Диференциална защита на надлъжната линия

Надлъжен диференциал zЗащитата се основава на принципа на сравняване на стойностите и фазите на токовете в началото и края на линията. За тази цел вторичните намотки на токовите трансформатори от двете страни на линията са свързани помежду си чрез проводници, както е показано на фиг. 1. Тези проводници непрекъснато циркулират вторични токове I1 и I2. За извършване на диференциална защита, паралелно с токовите трансформатори се включва диференциално реле PT. Токът в намотката на това реле винаги ще бъде равен на геометричната сума на токовете, идващи от двата токови трансформатора

Ако съотношенията на трансформация на токовите трансформатори TT1 и TT2 са еднакви, тогава по време на нормална работа, както и външно късо съединение (точка K1 на фиг. 1, а), вторичните токове са равни по стойност I1 = I2, насочени противоположно към релето.

Ориз. 1. Принципът на изпълнение на надлъжна диференциална защита на линията и преминаване на ток в релето с външно късо съединение (а) и с късо съединение в защитената зона (б)

Релеен ток

и релето не се включва.

При късо съединение в защитената зона (точка К2 на фиг. 1, б) вторичните токове в намотката на релето ще съвпадат по фаза. И следователно ще бъде обобщен

Ако

релето ще вдигне и ще задейства прекъсвачите.

По този начин диференциалната надлъжна защита с постоянно циркулиращи токове в бобината на релето реагира на общия ток на късо съединение в защитената зона (линейната секция между токовите трансформатори TT1 и TT2), като същевременно осигурява моментално изключване на повредената линия

Практическото прилагане на схеми за диференциална защита изискваше въвеждането на редица структурни елементи поради особеностите на функционирането на тези защити по линиите на електроенергийните системи.

Първо, за да се изключат дългите линии от двете страни, се оказа необходимо да се свържат две релета според диференциалната схема: едното на подстанция 1, другото на подстанция 2 (фиг. 2).

Ориз. 2. Схематична диаграма на надлъжната диференциална защита на линията: Ф — филтри на токове с директна и отрицателна последователност; PTT — междинен токов трансформатор; IT — изолационен трансформатор; RTD — диференциално реле със спиране; P — работна и T — спирачна намотка на релето

Свързването на две релета доведе до неравномерно разпределение на вторичните токове между релетата (токовете бяха разпределени обратно пропорционално на съпротивленията на веригите), появата на ток на дисбаланс и намаляване на чувствителността на защитата.

Обърнете внимание също, че този ток на дисбаланс се сумира в релето с ток на дисбаланс, причинен от несъответствие в характеристиките на намагнитване и известна разлика в съотношенията на трансформация на токовите трансформатори. За да се настрои от токове на дисбаланс в защита, не са използвани прости диференциални релета, а диференциални релета с RTD спиране, които имат по -голяма чувствителност.

На второ място, свързващите проводници със значителната си дължина имат съпротивление, което е многократно по -високо от съпротивлението на натоварване, разрешено за токовите трансформатори. За да се намали натоварването, бяха използвани междинни PTT токови трансформатори с коефициент на трансформация n, с помощта на които токът, циркулиращ през проводниците, беше намален с n пъти и по този начин натоварването от свързващите проводници беше намалено n2 пъти (стойността на натоварването е пропорционален на квадрата на тока).

Ориз. 3. Преминаване на ток в релейните намотки в случай на счупване (а) и късо съединение на свързващите проводници (б): К1 — точка на късо съединение; K2 — точка на късо съединение в защитената зона

В схемата за надлъжна диференциална защита бяха предвидени също изолационни трансформатори за отделяне на свързващите проводници от релейните вериги и защита на последните от високо напрежение, предизвикано в свързващите проводници по време на преминаването на токовия проводник на късо съединение.

Надлъжната диференциална защита от типа DZL, широко разпространена в електрическите мрежи, е изградена на принципите, изложени по -горе и съдържа елементите, посочени на фиг. 2. Наличието на свързващи проводници във вторичните вериги на DLP ограничава зоната на неговото приложение до линии с къса дължина (10-15 km).

Проверка на изправността на свързващите проводници.

При работа са възможни повреди на свързващите проводници: прекъсвания, късо съединение между тях, късо съединение на един от проводниците към маса.

В случай на прекъсване на свързващия проводник (фиг. 3, а), токът в работната и спирачната намотка на релето става същият и защитата може да работи неправилно в случай на проходно късо съединение и дори при ток на натоварване (в зависимост от стойността на Isc).

Късо съединение между свързващите проводници (фиг. 3, б) заобикаля намотките на релето и след това защитата може да не работи в случай на късо съединение в защитената зона.

За своевременно откриване на повреди, изправността на свързващите проводници се следи от специално устройство. Контролът се основава на факта, че изправен постоянен ток се наслагва върху работещия променлив ток, циркулиращ в свързващите проводници, когато те са в добро състояние, което не влияе върху работата на защитата.

Изправеното напрежение се подава към свързващите проводници само в една от подстанциите, където управляващото устройство има токоизправител, който от своя страна получава захранване от трансформатора на напрежение на действащата шинна система. Свързването на контролното устройство към една или друга шинна система се осъществява чрез спомагателни контакти на разединители на шини или релейни повторители на разединители на шини на защитената линия.

В случай на прекъсване на свързващите проводници, постоянният ток изчезва и контролното устройство сигнализира за неизправност, премахвайки работния ток от защитата на двете подстанции. Когато свързващите проводници са затворени помежду си, той дава сигнал и премахва защитата от действие, но само от едната страна — от страната на подстанцията, където няма токоизправител. В случай на намаляване на изолационното съпротивление на един от свързващите проводници спрямо земята (под 15-20 kOhm), устройството за управление също дава съответния сигнал.

Ако свързващите проводници са в добро състояние, токът за наблюдение, преминаващ през тях, не надвишава 5-6 mA при напрежение 80 V. Тези стойности трябва периодично да се проверяват от обслужващия персонал в съответствие с инструкциите за експлоатация на защитата.

Оперативният персонал трябва да помни, че преди да бъде разрешен какъвто и да е вид работа по свързващите проводници, е необходимо да се изключи надлъжната диференциална защита, устройството за наблюдение на свързващия проводник и стартирането на резервното устройство в случай на повреда на прекъсвача. предпазители от повреда от защита от двете страни.

След като приключите работата по свързващите проводници, проверете тяхната работоспособност. За тази цел контролното устройство се включва в подстанцията, където няма токоизправител. В този случай трябва да се появи сигнал за неизправност. След това управляващото устройство се включва на друга подстанция (към свързващите проводници се подава коригирано напрежение) и се проверява дали има сигнал за неизправност. Защитната и пусковата верига на защитното устройство от повреда на прекъсвача се задейства, когато свързващите проводници са в добро състояние.