75. Дифференциальные защиты

Одним из видов защит, позволяющих выпол­нять откл-е без выдержки времени при к.з. в любой точке защищаемого эл-та явля­ются диф. защиты. Принцип д-вия продольных диф защит основан на сравнении величин и фаз токов в начале и конце защищаемого эл-та.

Диф защиты делятся на продольные и поперечные. В продольных дифзащитах токи сравниваются по концам защищаемого элемента (линии, трансформатора и др.), а в поперечных дифзащитах токи сравниваются в параллельных ветвях защищаемого элемента (параллельных линиях, параллельных ветвях обмотки статора генератора).

Сравнение величин и направлений токов производится в реле, которое под­ключается к вторичным обмоткам одина­ковых трансформаторов тока (ТА), уста­новленных с обеих сторон защищаемого элемента и соединенных между собой проводами. Соединение выполняется та­ким образом, чтобы при к.з. К1 в реле протекала разность токов I₁ и I₂, I_р = I₁-I₂, а при к.з. К2 I_р = I₁ +I₂ (см. рис. 49).

В нормальном режиме и при к.з. К1 (рис. 49, а) в реле протекает ток Iр =I'-I" при

I₁ = I₂ и условии, что ;f_i = 0, I_р = 0, т.е. реле не работает.

При к.з. в зоне защиты (рис. 49, б) I_р =I' + I" > 0 и реле работает, отключая защи­щаемый элемент с обеих сторон без выдержки времени. Продольная дифзащита - абсолютно селективная.Зона защиты охватывает участок сети, расположенный между ТА.

Рис.49 Принцип действия продольной защиты:

а - к.з. вне зоны защиты; б - к.з. в зоне защиты

В реальных системах дня реальных ТА (токовая погрешность ТА) и при внешних к.з. и нормальных режимах. С учетом токовой погрешноститогда

.

При условии, что I₁ = I₂ , по реле протекает ток

называемый током небаланса.

Для того чтобы защита не работала при внешних к.з., I_сз > I_неб.mах. При определении I_сз учитывают следующие условия:

1) ,kн = 1,21,3

2) . В расчете из условий 1 и 2 выбирают наибольшее значение и его принимают за оконча­тельное значениеI_сз.

От величины I_нeб зависит чувствительность защиты. Проанализируем основные при­чины существования I_неб и способы его снижения.

1) неидентичностью ТА;

2) I_неб резко возрастает в первый момент к.з. 3) на увеличение I_неб оказывает влияние остаточное намагничивание сердечников ТА.

Для снижения I_неб необходимо:

1) подбирать ТА с идентичными характеристиками намагничивания;

2) ТА должны иметь зону насыщения при большом значении I_кз. 3) производить отстройку от I_ап, возникающего в первый момент к.з

Еще один способ увеличения k_ч дифзащит состоит в использовании маг­н. торможения

Применение торможения позволяет снизить I_сз, поскольку его можно не отстраивать от I_неб при внешних к.з.

Поперечные диф защиты. Принцип действия поперечных дифзащит ос­нован на сравнении величин токов в одноименных фазах двух параллельных линий или в двух параллельных ветвях статорной обмотки генератора.

ТА установлены в одноименных фазах двух ЛЭП, при­чем ,. Реле включено на разность токовI₁-I₂

В нормальном режиме и при внешних к.з. К1 для идеаль­ных ТА (рис. 55) . Данное равенство справедливо, еслии токовая погрешность ТАf_i= 0.

При к.з. на одной из линий (К2) (рис. 55) ток I₁ > I₂, Ip  0 и защита подействует на отключение Q₁ без выдерж­ки времени. Поскольку в реальных условиях существует неко­торая разница в ииf_i= 0, в нормальных режимах и при внешних к.з. протекает ток, который называют током небаланса I_неб:, гдеI_неб обусловлен погрешностью ТА; - обусловлен неравенством сопротивлений линий.

Первое условие определения I_сз: I_сз = k_нI_неб.

Второе условие - I_сз = k_нI_нагр._mах, где I_{нагр.mах} - суммарный ток нагрузки парал­лельных линий. Это условие предотвращает срабатывание защиты при отключении ЛЭП с противоположного конца.

Третье условие является условием недействия защиты при отключении одной из ЛЭП и внешнем к.з.

Сущ-ным недостатком поперечной дифзащиты явл-ся мертвая зона, которая нах-ся у шин противоположной подстанции. Наличие мертвой зоны объясняется тем, что при к.з. на шинах (точка КЗ на рис. 55) вблизи шин ПС 2 токи по линиям мало отли­чаются друг от друга. Ток реле , и возможны случаи, когда, а это при­водит к недействию защиты в пределах защищаемых линий. Величину «мертвой зоны»

Поперечные диффзащиты на ЛЭП не получили широкого распростране­ния из-за следующих недостатков: наличие «мертвой зоны» и зоны каскадного дейс-я, от­н-но невысокое значение коэф-та чувст-ти, поскольку I_сз рассчиты­вается по усл-ю отстройки от I_{нагр.mах}. Кроме того, поперечная дифзащита может быть установлена только на параллельных линиях одинаковой длины, имеющих одинаковое со­противление.

Продольные дифзащиты применяются в качестве основных защит трансф-ов, генераторов, системы сборных шин. На ЛЭП их применение ограничено наличием соедини­тельных проводов, подключаемых к вторичным обмоткам ТА. При большой длине ЛЭП со­единительные провода имеют большую длину, что значительно увеличивает вторичную на­грузку ТА и их погрешности, поэтому продольные дифзащиты можно устанавливать на ЛЭП, длина которых не превышает 10 км.