7.9. Оценка токовых направленных защит

Токовые направленные защиты являются основными защитами сетей напряжением до 35 кВ с двусторонним питанием. В сетях 110, 220 кВ ТНЗ применяются в основном как резервные, лишь иногда (в сочетании с отсечкой) как основные.

Достоинства

1. Обеспечивают селективную защиту сетей с двусторонним питанием.

2. Простой принцип действия.

3. Надежна в эксплуатации.

Недостатки

1. Большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания.

2. Недостаточная чувствительность в сетях с большими нагрузками и небольшими кратностями токов КЗ.

3. Мертвая зона при трехфазных КЗ.

4. Возможность неправильного выбора направления при нарушении цепей напряжения, питающих реле направления мощности.

8. Дифференциальная защита линий

8.1. Назначение и виды дифференциальных защит

На линиях отходящих от шин электростанций или узловых подстанций, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение КЗ в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени. Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, защищающих только часть линии. Кроме того, отсечки неприменимы по условию селективности, на коротких ЛЭП, где токи КЗ в начале и в конце линии примерно одинаковы. В этих случаях используются дифференциальные защиты (ДЗ), обеспечивающие мгновенное отключение КЗ в любой точке защищаемого участка и не действующие при КЗ за пределами зоны действия.

Дифференциальные защиты подразделяются на:

продольные – для защит как одинарных, так и параллельных линий;

поперечные – для защиты только параллельных линий.

8.2. Продольная дифференциальная защита

8.2.1. Принцип действия защиты

Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.

При КЗ вне защищаемой линии токи в начале и конце линии направлены в одну сторону и равны по величине (см. рис. 8.2.1. а)). При КЗ в пределах защищаемой линии, токи направлены в разные стороны и не равны по величине (как правило) (см. рис. 8.2.1. б)).

Рис. 8.2.1.

Принцип сравнения токов показан на рис. 8.2.2.: по концам линии установлены трансформаторы тока с одинаковым коэффициентом трансформации. Их вторичные обмотки соединяются кабелем и подключаются к дифференциальному реле.

Различают две схемы построения дифференциальной защиты:

1. с циркулирующими токами;

2. с уравновешенными напряжениями.

На рис. 8.2.2. показана схема с циркулирующими токами. Для этой схемы ток протекающий по реле определяется:

(8.1.)

n_Т1=n_Т2=n_Т

При отсутствии погрешностей I₁=I₂ и I_P=0 реле не работает. Не происходит срабатывания и при качаниях в системе.

По принципу действия дифференциальная защита не реагирует на внешние КЗ, качания и токи нагрузки.

В действительности же трансформаторы тока работают с погрешностью: I₁–I₂=I_нб чтобы не произошло ложного срабатывания защиты: I_С.З.>I_{нб.макс}.

Работа схемы с циркулирующими токами при КЗ на защищаемой линии с односторонним и двусторонним питанием, показаны на рис. 8.2.3. а) и б). Ток протекающий через реле:

(8.2.)

где: I_КЗ - полный ток КЗ.

Рис. 8.2.3.

Дифференциальная защита реагирует на полный ток I_КЗ в месте повреждения, поэтому в сети с двусторонним питанием она обладает большей чувствительностью, чем токовые защиты.

Схема с уравновешенными напряжениями.

Работа дифференциальной защиты на основе схемы с уравновешенными напряжениями представлена на рис. 8.2.4.

Рис. 8.2.4.

В России а, ранее, в (СССР) применялись схемы дифференциальных защит с циркулирующими токами.