Алгоритм функционирования
Ток срабатывания токового ПОТ, включенного на полные токи фаз, выбирается из следующих условий:
Ток срабатывания защиты должен быть отстроен (выбран большим) от максимального расчетного тока небаланса Iнбmax при внешнем КЗ на шинах противоположной подстанции Iсз=kзап·Iнбmax. Ток небаланса определяется различием погрешностей ε измерительных ТТ, а также неравенством сопротивлений параллельных линий.
При одинаковых параметрах учитывается только первая составляющая. В этом случае:
,
где коэффициент запаса kзап=1,2; коэффициент однотипности kодн=0,5 (ТТ двух цепей обычно однотипны); коэффициент апериодичности kап=2-3 (защита без выдержки времени); полная погрешность ε=0,1; максимальный ток внешнего КЗ Iк.вн.мax (по каждой цепи проходит половина этого тока).
Ток срабатывания ПОТ должен быть определен с учетом необходимости его возврата после отключения внешнего КЗ в режиме работы линии с односторонним отключением одной из линий (рис. 6.14, а). В таком режиме комплект защиты А выведен из действия оперативно, например снятием накладки, но при внешнем КЗ его ПОТ срабатывает. Если не будет обеспечен после отключения внешнего КЗ его возврат при рабочем максимальном токе Iраб.мax в линии, то при оперативном вводе защиты она может ложно сработать. Поэтому
.
На линии с односторонним питанием на приемной стороне (комплект Б) пусковой орган можно не отстраивать от Iраб.мax, т.к. ИОФ не сработает на отключение выключателя Q4: IIV=0, IIII направлен к шинам.
Необходимо также обеспечить несрабатывание защиты неповрежденной линии при каскадном отключении несимметричных КЗ вида К(1) или К(1,1). В этом случае в неповрежденных фазах проходят токи, получающиеся в результате наложения токов предшествующего режима и токов повреждения, а полные токи могут оказаться даже больше рабочих максимальных. Поэтому
.
Определяющим является условие, из которого получается большее значение Iсз.
Чувствительность ПОТ определяется при всех включениях выключателей параллельных цепей и после отключения одного из выключателей при каскадной работе защиты.
При всех включенных выключателях определяется коэффициент чувствительности k'ч при КЗ в т. К1 равной чувствительности: чувствительность комплекта А равна чувствительности комплекта Б (рис. 6.14, б).
Рис. 6.14 Работа ИОФ в защите приемной стороны (а), определение lрчБ (б), проверка kч в каскаде (в)
При перемещении КЗ от точки равной чувствительности в любую сторону чувствительность одного из комплектов повышается. Чувствительность второго комплекта одновременно снижается и при КЗ вблизи шин становится равной нулю, но при этом комплект может работать каскадно. Точка равной чувствительности расположена, например, от шин Б на расстоянии lрчБ, определяемом решением системы уравнений:
;
;
;
;
;
.
При IсзА=IсзБ длина lрчБ=0,5l и, следовательно,
.
В режиме каскадного отключения коэффициент чувствительности k"ч определяется после отключения выключателя, например, у шин подстанции, противоположной месту установки защиты (рис. 6.14, в):
.
При
выполняется условие lк<0,5.
Принципиальная схема поперечной дифференциальной токовой направленной защиты подстанции для линии 35 кВ приведена на рис. 6.15. Защита выполняется от всех многофазных КЗ двухфазной двухрелейной.
Рис. 6.15. Принципиальные схемы цепей тока (а), напряжения (б), оперативного тока защиты (в) и выключателей (г)
В качестве пусковых используются реле тока КА1 и КА2 (рис. 6.15, а), включенные на разность токов параллельных линий в фазах А и С: Ip1=Ia2I-Ia2II и Ip2=Iс2I-Iс2II. В качестве ИОФ используются реле направления мощности KW1 и KW2 двухстороннего действия, включенные на эти токи и напряжения Up1=Ubc и Up2=Uab, т.е. по 90º схеме.
В нормальном режиме и при внешних КЗ реле КА не работают, т.к. Ip=Iнб и меньше их тока срабатывания.
Контакты реле KW1
и KW2,
подготавливающие цепи на отключение
выключателя Q1,
замыкаются в следующих режимах: токи
II
и III
совпадают с условными положительными
направлениями и
;
ток III=0,
а II
совпадает с
условным положительным направлением;
ток III
противоположен этому направлению, что
соответствует II=-(-III);
то II=0,
и III
противоположен условному положительному
направлению.
Аналогично могут быть определены режимы, при которых замыкаются контакты KW1.2 и KW2.2, подготавливающие цепи отключения выключателя Q2.
Защита введена в работу при замкнутой цепи накладки SX, снимаемой при оперативном выводе защиты, замкнуты контакты реле положения выключателей KQC1 и KQC2. Действительно, при включенном выключателе Q1 замкнут его сигнальный контакт, и реле KQC1 находится в возбужденном состоянии – положении после срабатывания. При отключении выключателя его сигнальный контакт размыкается, обесточенное KQC возвращается, размыкая цепь оперативного тока защиты.
При КЗ на линии Л1, например между фазами А и В, срабатывают реле KA1 и KW1 (рис. 6.15, а). При этом замыкаются контакты КА1 и KW1.1, что приводит к срабатыванию реле KL1 – обтекается током его рабочая обмотка KL1.1 (рис. 6.15, в). При замыкании его контакта KL1 подается напряжение на электромагнит отключения YAT1, отключается выключатель Q1 и возвращается реле KQC1. Удерживающая обмотка KL1.2 реле KL1 исключает срыв отключающего воздействия при возможной вибрации контактов реле KW1 или KW2.
При возврате KQC1 с защиты снимается оперативный +, что исключает излишнее срабатывание при каскадном действии защиты.
Поперечная дифференциальная токовая направленная защита обладает селективностью в сетях любой конфигурации только в режиме работы двух линий Л1 и Л2. Поэтому она часто называется дополнительной быстродействующей защитой. При КЗ в зоне каскадного действия время отключения увеличивается, что особенно важно при медленнодействующих выключателях.
Чувствительность защиты, определяемая пусковыми органами, во многих случаях оказывается достаточной. Измерительный орган направления отказывает в действии при К(3) вблизи места установки защиты: защита имеет «мертвую» зону.
В настоящее время защита используется для линий напряжением Uном≤35 кВ, реже для линий 110 кВ или как дополнительная при КЗ на землю.