Лекция 13. Поперечные дифференциальные токовые защиты

Поперечная дифференциальная токовая защита. Попереч­ные дифференциальные защиты выполняются в виде дифференци­альных - токовой и токовой направленной, а также балансной защит. Они служат для защиты двух (и более) параллельных линий, а также для защиты от витковых замыканий обмотки статора син­хронного генератора, имеющей параллельные ветви. Эта защита основана на сравнении токов одноименных фаз параллель­ных цепей, с мало отличающимися параметрами. Принцип действия ее рассматривается на примере выполнения защиты сдвоенной линии (рисунок 13.1, а). Такие линии применяют в распределитель­ных сетях напряжением 3—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 I_P=I₂₁- I_2II. Поэтому, как и в продольной дифференциальной защите, при нормальной работе и внешних коротких замыканиях (за пределами сдвоенной линии в точке К₁) по обмотке реле проходит только ток неба­ланса.

Рисунок 13.1 - Поперечная диффе-ренциальная токовая защита сдвоенных линий

Ток срабатывания реле тока выбирается по условию I_с._р = K_отсI_{нб рсч mах} при k_отс= 1,3. Максимальный расчетный ток неба­ланса для защиты линий с одинаковыми параметрами определя­ется по выражению, в котором вместо тока I ⁽³⁾_{к.вн max} прини­мается ток I ⁽³⁾_{к.вн max} /2:

Учитывая изложенное, о возможных погрешностях трансформа­торов тока и об апериодической составляющей, можно принять

K_однK_ап= 1,0.

При коротком замыкании на одной из линий, например в точ­ке K₂ , равенство токов I_2Iи I_2IIнарушается, в реле появляется ток. Если I_Р=׀I₂₁— I₂₁₁׀ ≥Iс.р, то реле срабатывает и отключает выключатель Q линии.

Мертвая зона защиты. При удалении точки короткого замыка­ния К₂ от места установки защиты ток в поврежденной линии уменьшается, а в неповрежденной возрастает, вследствие чего ток I_р в реле уменьшается (рисунок 13.1,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.

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.

После преобразования, учитывая, что I₁₁ + I₁₁₁ = I_к, а I₁₁ - I₁₁₁ = I_с.з, получаем

l_м.з = (I_с.з / I_к ) l_л

Согласно требованиям, длина мертвой зоны не должна превышать l_м.з ≤0,1·l_л. Поперечная дифференциальная токовая направленная защита. Поперечная дифферен­циальная токовая защита приобретает способность определять по­врежденную линию после включения в ее схему органа направ­ления мощности. Таким образом, защита имеет два органа — измерительный орган тока (пусковой) и направления мощности (избирательный). Орган направле­ния мощности позволяет защите определять поврежденную линию. Защита устанавливается с обеих сторон двух параллельных линий, присоединенных к шинам через отдельные выключатели (рисунок 13.2,а).

Рисунок 13.2 - Поперечная дифференциальная токовая направленная защита

Из рассмотрения векторных диаграмм токов и напряжений (рисунок 13.2, 6, в) следует, что при коротких замыканиях на защи­щаемых линиях реле направления мощности четко определяют поврежденную линию. Пусковой орган защиты служит для пуска ее в действие толь­ко при возникновении повреждения на одной из защищаемых ли­ний. Балансная защита. Балансная защита сравнивает абсолютные значения токов одноименных фаз параллельных линий. Защита действует на отключение той линии, абсолютное значение тока в которой больше. В связи с этим она не имеет мертвой зоны.

Литература 1осн [320-325], 2 осн [217-232]. Контрольные вопросы: 1. Назначение поперечной дифференциальной токовой защиты. 2. Мертвая зона поперечной дифференциальной защиты. 3. Объясните принцип поперечной дифференциальной защиты.