Поперечная дифференциальная токовая защита

Принцип действия защиты и выбор тока срабатывания. Эта за­щита основана на сравнении токов одноименных фаз параллель­ных цепей с мало отличающимися параметрами. Принцип действия ее рассматривается на примере выполнения защиты сдвоенной ли­нии (рис. 10.6, а). Такие линии применяют в распределительных сетях напряжением 2—10 кВ, когда пропускная способность одной цепи оказывается недостаточной. Для осуществления защиты ис­пользуют трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации, установленные со стороны питающих шин А. Реле тока КА включается на разность токов двух одноименных фаз сдвоенной линии по схеме с циркулирующими токами. При принятом условном положительном направлении токов от шин в линию ток в реле İ _р = İ _2I – İ _2II. Поэтому, как и в продольной дифферен­циальной защите, при нормальной работе ч внешних коротких за­мыканиях (за пределами сдвоенной линии в точке K₁) по обмотке реле проходит только ток небаланса.

Ток срабатывания реле тока выбирается по условию I _с.р = k _зап I _{нб.рсч.max} при k _зап = 1,3. Максимальный расчетный ток не­баланса для защиты линий с одинаковыми параметрами определяется по выражению (10.4), в котором вместо тока I⁽³⁾ _к.вн.max принимается ток I⁽³⁾ _к.вн.max /2:

I _{нб.рсч.max} = 0,1k _одн k _ап I⁽³⁾ _к.вн.max / (2K_I).                     (10.5)

Учитывая изложенное о возможных погрешностях трансформа­торов тока и о апериодической составляющей, можно принять k _одн k _ап =1,0.

При коротком замыкании на одной из линий, например в точ­ке К₂ , равенство токов İ _2Iи İ _2II нарушается, в реле появляется ток. Если İ _р = | İ _2I – İ _2II | > İ _c.p, то реле срабатывает и отклю­чает выключатель Q линии.

Мертвая зона защиты. При удалении точки ко­роткого замыкания K₂ от места установки защиты ток в поврежденной ли­нии уменьшается, а в не­поврежденной возрастает, вследствие чего ток I _р в обмотке реле уменьшается (рис. 10.6, б) так, что при повреждении вблизи шин противоположной подстанции, он становится меньше тока срабатыва­ния. При этом защита отказывает в действии. Длина участка l _м.з, при повре­ждении в пределах ко­торого защита не работает из-за недостаточного тока в реле, на­зывается мертвой зоной поперечной дифференциальной токовой защиты.

Рис. 10.6. Поперечная дифференциальная токовая защита сдвоенных линий

Для определения мертвой зоны l _м.з токи I _1I, I _1II и I _1III пред­полагаются совпадающими по фазе. При этом падения напряжения от шин подстанции А до точки К₂ одинаковы как вдоль одной, так и вдоль другой цепи, т.е.

I _1I Z _1уд (l _л - l _м.з )= I _1II Z _1уд l _л + I _1III Z _1уд lм _.з.

После преобразования, учитывая, что İ _1I + İ _1III = İ _к , а İ _1I - İ _1II = İ _с.з, можно получить

l _м.з = (İ _с.з / İ _к )l _л .                                                      (10.6)

Согласно требованиям, длина мертвой зоны не должна превышать l _м.з < 0,1l _л.

Оценка защиты. Защита по принципу действия не защищает сборки сдвоенной линии и шины подстанции, а в случае отключения одной из цепей должна выводиться из действия, так как ее ток срабатывания в общем случае оказывается не отстроенным от тока оставшейся в работе цепи и защита не имеет выдержки вре­мени. Это, а также наличие мертвой зоны являются недостатком защиты, исключающим возможность ее применения в качестве единственной защиты сдвоенных линий.

Поперечная дифференциальная токовая защита не способна определить, на какой из параллельных цепей имеется повреждение, поэтому она не может быть использована для параллельных линии с выключателями на каждой из них, когда требуется и имеется возможность отключать только поврежденную линию. Такая воз­можность появляется и на сдвоенной линии, если разъединители в ее параллельных цепях снабжены приводами с дистанционным управлением. В этом случае действие защиты может быть согла­совано с работой устройства АПВ линии. При повреждении любой параллельной цепи защита сначала отключает выключатель Q (рис. 10.6, a), после этого отключается разъединитель QS1 или QS2 поврежденной цепи, а затем выключатель включается [8].