Захист від розбіжності полюсів (ANSI 62PD) — коли не всі полюси вимикача перемикаються одночасно

Гайд про захист від відмови вимикача (ANSI 50BF) розглядає сценарій, у якому вимикач отримує команду на відключення чи включення, але взагалі не спрацьовує. Однак існує тонший відказ у вимикачів із незалежно керованими полюсами (кожна фаза приводиться власним механізмом, що типово для вищих рівнів напруги): один або два полюси таки перемикаються, але не одночасно з іншими полюсами. Це називається розбіжністю полюсів (pole discrepancy) і виявляється захистом від розбіжності полюсів, ANSI 62PD.

Механізм: механічна або гідравлічна асинхронність між полюсами

У триполюсного вимикача із спільним приводним механізмом (один механізм на всі три полюси через з'єднаний вал) одночасне перемикання всіх трьох полюсів механічно гарантоване, за винятком невеликого, притаманного розкиду. У вимикачів із незалежно керованими полюсами — кожна фаза зі своїм пружинним, гідравлічним чи пневматичним приводним механізмом, що часто застосовується при вищих потужностях або для забезпечення однополюсного повторного включення після однофазного пошкодження на повітряній лінії — механічний або гідравлічний дефект в одному механізмі полюса може призвести до того, що цей полюс замкнеться із затримкою, розімкнеться із затримкою або взагалі не відреагує, тоді як інші два полюси перемикаються нормально.

Чому це небезпечно: несиметричне навантаження фаз і перенапруга

Тривала розбіжність полюсів — наприклад, два полюси замкнені й один розімкнений, або навпаки — створює сильно несиметричну трифазну ситуацію:

• У двигунів і генераторів виникає значний струм зворотної послідовності з відповідним нагрівом ротора, що також розглядається в гайді про захист зворотної послідовності (ANSI 46) — але тут причиною є відмова комутації, а не мережеве пошкодження.
• При ізольованій або високоомно заземленій нейтралі розімкнена фаза в поєднанні з двома іншими замкненими фазами, які все ще з'єднані через навантаження чи обмотки трансформатора, може змістити точку нейтралі і спричинити тимчасову перенапругу на справних фазах.
• При однополюсному відключенні трансформатора з одного боку, поки інший бік залишається повністю підключеним, може виникнути незвичний стан намагнічування з відповідним шумом і вібрацією.

Тривала розбіжність полюсів, таким чином, не є нешкідливим перехідним станом, а ситуацією, яку необхідно швидко усунути як для обладнання, так і для стабільності мережі.

Принцип роботи захисту: допоміжні контакти і витримка часу

Захист від розбіжності полюсів зазвичай використовує допоміжні контакти кожного окремого полюса, які повідомляють фактичний стан (розімкнений/замкнений) цього полюса — не самі команди перемикання, а реальне механічне кінцеве положення. Логічна схема (або цифрове реле) порівнює стани трьох полюсів:

• Якщо всі три полюси перебувають в однаковому стані (всі розімкнені або всі замкнені), розбіжності немає.
• Якщо стан одного або двох полюсів відрізняється від інших, запускається витримка часу, зазвичай порядку кількох сотень мілісекунд — пари секунд.
• Якщо невідповідний стан зберігається після завершення цієї витримки, захист видає триполюсну команду на відключення того самого вимикача (щоб розімкнути залишений замкнений полюс або полюси), а також зазвичай сигнал пуску на захист від відмови вимикача (50BF) на випадок, якщо сам вимикач вже не реагує надійно.

Увага: витримка часу 62PD повинна бути достатньо тривалою, щоб пережити нормальну, короткочасну асинхронність полюсів при плановій операції перемикання (невеликий, притаманний розкид між незалежними механізмами полюсів при звичайній триполюсній команді на перемикання), але достатньо короткою, щоб обмежити описані вище ризики.

Практична значущість

Для вимикачів із незалежно керованими полюсами — часто застосовуваними саме тому, що бажане однополюсне повторне включення після однофазного пошкодження на повітряній лінії, як розглядається в гайді про автоматичне повторне включення (ANSI 79) — захист 62PD має бути присутнім саме тому, що можливість однополюсного перемикання також збільшує ризик тривалого небажаного однополюсного стану. Для триполюсних вимикачів зі спільним приводним механізмом 62PD зазвичай не потрібен, оскільки відказ, який він виявляє, там механічно не може виникнути.

Типові помилки

1. Плутати захист від розбіжності полюсів (62PD) із захистом від відмови вимикача (50BF) — 50BF виявляє, що вимикач взагалі не реагує на команду перемикання; 62PD виявляє, що полюси вимикача не перемикаються одночасно, навіть коли вимикач таки (частково) реагує.
2. Застосовувати 62PD до триполюсних вимикачів зі спільним приводним механізмом, де відказ, що виявляється, механічно не може виникнути, не усвідомлюючи, що функція там надлишкова.
3. Встановлювати занадто коротку витримку часу, через що нормальна, короткочасна асинхронність полюсів при плановому триполюсному перемиканні вже спричиняє необґрунтовану команду на відключення.
4. Забувати, що 62PD повинен видавати сигнал пуску на 50BF, через що тривала розбіжність полюсів у вимикача, який уже не реагує повністю, не призводить до своєчасного відключення вищого вимикача.

Пов'язане

• Захист від відмови вимикача (ANSI 50BF)
• Захист зворотної послідовності (ANSI 46, несиметрія фаз)
• Автоматичне повторне включення (ANSI 79, автоматика повторного включення)
• Диференційний захист шин (ANSI 87B)