Zabezpieczenie różnicowe linii podłużnej
Podłużna różnicówka zProtection opiera się na zasadzie porównywania wartości i faz prądów na początku i końcu linii. W tym celu uzwojenia wtórne przekładników prądowych po obu stronach linii są połączone przewodami, jak pokazano na ryc. 1. W przewodach tych stale krążą prądy wtórne I1 i I2. Aby wykonać zabezpieczenie różnicowe, przekaźnik różnicowy PT jest połączony równolegle z przekładnikami prądowymi. Prąd w cewce tego przekaźnika będzie zawsze równy sumie geometrycznej prądów pochodzących z dwóch przekładników prądowych
Jeżeli współczynniki transformacji przekładników prądowych TT1 i TT2 są takie same, to podczas normalnej pracy, a także zewnętrznego zwarcia (punkt K1 na ryc. 1, a), prądy wtórne są równe pod względem wartości I1 = I2, skierowane przeciwnie do przekaźnika.
Ryż. 1. Zasada realizacji wzdłużnego zabezpieczenia różnicowego linii i przepływu prądu w przekaźniku przy zwarciu zewnętrznym (a) oraz przy zwarciu w obszarze chronionym (b)
Prąd przekaźnika
a przekaźnik się nie załącza.
W przypadku zwarcia w obszarze chronionym (punkt K2 na rys.1, b) prądy wtórne w uzwojeniu przekaźnika będą zgodne w fazie. I dlatego zostanie to podsumowane
Jeśli
przekaźnik podniesie i wyłączy wyłączniki.
W ten sposób zabezpieczenie różnicowe wzdłużne ze stale krążącymi prądami w cewce przekaźnika reaguje na całkowity prąd zwarciowy w chronionym obszarze (odcinek linii między przekładnikami prądowymi TT1 i TT2) zapewniając jednocześnie natychmiastowe wyłączenie uszkodzonej linii
Praktyczne zastosowanie systemów zabezpieczeń różnicowych wymagało wprowadzenia szeregu elementów konstrukcyjnych ze względu na specyfikę działania tych zabezpieczeń na liniach systemów elektroenergetycznych.
Po pierwsze, aby wyłączyć długie linie po obu stronach, konieczne okazało się połączenie dwóch przekaźników według schematu różnicowego: jednego w podstacji 1, drugiego w podstacji 2 (rys. 2).
Ryż. 2. Schemat ideowy podłużnego zabezpieczenia różnicowego linii: Ф — filtry prądu składowej stałej i składowej przeciwnej; PTT — pośredni przekładnik prądowy; IT — transformator separacyjny; RTD — przekaźnik różnicowy z zatrzymaniem; P — praca i T — cewka hamulca przekaźnika
Połączenie dwóch przekaźników doprowadziło do nierównomiernego rozkładu prądów wtórnych pomiędzy przekaźnikami (prądy rozkładały się odwrotnie proporcjonalnie do rezystancji obwodów), pojawienia się asymetrii prądu i zmniejszenia czułości zabezpieczenia.
Należy również zauważyć, że ten prąd asymetrii sumuje się w przekaźniku z prądem asymetrii spowodowanym niedopasowaniem charakterystyk magnesowania i pewną różnicą w przekładniach przekładników prądowych.W celu regulacji od niezrównoważenia prądów w zabezpieczeniach zastosowano nie proste przekaźniki różnicowe, ale przekaźniki różnicowe z ogranicznikiem RTD, które mają większą czułość.
Po drugie, przewody przyłączeniowe przy znacznej długości mają rezystancję wielokrotnie większą niż dopuszczalna dla przekładników prądowych rezystancja obciążenia. Do zmniejszenia obciążenia zastosowano pośrednie przekładniki prądowe PTT o przekładni n, za pomocą których prąd płynący w przewodach został n razy zmniejszony, a tym samym obciążenie z przewodów łączących zostało n2 razy zmniejszone (wartość obciążenie jest proporcjonalne do kwadratu prądu).
Ryż. 3. Przepływ prądu w cewkach przekaźnika w przypadku przerwania (a) i zwarcia przewodów łączących (b): K1 — miejsce zwarcia; K2 — miejsce zwarcia w obszarze chronionym
W schemacie podłużnego zabezpieczenia różnicowego przewidziano również transformatory izolujące w celu odseparowania przewodów przyłączeniowych od obwodów przekaźnikowych i zabezpieczenia tych ostatnich przed wysokimi napięciami indukowanymi w przewodach przyłączeniowych podczas przejścia przewodu prądu zwarciowego.
Wzdłużne zabezpieczenie różnicowe typu DZL, szeroko rozpowszechnione w sieciach elektrycznych, zbudowane jest na zasadach określonych powyżej i zawiera elementy wskazane na ryc. 2. Obecność przewodów połączeniowych w obwodach wtórnych DLP ogranicza obszar jego zastosowania do linii o krótkiej długości (10-15 km).
Sprawdzanie przydatności przewodów łączących.
Podczas pracy możliwe jest uszkodzenie przewodów łączących: przerwy, zwarcie między nimi, zwarcie jednego z przewodów do masy.
W przypadku przerwy w przewodzie łączącym (rys. 3, a) prąd w cewce roboczej i hamującej przekaźnika staje się taki sam, a zabezpieczenie może działać nieprawidłowo w przypadku zwarcia przelotowego, a nawet przy prąd obciążenia (w zależności od wartości Isc ).
Zwarcie między przewodami łączącymi (ryc. 3, b) omija uzwojenia przekaźnika, a następnie ochrona może nie działać w przypadku zwarcia w chronionym obszarze.
W celu szybkiego wykrycia uszkodzeń przydatność przewodów łączących jest monitorowana przez specjalne urządzenie. Sterowanie polega na tym, że wyprostowany prąd stały nakłada się na roboczy prąd przemienny krążący w przewodach przyłączeniowych, gdy są one w dobrym stanie, co nie ma wpływu na działanie zabezpieczenia.
Napięcie wyprostowane jest doprowadzane do przewodów przyłączeniowych tylko w jednej z podstacji, w której jednostka sterująca posiada prostownik, który z kolei pobiera energię z przekładnika napięciowego aktywnego układu magistrali. Podłączenie urządzenia sterującego do jednego lub drugiego systemu magistrali odbywa się za pomocą styków pomocniczych rozłączników magistrali lub przekaźników przekaźników rozłączników magistrali chronionej linii.
W przypadku przerwy w przewodach przyłączeniowych prąd stały zanika, a urządzenie sterujące sygnalizuje awarię, usuwając prąd roboczy z zabezpieczeń obu podstacji.Zwarcie przewodów łączących daje sygnał i wyłącza zabezpieczenie z działania, ale tylko z jednej strony - tej strony rozdzielni, gdzie nie ma prostownika. W przypadku spadku rezystancji izolacji jednego z przewodów przyłączeniowych do ziemi (poniżej 15-20 kOhm) urządzenie sterujące również daje odpowiedni sygnał.
Jeżeli przewody przyłączeniowe są w dobrym stanie, przepływający przez nie prąd kontrolny nie przekracza 5-6 mA przy napięciu 80 V. Wartości te powinny być okresowo sprawdzane przez serwisanta zgodnie z instrukcją obsługi ochrona.
Personel obsługujący musi pamiętać, że przed przystąpieniem do jakichkolwiek prac przy przewodach przyłączeniowych należy wyłączyć zabezpieczenie różnicowe wzdłużne, urządzenie monitorujące przewód przyłączeniowy oraz uruchomić urządzenie rezerwowe w przypadku awarii wyłącznika. ochrona przed uszkodzeniami osłony po obu stronach.
Po zakończeniu prac nad przewodami łączącymi sprawdź ich działanie. W tym celu urządzenie sterujące znajduje się w podstacji, w której nie ma prostownika. W takim przypadku powinien pojawić się sygnał błędu. Jednostka sterująca jest następnie włączana w innej podstacji (poprawione napięcie jest doprowadzane do przewodów łączących) i sprawdzana pod kątem sygnału awarii. Obwód zabezpieczający i wyzwalający urządzenia zabezpieczającego przed uszkodzeniem wyłącznika jest uruchamiany, gdy przewody przyłączeniowe są w dobrym stanie.