Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты.

Продольная дифференциальная токовая защита основана на сравнении токов в начале и конце защищаемого элемента. Для выполнения защиты линии на ее концах устанавливаются измерительные трансформаторы тока с одинаковым коэффициентом трансформации. Вторичные обмотки трансформаторов тока одноименных фаз и реле соединяются с помощью вспомогательных проводов так, чтобы при коротком замыкании вне защищаемой 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 нашей стране используются преимущественно защиты, выполненные по схеме с циркулирующими токами (рис. 14.1). Схема получается путем параллельного соединения вторичных обмоток трансформаторов тока TAI, ТАII и реле тока КА. При этом ток в реле I_р определяется с учетом принятых условных положительных направлений токов I_1I и I_1II по концам защищаемой линии Л.

С учетом положительных направлений, указанных на рис. 14.1, а, ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов:

I_p=I_2I+I_2II (14.1)

Рис. 14.1. Распределение токов в схеме продольной дифференциальной защиты с циркулирующими токами и их векторные диаграммы

При коротком замыкании в защищаемой зоне l, ограниченной трансформаторами тока TAI и ТАII (точка K₁) токи I_1I и I_1II от источников питания направляются в точку повреждения т.е. имеют положительное направление (рис. 14.1, а), вследствие чего токи I_2I и I_2II в реле в соответствии с выражением (14.1) складываются I_р=I_2I+I_2II=I_2к. При одностороннем питании один из токов, например I_1II, равен нулю, поэтому вторичный ток I_2II отсутствует. При этом ток I_2I не может замыкаться через вторичную обмотку трансформатора тока ТАII, так как трансформатор тока работает, как указывалось, в режиме источника тока (сопротивление токовых цепей реле во много раз меньше внутреннего сопротивления трансформатора тока). Весь ток I_2I проходит через реле. Таким образом, при коротком замыкании в зоне ток в реле определяется током I_к в точке повреждения. При этом защита срабатывает, если I_р≥I_ср. В нормальном режиме работы, при качаниях, а также при внешних коротких замыканиях (точка К₂) первичные токи I_1I и I_1II равны и сдвинуты по фазе на угол π. Если не считаться с погрешностями трансформаторов тока, то I_2I=-I_2II (рис. 14.1, б), поэтому в соответствии с (14.1) ток в реле I_р=0 и защита не срабатывает. Следовательно, продольная дифференциальная защита действует при повреждении в зоне и не реагирует на внешние короткие замыкания, токи качаний и токи нормальной работы, т. е. она обладает абсолютной селективностью. Эта принципиальная особенность дает возможность выполнить защиту без выдержки времени, а при выборе тока срабатывания не учитывать токов качаний и нормального режима. В действительности трансформаторы тока имеют погрешности. Поэтому, несмотря на то что в указанных режимах первичные токи I_1I и I_1II равны и сдвинуты по фазе на угол π, вторичные токи I_2I и I_2II не одинаковы по абсолютному значению и сдвинуты по фазе на угол, отличной от π. В связи с этим в реле появляется ток, называемый током небаланса I_нб. Для исключения неправильной работы дифференциальной защиты ток срабатывания реле должен выбираться с учетом тока небаланса.