Продольная дифференциальная защита

Основной защитой от междуфазных коротких замыканий генераторов является продольная дифференциальная защита, схема которой дана на Рис. 6.13.

Рис. 6.13. Схема продольной дифференциальной защиты генератора:

а- принципиальная; б - развернутая

Реле тока включаются на разность токов трансформаторов тока ТАI и ТАII, установленных со стороны основных выводов генератора и со стороны нейтрали. При этом зона защиты находится между двумя комплектами трансформаторов тока; для ее увеличения одни комплект трансформаторов тока устанавливается возможно ближе к выключателю. Защита действует на отключение генератора и автомата гашения поля (АГП), а также на остановку турбины.

При внешнем КЗ ток в первичных обмотках трансформаторов тока ТАIи ТАII одинаков, а ток и реле равен разности вторичных токов этих трансформаторов тока, т. е. току небаланса. При внутренних КЗ токи в первичных обмотках трансформаторов тока ТАI и ТАII различны; при этом ток в реле равен сумме вторичных токов трансформаторов тока. Защита не должна действовать при внешних КЗ, поэтому ее ток срабатывания должен удовлетворять условию:

I_с,з > I_нбmax.

Значение тока небаланса зависит от идентичности характеристик трансформаторов тока, сопротивлений плеч защиты, а также от токов в первичных обмотках трансформаторов тока (увеличивается с их увеличением).

Практически ток срабатывания защиты находится по выражению

I_с,з = k_отсk_aI_нбmax = k_отсk_ak_однεI_kmax,

где k_отс = 1,2 - коэффициент отстройки; k_a - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе КЗ; k_одн = 0,5 ¸ 1 - коэффициент однотипности характеристик трансформаторов тока; ε – погрешность трансформаторов тока; I_kmax - наибольшее начальное действующее значение тока трехфазного КЗ генератора при КЗ на его выводах.

Дифференциальная защита является быстродействующей защитой, работающей без выдержки времени; селективность ее действия обеспечивается самой схемой защиты. Для повышения чувствительности защиты реле тока включают через быстронасыщающиеся трансформаторы тока (БНТ), практически запирающие защиту, если в токе КЗ есть значительная апериодическая составляющая. При этом можно принять k_a = 1. Наличие в схеме БНТ позволяет эффективно отстроиться от бросков тока небаланса при внешних КЗ, но приводит к увеличению на 1 ¸ 1,5 периода времени действия защиты при внутренних КЗ.