2 Основы функционирования дифференциальных реле серий рнт-560 и дзт-10
-
Принцип выполнения продольных дифференциальных защит
Дифференциальные защиты – быстродействующие защиты с абсолютной селективностью. Они должны достоверно отличать короткое замыкание (КЗ) в защищаемом элементе (защищаемой зоне) от КЗ вне его (от внешнего КЗ).
Дифференциальными называют защиты, в измерительных органах которых непосредственно сравниваются электрические величины двух или более присоединений защищаемого элемента.
Для правильного функционирования дифференциальной защиты необходима информация о значениях электрических величин одновременно во всех присоединениях защищаемого элемента. Эта информация поступает от измерительных трансформаторов тока (ТТ) к измерительным органам дифференциальной защиты по каналам связи, которыми могут быть:
- вспомогательные проводные каналы связи;
- высокочастотные каналы;
- радиоканалы;
- оптико-волоконные каналы.
В пределах станции (подстанции) в качестве проводного канала связи используются жилы контрольных кабелей.
Зона действия дифференциальной защиты определяется местом установки измерительных ТТ как показано на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 Продольная дифференциальная защита участка линии.
Продольные дифференциальные защиты применяются для защиты:
- участков линий электропередачи (ЛЭП);
- силовых трансформаторов (повышающих и понижающих);
- автотрансформаторов;
- синхронных генераторов;
- двигателей большой мощности;
- блоков генератор-трансформатор;
- шин.
2.1.1Функционирование дифференциальной защиты в нормальном
режиме работы защищаемого элемента, при внешнем КЗ и при
внутреннем КЗ
Принцип действия продольной дифференциальной защиты рассмотрим на примере её выполнения для одиночной линии W1 небольшой протяженности. С двух сторон защищаемой линии установлены измерительные ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации. Между точками а и б включён измерительный орган тока (дифференциальное реле). Вторичные обмотки трансформаторов ТА1 и ТА2 соединены между собой и с зажимами реле как показано на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 Функционирование дифференциальной защиты в нормальном режиме
работы линии W1 и при внешне КЗ
Ток в обмотке
реле
равен геометрической разности вторичных
токов:
.
В нормальном
режиме работы защищаемого элемента (а
также при качаниях) и при внешнем КЗ (в
точке К1) первичные токи
на обоих концах защищаемой линии W1
равны между собой.
Ток в обмотке реле, обусловленный трансформатором тока ТА1, протекает в одном направлении и создает пропорциональную ему магнитодвижущую силу (МДС):
.
Ток, обусловленный трансформатором ТА2, в обмотке реле протекает в обратном направлении и создаёт встречную МДС:
,
где
-
число витков токовой обмотки измерительного
органа (дифференциального реле).
Поскольку два
равных по величине вторичных тока
создают две равные по модулю но встречные
МДС
и
,
то результирующая МДС
равна нулю.
Можно рассуждать
несколько иначе. В нормальном режиме и
при внешнем КЗ первичные токи, протекающие
по первичным обмоткам трансформаторов
ТА1 и ТА2 равны по величине и синфазны,
т.е.
.
Вторичные токи ТА1 и ТА2 также равны и
синфазны, т.е.
.
По обмотке реле протекает результирующий
ток
,
равный геометрической разности вторичных
токов, т.е.
Вывод: в нормальном режиме работы защищаемого элемента и при внешнем КЗ измерительный орган тока дифференциальной защиты не срабатывает.
При КЗ в защищаемой
зоне (точка К2, рисунок 2.3) первичные токи
и
(при
двухстороннем питании) в общем случае
неодинаковы. Место КЗ (точка К2) запитывается
слева первым генератором, справа –
вторым . Направление первичного тока
в месте установки ТА2 (в правом плече
защиты) изменилось на
по
сравнению с нормальным режимом (и с
внешним КЗ). Изменилось и направление
вторичного тока
в правом плече дифференциальной защиты.
Теперь по обмотке реле протекают
вторичные токи в одном направлении,
которые создают две синфазные МДС
и
или
Рисунок 2.3 Функционирование дифференциальной защиты при КЗ в защищаемой зоне
(при внутреннем КЗ)
При внутреннем
КЗ ток в обмотке реле
оказывается
больше тока срабатывания реле (уставки),
а также МДС, созданная током
,
равным геометрической сумме вторичных
токов становится больше МДС срабатывания,
т. е.
В дальнейшем мы
увидим, что для ряда дифференциальных
реле конструктивно заложена МДС
срабатывания
.
Следовательно, если результирующая МДС
достигает
100 А, то дифференциальное реле подействует.
Рисунок 2.4 Упрощенная цепь оперативного тока дифференциальной защиты
В этом случае
дифференциальная защита через выходное
промежуточное реле
(рисунок 2. 4) подает командный сигнал в
виде напряжения оперативного тока на
электромагниты отключения
выключателей
и
.