101. Назначение, виды и принцип действия дифференциальных защит.

Для защиты элементов электрических установок широко используется дифференциальный принцип, на котором осуществляются продольные и поперечные дифференциальные защиты, которые обладают большой селективностью.

Продольные дифференциальные токовые защиты используются в основном для защиты элементов с сосредоточенными параметрами, например, трансформаторов. Они могут применяться также для защиты линий небольшой длины. Поперечные дифференциальные защиты вы-

полняются в виде дифференциальной токовой и токовой направленной, а также балансной защит. Они служат для защиты двух (и более) параллельных линий, а также для защиты от витковых замыканий обмотки статора синхронного генератора, имеющей параллельные ветви.

4.2. Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты

Продольная дифференциальная токовая защита основана на сравнении токов в начале и конце защищаемого элемента. Вторичные обмотки трансформаторов тока с одинаковым коэффициентом трансформации, установленные в начале и конце защищаемого элемента, и реле с помощью вспомогательных проводов соединяются так, чтобы при КЗ вне защищаемой зоны, ограниченной измерительными трансформаторами, ток в реле отсутствовал, а при повреждении внутри зоны был равен току КЗ. Применяются две возможные схемы выполнения дифференциальной защиты – с циркулирующими токами и с уравновешенными напряжениями. В нашей стране преимущественно используются защиты по схеме с циркулирующими токами (рис. 4.1). Схема получается путем параллельного соединения вторичных обмоток трансформаторов тока ТАI, ТАII и реле тока КА. При этом ток в реле Iр определяется с учетом принятых условных положительных направлений токов I1I и I1II по концам защищаемого элемента.

Согласно рис. 4.1 ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов:

П ри КЗ в защищаемой зоне L (точка К1) токи I1I и I1II от источников питания направляются в точку повреждения, т. е. имеют положительное направление (рис. 4.1, а) и в соответствии с выражением (4.1) складываются:

При одностороннем питании один из токов, например, I1II = 0, следовательно, и I2II = 0. При этом I2I не может замыкаться через вторичную обмотку ТАII, т. к. сопротивление токовых цепей реле много меньше внутреннего сопротивления трансформатора тока. Весь ток I2I проходит через реле.

Таким образом, при КЗ в зоне ток в реле определяется током Iкз в точке повреждения. При этом защита срабатывает, если Iр ≥ Iс.р. В нормальном режиме работы, при качаниях, а также при внешних КЗ (точка К2) I1I = – I1II, т. е. сдвинуты по фазе на 180о.

Если не считаться с погрешностями трансформаторов тока, то I2I = – I2II (рис. 4.1, б), поэтому в соответствии с выражением (4.1) ток в реле Ip = 0 и защита не срабатывает. Следовательно, продольная дифференциальная защита действует при повреждениях в зоне и не реагирует на внешние КЗ; токи качаний и токи нормальной работы, т. е. она обладает большой селективностью. В действительности трансформаторы тока имеют погрешности. Поэтому, при равенстве первичных токов I1I и I1II и их сдвиге по фазе на угол π, вторичные токи I2I и I2II не одинаковы по абсолютному значению и сдвинуты по фазе на угол, от

личный от π. В связи с этим при внешнем КЗ в реле появляется ток, называемый током небаланса. Для исключения неправильной работы дифференциальной защиты ток срабатывания реле должен выбираться с учетом тока небаланса.