Содержание материала

Защиты шин с торможением от токов плеч обладают определенной сложностью реализации, поэтому с целью их упрощения был предложен ряд устройств, в которых торможение производится высшими гармоническими дифференциального тока.
При КЗ вне зоны действия по дифференциальной цепи проходят токи небаланса, имеющие несинусоидальный характер с большим процентным содержанием высших гармоник. Это обусловлено несинусоидальностью намагничивающего тока ТТ с замкнутыми ферромагнитными сердечниками. В случае КЗ в зоне действия ТТ защиты шин (при синусоидальных токах) не насыщаются, ток в дифференциальной цепи имеет синусоидальный характер и защита срабатывает за период промышленной частоты.
Однако в переходных режимах КЗ в зоне действия ток в реле может иметь несинусоидальный характер вследствие насыщения ТТ. По этой причине защита с торможением высшими гармониками дифференциального тока может иметь чрезмерно высокое время срабатывания (до затухания погрешностей переходного режима ТТ) либо вообще отказать в срабатывании при высоких кратностях тока и перегрузке ТТ. Указанные недостатки предопределили отказ от торможения составляющими дифференциального тока.
Более широкое распространение получило торможение токами плеч. Защиты с торможением в этом случае могут иметь трехсистемное и односистемное исполнение. Достоинства односистемного исполнения с фильтрами-сумматорами очевидны: максимальная простота и высокая аппаратная надежность схем защиты. При односистемном исполнении значительно проще решается вопрос эксплуатации защиты с нефиксированным присоединением элементов, так как число переключающих контактов относительно мало. Однако в односистемных защитах рабочий и тормозной сигналы формируются из сигналов всех трех фаз. Вследствие этого они принципиально являются более грубыми, чем трехсистемные, и обладают неодинаковой чувствительностью к различным видам КЗ. Расчет уставок односистемных защит более трудоемок, чем трехсистемных, так как необходимо с учетом погрешностей ТТ находить наихудшие по чувствительности и селективности режимы, что представляет самостоятельную задачу. 

 У односистемных защит труднее обеспечивается селективная работа при насыщении ТТ. По указанным причинам односистемные защиты с торможением в СССР распространения не получили.

Рис. 4.17. Схема защиты шин фирмы ASEA

В настоящее время за рубежом получила распространение защита шин фирмы ASEA [15], схема которой приведена на рис. 4.17.
Тормозным сигналом является сумма модулей токов всех присоединений.
Тормозной сигнал создает падение напряжения на тормозных резисторах Rт/2.
В дифференциальной цепи включены резистор ограничивающий ток небаланса и про межуточный трансформатор тока Трд, нагружены через выпрямительный мост на резистор Rд2. Сравнено рабочего (на резисторе Rд2) и тормозного (на Rт) напряжений производится с помощью регулирующего органа РЭ, подключенного через поляризующий диод Д1 и блокирующий диод Д2. Если рабочее напряжение превышает тормозное, а разность их превышает порог срабатывания РЭ, то защита срабатывает. Так как время  срабатывания защиты относительно мало, то можно пренебречь насыщением ТТ в зоне действия и при тормозном сигнале

необходимо иметь кт<1.
В условиях внешнего КЗ один из ТТ насыщается и шунтирует дифференциальную цепь. Ток небаланса снижается в соответствии с выражением (z2s=0)

Следует подчеркнуть, что добавочный резистор в дифференциальной цепи защиты не во всех случаях одинаково эффективен. При анализе и оценках защит необходимо сравнивать сопротивление дифференциальной цепи (цепи рабочего сигнала) и шунтирующей ее цепи насыщенного ТТ. В частности, для каскадных ТТ при насыщении сердечника верхнего каскада в цепи насыщенного ТТ необходимо учесть сопротивление вторичной цепи ТТ и приведенное сопротивление промежуточной ступени, сравнимое с сопротивлением вторичной цепи. Аналогичное явление имеет место и при использовании ТТП. В результате может иметь место случай, когда применение требуемого Rд окажется невозможным или же Rд не будет практически оказывать влияния на работу защиты. Затруднения с реализацией высокого быстродействия и селективности могут возникнуть и при значительной индуктивности рассеяния вторичной обмотки ТТ.
Чтобы обеспечить требуемую селективность и высокое быстродействие защиты с торможением на выпрямленных токах, дифференциальная схема которой собрана во вторичных цепях ТТП, необходимо во всех случаях выполнять неравенство
(4.9)
где Вттп, Втт — магнитная индукция в магнитопроводе ТТП и ТТ.
Указанное неравенство следует выполнять и при использовании каскадных ТТ, т. е.
(4.10)
где Вв — магнитная индукция в магнитопроводе верхней ступени ТТ; Вн — то же для нижней ступени ТТ.