Принцип действия токовой поперечной дифференциальной защиты

При одностороннем питании параллельных линий защита устанавливается только со стороны источника питания, а в сети с двусторонним питанием – с обеих сторон параллельных линий.

Схема защиты для одной фазы

На одноименных фазах каждой линии устанавливаются ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации. Вторичные обмотки ТТ соединяются разноименными зажимами по схеме с циркуляцией токов в соединительных проводах. Параллельно проводам включается обмотка токового реле КА.

В нормальном режиме и при внешнем к.з. ток в реле:

При отсутствии погрешностей у ТТ ток в реле равен нулю и защита не срабатывает.

Таким образом, поперечная диф.защита по принципу действия не реагирует на нагрузку, внешние к.з. и качания. Поэтому она выполняется без выдержки времени и не отстраивается от тока нагрузки.

Реально в реле протекает ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформаторов тока ( ) и отличием первичных токов из-за различий сопротивлений линий: .

Ток срабатывания реле должен быть больше максимального тока небаланса

.

При к.з. на первой линии

ток в поврежденной линии становится больше тока во второй линии, поэтому в дифференциальном реле будет протекать ток.

Если ток в реле больше тока срабатывания реле, то оно сработает и отключит выключатель.

Величина тока в реле зависит от того, на каком расстоянии от защиты произошло к.з. Поэтому при к.з. на некотором участке у шин противоположной подстанции ток в реле меньше тока срабатывания реле и защита не работает.

Защита, реагирующая на разность токов параллельных линий, не защищает полностью линий.

Мертвая зона защиты

При удалении точки к.з. от места установки защиты величина токов по линиям изменяется обратно пропорционально сопротивлениям до точки к.з.

При перемещении точки к.з. к шинам подстанции В ток в первой линии уменьшается, а во второй – растет. Ток в реле, равный разности токов линий – снижается.

Участок m линий, при к.з. в пределах которого ток в защите недостаточен для ее срабатывания, называется мертвой зоной защиты.

Определим длину мертвой зоны защиты.

При расчете мертвой зоны для упрощения ток I_K определяется при к.з. на шинах противоположной подстанции, а не на границе мертвой зоны.

При отключении одной из параллельных линий поперечная дифзащита превращается в мгновенную МТЗ оставшейся в работе линии, а поэтому она будет действовать неселективно. Для предотвращения неселективного действия защита должна выводиться из действия.

Полная схема защиты двух параллельных линий.

МТЗ на КАТ1 и КАТ2 защищает полностью обе линии, т.е. при к.з. в мертвой зоне диф.защиты будет работать МТЗ со своей выдержкой времени. При работе только одной линии диф.защита автоматически выводится из действия путем размыкания вспомогательных контактов SQS1 или SQS2.

Направленная поперечная диф.Защита двух параллельных линий

Защита должна выбирать поврежденную линию и отключать только её.

Направление тока в дифференциальной цепи зависит от того, на какой из линий произошло к.з. Поэтому поперечная диф.защита дополняется реле направления мощности. Защита срабатывает при одновременном замыкании контактов токового реле (пусковой орган) и одного из контактов реле направления мощности.

Ток в реле КА и КW изменяется по величине и направлению, в зависимости от того на какой линии произошло к.з. Соответственно замыкаются контакты КА.1, а также KW.1 или KW.2. Появляется ток в YAT1 или YAT2.

При к.з. на одной из линий (обе защиты имеют достаточную чувствительность к возникшему к.з.), защиты в начале и в конце линии срабатывают одновременно и отключают выключатели.

Направленная поперечная диф.защита, также как и токовая имеет «мертвую» зону. Но направленная защита не отказывает, а действует каскадно.

При к.з. в мертвой зоне защиты питающей подстанции А сначала срабатывает защита приемного конца и отключает Q4, это приводит к увеличению тока в реле КА1 и срабатыванию защиты подстанции А и отключению выключателя Q2.

Участки линий вблизи шин подстанций, при повреждении на которых защита действует каскадно, называются зоной каскадного действия.

Недостатки защиты.

1. Из-за наличия зоны каскадного действия время действия защиты увеличивается в 2 раза при к.з. в этой зоне.

2.Защита имеет «мертвую» зону органа направления мощности.

3. При сложных повреждениях защита может действовать неселективно.