Принцип действия и схема продольной дифференциальной защиты

На линиях, отходящих от шин электростанций или узловых подстанций энергосистем, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение к. з. в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени (t=0). Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, так как зона их действия охватывает только часть защищаемой линии. Кроме того, отсечки неприменимы на коротких линиях, где токи к. з. в начале и конце линии не имеют существенного различия. В этих случаях используются защиты, принцип действия которых обеспечивает отключение повреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности.

К защитам такого типа относятся дифференциальные защиты. Они обеспечивают мгновенное отключение к. з. в любой точке защищаемого участка и обладают селективностью при к. з. за пределами защищаемой линии (внешние к. з.).

Дифференциальные защиты подразделяются на продольные и поперечные. Первые служат для защиты как одинарных, так и параллельных линий, вторые — только, параллельных линий.

Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.

При внешнем к. з. токи I_I и I_II на концах линии АВ направлены в одну сторону и равны по величине, а при к. з. на защищаемой линии они направлены в разные стороны и, как правило, не равны друг другу. Следовательно, сопоставляя величину и фазу токов I_I и I_II, можно определять, где возникло к. з. — на линии или за ее пределами. Такое сравнение токов по величине и фазе осуществляется в реагирующем органе (реле) дифференциальной защиты.

Для этой цели по концам линии устанавливаются трансформа торы тока T_I и T_II (см. рис.) с одинаковым коэффициентом транс формации. Их вторичные обмотки соединяются при помощи соединительного кабеля и подключаются к дифференциальному реле таким образом, чтобы при внешних к. з. ток в реле был равен разности токов в начале и конце линии.

Имеются две принципиально различные схемы дифференциальных защит: сциркулирующими токами и уравновешенными напряжениями.

В схеме с циркулирующими токамивторичные обмотки трансформаторов тока соединяются так, чтобы при внешнем к. з. их э. д. с. были направлены последовательно, а токи в соединительных проводах имели одинаковое направление. Дифференциальное реле Р включается параллельно вторичным обмоткам транс форматоров тока, образуя цепь для замыкания вторичных токов.

При к. з. вне защищаемой линии, а также в нормальном режиме первичные токи I_I и I_II в начале и в конце линии равны по величине и направлены в одну сторону. Вторичные токи каждого трансформатора тока замыкаются через обмотку реле Р и проходят по ней в противоположных направлениях, навстречу друг к другу. Поэтому ток в реле равен геометрической разности вторичных токов.

При к. з. на защищаемой линии первичные токи направлены от шин подстанции в линию (к месту к. з.). При этом направление первичного тока на одном из концов линии, по сравнению с его направлением при внешнем к. з., меняется на противоположное. Соответственно меняется направление вторичного тока в трансформаторе тока на этом конце линии.