Направленная поперечная дифференциальная защита

Рассмотренная выше токовая поперечная дифференциальная защита не способна определять на какой из 2-х параллельных линий произошло повреждение. Это обстоятельство не имеет значение для линий присоединённых к шинам подстанции через один выключатель.

Для параллельных линий подключённых к шинам через самостоятельные выключатели применяется другая защита – направленная поперечная дифференциальная защита, которая способна выбирать и отключать только одну повреждённую линию.

Упрощённая принципиальная схема направленной поперечной дифференциальной защиты приведена на рис. 6-7. Защита состоит из пускового органа 1 (токового реле) включённого так же, как в токовой поперечной дифференциальной защите и органа направления мощности 2 (реле направления мощности) включённого на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин питающей подстанции. Оперативный ток подаётся на защиту через последовательно соединённые блок-контакты выключателей обеих линий, для того чтобы защита автоматически выводилась из работы при отключении одной из линий во избежание её неселективного действия при сквозных (внешних) к.з.

Рис. 6-7. Принцип действия направленной поперечной дифференциальной защиты параллельных линий:

а) упрощённая принципиальная схема защиты;

б) векторная диаграмма при к.з. на линии I;

в) векторная диаграмма при к.з. на линии II.

При повреждении на линии I ток в линии I_I>I_II, и поэтому их разность, т.е. ток в реле будет иметь то же направление, как и ток в повреждённой линии I. Реле направления мощности замыкает свои контакты и отключается только повреждённая линия I.

При повреждении на линии II ток I_II>I_I и ток в реле I_p изменит своё направление на противоположное и реле направления мощности, замыкая другие контакты, обеспечит отключение повреждённой линии II.

Ток срабатывания пусковых токовых реле необходимо выбирать по двум условиям:

1. Защита не должна ложно срабатывать от токов небаланса нормального режима и режима внешнего к.з., т.е.

I_с.з.=К_н I_{нб.макс}

2. Защита не должна ложно срабатывать от максимального тока нагрузки в режиме, когда на одном конце включены выключатели обеих линий, а на другом – только одной линии

где:
Кн	-	коэффициент надёжности, равный 1,1-1,25
Кз	-	коэффициент самозапуска электродвигателей, равный 2-3
Кв	-	коэффициент возврата токового реле, равный 0,85 для реле типа РТ-40.

Определяющим является условие, по которому получается большее значение тока срабатывания.

Направленная поперечная дифференциальная защита так же имеет «мёртвую зону» при повреждениях вблизи шин противоположной подстанции и при к.з. в этой зоне действует каскадно.

Так, при повреждении в точке (рис. 6-8) линии II вблизи шин подстанции Б токи I_I и I_II будут вблизи по величине и токораспределение будет таким как показано на рис. 6-8, а. Токи в реле будут равны:

на подстанции А:

на подстанции Б:

Рис. 6-8. Каскадное действие направленной поперечной дифференциальной защиты

а) срабатывание защиты со стороны п/ст. Б

б) срабатывание защиты со стороны п/ст. А после отключения выключателя на п/ст. Б.

Таким образом, защита на подстанции А действовать не будет, а на подстанции Б сработает и отключит выключатель повреждённой линии II. После отключения токораспределение изменится и станет таким как показано на рис. 6-8,б. Ток к.з. по линии I прекратится, а в реле защиты подстанции А ток станет равным току к.з., проходящему по линии II и защита сработает и отключит выключатель линии II на подстанции А, чем будет полностью ликвидировано к.з. на этой линии.

Участки линий вблизи шин подстанций при повреждении на которых направленная поперечная дифференциальная защита действует каскадно, называются зоной каскадного действия. Наличие зоны каскадного действия является существенным недостатком направленной поперечной дифференциальной защиты т.к. приводит к увеличению времени отключения к.з. в 2 раза.

Вторым серьёзным недостатком направленной поперечной дифференциальной защиты является наличие «мёртвой зоны» органа направления мощности при близких 3-х фазных к.з., когда напряжение, подводимое к реле, практически снижается до нуля.

Чувствительность защиты определяется по к.з. на границе зоны каскадного действия и в точке равной чувствительности. За точку равной чувствительности принимается точка к.з., в которой токи в реле дифференциальной защиты по обоим концам защищаемых линий равны. Коэффициент чувствительности должен быть не менее 2.

Выводы:

1. Поперечные дифференциальные защиты устанавливаются на параллельных линиях: токовая поперечная дифференциальная защита – на параллельных линиях, имеющих один общий выключатель; направленная поперечная дифференциальная защита – на параллельных линиях с самостоятельными выключателями.

2. Принцип действия поперечных дифференциальных защит основан на сравнении величин и фаз токов протекающим по обеим параллельным линиям.

3. Поперечные дифференциальные защиты отличаются простотой, высоким быстродействием и достаточно высокой чувствительностью.

4. Принципиальными недостатками поперечных дифференциальных защит являются необходимость вывода её из работы при отключении одной из параллельных линий, а также наличие зоны каскадного действия, что не позволяет отключать повреждения мгновенно в пределах всей линии.