Принципы выполнения продольной дифференциальной защиты

1. Использование промежуточных трансформаторов тока

Трансформаторы тока, соединяемые в дифференциальную схему, находятся на значительном расстоянии. Сопротивление соединительных проводов между трансформаторами тока очень велико. К примеру, для линии длиной 10 км и сечения контрольного кабеля 1,5 мм², его сопротивление составит 130 Ом. Трансформаторы тока допускают нагрузку в пределах 1-2 Ом. Подобное затруднение преодолевается применением промежуточных трансформаторов тока TLA. Они уменьшают ток в соединительных проводах в n_L раз, снижая нагрузку соединительных проводов, приведенную к зажимам основных трансформаторов тока в n_L² раз.

2. Установка двух дифференциальных реле

Дифференциальная защита должна действовать на отключение выключателей на обоих концах защищаемой линии. Для этого устанавливают два дифференциальных реле. Однако подобный способ имеет недостаток из-за сопротивления соединительных проводов токи, поступающие в реле при сквозных КЗ не балансируются, даже при работе трансформаторов тока без погрешностей. Для уменьшения тока небаланса необходимо уменьшать сопротивление соединительных проводов.

При КЗ в зоне в схеме с одним реле в него поступает сумма вторичных токов трансформаторов тока: I_P=I₁+I₂=I_K. В схеме с двумя реле: (если сопротивление проводов равно нулю). То есть чувствительность защиты уменьшается.

(В схеме с уравновешенными напряжениями установка двух реле не меняет условий работы схемы.)

3. Использование дифференциальных реле с торможением

Для отстройки от токов небаланса получили распространение так называемые дифференциальные реле с торможением. Ток срабатывания у таких реле возрастает с увеличением тока внешнего КЗ. Принципиальная схема конструкции такого реле изображена на рис. 8.2.8.

I_C.P.=k_TI_T+I_P.0 (8.6.)

где: I_T - ток, протекающий через тормозную обмотку;

I_P.0 - ток срабатывания реле при тормозном токе равном нулю;

k_T - коэффициент торможения.

Схема включения реле с торможением показана на рис. 8.2.9. При внешнем КЗ в тормозной обмотке протекает ток КЗ, а в рабочей обмотке – ток небаланса; реле надежно не срабатывает.

При КЗ в зоне (см. рис. 8.2.10.) в случае одностороннего питания I₂=0 и токи в рабочей и тормозной обмотках совпадают и равны I_К; при таких условиях реле сработает.

Зависимость I_P = f ( I_T ) изображена на рис. 8.2.11. При одинаковых условиях отстройки от тока небаланса при внешних КЗ, реле с тормозной характеристикой обладает большей чувствительностью по сравнению с простым дифференциальным реле.

Современные защиты оснащены тормозными реле на выпрямленном токе с реагирующим органом в виде поляризованного реле.

Рис. 8.2.11.

4. Включение дифференциальных реле через фильтры симметричных составляющих

Во всех выше рассмотренных схемах подразумевалась установка реле на трех фазах. Для выполнения таких схем необходимо 6 дифференциальных реле и не менее четырех соединительных проводов. Для уменьшения числа реле и соединительных проводов, реле включаются через фильтры симметричных составляющих или суммирующие трансформаторы ( см. рис. 8.2.12.). На рисунке буквами KAZ обозначены фильтры токов, на их выходе протекает ток I_Ф1 пропорциональный токам прямой последовательности. Составляющая прямой последовательности присутствует в фазных токах при всех видах КЗ. В схеме предусмотрены разделительные трансформаторы TL3,4, с помощью которых цепь соединительного кабеля А – В отделяется от цепей реле. Такое разделение исключает появление в цепях реле высоких напряжений, наводимых в жилах кабеля при протекании токов КЗ по защищаемой линии. В нормальном режиме и при внешнем КЗ по соединительным жилам протекает ток, пропорциональный первичному току линии, а при КЗ на линии в соединительных проводах А – В проходит небольшой ток I₁–I₂.

Рис. 8.2.12.