Выполнение и область использования поперечных дифференциальных токовых направленных защит

 

Поперечные дифференциальные токовые направленные защиты выполняются на основе общих положений, изложенных выше (см. гл. 6 и § 10.7). Для примера рассмотрим одну из них.

Защита на переменном оперативном токе для сетей с изолиро­ванными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтра­лями. Пусковой орган защиты выполняется на электромагнитных реле тока КА1 и КА2 типа РТ-40, включенных на разности токов одноименных фаз (фазы А — трансформаторы тока ТАI1 и TAII1 и фазы С — трансформаторы тока TAI2 и TAII2) параллельных                       линий (рис. 10.11, a, б, в). В качестве избирательных органов использованы реле направления мощности KW1 и KW2 двустороннего дейст­вия типа РБМ. Реле вклю­чаются  по 90-градусно.й схеме на разности токов од­ноименных фаз (А и С) па­раллельных линий и соот­ветствующие междуфазные напряжения. В схеме защи­ты предусматривается пофазный пуск реле направле­ния мощности. Это исключа­ет возможность неправиль­ной работы защиты при двухфазных коротких замы­каниях, при которых ре­ле направления мощности, включенное на ток неповрежденной фазы, может по­действовать на отключение неповрежденной линии под влиянием тока небаланса и при каскадном отключении короткого замыкания под влиянием тока в неповрежденной фазе.

 

Рис. 10.11. Принципиальная схема двухфазной поперечной дифференциальной токовой направленной защиты параллельных линий, выполненной на оперативном переменном токе

 

Защита выполнена по схеме с дешунтированием электромагни­тов отключения выключателей. Для этой цели используются про­межуточные реле KL1—KL4 типа РП-341. Реле K.L1 и KL2 вклю­чаются в цепи трансформаторов тока ТАI1, TAI2 и при срабатыва­нии отключают линию Л1, а реле KL3 и KL4 включаются в цепи трансформаторов тока TAII1 и TAII2 и действуют на отключение линии Л2. Эти реле управляются замыкающими контактами реле КА1 и КА2 пускового органа, реле KW1 и K.W2 органа направле­ния мощности и реле времени КТ, которое вводит в действие за­щиты замедление около t _с.з = 0,1 с для отстройки защиты от ра­боты разрядников. В цепи управления включены последовательно соединенные вспомогательные контакты выключателей Q1, Q2, разрывающие цепь при отключении одного из выключателей. Для фиксации срабатывания защиты предусматриваются указательные реле КН1—КН4.

Оценка и область использования. Поперечная дифференциаль­ная токовая направленная защита сравнительно проста. Ее поло­жительными качествами являются также быстродействие, нереаги­рование на качания и, как правило, достаточно высокая чувстви­тельность. Однако защита имеет и ряд недостатков. Прежде всего это наличие мертвой зоны по напряжению и зоны каскадного дей­ствия. Принципиальным недостатком защиты является возмож­ность неправильного действия, сопровождающегося отключением обеих линий при обрыве проводов одной из защищаемых линий с односторонним коротким замыканием. Устранение этого недо­статка связано с усложнением защиты и, как правило, не выпол­няется.

В сетях с изолированными или заземленными через дугогася­щие реакторы нейтралями в режиме каскадного действия защита может отключать обе линии при двойном замыкании на землю, когда одно место повреждения находится на одной из параллель­ных линий, а другое — вне их. Поперечная дифференциальная то­ковая направленная защита по принципу действия является защи­той двух параллельно работающих линий и при отключении одной из них защита автоматически выводится из действия. Поэтому на­ряду с поперечной дифференциальной защитой на линиях должна предусматриваться дополнительная защита, которая также являет­ся резервной к защитам смежных элементов.

Опыт эксплуатации поперечной дифференциальной токовой на­правленной защиты показывает, что ряд из отмеченных недостатков проявляются очень редко. Поэтому эти защиты используются в качестве основных защит линий в сетях напряжением до 35 кВ.

 

Балансная защита

 

Принцип действия. Балансная защита осуществляет сравнение абсолютных значений 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. На линиях с односторонним питанием ее можно устанавли­вать только со стороны источника питания. Широкого применения в Советском Союзе балансная защита не находит.

Балансная защита двух параллельных линий. Характеристика балансных то­ковых реле идентична характеристике реле с торможением (см. § 3.3 и 10.4). Ток одной из линий является рабочим током реле I _раб (I _с.р), а ток другой ли­нии — тормозным током I _трм. Для выполнения защиты необходимо иметь два реле на фазу.

Балансная защита трех параллельных линий. Участки с тремя параллельны­ми линиями (рис. 10.12) обычно встречаются в распределительных сетях напря­жением до 35 кВ. На таких линиях можно ис­пользовать поперечные дифференциальные за­щиты, в частности защиты балансного типа, которые должны выполняться с учетом следую­щих требований: защита должна быть селек­тивной при работе трех и любых двух парал­лельных линий при равной чувствительности и надежности (по сравнению с защитой двух параллельных линий); при отключении или включении линий в цепях тока защиты не должно производиться никаких переключений. Указанным требованиям удовлетворяет за­щита, выполненная посредством реле, вращаю­щий момент которого определяется следующим выражением [55]:

 

M _вр =I _2I² – k _трм1² I _2II I _2III - k _трм2² | I _2II I _2III |² – I _{c.p min}²,     (10.11)

 

где I _2I , I _2II, I _2III – вторичные токи одноименных фаз соответственно линий Л1-Л3; k _трм – коэффициенты торможения; I _{c.p min} – минимальный ток срабатывания реле при отсутствии торможения.

При нормальной работе, внешних коротких замыканиях, а также при повреждениии защищаемой линии Л1 токи İ _2II и İ _2III равны между собой и совпадают по фазе. Поэтому выражение (10.11) для этих случаев принимает вид

 

M _вр = I _2I² – k _трм1² I _2II² – I _{c.p min}².                                     (10.12)

 

При отключении одной из линий, например Л3, в выражении (10.11) исчезает второе слагаемое, в связи с чем результирующий вращающий момент

 

M _вр =I _2I² – k _трм2² I _2II² – I _{c.p min}².                                     (10.13)

 

Аналогичное выражение получается и для момента при отключении линии Л2.

Такиим образом, вращающие моменты реле при работе трех и двух параллельных линий имеют одинаковые выражения. Поэтому принципиально возможно выполнить реле, обладающее равной чувствительностью и надежностью при работе трех и двух параллельных линий. Равная надежность получается при k _трм1 = k _трм2 [55]. При этом коэффициент торможения можно принять равным k _трм=1,14. Исходя из этого, выражению (10.11) после преобразования можно придать следующий вид:

 

M _вр =İ _2I² – | İ _2II - İ _2III |² – 0,325 | İ _2II + İ _2III |² – İ _{c.p min}².

 

Если принять

| İ _2II - İ _2III | = İ _δ, | İ _2II + İ _2III | =İ _γ,

 

то окончательно

 

M _вр =İ _2I² – İ _δ² – 0,325İ _γ² – İ _{c.p min}².                           (10.14)

 

Из выражения (10.14) следует, что на реле необходимо создать рабочий момент, пропорциональный İ _2I², и два независимых тормозных момента, один из которых пропорционален İ _δ², а другой - 0,325İ _γ². Момент, пропорциональный İ _{c.p min}², создается возвратной пружиной. Таким образом, рассмотренное реле является измерительным органом с тремя электрическими величинами.

 

Глава 11