29. Поперечная дифференциальная токовая защита. Ток небаланса.

Поперечная дифференциальная токовая защита.

Принцип действия основан на сравнении токов одноименных фаз.

Трансформаторы тока устанавливают в начале защищаемой линии у источника. Берут трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Реле тока включается на разность токов двух фаз.

При нормальной работе и внешних КЗ (т. К1) по обмотке реле проходит только ток небаланса.

Ток срабатывания реле.

- коэффициент отстройки, =1,3.

Максимальный расчетный ток небаланса.

Например, при КЗ в точке К2 равенство токов нарушается.

Если >, то защита срабатывает и отключает выключатель.

Рассмотрим КЗ, близкое к шинам п./ст. (точка К3). В этом случае токи отличаются незначительно и защита может не действовать. Появляется мертвая зона. Ее величина по правилам не должна быть более 0,1 линии.

Величина мертвой зоны определяется по формуле

Достоинства защиты.

1. Имеет абсолютную селективность.

1.1 Не требует согласования параметров с другими защитами.

1.2 Не имеет выдержки времени. Обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка.

Недостатки.

1. Имеет мертвую зону. Не защищает конец линии и шины подстанции. Не может использоваться в качестве основной защиты.

2. В случае отключения одной из линий должна выводиться из действия.

3. Не может определить на какой линии произошло КЗ. Не может быть использована на линиях с автоматичекими выключателями, когда требуется отключать только поврежденную линию.

В общем случае при срабатывании защиты нужно определить поврежденную линию, отключить ее вручную, вывести защиту из действия, а затем включить оставшуюся линию.

Ток небаланса

Схема замещения трансформатора тока.

где , - первичные токи трансформаторов тока, приведенные ко вторичному;

, - токи намагничивания, приведенные ко вторичному току;

Ток в реле при нормальной работе Iр=I_2I-I_2II

Токи намагничивания для двух любых трансформаторов неодинаковы из-за отличия их характеристик намагничивания.

Ток срабатывания реле выбирают с учетом тока небаланса

Ток небаланса рассчитывается по формуле

где ε=10% - полная максимально возможная погрешность трансформаторов тока при заданной вторичной нагрузке и пре­дельной кратности тока КЗ;

=0,5...1,0. - коэффициентом однотипности. Учитывает разброс параметров трансформаторов тока.

=2.0 – коэффициент апериодичности. Учитывает влияние апериодической составляющей тока КЗ на ток небаланса;

Коэффициент чувствительности должен быть в пределах =1,5…2.

При использовании обычных реле тока чувствительность диф. защиты часто оказывается недостаточной.

Способы повышения чувствительности дифференциальной защиты.

1. Отстройка от переходных токов небаланса по времени.

Преимущество. Простота.

Недостаток. Не дает использовать главное преимущество дифференциальной защиты - ее быстродействие

2. Включение добавочных сопротивлений в цепь тока измерительных реле тока.

Применяется редко. Например, в дифференциальных защитах генераторов малой мощности.

3. Исключение апериодической составляющей из переходного тока небаланса.

Этот способ реализован в реле РНТ с насыщающимся трансформатором тока (НТТ). При синусоидальном токе насыщающийся трансформатор не оказывает существенного влияния на работу реле. Если же в токе имеется апериодическая составляющая, то магнитопровод НТТ сильно насыщается, сопротивление намагничивания резко падает, ток намагничивания увеличивается, а вторичный ток уменьшается. Коэффициент трансформации НТТ автоматически увеличивается. Нормальная работа насыщающегося трансформатора восстанавливается после исчезновения апериодической составляющей.

Защита загрубляется на время существования переходного тока небаланса. При расчете тока небаланса можно не учитываь влияния апериодической составляющей. =1,0-1,3.

4. Использование в дифференциальной защите реле с торможением.

Токи небаланса могут быть большими не только в переходном, но и в установившемся режиме внешнего КЗ. В этом случае апериодическая составляющая отсутствует и реле РНТ непригодно.

Используется реле тока с магнитным торможением типа ДЗТ.

Реле позволяет автоматически с изменением тока внешнего КЗ I’к.вн. изменять ток срабатывания реле Iс.р. Реле имеет тормозную обмотку. Реле включается так, что обеспечивается пропорциональность между тормозным током и током внешнего КЗ I’к.вн. Ток срабатывания реле определяется условием

Преимущества продольной дифференциальной защиты.

2. Имеет абсолютную селективность.

1.1 Не требует согласования параметров с другими защитами.

1.2 Не имеет выдержки времени. Обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка.

3. Для участков небольшой длины проста и надежна.

Недостатки.При увеличении зоны защиты, увеличивается длина соединительных проводов, снижается надежность из-за отказов вспомогательных проводов. Требуется специальное устройство, контролирующее их исправность. Появляется дополнительный ток небаланса. Часто приходится использовать реле с торможением. Возрастает стоимость защиты.