6.4. Дистанционная защита

Основным недостатком токовых защит является зависимость зоны их действия от тока короткого замыкания, что не позволяет в ряде случаев иметь достаточную чувствительность токовой защиты, особенно быстродействующих ее ступеней. Кроме того, в сложнозамкнутых сетях (например, в кольцевой сети с двумя источниками питания) селективность токовых защит не может быть обеспечена.

Дистанционная защита реагирует на отношение подведенных к измерительному органу защиты напряжения и тока, т.е. на сопротивление. Режим короткого замыкания отличается от нормального режима работы сети пониженным значением напряжения и повышенным значением тока. Следовательно, сопротивление на входе измерительного органа защиты при коротком замыкании меньше, чем в нормальном режиме. Это обстоятельство и используется для выявления КЗ.

Дистанционная защита по сравнению с токовыми защитами обладает большей чувствительностью, имеет стабильную зону действия, однако она значительно более дорогая и технически сложная.

6.5. Продольная дифференциальная токовая защита

Селективность токовых защит и дистанционной защиты обеспечивается соответствующим выбором параметров их срабатывания, т.е. это защиты с относительной селективностью. Продольная дифференциальная токовая защита не реагирует на внешние короткие замыкания по принципу действия, т.е. относится к защитам с абсолютной селективностью, а следовательно, является быстродействующей защитой.

Измерительный орган (реле тока) продольной дифференциальной токовой защиты включается на разность токов по концам защищаемого объекта (рис. 6.5, а).

Рис.6.5. Продольная дифференциальная токовая защита: а – схема включения реле тока защиты; б векторная диаграмма токов при внешнем КЗ ( точка К1); в – векторная диаграмма токов при КЗ в защищаемом объекте (точка К2); ЭС1, ЭС2 – питающие энергосистемы; Q1, Q2– выключатели защищаемого объекта; ТА1, ТА2 – трансформаторы тока; КА – реле тока защиты; - токи на входе и выходе защищаемого объекта; - вторичные токи трансформаторов тока; - ток в реле тока защиты.

Различные модификации продольной дифференциальной токовой защиты широко используются для защиты от коротких замыканий генераторов, трансформаторов, сборных шин, мощных электрических двигателей и других объектов. Реализация такой защиты на линии электропередачи встречает серьезные трудности, связанные с большой протяженностью этого защищаемого объекта. Необходимость прокладки вдоль защищаемой линии электропередачи проводной линии связи, требуемой для объединения вторичных обмоток трансформаторов тока защиты, усложняет и удорожает защиту, а также значительно снижает ее надежность. Поэтому продольная дифференциальная токовая защита используется для защиты линий электропередачи протяженностью не более 15 км и только в случае необходимости отключения короткого замыкания без выдержки времени.

6.6. Поперечная дифференциальная токовая защита

Принцип действия этой защиты основан на сравнении токов параллельно включенных элементов энергосистемы, например токов двух линий электропередачи, коммутируемых одним выключателем (сдвоенная линия) (рис. 6.6). В измерительном органе защиты (реле тока КА) проходит разность токов параллельно работающих линий I_р = I₁ – I₂. Если параметры защищаемых линий одинаковы, ток в измерительном органе защиты в рабочем режиме и при внешнем коротком замыкании (точка К1 на рис.6.6) принципиально равен нулю. При коротком замыкании на одной из линий (точка К2 на рис. 6.6) разность токов I₁ – I₂ ≠ 0 и защита срабатывает.

Рис.6.6. поперечная деффиринциальная токовая защита сдвоенной линии: КА – реле тока; - вторичные токи трансформаторов тока ТА1 и ТА2; - ток в реле тока защиты.

Ток срабатывания защиты отстраивается от тока небаланса, обусловленного погрешностями трансформаторов тока защиты и имеющего максимальное значение при прохождении по защищаемой сдвоенной линии тока внешнего короткого замыкания.

Поперечная дифференциальная токовая защита обладает абсолютной селективностью, т.е. является быстродействующей защитой. К недостаткам этой защиты относятся наличие «мертвой зоны» при коротком замыкании в конце защищаемой линии, а также то обстоятельство, что защита не указывает, какой из параллельно работающих элементов поврежден.

Для защиты параллельных линий, каждая из которых коммутируется своими выключателями, поперечная дифференциальная токовая защита оснащается измерительным органом направления мощности, что позволяет выявить и отключить только поврежденную линию. Защита устанавливается на обоих концах защищаемых линий. Ток срабатывания поперечной дифференциальной токовой направленной защиты параллельных линий отстраивается не только от тока небаланса при внешнем КЗ, но и от рабочего тока, так как при оперативном отключении одной из параллельных линий разность токов линий, на которую реагирует защита, оказывается равной рабочему току. Во избежание неселективного срабатывания при внешнем коротком замыкании защита при отключении одной из параллельных линий выводится из работы.

Поперечная дифференциальная токовая защита, естественно, не может быть единственной защитой от коротких замыканий параллельно включенных элементов энергосистемы и должна использоваться совместно с другими устройствами релейной защиты.