przekaźnik logiczny = 0 I = Zero

Przypadek 2 (błąd zewnętrzny):

t Logika przekaźnika = 1 I = Maxt>0,5 Logika przekaźnika = 1 I = Nieskończoność

Krok 6: Kod Arduino

Teraz czas na najważniejsze – zakodowanie naszego przekaźnika…

Krok 7: Ostateczny model

Teza końcowa zawierająca więcej szczegółów znajduje się poniżej.