Сторінка 5 з 14
Захист заснована на принципі порівняння значень і фаз струмів на початку і в кінці лінії. Для порівняння вторинні обмотки трансформаторів струму з обох сторін лінії з'єднуються між собою проводами, як показано на рис. 7.17. За цим проводам постійно циркулюють вторинні струми I 1 і I 2. Для виконання диференціального захисту паралельно трансформаторів струму (диференційно) включають вимірювальний орган струму ВІД.
Струм в обмотці цього органу завжди буде дорівнює геометричній сумі струмів, що приходять від обох трансформаторів струму: IР = I1 + I2 Якщо коефіцієнти трансформації трансформаторів струму ТА 1 і ТА2 однакові, то при нормальній роботі, а також зовнішньому КЗ (точка K1 на рис. 7.17, а) вторинні струми рівні за значенням I1 = I2 і спрямовані в ВІД зустрічно. Струм в обмотці ОТIР = I1 + I2 = 0. і ВІД не спадає на дію. При КЗ в захищається зоні (точка К2 на рис. 7.17, б) вторинні струми в обмотці ВІД співпадуть по фазі і, отже, будуть підсумовуватися: IР = I1 + I2. Якщо IР> Iсз. орган струму спрацює і через вихідний орган ВО подіє на відключення вимикачів лінії.
Таким чином, диференціальна поздовжня захист з постійно циркулюють струмами в обмотці органу струму реагує на повний струм КЗ в захищається зоні (ділянка лінії, укладений між трансформаторами струму ТА 1 і ТА2), забезпечуючи при цьому миттєве відключення пошкодженої лінії.
Практичне використання схем диференціальних захистів зажадало внесення ряду конструктивних елементів, обумовлених особливостями роботи цих захистів на лініях енергосистем.
По-перше, для відключення протяжних ліній з двох сторін виявилося необхідним підключення по диференціальної схемою двох органів струму: одного на підстанції 1. іншого на підстанції 2 (рис. 7.18). Підключення двох органів струму призвело до нерівномірного розподілу вторинних струмів між ними (струми розподілялися обернено пропорційно опорам ланцюгів), появі струму небалансу і зниження чутливості захисту. Зауважимо також, що цей струм небалансу підсумовується в ТО зі струмом небалансу, викликаним розбіжністю характеристик намагнічування і деякою різницею в коефіцієнтах трансформації трансформаторів струму. Для відбудови від струмів небалансу в захисті були застосовані не прості диференціальні реле, а диференціальні реле струму з гальмуванням KAW. що володіють більшою чутливістю.
По-друге, з'єднувальні дроти при їх значній довжині мають опором, у багато разів перевищує допустимий для трансформаторів струму опір навантаження. Для зниження навантаження були застосовані спеціальні трансформатори струму з коефіцієнтом трансформації n. за допомогою яких було зменшено в п раз струм, що циркулює по дротах, і тим самим знижена в n2 раз навантаження від сполучних проводів (значення навантаження пропорційно квадрату струму). У захисті цю функцію виконують проміжні трансформатори струму TALT і ізолюючі TAL. У схемі захисту ізолюючі трансформатори TAL служать ще і для відділення сполучних проводів від ланцюгів реле і захисту ланцюгів реле від високої напруги, що наводиться в сполучних проводах під час проходження по лінії струму КЗ.
Мал. 7.17. Принцип виконання поздовжнього диференціального захисту лінії і проходження струму в органі струму при зовнішньому КЗ (а) і при КЗ в захищається зоні (б)
Мал. 7.18. Принципова схема поздовжнього диференціального захисту лінії:
ZA - фільтр струмів прямої і зворотної послідовностей; TALT - проміжний трансформатор струму; TAL - ізолюючий трансформатор; KAW - диференціальне реле з гальмуванням; Р - робоча і T - гальмівна обмотки реле
Поширені в електричних мережах поздовжні диференціальні захисту типу ДЗЛ побудовані на викладених вище принципах і містять елементи, зазначені на рис. 7.18. Висока вартість сполучних проводів у вторинних ланцюгах ДЗЛ обмежує область се застосування лініями малої протяжності (10-15 км).
Контроль справності сполучних проводів. В експлуатації можливі пошкодження сполучних проводів: обриви, КЗ між ними, замикання одного проводу на землю.
При обриві проводу телефонної лінії (рис. 7.19, а) струм в робочій Р і гальмівної Т обмотках стає однаковим і захист може неправильно спрацювати при наскрізному КЗ і навіть при струмі навантаження (в залежності від значення Icз.
Замикання між сполучними проводами (рис. 7.19, б) шунтирует собою робочі обмотки реле, і тоді захист може відмовити в роботі при КЗ в захищається зоні.
Для своєчасного виявлення пошкоджень справність з'єднувальних проводів контролюється спеціальним пристроєм (рис. 7.20). Контроль заснований на тому, що на робочий змінний струм, що циркулює в сполучних проводах при їх справному стані, накладається випрямленний постійний струм, що не виявляє впливу на роботу захисту. Дві секції вторинної обмотки TAL з'єднані розділовим конденсатором С1. які представляють собою великий опір для постійного струму і мале для змінного. Завдяки конденсаторів С1 в обох комплектах захистів створюється послідовна ланцюг циркуляції випрямленого струму по сполучних проводів і обмоток мінімальних швидкодіючих реле струму контролю КА. Випрямлена напруга підводиться до сполучних проводів тільки на одній підстанції, де пристрій контролю має випрямляч VS. який одержує в свою чергу живлення від трансформатора напруги TV робочої системи шин. Підключення пристрою контролю до тієї чи іншої системи шин здійснюється допоміжними контактами шинних роз'єднувачів або. реле-повторювачами шинних роз'єднувачів захищається лінії.
Прикінцеві контакти КЛ контролюють ланцюга вихідних органів захисту.
При обриві сполучних проводів постійний струм зникає, і реле контролю КА знімає оперативний струм з захистів на обох підстанціях, і подасться сигнал про пошкодження. При замиканні сполучних проводів між собою подається сигнал про виведення захисту з дії, але тільки з одного боку - з боку підстанції, де немає випрямляча.
Мал. 7.19. Проходження струму в обмотках реле KAW при обриві (а) і замиканні між собою сполучних проводів (б):
К1 - точка наскрізного КЗ; К2 - точка КЗ в захищається зоні
У пристрої контролю є пристосування для періодичних вимірювань опору ізоляції сполучних проводів відносно землі. Воно подасть сигнал при зниженні опору ізоляції кожного з сполучних проводів нижче 15-20 кОм.
Якщо з'єднувальні дроти справні, струм контролю, що проходить по ним, не перевищує 5-6 мА при напрузі 80 В. Ці значення повинні періодично перевірятися оперативним персоналом відповідно до інструкції по експлуатації захисту.
Оперативному персоналу слід пам'ятати, що перед допуском до будь-якого роду робіт на сполучних проводах необхідно відключати з обох сторін подовжню диференціальну захист, пристрій контролю з'єднувальних проводів і пуск від захисту пристрою резервування при відмові вимикачів ПРВВ.
Після закінчення робіт на сполучних проводах слід перевірити їх справність. Для цього включається пристрій контролю на підстанції, де воно не має випрямляча, при цьому повинен з'явитися сигнал несправності. Потім пристрій контролю включають на інший підстанції (на з'єднувальні дроти подають випрямлена напруга) і перевіряють, чи немає сигналу про пошкодження. Захист і ланцюг пуску ПРВВ від захисту вводять в роботу при справних сполучних проводах.