Назначение устройств релейной защиты и предъявляемые к ним требования, страница 55

Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении комплексов токов, протекающих с разных сторон защищаемого участка. Для защиты линии электропередачи применяется две группы ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации (К_I), соединенных разноименными зажимами, и реле, включенное на разность их вторичных токов. На рис. 7-1,а показано схема простейшей однофазной дифференциальной защиты с циркулирующими токами с реле типа РТ-40, действующей на отключение выключателей линии.

В нормальном режиме, а также при внешнем КЗ в точке К1 в реле протекает разность вторичных токов ТТ:  I_р  =  I_в1  -  I_в2  =  0. При внутреннем КЗ в точке К2 направление тока I_в2 меняется на противоположное, поэтому  I_р  =  I_в1  +  I_в2  =  I_к2 / К_I, где I_к2 – суммарный ток (действующее значение периодической составляющей) в месте КЗ. Последнее выражение справедливо при условии совпадения по фазе ЭДС источников в нормальном режиме, что близко к действительности. При внутреннем КЗ реле срабатывает, если величина тока в реле превышает его ток срабатывания. По принципу действия защита срабатывает только при КЗ в зоне между ТТ, поэтому выдержка времени не требуется. Быстродействие является важным преимуществом дифференциальной защиты по сравнению с рассмотренными ранее защитами с относительной селективностью (токовой, дистанционной).

С учетом погрешности ТТ, обусловленной намагничивающим током (), при внешнем КЗ (К1)

,                                                                    (4-1)

где – первичный ток;

 – намагничивающие токи ТТ;

 – ток небаланса.

 Вследствие разброса характеристик намагничивания намагничивающие токи двух одинаковых ТТ не равны. Точный расчет тока небаланса из – за нелинейности сопротивления намагничивания ТТ представляет собой достаточно сложную задачу и выполняется лишь в исследовательских целях. При проведении инженерных расчетов обычно определяют предельное (расчетное) значение тока небаланса, которое в предположении идеальной работы (без погрешности) одного из двух ТТ ( ) и 10% - й погрешности другого ТТ в установившемся режиме () равно:

где  – максимальная допустимая полная погрешность ТТ. Из сказанного следует, что погрешность ТТ дифференциальной защиты должна проверяться в режиме внешнего КЗ. Нагрузкой ТТ в этом режиме, как видно из рис. 7.1,а в основном является сопротивление проводов (вторичные токи циркулируют по вспомогательным проводам, соединяющим ТТ, практически не попадая в реле).

В переходном режиме выражение для мгновенного значения первичного тока КЗ может быть представлено в виде

,                                 (4-2)

где  j - начальная фаза; 

, с – постоянная времени первичной цепи (отношение эквивалентных индуктив-ности и активного сопротивления первичной цепи, определенных относительно точки КЗ).

Значение  зависит от места КЗ и может достигать с. Наибольшие значения  характерны для КЗ на шинах мощных ЭС; при повреждениях в распределительных сетях невысокого напряжения  невелики и не могут обусловить значительные погрешности ТТ.

В переходном режиме из – за наличия в первичном токе плохо трансформирую-щейся апериодической составляющей ток небаланса значительно (в несколько раз) превышает установившееся значение. На рис. 4.2 приведена диаграмма изменения во времени первичного тока КЗ и тока небаланса.

Для тока небаланса, как видно из рис. 4.2, характерны следующие особенности:

-как правило, ярко выраженный апериодический характер;                                                        

-наибольшее значение не в 1 – м, а в последующих периодах;                                                                                                                                                                     

-продолжительность броска – доли секунды.

На величину тока небаланса оказывают влияние следующие факторы:

-кратность первичного тока; наибольший ток небаланса возникает при внешних КЗ или в асинхронном режиме (если он возможен);