Diferenciální ochrana je jedním z typů reléových ochran , který se vyznačuje absolutní selektivitou a je rychle působící (bez umělého časového zpoždění). Používá se k ochraně transformátorů , autotransformátorů , generátorů , generátorových jednotek, motorů , venkovních elektrických vedení a přípojnic. K dispozici jsou podélné a příčné diferenciální ochrany.
Princip činnosti podélné diferenciální ochrany je založen na porovnání fázových proudů protékajících úseky mezi chráněným úsekem vedení (nebo chráněným zařízením ). Proudové transformátory ( TA1 , TA2 ) se používají k měření síly proudu na koncích chráněného úseku . Sekundární obvody těchto transformátorů jsou připojeny k proudovému relé ( KA ) tak, že rozdíl proudů z prvního a druhého transformátoru připadá na vinutí relé.
V normálním režimu (1) se hodnoty síly proudu od sebe odečítají a v ideálním případě bude proud v obvodu vinutí proudového relé nulový. V případě zkratu (2) v chráněné sekci již nebude vinutí proudového relé přijímat rozdíl, ale součet proudů, který donutí relé sepnout kontakty a vydá příkaz k vypnutí poškozený úsek.
V reálném případě bude proudovým vinutím relé vždy protékat nenulový proud, nazývaný nesymetrický proud . Přítomnost nevyváženého proudu je způsobena řadou faktorů:
Nutno podotknout, že moderní mikroprocesorová ochranná zařízení jsou schopna tento rozdíl sama zohlednit a při jejich použití jsou zpravidla sekundární vinutí měřicích transformátorů proudu spojena hvězdou na obou koncích chráněného sekce, což indikuje v nastavení ochranného zařízení.
Diferenciální ochrana je instalována jako hlavní ochrana transformátorů a autotransformátorů. Jednou z nevýhod takové ochrany je složitost její implementace: zejména vyžaduje spolehlivou, nehlučnou komunikační linku mezi dvěma sekcemi, kde jsou instalovány proudové transformátory. V tomto ohledu se diferenciální ochrana používá k ochraně jednočinných transformátorů a autotransformátorů o výkonu 6300 kVA a vyšším, paralelně provozovaných transformátorů a autotransformátorů od výkonu 4000 kVA a na transformátorech s výkonem 1000 kVA resp. výše, pokud proudové omezení neumožňuje dosažení potřebné citlivosti v případě zkratu na vysokonapěťových svorkách a nadproudová ochrana má časové zpoždění větší než 0,5 s.
Princip činnosti příčné diferenciální ochrany spočívá také v porovnávání proudových hodnot, avšak na rozdíl od podélných nejsou proudové transformátory instalovány na různých koncích chráněného prostoru, ale na různých vedeních vybíhajících z jednoho zdroje (např. na paralelních kabelech vybíhajících z jednoho spínač ). Pokud dojde k externímu zkratu, tato ochrana to nepocítí, protože rozdíl v hodnotách síly proudu naměřených na těchto vedeních bude prakticky roven nule. V případě zkratu přímo na jednom z chráněných kabelů nebude proudový rozdíl nulový, což způsobí spuštění ochrany.
Tato ochrana se instaluje na venkovní vedení. Ochrana vybere a zakáže pouze jeden poškozený řádek.
Ochranu tvoří spouštěcí prvek (proudové relé), který se zapíná stejně jako u podélné diferenciální ochrany z výkonové směrové sekce, připojený na rozdíl proudů chráněných vedení a na napětí přípojnice rozvodny.
Provozní proud je přiváděn do ochranného relé přes sériové spojení pomocných kontaktů chráněných vedení, takže ochrana je automaticky deaktivována při odpojení jednoho z vedení, aby se zabránilo jeho neselektivnímu působení v případě vnější zkrat.
Hodnota a znaménko momentu výkonového směrového relé závisí na hodnotě proudu, napětí a úhlu mezi nimi.
V případě zkratu na vedení 1 bude proud ve vedení 1 větší než proud ve vedení 2, takže jejich rozdíl, tedy proud v relé, bude mít stejný směr jako proud ve vedení 1 • Relé směru napájení sepne kontakt KW1 a ochrana vypne poškozené vedení.
Pokud dojde k poruše na vedení 2, proud v něm bude větší než proud na vedení 1 a proud v relé změní směr. Kontakt KW2 se sepne a ochrana odpojí poškozené vedení 2.