Принцип действия поперечной дифференциальной направленной защиты (ПНДЗ) ЛЭП. Каскадность действия. Оценка чувствительности. Область применения.

ПНДЗ применяется на параллельных линиях с самостоятельными выключателями на каждой линии. К защите таких линий предъявляется требование – отключать только ту из двух линий, которая повредилась.

Токовые обмотки реле мощности и токового реле соединяются последовательно и включаются параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока на разность токов параллельных линий, т.е. . Токовые реле выполняют функции пусковых реле защиты. Реле направления мощности служат для выявления поврежденной линии.

Напряжения к реле подводится от трансформатора напряжения шин подстанции (обычно 90-градусная схема включения).

При повреждении линии Л1 в точке К1 оба реле направления мощности KW1 и KW2 имеют положительные вращающиеся моменты (рис. б), под действием которых они замыкают контакты в цепях промежуточных реле KL1 и KL3, действующих с двух сторон на отключение линии Л1.

При повреждении линии Л2 в точке К2 углы между токами и напряжениями, подводимые к реле, изменяются на угол π (рис. в), вследствие чего оба реле мощности под действием отрицательных вращающих моментов замыкают контакты в цепях промежуточных реле KL2 и KL4, действующих с двух сторон на отключение линии Л2.

Каскадность действия. Разница токов в параллельных ветвях уменьшается при удалении точки к.з. от места установки защиты, поэтому ПНДЗ имеет мертвую зону. Однако после отключения поврежденной линии с противоположной стороны не работающая до этого защита приходит в действие и отключает поврежденную линию. После отключения поврежденной линии Л1 со стороны подстанции В весь ток  направится от подстанции А к месту повреждения по линии Л1. В этом случае , , а ток в пусковых реле защиты А резко возрастает  и становится больше тока срабатывания защиты. Пусковые реле защиты А срабатывают, орган направления мощности выбирает поврежденную линию Л1, и защита действует на ее отключение.

При КЗ вблизи шин подстанции А, отключение происходит аналогично, сначала срабатывает ближняя к месту КЗ защита А, а затем защита В. Такое поочередное действие защиты называется каскадным, а зона, в пределах которой направленная дифференциальная защита не действует, пока поврежденная линия не отключится с противоположной стороны, называется зоной каскадного действия защиты.

Наличие зоны каскадного действия увеличивает время отключения линии примерно в 2 раза. Зона каскадного действия для каждого комплекта защиты не должна превышать 25% длины линии. Кроме того имеется мертвая зона по напряжению (при близких КЗ напряжение снижается и не срабатывает реле направления мощности), которая не должна превышать 10% длины линии.

Чувствительность защиты характеризуется величиной зоны каскадного действия защиты, коэффициентом чувствительности пускового реле и величиной мертвой зоны по напряжению у реле мощности защиты.

Чувствительность пусковых реле защиты проверяется для двух случаев:

 (рис. а). Проверку рекомендуется проводить для точки КЗ, для которой чувствительность с обоих сторон линии одинакова. Расстояние до этой точки от подстанции А определяется как: .

 При КЗ на границе зоны каскадного действия защиты после отключения поврежденной линии с противоположной стороны определяется коэффициент чувствительности:  Где .