5.5. Оценка вч защит

Принцип действия ВЧ защит, направленных и дифференциально-фазных, надежен и прост. Эти защиты являются единственными защитами, обеспечивающими мгновенное и двустороннее отключение КЗ на линиях большой протяженности.

ВЧ защиты получили широкое распространение как основные защиты в сетях 110-500 кВ. Они позволяют обеспечивать быстрое и селективное отключение КЗ при любой конфигурации сети и являются чувствительными.

Часть 6

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ

На линиях, отходящих от шин электростанций или узловых подстанций энергосистем, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение КЗ в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени (t=0). Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных ТО, т.к. их зона охватывает только часть защищаемой линии. Кроме того, отсечки неприменимы на коротких линиях, где токи КЗ в начале и конце линии не имеют существенного различия. В этих случаях используются защиты, принцип действия которых обеспечивает отключение повреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности.

К защитам такого типа относятся дифференциальные защиты. Они обеспечивают мгновенное отключение КЗ в любой точке защищаемого участка и обладают селективностью при КЗ за пределами защищаемой линии (внешние КЗ).

Дифференциальные защиты подразделяются на продольные и поперечные.

6.1. Принцип действия дифференциальной токовой продольной защиты

Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии. На концах защищаемого элемента устанавливаются ТТ с одинаковыми п_Т. Их вторичные обмотки на одноименных фазах соединяются проводами и подключаются к обмотке измерительного реле тока РТ так, чтобы при внешних КЗ ток в реле отсутствовал, а при КЗ в защищаемой зоне определялся током в месте повреждения. Возможны два соединения, удовлетворяющие этим условием, носящие названия схем с циркулирующими токами и уравновешенными напряжениями. Широкое распространение нашло применение первой схемы. В нем вторичные обмотки ТТ соединяются между собой при помощи вспомогательных проводов концами, обращенными внутрь защищаемой зоны, ограниченной ТТ, и наружу от нее; параллельно им (дифференциально) включается обмотка РТ.

Рис. 6.1. Однолинейная схема дифференциальной токовой защиты

Ток в РТ, с учетом условных положительных направлений первичных токов, указанных на рис. 6.1 стрелками (внутрь защищаемой зоны):

.

Ток в реле равен геометрической сумме токов, подходящих к нему от ТТ. При нормальной работе, качаниях и внешних КЗ (т. К₁) первичные токи I_In и I_IIn, равны и сдвинуты по фазе на 180°. Поэтому при точной трансформации вторичные токи связаны соотношением I_Iв = – I_IIв, I_р = 0, как определяемый действительной разностью токов, и РТ не срабатывает, хотя по вспомогательным проводам циркулируют токи. Поэтому такая схема называется с циркулирующими токами. В ней сравниваются комплексы токов I_I и I_II.

В действительности ТТ работают с погрешностью, вследствие чего вторичные токи имеют некоторое различие по величине и фазе, а их разность не равна нулю. В реле появляется ток небаланса: .

Для исключения неселективной работы защиты при внешних КЗ ток срабатывания дифференциальной защиты должен превышать максимальное значение тока небаланса: .

При КЗ в защищаемой зоне (т. К₂) токи I_In и I_IIn в общем случае неодинаковы и в сумме равны току в месте КЗ I_к = I_In + I_IIn. Ток I_р = I_к/п_Т. Если I_р>I_ср, реле срабатывает и через выходное промежуточное реле подает сигналы на отключение выключателей с обеих сторон элемента. При одностороннем питании, например I_IIп = 0, существует только I_Iв. Поэтому при внутреннем КЗ I_р=I_Iв, и защита также срабатывает в случае I_р>I_ср.