Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты

 Эта защита основана на сравнении токов в начале и конце за­щищаемого элемента. Для выполнения защиты линии на ее кон­цах устанавливаются измерительные трансформаторы тока с одинаковыми   коэффициентами трансформации.

Вторичные обмотки трансформаторов то­ка одноименных фаз и обмотка реле сое­диняются так, чтобы при коротком замы­кании вне зоны, ограниченной измери­тельными трансформаторами, ток в ре­ле отсутствовал, а при повреждении вну­три зоны был равен току короткого за­мыкания.

Применяются две возможные схемы выполнения дифференциальной защиты— с циркулирующими токами и с уравнове­шенными напряжениями. В Советском Союзе используются преимущественно за­щиты, выполненные по схеме с циркули­рующими токами (рис. 10.1). Схема по­лучается путем параллельного соединения вторичных обмоток трансформаторов то­ка ТАI, ТAII и обмотки реле тока КА. При этом ток в реле İ _р определяется с учетом принятых условных положитель­ных направлений токов İ _1Iи İ _1II по кон­цам защищаемой линии Л.

С учетом положительных направлений, указанных на рис. 10.1, a, в нормальном режиме, а также при внешних коротких замыканиях ток в реле равен геометрической разности вторичных токов:

İ _p = İ _2I – İ _2II.                          (10.1)

При равенстве первичных токов İ _1Iи İ _1II и отсутствии погреш­ностей измерительных трансформаторов вторичные токи İ _2I= İ _2II , поэтому ток в реле I _р = 0 и защита не срабатывает. В этом случае вторичные токи İ _2Iи İ _2II циркулируют только по вспомогательным проводам, соединяющим вторичные обмотки трансформаторов тока.

При повреждении в зоне (рис. 10.1,б) токи İ _1IIи İ _2II при пока­занном условном положительном направлении становятся отрица­тельными, вследствие чего токи İ _2Iи İ _2II в обмотке реле складыва­ются: İ р= İ _2I+ İ _2II = İ _2к. При одностороннем питании один из токов, например İ _2II , равен нулю. При этом ток İ _2I не может замы­каться через вторичную обмотку второго трансформатора тока, так как трансформатор тока работает, как указывалось (см. § 1.1), в режиме источника тока (сопротивление обмотки реле во много раз меньше внутреннего сопротивления трансформатора тока). Весь ток İ _2I проходит через реле. Таким образом, при коротком замыка­нии в зоне ток в реле İ _р определяется током İ _кв точке поврежде­ния. При этом защита срабатывает, если I _Р > I _cp.

Следовательно, продольная дифференциальная защита действу­ет при повреждениях в зоне и не реагирует на внешние короткие замыкания и токи нормальной работы, т.е. она обладает абсолют­ной селективностью. Эта принципиальная особенность дает воз­можность выполнять защиту без выдержки времени, а при выборке тока срабатывании — не учитывать токов нагрузки.

В действительности трансформаторы тока имеют погрешности. Поэтому, несмотря на равенство первичных токов, вторичные токи İ _2Iи İ _2II при нормальной работе и внешних коротких замыканиях не одинаковы по абсолютному значению и не совпадают по фазе и в реле появляется ток, называемый током небаланса I _нб. Для исключения неправильной работы дифференциальной защиты ток срабатывания реле должен выбираться с учетом токов небаланса.