Protección diferencial de la línea longitudinal
La zProtection diferencial longitudinal se basa en el principio de comparar los valores y las fases de las corrientes al principio y al final de la línea. Para este propósito, los devanados secundarios de los transformadores de corriente en ambos lados de la línea están interconectados por cables como se muestra en la fig. 1. Estos cables circulan continuamente corrientes secundarias I1 e I2. Para realizar la protección diferencial, se conecta un relé diferencial PT en paralelo con los transformadores de corriente. La corriente en la bobina de este relé será siempre igual a la suma geométrica de las corrientes provenientes de los dos transformadores de corriente
Si las relaciones de transformación de los transformadores de corriente TT1 y TT2 son las mismas, entonces durante el funcionamiento normal, así como un cortocircuito externo (punto K1 en la Fig. 1, a), las corrientes secundarias tienen el mismo valor I1 = I2, dirigido opuesto al relé.
Arroz. 1. El principio de implementación de la protección diferencial longitudinal de la línea y el paso de corriente en el relé con un cortocircuito externo (a) y con un cortocircuito en el área protegida (b)
Corriente de relé
y el relé no enciende.
En caso de cortocircuito en la zona protegida (punto K2 de la Fig.1, b) las corrientes secundarias en el devanado del relé coincidirán en fase. Y por lo tanto se resumirá
Si
el relé se activará y disparará los interruptores.
De esta forma, la protección longitudinal diferencial con corrientes en constante circulación en la bobina del relé reacciona a la corriente total de cortocircuito en el área protegida (la sección de línea entre los transformadores de corriente TT1 y TT2) mientras proporciona el disparo instantáneo de la línea dañada.
La aplicación práctica de los esquemas de protección diferencial requirió la introducción de una serie de elementos estructurales debido a las peculiaridades del funcionamiento de estas protecciones en las líneas de los sistemas de potencia.
Primero, para apagar las líneas largas en ambos lados, resultó ser necesario conectar dos relés según el esquema diferencial: uno en la subestación 1, el otro en la subestación 2 (Fig. 2).
Arroz. 2. Diagrama esquemático de la protección diferencial longitudinal de la línea: Ф - filtros de corriente de secuencia directa y negativa; PTT — transformador de corriente intermedio; TI — transformador de aislamiento; RTD — relé diferencial con parada; P — trabajo y T — bobina de freno del relé
La conexión de dos relés provocó una distribución desigual de las corrientes secundarias entre los relés (las corrientes se distribuyeron de forma inversamente proporcional a las resistencias de los circuitos), la aparición de una corriente de desequilibrio y una disminución de la sensibilidad de la protección.
Tenga en cuenta también que esta corriente de desequilibrio se suma en el relé con una corriente de desequilibrio causada por un desajuste en las características de magnetización y alguna diferencia en las relaciones de transformación de los transformadores de corriente.Para ajustar las corrientes de desequilibrio en la protección, no se utilizaron relés diferenciales simples, sino relés diferenciales con parada RTD, que tienen una mayor sensibilidad.
En segundo lugar, los cables de conexión con su considerable longitud tienen una resistencia que es muchas veces mayor que la resistencia de carga permitida para los transformadores de corriente. Para reducir la carga, se utilizaron transformadores de corriente PTT intermedios con una relación de transformación n, con la ayuda de los cuales la corriente que circula a través de los cables se redujo n veces y, por lo tanto, la carga de los cables de conexión se redujo n2 veces (el valor de la carga es proporcional al cuadrado de la corriente).
Arroz. 3. Paso de corriente en las bobinas del relé en caso de rotura (a) y cortocircuito de los cables de conexión (b): K1 — punto de cortocircuito; K2: punto de cortocircuito en el área protegida
También se proporcionaron transformadores de aislamiento en el esquema de protección diferencial longitudinal para separar los cables de conexión de los circuitos de relé y proteger a estos últimos de las altas tensiones inducidas en los cables de conexión durante el paso del conductor de corriente de cortocircuito.
La protección diferencial longitudinal del tipo DZL, ampliamente distribuida en las redes eléctricas, se basa en los principios expuestos anteriormente y contiene los elementos indicados en la fig. 2. La presencia de cables de conexión en los circuitos secundarios de DLP limita el área de su aplicación a líneas de corta longitud (10-15 km).
Comprobación de la capacidad de servicio de los cables de conexión.
Durante el funcionamiento, es posible que se dañen los cables de conexión: roturas, cortocircuito entre ellos, cortocircuito de uno de los cables a tierra.
En caso de rotura del cable de conexión (Fig. 3, a), la corriente en las bobinas de trabajo y de frenado del relé se vuelve la misma, y la protección puede funcionar incorrectamente en caso de cortocircuito e incluso con una corriente de carga (dependiendo del valor de Isc).
Un cortocircuito entre los cables de conexión (Fig. 3, b) pasa por alto los devanados del relé, y luego la protección puede no funcionar en caso de un cortocircuito en el área protegida.
Para la detección oportuna de daños, un dispositivo especial controla la capacidad de servicio de los cables de conexión. El control se basa en que a la corriente alterna de trabajo que circula por los hilos de conexión cuando se encuentran en buen estado, se le superpone una corriente continua rectificada, lo que no afecta el funcionamiento de la protección.
El voltaje rectificado se suministra a los cables de conexión solo en una de las subestaciones, donde la unidad de control tiene un rectificador, que a su vez recibe energía del transformador de voltaje del sistema de bus activo. La conexión del dispositivo de control a uno u otro sistema de bus se realiza a través de contactos auxiliares de seccionadores de bus o repetidores de relé de seccionadores de bus de la línea protegida.
En caso de rotura de los cables de conexión, la corriente continua desaparece y el dispositivo de control señala una falla, eliminando la corriente de operación de la protección de ambas subestaciones.Cuando los cables de conexión se cierran juntos, da una señal y elimina la protección de la acción, pero solo en un lado: el lado de la subestación donde no hay rectificador. En el caso de una disminución en la resistencia de aislamiento de uno de los cables de conexión a tierra (por debajo de 15-20 kOhm), el dispositivo de control también da la señal correspondiente.
Si los cables de conexión están en buenas condiciones, la corriente de control que los atraviesa no supera los 5-6 mA a una tensión de 80 V. El personal de servicio debe comprobar periódicamente estos valores de acuerdo con las instrucciones de funcionamiento de la proteccion.
El personal de operación debe recordar que antes de permitir cualquier tipo de trabajo en los cables de conexión, es necesario apagar la protección diferencial longitudinal, el dispositivo de monitoreo del cable de conexión y el arranque del dispositivo de respaldo en caso de falla del interruptor automático. protecciones contra daños en ambos lados.
Después de terminar el trabajo en los cables de conexión, verifique su operatividad. Para ello, el dispositivo de control se incluye en la subestación, donde no hay rectificador. En este caso, debería aparecer una señal de falla. Luego, la unidad de control se enciende en otra subestación (se suministra voltaje corregido a los cables de conexión) y se verifica si hay una señal de falla. El circuito de protección y disparo del dispositivo de protección contra falla del interruptor automático se activa cuando los cables de conexión están en buenas condiciones.