Из известных в настоящее время способов повышения чувствительности дифференциальных защит широко применяются включение реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ) и дифференциальные реле тока с торможением.
Включение реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока. Как отмечалось, при наличии апериодической составляющей в первичном токе работа трансформатора тока резко ухудшается в связи c насыщением его магнитопровода. Это свойство трансформаторов тока используется для ограничения переходного тока небаланса, содержащего апериодическую составляющую. Для этого обмотка реле КА включается в схему дифференциальной защиты через специальный промежуточный насыщающийся трансформатор тока (НТТ) TLAT (рис. 10.3, а). Принцип работы НТТ рассмотрен выше (см. § 1.5). Чувствительность реле, включенного через НТТ, зависит от формы кривой тока, проходящего в его первичной обмотке. При синусоидальном токе насыщающийся трансформатор не оказывает существенного влияния на работу реле. Если же в токе имеется апериодическая составляющая, то магнитопровод НТТ сильно насыщается, сопротивление намагничивания резко падает, ток намагничивания увеличивается, а вторичный ток уменьшается. Коэффициент трансформации НТТ автоматически увеличивается, и чувствительность защиты уменьшается. Нормальная работа насыщающегося трансформатора восстанавливается, как только исчезает апериодическая составляющая.
|
|
Таким образом, защита загрубляется на время существования переходного тока небаланса. Это дает возможность при определении тока небаланса не учитывать влияния апериодической составляющей, а ток срабатывания реле отстраивать только от установившегося тока небаланса I нб.рсч, определяемого по выражению (рис. 10.4) при k ап = 1,0÷1,3.
Необходимо иметь в виду, что при к.з. в зоне ток повреждения в общем случае также будет содержать апериодическую составляющую. Однако это не ведет к отказу защиты, так как после исчезновения апериодической составляющей нормальная работа НТТ восстанавливается и защита срабатывает. При этом она действует с замедлением, не превышающим длительности двух периодов, что не является большим недостатком.
Риc. 10.4. Дифференциальная защита с торможением выпрямленным током (а, б) и с магнитным торможением (в, г)
Использование в дифференциальной защите реле с торможением. В дифференциальной защите токи небаланса могут быть значительными не только в переходном, но и в установившихся режимах при отсутствии апериодической составляющей. В таких случаях НТТ оказывается непригодным для повышения чувствительности защиты. На рис. 10.3, б кривая 3 отражает изменение расчетного тока небаланса в зависимости от приведенного тока внешнего короткого замыкания I' к.вн . Для получения селективно действующей защиты необходимо использовать реле с током срабатывания, отстроенным от тока небаланса I нб.рсч при максимально возможном токе внешнего к.з. I' к.вн.max. При этом в случае использования обычного реле тока или реле с НТТ характеристика их тока срабатывания, определяемая уставкой и не зависящая от I' к.вн, изображается прямой 1, параллельной оси абсцисс.
|
|
Ток I' к.вн в зависимости от режима работы, места и вида короткого замыкания может быть меньшим тока I' к.вн.max. При этом защита оказывается сильно загрубленной. Ее чувствительность можно повысить, если вместе с изменением тока I' к.вн автоматически изменять в соответствии с характеристикой 2 ток срабатывания реле I ср, сохраняя при этом требуемую отстройку от соответствующих токов небаланса. Реле с такой характеристикой, как уже отмечалось, называется дифференциальным реле тока с торможением. Принцип действия одного из них рассмотрен выше (см. § 3.3). В схему дифференциальной защиты реле с торможением должно включаться так, чтобы при внешних к.з. обеспечивались пропорциональность тормозного тока I трм току I к.вн и условие I ср = I ср.min + k трм I трм .
На рис. 10.4, а показана схема полупроводниковой защиты, удовлетворяющая указанным требованиям (рис. 10.4,6). В настоящее время находит применение реле с магнитным торможением, в котором используется рассмотренный выше (см. § 1.5) промежуточный насыщающийся трансформатор тока TLAT с обмоткой управления ωy (см. рис. 1.11, а). В реле с магнитным торможением (рис. 10.4, в) первичная рабочая обмотка трансформатора TLAT является дифференциальной обмоткой ω1 = ω диф. Вторичная обмотка на рис. 10.4, в обозначена как рабочая ω2 = ω раб. Насыщающийся трансформатор, как обычно, автоматически загрубляет защиту, когда в токе небаланса, проходящем по обмотке ω диф , имеется апериодическая составляющая. Наличие тормозных обмоток позволяет отстраиваться от больших значений периодического тока небаланса. При принятом положительном направлении токови с учетом полярности обмоток рабочий ток в дифференциальной обмотке İ раб = İ 2I - İ 2II , а тормозной ток İ трм=0,5(İ 2I + İ 2II).
При нормальной работе и внешних коротких замыканиях тормозной ток наводит в магнитопроводе НТТ магнитный поток, замыкающийся только по крайним стержням и насыщающий их. Для исключения влияния на работу реле ЭДС, индуцированных этим потоком в секциях вторичной рабочей обмотки, секции включены так, что ЭДС уравновешиваются. При этом магнитный поток от тока в дифференциальной обмотке индуцирует в рабочих обмотках ЭДС, действующие согласно и возбуждающие ток в обмотке электромагнитного реле тока КА. Таким образом, трансформаторная связь между дифференциальной и рабочей обмотками НТТ при нормальной работе и внешних коротких замыканиях зависит от степени насыщения магнитопровода. С увеличением насыщения трансформация тока дифференциальной обмотки во вторичную рабочую обмотку ухудшается. Поэтому для срабатывания защиты ток в дифференциальной обмотке должен иметь большее значение. Некоторой особенностью реле является зависимость коэффициента торможения k трм от угла ψ сдвига фаз между токами İ раб и İ трм . Поэтому характеристика тока срабатывания реле располагается в некоторой зоне (заштрихована), ограниченной характеристиками 1 и 2 при ψ = 0 и ψ= π/2 (рис. 10.4, г).