4.1.Назначениеиосновныевидызащиты

Дифференциальныетоковыезащиты–этозащитысабсо-лютнойселективностью.Дляработыабсолютноселективнойзащиты,котораядолжнадостоверноразличатьКЗвзащищае-момэлементеивнеего,необходимаинформацияозначенияхэлектрическихвеличинодновременнововсехприсоединенияхэлементакэлектрическойсети.Поэтомуабсолютноселектив-ныезащиты,вотличиеототносительноселективных,напримерМТЗсоступенчатымвыборомвыдержеквремени,используютспециальныеканалысвязи,объединяющиевсесторонызащи-щаемогоэлемента.Вкачествеканаловприменяютсяпроводные(вспомогательныеилисоединительныепровода),высокочастот-ныеирадиоканалы.Здесьрассматриваютсялишьдифференци-альныетоковыезащитыссоединительнымипроводами.Впре-делахэлектрическойстанцииилиподстанциитакимипровода-миявляютсяжилыконтрольныхкабелей.

Дифференциальнымитоковымизащитаминазываютсяза-щиты,визмерительныхорганахкоторыхнепосредственносрав-ниваютсяэлектрическиеданныевдвух(илиболее)присоедине-

нияхзащищаемогоэлемента.Вдифференциальныхтоковыхза-

щитахспроводнымиканаламиопределяетсягеометрическаясуммаилиразностьтоковвсехсторонзащищаемогоэлемента:всехконцовзащищаемойлинии,всехсторонзащищаемогоси-ловоготрансформатора(автотрансформатора),двухсторон(внейтралиинавыводах)генератора,вполнойдифференциаль-нойзащитешин.

4.2.Принципдействиядифференциальнойтоковойзащиты

Дляиллюстрацииработыдифференциальнойтоковойзащи-ты(ДТЗ)нарис.4.1показанопрохождениетоковприКЗвнезо-ныивзонедействиязащиты.Участок,ограниченныйТТ,назы-ваетсязонойдействияДТЗ.ВкачествезащищаемыхэлементоврассмотреныЛЭПWилисиловойтрансформаторТ.

С1 _С1

.^I1A

А

_Q1

^Л₁ ^И1

^ТА1 _И2

^Л₂

.^I2a1

.I_p=0

KA

.^I1A

А

_Q1

^Л₁ ^И1

^ТА1 _И2

^Л₂

.^I2a1

^. .I_p=I_K2

_KA

W ^T a

_{Л2 .}

W ^T a

K2 K2

_{Л2 .}

_{. I}2a2

_{. I}2b2

^I1A

ТА2

Л₁

_K1

И₂

^I_1B

Q2^И1

B

ТА2

Л₁

^И₂

Q2^И1

B

44

С2 _С2

_{а) б)}

Рис.4.1.Действиедифференциальнойтоковойзащиты:а–приКЗвнезонызащиты;б–приКЗвзонезащиты

ПрирассмотрениипринципадействияДТЗусловноприни-мается,чтособеихсторонзащищаемогоэлементаустанавли-ваютсяТТТА1иТА2содинаковымикоэффициентамитранс-

формации

^К_I^{. Кроме того, дополнительно условно при-}

нимается,чтозащищаемыйсиловойтрансформаторТимеетко-эффициенттрансформации,равныйединице,одинаковоесоеди-нениеобмотокималоезначениенамагничивающеготокавнор-мальномрежиме,которымможнопренебречь.ПараллельновторичнымобмоткамТТТА1иТА2включаетсяобмоткатоко-вогорелеКА,котороевместесТТобразуетДТЗ.

ДляпоясненияпринципадействияДТЗрассмотримслучай,когдаТТТА1иТА2работаютбезпогрешности.Нарис.4.1,апоказаныпервичныеивторичныетокипривнешнемКЗвточке

К1,когдачереззащищаемыйэлементпроходитсквознойток

I_1A.Вэтомслучаевсоединительныхпроводахциркулируетток,равныйвторичномутокуТТ.НаоснованиипервогозаконаКирхгофа,можнодляузлаанаписатьследующееравенство:

^I&_2a1^=I&_2a2^+I&_p^, (4.1)

где

^I&_2a1^и

^I&_2a2

–вторичныетокиТА1иТА2соответственно;

^I&_p

–ток,проходящийчерезреледифференциальнойтоковой

защитыКА.

_{Изсоотношения(4.1)следует,что}

^I&_p

^=I&_2a1^−I&_2a2^. (4.2)

_{Врассматриваемомслучаеприпрохождениичереззащи-}

щаемыйэлементсквозноготока

^I&_1A

идопущенииоработеТТ

_{без погрешности вторичные токи равны друг другу}

^I&_2a1^=I&_2a2^=I&_1A^/K_I

ипоэтому

^I&_p

^=I&_2a1^−I&_2a2

^=0.

Такимобразом,припрохождениичереззащищаемыйэле-менттоканагрузкииливнешнегоКЗтокврелеДТЗотсутствуети,следовательно,дифференциальнаятоковаязащитанатакиережимынереагирует.Отсюдаследует,что,посколькуДТЗнереагируетнаКЗнадругихэлементах,онанетребуетвыдержкивремени,т.е.являетсяселективнойпопринципудействия.

Нарис.4.1,бпоказаныпервичныеивторичныетокиприКЗ

^{назащищаемомэлементевточкахК2илиК2′вусловияхдвух-}

стороннегопитанияместаКЗотПСАиВ.Вэтомслучаепер-

вичныетоки

^I_1A^и

^I_1В

проходяткместуКЗводномитомже

направленииотшинвлинию.Поэтомутокивпервичнойивто-ричнойобмоткахТТТА2имеютпосравнениюсрис.4.1,аоб-ратноенаправление.ВэтомслучаетокврелеКАсогласносоот-ношению(4.2)дляузлаабудетравен:

_или

^I&_p

^=I&_2a1^+I&_2b2

^I&_p

^=I&_1А^/К_I

^+I&_1В^/К_I

^=I&_К2^/К_I

^=I&_К^′₂^.

_{Следовательно,вслучаеКЗвзонезащитыврелеКАДТЗ}

проходитполныйтокКЗ

_{вторичнойобмоткиТТ.}

^I&_К^′₂

,приведенныйкчислувитков

Вп.2.1былопоказано,чтореальныеэлектромагнитныеТТработаютспогрешностью,котораяобусловленаналичиемна-магничивающеготока.ТогдапривнешнемКЗ(см.рис.4.1,а)бу-дутиметьместоследующиесоотношения:

^I&_2a1^=I&_1A^/K_I

^−I&_1нам^/K_I

^=I&₁^′_A^−I&₁^′_нам^;

^I&_2a2

^=I&_1A^/K_I

^−I&_2нам^/K_I

^=I&₁^′_A^−I&₂^′_нам^,

где

^I&₁^′_нам^,I&₂^′_нам^и

^I&₁^′_A

–намагничивающиетокиипервичный

токТТТА1иТА2,приведенныекчислувитковвторичнойоб-мотки.ПодставляяэтивыражениядлявторичныхтоковТТввыражение(4.2),получаем:

_откуда

^I&_p

^=I&₁^′_А^−I&₁^′_нам^−I&₁^′_А^+I&₂^′_нам^,

^I&_p

^=I&₂^′_нам^−I&₁^′_нам^.

Такимобразом,вусловияхпрохождениячереззащищаемыйэлементтокавнешнегоКЗтокврелеКАДТЗравенразностинамагничивающихтоковТТиназываетсятокомнебаланса:

^I&_нб

^=I&₂^′_нам^−I&₁^′_нам^.

Какужеотмечалосьвп.2.1,погрешностиТТзависятоткратностипервичноготокаКЗпоотношениюкноминальному

токуТТКисопротивлениянагрузки

^Z_н^{.ПривнешнихКЗв}

ДТЗразличиевсопротивленияхнагрузки

^Z_н1^и

^Z_н2

ТТТА1и

ТА2приводиткразличиюнамагничивающихтокови,какслед-

ствие,кувеличениютоканебаланса.

ДлятогочтобыДТЗнесработалаизлишнеоттоковнеба-лансапривнешнемКЗ,токсрабатываниязащитыдолженбытьбольшемаксимальногозначениятоканебаланса

^I_с.з

^=k_отс^I_нбmax^,

где

^k_отс

–коэффициентотстройки,большийединицы;

^I_нбmax^_

максимальноезначениетоканебалансапривнешнемКЗ.

КоэффициентчувствительностиДТЗопределяетсяпофор-

_муле

^k_ч^=I_Kmin^/I_с.з

^, (4.3)

где

^I_Kmin

–минимальноезначениетокадвухфазногоКЗназа-

щищаемомэлементе.