Prozentuales Differentialrelais zum Schutz von Dreiphasentransformatoren - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

In diesem Instructable zeige ich Ihnen, wie Sie das prozentuale Differentialrelais mit Arduino herstellen, das eine sehr häufige Mikrocontroller-Platine ist. Der Leistungstransformator ist das wichtigste Gerät zur Übertragung von Leistung im Stromnetz.

Die Reparaturkosten eines beschädigten Transformators sind sehr hoch (Millionen Dollar). Deshalb werden Schutzrelais verwendet, um Leistungstransformatoren vor Beschädigung zu schützen. Es ist einfach, ein Relais anstelle eines Transformators zu befestigen. Daher wird das Differentialrelais verwendet, um den Transformator vor internen Fehlern zu schützen. In einigen Fällen funktioniert es nicht oder funktioniert aufgrund von MI-Strömen, stationärer Übererregung des Kerns, externen Fehlern bei vorhandener Stromwandler-Sättigung, Leistungstransformator-Verhältnis-Fehlanpassung, Betrieb aufgrund hoher zweiter Harmonischer. In diesem Szenario wird ein prozentualer Differentialschutz bzw. ein oberwellenbeschränkter Differentialschutz verwendet.

Schritt 1: Simulation (MatLab - Simulink)

Die Simulation erfolgt mit der Software MATLB Simulink Abbildung zeigt das Simulationsdiagramm eines Systems, in dem der Transformator durch ein prozentuales Differenzrelais geschützt ist. Simulationsparameter sind wie folgt:

Simulationsparameter:

Primärspannung Phase-Phase-Effektivwert…………………400V

Sekundärspannung Phase-Phase-Effektivwert………….220V

Quellenspannung………………………………………………400V

Quellfrequenz……………………………………….50Hz

Transformatorleistung……………………………………..1.5KVA

Transformatorkonfiguration……………………………Δ/Y

Widerstand………………………………………………..300 Ohm

Schritt 2: Relaismodell

Abbildung zeigt Simulationsmodell des konstruierten Differentialrelais. Dieses Relais nimmt Primär- und Sekundärströme des Leistungstransformators als Eingangsparameter und gibt einen logischen Ausgang in Form einer booleschen Variablen aus.

Der Relaisausgang wird als Eingangsparameter für den quellenseitigen Leistungsschalter verwendet. Der Leistungsschalter ist normalerweise geschlossen und öffnet, wenn er eine logische 0-Eingabe empfängt.

Schritt 3: Hardware-Montage

Folgende Hardware wird für den Differentialrelais-Trainer benötigt:

• 3×Leistungstransformator (440VA - einphasig)
• Arduino MEGA328
• 16x4 LCD
• 6×ACS712 Stromsensoren
• Anschließen von Drähten
• 3×5V Relaismodul
• Indikatoren

Alles wird nach Simulationsschema zusammengebaut.

Schritt 4: Arbeiten

„Differentialschutz basierend auf dem Prinzip, dass die Leistungsaufnahme des Transformators unter normalen Bedingungen gleich der Leistungsabgabe ist“

In diesem Schutzschema wird der Überlaufstrom (Differenzstrom) nicht mit einem konstanten Wert verglichen, sondern variiert, wenn der Eingangsstrom variiert. Obwohl, Es wird mit einem Bruchteil des Leitungsstroms verglichen. Wenn der Strom ansteigt, nimmt auch der Bruchwert des Stroms zu. Der Einschaltstoß-Magnetisierungsstrom ist zwar sehr hoch, wird aber durch ein prozentuales Differenzrelais gesteuert. Denn wenn der Eingangsstrom ansteigt, erhöht sich auch der spezifische Prozentsatz des Netzstroms und das Relais widersteht dem Einschwingverhalten des Transformators.

Es gibt zwei Fehleranalysen:

1. Interner Fehler
2. Externer Fehler

Schritt 5: Ergebnis

Fall 1 (Interner Fehler):t Relaislogik = 1 I = Max

t>0,5 Relaislogik = 0 I = Null

Fall 2 (Externer Fehler):

t Relaislogik = 1 I = Maxt>0,5 Relaislogik = 1 I = Unendlich

Schritt 6: Arduino-Code

Jetzt ist es Zeit für die Hauptsache – unser Relais zu codieren…

Schritt 7: Endgültiges Modell

Abschlussarbeit für weitere Details ist unten angehängt.