Система с механическим торможением.

М_р≥М_Т+М_n – работает.

Рис.2.

1. Трехстержневой БНТ. ω_диф – дифференциальная обмотка.

Система сочетает принцип БНТ и принципы реле с торможением: большинству току небаланса соответствует автоматически больший ток торможения в тормозных обмотках.

Т.к. I_нб~I_{кзвнеш(К1)}

I_торм~I_{внеш(К1)}

При КЗ в зоне К2 (рис.1) ток меняет свое направление ( - ) защита действует, т.к. Е_т1 + Е_т2

2. 2 – электромагнитный тормоз, т – контактная система

3 – рабочее

4 – пружина.

При КЗ в зоне (К2) – реле действует, но остается тормозной момент, что снижает чувствительность.

1). При внешнем КЗ в переходной период (К1) имеет место апериодическая, которая сильно намагничивает ТТ в плечах ДЗ и вызывает появление больших токов намагничивания. За счет этих токов намагничивания диф. обмотка имеет место большой ток не баланса, однако этот ток не баланса в этой ситуации не трансформируется. В рабочею обмотку, т.е. принцип работы системы в этом случае аналогичен принципу работы БНТ. При внешних КЗ в установившемся режиме если полупериод уже прошел апериодическую составляющую тока КЗ исчезло, однако внешние КЗ не отключаются по каким – то причинам. Таким образом имеет место большое значение периодическая составляющая. Эта составляющая сильно намагничивает ТТ в плечах ДЗ, и вызывает большие токи намагничивания и появление большого тока не баланса в диф. обмотке. Однако ток в тормозных обмотках в этом режиме также велик. Магнитный поток от них складывается, в результате магнитопровод БНТ по прежнему сильно насыщен. R_мг мало, а коэффициент трансформации велик, поэтому ток не баланса по прежнему плохо трансформируется в рабочую обмотку и реле КА загрублено. Таким образом КА автоматически загрубляется и в таком режиме с помощью большого тока торможения и всей системы в этом случае сочетает и отстраивается диф. реле с торможением. И так система с магнитным торможением сочетает в себе БНТ и диф. реле с торможением.

При КЗ ток в правой половине обмотке меняет направление и наводимый им магнитный поток направлению встречно магнитному потоку наводимому току в левой тормозной обмотке. Эти потоки взаимно компенсируют друг друга и не подмагничивают магнитопровод БНТ, поэтому имеет место хорошая трансформация из диф. обмотки в рабочую и реле не загрубляется.

В диф. обмотке сумма токов, поступ. из плеч ДЗ, а в рабочей обмотке сумма Е, наводимые этими токами.

2). При внешнем КЗ в рабочей обмотке появляется ток небаланса и реле загрубляется. При реле в зоне в диф. (раб) обмотке сумма токов пост. из плеч ДЗ, но и в тормозной обмотке проходит ток, однако соотношение витков рабочей и тормозной обмоток подбирается так, что рабочий момент больше тормозного, благодаря чему реле срабатывает и все же это является недостатком такого реле, т.к. это загрубляет защиту (чего не должно быть при КЗ в зоне)

43. Поперечная дифференциальная токовая защита. Принцип действия, схема, расчет и оценка защиты.

Принципы действия защиты. Токовая поперечная дифференциальная РЗ предназначена для параллельных ЛЭП с общим выключателем. При одностороннем питании параллельных ЛЭП РЗ устанавливается только со стороны источника питания, а в сети с двусторонним питанием – с обеих сторон параллельных ЛЭП.

Схема РЗ для одной фазы изображена на рис.10.16. На одноименных фазах каждой ЛЭП устанавливаются ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации КII = КIII= KI.Вторичные обмотки трансформаторов тока I и IIсоединяются разноименными зажимами по схеме с циркуляцией токов в соединительных проводах, и параллельно к ним включается обмотка токового реле 1. Из токораспределения, приведенного на рис.10.16 для нормального режима, внешнего КЗ и качаний, видно, что ток вреле

(10.20)

В этих режимах II = III,поэтому при отсутствии погрешностей ТТ Iр = 0, и РЗ не работает. Следовательно, по своему принципу действия рассматриваемая РЗ не реагирует на внешние КЗ и нагрузку. Поэтому ее выполняют без выдержки времени и не отстраивают от токов нагрузки. В действительности в реле протекает ток небаланса Iнб, вызванный погрешностью ТТ I'нб и некоторым различием первичных токов , обусловленным неточным равенством сопротивлений ЛЭП. Ток срабатывания реле Iс.р должен быть больше максимального тока небаланса:

(10.21)

В случае повреждения одной из параллельных ЛЭП, например WI(рис.10.16, б), ток II в поврежденной ЛЭП становится больше тока во второй ЛЭП (II > III),и в реле появляется ток

(10.22)

При токе в реле Ip > Ic.pРЗ действует и отключает общий выключатель обеих ЛЭП.

Мертвая зона защиты. По мере удаления точки КЗ от места установки РЗ (рис.10.17) соотношение токов IIи IIIпо поврежденной и неповрежденной ЛЭП изменяется. Эти токи направляются к точке К по двум параллельным ветвям и распределяются по ним обратно пропорционально их сопротивлениям ZIи ZII:

II/III= ZI/ZII ,

где ZI = Zл – ZBK, a ZII = Zл + ZBK.

При перемещении точки К в сторону подстанции В сопротивление ZI возрастает, a ZII снижается, соответственно этому II уменьшается, III увеличивается, а ток в реле РЗ Iр = II – III постепенно понижается и при КЗ на шинах В становится равным нулю (рис.10.17, б). В результате этого, при повреждениях на некотором участке вблизи подстанции В (рис.10.17, а, б) ток Iр оказывается меньше тока срабатывания РЗ Iс.з, и она перестает работать. Границей действия РЗ является точка КЗ, отстоящая от шин противоположной подстанции В на расстояние т, где Iр = Iс.з (рис.10.17, б). Таким образом, РЗ, реагирующая на разность токов параллельных ЛЭП II – III, не может охватить своей зоной действия защищаемые ЛЭП полностью. Участок ЛЭП вблизи шин противоположной подстанции, при КЗ в пределах которого ток в реле недостаточен для его срабатывания, называется мертвой зоной РЗ. Наличие мертвой зоны является недостатком поперечной дифференциальной РЗ. Для отключения КЗ в мертвой зоне требуется дополнительная РЗ.

Длина мертвой зоны m определяется на основе следующих соображений. Токи по WIи WII(рис.10.17) обратно пропорциональны сопротивлениям или длинам ветвей от шин, где установлена РЗ, до точки КЗ. При КЗ на границе мертвой зоны в точке MII/III = (l+ т)/(l– т), где l – длина ЛЭП.

Преобразуя это выражение, находим m(II + III) = l(II – III). Учитывая, что II + III = Iки что при КЗ на границе мертвой зоны ток в реле равен II – III = Iс.э, получаем тIк= lIс.э, откуда длина мертвой зоны

(10.23)

Для упрощения расчета мертвой зоны ток Iк определяется при КЗ на шинах противоположной подстанции, а не на границе мертвой зоны. Защиту принято считать эффективной, если мертвая зона ее не превосходит 10%. При отключении одной из параллельных ЛЭП поперечная дифференциальная защита должна выводиться из действия.

Схема защиты. В сетях с малым током замыкания на землю (т.е. с изолированной нейтралью или заземленной через ДГР) РЗ выполняется на двух фазах. В сетях с глухозаземленной нейтралью РЗ устанавливается на трех фазах. В этом случае ТТ на каждой ЛЭП соединяются по схеме полной звезды с нулевым проводом. Для отключения РЗ при отключении одной из параллельных ЛЭП устанавливается отключающее устройство (SX на рис.10.18). В дополнение к отключающему устройству можно предусматривать автоматическое отключение РЗ вспомогательными контактами SQ1 и SQ2 на разъединителях.

Оценка защиты. Токовая поперечная дифференциальная РЗ относится к числу простых и надежных устройств, важным достоинством ее является быстродействие. Недостатком РЗ являются наличие мертвой зоны и необходимость отключения РЗ при отключении одной из параллельных ЛЭП. Кроме поперечной дифференциальной РЗ на параллельных ЛЭП необходимо предусматривать дополнительную РЗ, действующую при КЗ на шинах противоположной подстанции, в мертвой зоне, а также при выводе из работы одной ЛЭП.