Protezione differenziale della linea longitudinale
Il differenziale longitudinale zProtection si basa sul principio del confronto dei valori e delle fasi delle correnti all'inizio e alla fine della linea. A tale scopo, gli avvolgimenti secondari dei trasformatori di corrente su entrambi i lati della linea sono interconnessi da fili come mostrato in fig. 1. Questi fili fanno circolare continuamente le correnti secondarie I1 e I2. Per eseguire la protezione differenziale, un relè differenziale PT è collegato in parallelo ai trasformatori di corrente. La corrente nella bobina di questo relè sarà sempre uguale alla somma geometrica delle correnti provenienti dai due trasformatori di corrente
Se i rapporti di trasformazione dei trasformatori di corrente TT1 e TT2 sono gli stessi, durante il normale funzionamento, oltre a un cortocircuito esterno (punto K1 in Fig. 1, a), le correnti secondarie sono uguali nel valore I1 = I2, diretto opposto al relè.
Riso. 1. Il principio di implementazione della protezione differenziale longitudinale della linea e del passaggio di corrente nel relè con un cortocircuito esterno (a) e con un cortocircuito nell'area protetta (b)
Corrente relè
e il relè non si accende.
In caso di cortocircuito nell'area protetta (punto K2 in Fig.1, b) le correnti secondarie nell'avvolgimento del relè corrisponderanno in fase. E quindi sarà riassunto
Se
il relè rileverà e farà scattare gli interruttori.
In questo modo la protezione longitudinale differenziale con correnti costantemente circolanti nella bobina del relè reagisce alla corrente di cortocircuito totale nell'area protetta (la sezione di linea tra i trasformatori di corrente TT1 e TT2) fornendo al tempo stesso l'intervento istantaneo della linea danneggiata
L'applicazione pratica degli schemi di protezione differenziale ha richiesto l'introduzione di una serie di elementi strutturali dovuti alle peculiarità del funzionamento di queste protezioni sulle linee dei sistemi di alimentazione.
Innanzitutto, per disattivare le lunghe linee su entrambi i lati, è risultato necessario collegare due relè secondo lo schema differenziale: uno alla sottostazione 1, l'altro alla sottostazione 2 (Fig. 2).
Riso. 2. Schema schematico della protezione differenziale longitudinale della linea: Ф - filtri di corrente di sequenza diretta e inversa; PTT — trasformatore di corrente intermedio; IT — trasformatore di isolamento; RTD — relè differenziale con arresto; P — funzionante e T — bobina del freno del relè
Il collegamento di due relè ha portato a una distribuzione irregolare delle correnti secondarie tra i relè (le correnti erano distribuite in modo inversamente proporzionale alle resistenze dei circuiti), la comparsa di una corrente di squilibrio e una diminuzione della sensibilità della protezione.
Si noti inoltre che questa corrente di squilibrio si somma nel relè con una corrente di squilibrio causata da un disadattamento nelle caratteristiche di magnetizzazione e da alcune differenze nei rapporti di trasformazione dei trasformatori di corrente.Per adeguarsi alle correnti di squilibrio in protezione non sono stati utilizzati semplici relè differenziali, ma relè differenziali con arresto RTD, che hanno una maggiore sensibilità.
In secondo luogo, i fili di collegamento con la loro notevole lunghezza hanno una resistenza molte volte superiore alla resistenza di carico consentita per i trasformatori di corrente. Per ridurre il carico sono stati utilizzati trasformatori di corrente PTT intermedi con un rapporto di trasformazione n, con l'aiuto dei quali la corrente circolante attraverso i fili è stata ridotta di n volte e quindi il carico dai fili di collegamento è stato ridotto di n2 volte (il valore di il carico è proporzionale al quadrato della corrente).
Riso. 3. Passaggio di corrente nelle bobine del relè in caso di rottura (a) e cortocircuito dei fili di collegamento (b): K1 — punto di cortocircuito; K2 — punto di cortocircuito nell'area protetta
Nello schema di protezione differenziale longitudinale sono stati previsti anche trasformatori di isolamento per separare i fili di collegamento dai circuiti dei relè e proteggere questi ultimi dalle alte tensioni indotte nei fili di collegamento durante il passaggio del conduttore di corrente di cortocircuito.
La protezione differenziale longitudinale di tipo DZL, ampiamente diffusa nelle reti elettriche, è costruita sui principi sopra esposti e contiene gli elementi indicati in fig. 2. La presenza di cavi di collegamento nei circuiti secondari di DLP limita l'area della sua applicazione a linee di breve lunghezza (10-15 km).
Verifica della funzionalità dei cavi di collegamento.
Durante il funzionamento sono possibili danni ai fili di collegamento: interruzioni, cortocircuito tra di loro, cortocircuito di uno dei fili a terra.
In caso di interruzione del filo di collegamento (Fig. 3, a), la corrente nelle bobine di lavoro e di frenatura del relè diventa la stessa e la protezione potrebbe funzionare in modo errato in caso di cortocircuito passante e anche con una corrente di carico (dipendente dal valore di Isc ).
Un cortocircuito tra i fili di collegamento (Fig. 3, b) bypassa gli avvolgimenti del relè, quindi la protezione potrebbe non funzionare in caso di cortocircuito nell'area protetta.
Per il rilevamento tempestivo del danno, la funzionalità dei cavi di collegamento è monitorata da un dispositivo speciale. Il controllo si basa sul fatto che una corrente continua raddrizzata si sovrappone alla corrente alternata di esercizio circolante nei fili di collegamento quando sono in buone condizioni, il che non pregiudica il funzionamento della protezione.
La tensione raddrizzata viene fornita ai cavi di collegamento solo in una delle sottostazioni, dove l'unità di controllo dispone di un raddrizzatore, che a sua volta riceve alimentazione dal trasformatore di tensione del sistema bus attivo. Il collegamento del dispositivo di comando all'uno o all'altro sistema bus avviene tramite contatti ausiliari di sezionatori bus o ripetitori a relè di sezionatori bus della linea protetta.
In caso di interruzione dei cavi di collegamento la corrente continua scompare e il dispositivo di controllo segnala un guasto togliendo la corrente di manovra alla protezione di entrambe le cabine.Quando i fili di collegamento sono chiusi insieme, emette un segnale e rimuove la protezione dall'azione, ma solo su un lato: il lato della sottostazione dove non è presente il raddrizzatore. In caso di diminuzione della resistenza di isolamento di uno dei fili di collegamento a terra (inferiore a 15-20 kOhm), il dispositivo di controllo fornisce anche il segnale corrispondente.
Se i cavi di collegamento sono in buone condizioni, la corrente di monitoraggio che li attraversa non supera i 5-6 mA a una tensione di 80 V. Questi valori devono essere periodicamente verificati dal personale di servizio in conformità con le istruzioni operative di la protezione.
Il personale operativo deve ricordare che prima di consentire qualsiasi tipo di intervento sui cavi di collegamento, è necessario disinserire la protezione differenziale longitudinale, il dispositivo di monitoraggio dei cavi di collegamento e l'attivazione del dispositivo di backup in caso di guasto dell'interruttore. protezioni contro i danni su entrambi i lati.
Dopo aver terminato il lavoro sui fili di collegamento, verificarne l'operatività. A tale scopo, il dispositivo di controllo è incluso nella sottostazione, dove non è presente il raddrizzatore. In questo caso, dovrebbe apparire un segnale di errore. L'unità di controllo viene quindi accesa in un'altra sottostazione (la tensione corretta viene fornita ai cavi di collegamento) e verificata per un segnale di errore. Il circuito di protezione e sgancio del dispositivo di protezione contro la mancata apertura dell'interruttore viene attivato quando i cavi di collegamento sono in buone condizioni.