Особенности поперечной дифференциальной токовой направленной защиты

При отключении одной из цепей (рис. 6.12, а) в защите проходит ток второй цепи I_зА=I_II – защита перестает быть дифференциальной и становится токовой направленной без выдержки времени. Для предотвращения ее ложного срабатывания без КЗ ток срабатывания следует выбрать больше максимального рабочего. Однако при внешних КЗ в защите проходит ток КЗ I_II=I_к, который может привести к срабатыванию. Поэтому при отключении одной из параллельных ветвей защита должна автоматически выводиться из действия для исключения ее излишних срабатываний. При одностороннем питании одной из цепей (рис. 6.12, б) комплект защиты противоположной стороны должен оперативно (персоналом) во избежание излишних срабатываний при внешних КЗ.

Рис. 6.12. Поведение защиты при отключении Л1 (а) и при отключении выключателя Q3 (б)

Поперечная дифференциальная токовая направленная защита в общем случае не может быть основной защитой двухцепных линий, а может быть лишь быть дополнительной к основной, работающей как в режиме двух цепей, так и при отключении одной из них.

Зоны каскадного действия и «мертвые» зоны. Каскадной называется такая работа защиты, когда комплект защиты с одной стороны линии может и начинает работать только после отключения выключателя противоположной стороны. До отключения выключателя противоположной стороны в комплекте защиты, работающем каскадно, ток защиты I_з оказывается меньше ее тока срабатывания. Часть линии, в пределах которой КЗ отключаются защитой каскадно, называется зоной каскадного действия.

При перемещении точки КЗ по верхней цепи от шин подстанции А к Б (рис. 6.13, а) ток I_I снижается, а I_II растет. Ток в защите I_зА, равный разности этих токов, уменьшается до нуля при КЗ у шин подстанций Б. Поэтому на участке l_кА, где I_зА<I_сзА, защита А не срабатывает. В защите Б (рис. 6.13, б) ток I_зБ=I_III – (- I_IV) = 2I_II, наоборот, значителен, и комплект Б срабатывает и отключает выключатель Q3. После этого весь ток КЗ направляется по одной цепи и, если I_зА>I_сзА (рис. 6.13, в) защита А срабатывает и отключает выключатель Q1. Каскадная работа обусловлена конечной чувствительностью ПОТ – необходимостью выбора I_сз>0.

Рис. 6.13. Зона каскадного действия (а), токи I_I, I_II в цепях линии и защите I_зА до отключения (б) и после отключения выключателя Q3 (в)

Значение зоны каскадного действия l_кА определяется как , где I_к(К1) определяется приближенно при КЗ на шинах подстанции Б.

При КЗ у шин подстанции А в К2 аналогично работает защита Б – каскадно после отключения выключателя Q1. Зона каскадного действия защиты Б определяется как , где I_к(К2) принимается приближенно равным току при КЗ на шинах А. Таким образом, зоны каскадного действия соответствующих комплектов расположены у шин противоположных подстанций.

Время отключения КЗ t_отк определяется временем срабатывания защиты t_сз и временем отключения выключателя t_ов. При t_сзА=t_сзБ и одинаковых t_ов при КЗ вне зоны каскадного действия время отключения t_отк=t_сзА+t_ов=t_сзБ+t_ов, а при каскадном действии t_отк=t_сзА+t_ов+t_сзБ+t_ов=2t_отк.

При каскадной работе защиты повреждение ликвидируется селективно, но увеличивается время отключения КЗ.

При КЗ в зоне каскадного действия защиты Б (К2) в защите А действует ИОФ на отключение выключателя Q1. После отключения выключателя Q1 ток I_сзА=I_II (I_I=0), ИОФ переориентируется на отключение выключателя Q2 до отключения выключателя.

Для предотвращения отключения неповрежденной линии при КЗ в зоне каскадного действия необходимо сразу же после отключения выключателя поврежденной линии автоматически выводить из работы подействовавший комплект.

«Мертвая» зона защиты l_мз наблюдается при 90° схеме включения ИОФ при К⁽³⁾ вблизи места установки защиты, обусловлена конечной чувствительностью ИОФ и определяется U_срмин>0. При К⁽³⁾ в т. К2 (рис. 6.13, а) комплект А отказывает, т.к. КЗ находится в «мертвой» зоне его ИОФ. Комплект Б также отказывает, т.к. может сработать лишь каскадно, после отключения выключателя Q1, т.е. трехфазное КЗ на линии рассматриваемой защиты не отключается.

При КЗ в «мертвой» зоне комплекта он отказывает. При КЗ в «мертвой» зоне одного комплекта и в зоне каскадного действия комплекта у шин противоположной подстанции не сработают оба комплекта.