ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ
НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ
На линиях, отходящих от шин электростанций или узловых подстанций энергосистем, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение к. з. в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени (t = 0). Это требование нельзя выполнить с помощью рассмотренных выше мгновенных токовых отсечек, так как зона их действия охватывает только часть защищаемой линии. Кроме того, отсечки неприменимы на коротких линиях, где токи к. з. в начале и конце линии не имеют существенного различия. В этих случаях используются защиты, принцип действия которых обеспечивает отключение повреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности.
К защитам такого типа относятся дифференциальные защиты. Они обеспечивают мгновенное отключение к. з. в любой точке защищаемого участка и обладают селективностью при к. з. за пределами защищаемой линии (внешние к. з.).
Дифференциальные защиты подразделяются на продольные и поперечные. Первые служат для защиты как одинарных, так и параллельных линий, вторые — только параллельных линий.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.
Как видно из рис. 10-1, при внешнем к. з. токи I 1 и III на концах линии АВ направлены в одну сторону и равны по величине, а при к. з. на защищаемой линии они направлены в разные стороны и, как правило, не равны друг другу 1. Следовательно, сопоставляя величину и фазу токов I 1 III, можно определять, где возникло к. з. — на линии или за ее пределами. Такое сравнение токов по величине и фазе осуществляется в реагирующем органе (реле) дифференциальной защиты.
|
|
Выражение (10-4) показывает, что для уменьшения тока небаланса необходимо выравнивать токи IIнам и IIIнам (рис. 10-2, б) по величине и фазе, тогда их разность будет минимальной.
Ток намагничивания (см. § 3-2) зависит от магнитной индукции В или от вторичной э. д. с. Ев трансформаторов тока (рис. 10-4, а), поскольку В и Ев пропорциональны.
Из сопоставления характеристик 1 и 2 на рис. 10-4, а следует, что ток небаланса будет равен нулю при полной идентичности (совпадении) характеристик намагничивания 1 и 2 трансформаторов тока Т1 и Т II (рис. 10-2, а) и равенстве вторичных э. д. с. Ев.
Выполнить эти требования с абсолютной точностью, на практике не удается, и поэтому ток небаланса всегда имеется. Он возрастает с увеличением магнитной индукции В, которая в свою очередь повышается при увеличении первичного тока Iк и вторичной нагрузки zн. Ток Iнб особенно возрастает при насыщении трансформаторов тока, так как при этом резко усиливается раз личие в токах намагничивания трансформаторов тока. Поэтому, помимо, обеспечения наибольшей идентичности характеристик намагничивания, стремятся к тому, чтобы при максимальном токе внешнего к. з. магнитопроводы трансформаторов тока не насыщались.
|
|
Для выполнения этого условия используются следующие пути:
1. Применяются трансформаторы тока, насыщающиеся при возможно больших кратностях тока к. з. и вторичной нагрузки zн.
Кроме того, для выравнивания токов IIнам и IIIнам необходимо выравнивать нагрузку вторичных обмоток трансформаторов тока, т. е. обеспечивать условие z1н = zIIн.
В схеме с циркуляцией токов нагрузку каждого трансформатора тока составляет сопротивление соединительных проводов от трансформаторов тока до места включения реле. Сопротивление реле не учитывается, так как в условиях внешнего к. з. ток в нем отсутствует.
Типичная кривая тока Iнам трансформатора в переходный период при к. з. с током Iк по рис. 10-7, а приведена на рис. 10-6, б. Как показано на рис. 10-6, а, при к. з. в сети в ветви намагничивания появляются вынужденные периодические и апериодические токи намагничивания: Iп.нам и Iа.нам. Так как в цепи, содержащей индуктивность, ток изменяться скачком не может, то в ветви намагничивания появляются свободные апериодические токи Iсв.п и Iсв.а, компенсирующие в первый момент времени вынужденные составляющие: Iп.нам и Iа.нам.
|
|
Диаграмма вынужденных и свободных токов небаланса показана на рис. 10-7, в.
Свободные токи замыкаются в контуре вторичной обмотки (рис. 10-6, а) и затухают с постоянной времени Т2, определяемой параметрами этого контура:
Результирующий ток намагничивания Iнам (рис. 10-6, б) равен в каждый момент времени алгебраической сумме четырех составляющих Iнам = Iп.нам — Iсв.п + Iа.нам — Iсв.а. Из рис. 10-6, б видно, что величина и время затухания Iнам зависят в основном от свободного тока Iсв.а.
Постоянная времени Т2 » Т1, что и приводит к запаздыванию нарастания и увеличению продолжительности переходного процесса в токе намагничивания, а следовательно, и в токе небаланса. Из сказанного вытекает, что характерные особенности кривой Iнб обусловливаются появлением свободной составляющей в токе намагничивания, замыкающейся в контуре вторичной обмотки трансформаторов тока. После затухания апериодических токов изменение Iнб прекращается и его величина достигает установившегося значения.
|
|
Таким образом, возникновение к. з. сопровождается переход ным процессом как в первичной, так и во вторичной цепи транс форматоров тока, появляющиеся при этом апериодические сво бодные токи ухудшают работу трансформаторов тока, вызывая повышенное намагничивание их магнитопровода. В результате этого в дифференциальной защите во время переходного периода возникают повышенные токи небаланса.
Точных и удобных для практики способов расчета тока небаланса пока еще не разработано. На практике пользуются приближенными расчетными формулами, приведенными в «Руководящих указаниях по релейной защите». В частности, для приближенного учета влияния апериодической составляющей тока к. з. в неустановившемся режиме при выборе трансформаторов тока вводится коэффициент k а , с учетом которого mрасч = kаIк.макс/ Iном.т.т. Для быстродействующих защит t≤ 0,1 с принимают ка = 2, для защит с t = 0,1 ÷ 0,3 с kа = 1,5 и при 1 с kа = 1. Такой способ учета влияния апериодической составляющей является приближенным и требует уточнения.
Существенное влияние на увеличение тока небаланса оказывает также остаточное намагничивание магнитопровода трансформаторов тока.
Трансформатор тока остается в намагниченном состоянии» если проходящий через него ток прерывается (отключается) в момент времени, когда он и создаваемый им магнитный поток не равны нулю. В этом случае в сердечнике трансформатора тока остается магнитный поток Фoст) который был в нем в момент отключения тока. Если при последующем к. з. остаточный поток Фoст совпадает по знаку с магнитным потоком Фк.3, обусловленным током к. з. (особенно его апериодической составляющей), то образуется результирующий поток, равный их сумме Фост + Фк.з. Результирующий поток может достигнуть весьма большой величины и вызвать насыщение магнитопровода, в результате которого резко возрастает ток намагничивания и, как следствие этого, увеличится ток небаланса.
Поэтому при разработке мер, предупреждающих ложное действие дифференциальных защит от токов небаланса, необходимо считаться с влиянием остаточного намагничивания.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 307; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!