Защита линий. Дифференциальные защиты. Дистанционные защиты.

Воздушные и кабельные линии электропередачи, имея большую протяженность, подвержены повреждениям в большей степени, чем другое эл. оборудование. Особенно это относится к ВЛЭП, которые подвержены повреждениям от грозовых ударов, гололеда, сильного ветра, загрязнения изоляторов и т.д.

Указанные выше, а также др. повреждения могут вызывать КЗ фаз между собой и на землю. Поэтому для быстрого отключения повреждения, ЛЭП должны быть оборудованы РЗ, действующей на отключение.

На ЛЭП, отходящих от шин эл. станций или узловых ПС, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключ. КЗ в пределах всей защищ. ЛЭП без выдержки времени (t=0).Это требование нельзя выполнить с помощью ток. отсечек, т.к. зона их действия охватывает только часть защищ. линии. Кроме того, ТО неприменимы на коротких ЛЭП, где токи КЗ в начале и конце линии не имеют существен. различия. В этих случаях использ. защиты, принцип действия которых обеспечивает отключениеповреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности. К РЗ такого типа относятся диф. защиты. Они обеспечивают мгновенное отключ. КЗ в любой точке защищ. участка и облад. селективностью при КЗ за пределами защищ. линии (внешние КЗ). Они подраздел. на продольные и поперечные. Первые защищ. одинарные и паралл. линии, вторые – только параллельные.

Принцип действия продольных дифференциальных РЗ основан на сравнении значения и фазы токов в начале и конце защищаемой ЛЭП. Как видно из рис.10.1, а, при внешнем КЗ (в точке К)токи I Iи I IIна концах ЛЭП АВ направлены водну сторону и равны по значению, а при КЗ на защищаемой ЛЭП (рис.10.1, б) они направлены в разные стороны и, как правило, не равны друг другу. Следовательно, сопоставляя значение и фазу токов I Iи I II, можно определять, где возникло КЗ – на защищаемой ЛЭП или за ее пределами. Такое сравнение токов по значению и фазе осуществляется в реагирующем органе (реле тока). Для этой цели вторичные обмотки ТТ TAI и ТАII, установленных по концам защищаемой ЛЭП и имеющих одинаковые коэффициенты трансформации, при помощи соединительного кабеля подключаются к дифференциальному реле КА (реагирующему органу) таким образом, чтобы при внешнем КЗ ток в реле был равен разности токов I Ib и I IIb, а при КЗ на ЛЭП их сумме I Ib + I IIb. В нашей стране применяется схема дифференциальной РЗ с циркулирующими токами, основанная на сравнении вторичных токов (рис.10.1). Реагирующий орган – токовое реле КА включается параллельно вторичным обмоткам ТТ. При таком включении в случае внешнего КЗ токи I Ib и I IIb замыкаются через обмотку КА и проходят по ней в противоположном направлении (рис.10.1, а). Ток в реле равен разности токов:
(10.1)
При равенстве коэффициентов трансформации и отсутствии погрешностей в работе ТТ вторичные токи I Ib = I IIb, поступающие в обмотку реле, балансируются, ток I р = 0, и реле не срабатывает.
Таким образом, по принципу действия дифференциальная РЗ не реагирует на внешние КЗ, токи нагрузки и качания, поэтому она выполняется без выдержки времени и не должна отстраиваться от токов нагрузки и качаний. В действительности же (см. §3.1 и 3.2) ТТ работают с погрешностью. Вследствие этого в указанных режимах в реле появляется ток небаланса:
(10.2)
Для исключения неселективной работы при внешних КЗ I с.з дифференциальной РЗ должен превышать максимальное значение тока небаланса:
(10.3)
При КЗ на защищаемой ЛЭП (рис.10.1, б) первичные токи I Ib и I IIb направлены от шин подстанций в ЛЭП (к месту КЗ). При этом вторичные токи I Ib и I IIb суммируются в обмотке реле:
(10.4)
где I к – полный ток КЗ, равный сумме токов I Ib и I IIb, притекающих к месту повреждения (к точке К).
Под влиянием этого тока РЗ срабатывает. Выражение (10.4) показывает, что дифференциальная РЗ реагирует на полный ток КЗ в месте повреждения, и поэтому в сети с двусторонним питанием она обладает большей чувствительностью, чем токовые РЗ, реагирующие на ток, проходящий только по одному концу ЛЭП. Зона действия РЗ охватывает участок ЛЭП, расположенный между ТТ, к которым подключено токовое реле.

Поперечные дифференциальные РЗ применяются на параллельных ЛЭП, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении значений и фаз токов, протекающих по обеим ЛЭП. Благодаря равенству сопротивлений ЛЭП в нормальном режиме и при внешнем КЗ токи в них равны по значению и фазе (I I = I II) (рис.10.15). В случае КЗ на одной из ЛЭП равенство токов нарушается. На питающем конце ЛЭП А токи I I и I II совпадают по фазе, но различаются по значению, а на приемном В – противоположны по фазе, что следует из токораспределения, приведенного на рис.10, 15 б. Таким образом, нарушение равенства токов в параллельных ЛЭП по значению или фазе является признаком повреждения одной из них. Поперечные дифференциальные РЗ применяются двух видов: на параллельных ЛЭП, включенных под один общий выключатель – токовая поперечная дифференциальная РЗ; на параллельных ЛЭП с самостоятельными выключателями – направленная поперечная дифференциальная РЗ.