Подовжній диференціальний з ахист заснована на принципі порівняння значень і фаз струмів на початку і в кінці лінії. Для цього вторинні обмотки трансформаторів струму з обох сторін лінії з'єднуються між собою проводами, як показано на рис. 1. За цим проводам постійно циркулюють вторинні струми I1 і I2. Для виконання диференціального захисту паралельно трансформаторів струму включають диференціальне реле РТ. Струм в обмотці цього реле завжди буде дорівнює геометричній сумі струмів, що приходять від обох трансформаторів струму
Якщо коефіцієнти трансформації трансформаторів струму ТТ1 і ТТ2 однакові, то при нормальній роботі, а також зовнішньому КЗ (точка К1 на рис. 1, а) вторинні струми рівні за значенням I1 = I2 спрямовані в реле зустрічно.
Мал. 1. Принцип виконання поздовжнього диференціального захисту лінії і проходження струму в реле при зовнішньому КЗ (а) і при КЗ на захищається зоні (б)
і реле не приходить в дію.
При КЗ в захищається зоні (точка К2 на рис. 1, б) вторинні струми в обмотці реле співпадуть по фазі. І, отже, будуть підсумовуватися
реле спрацює і подіє на відключення вимикачів ліній.
Таким чином, диференціальна поздовжня захист з постійно циркулюють струмами в обмотці реле реагує на повний струм КЗ в захищається зоні (ділянка лінії, укладений між трансформаторами струму ТТ1 і ТТ2), забезпечуючи при цьому миттєве відключення пошкодженої лінії
Практичне виконання схем диференціальних захистів зажадало внесення ряду конструктивних елементів, обумовлених особливостями роботи цих захистів на лініях енергосистем.
По-перше, для відключення протяжних ліній з двох сторін виявилося необхідним підключення по диференціальної схемою двох реле: одне на підстанції 1, інше на підстанції 2 (рис. 2).
Мал. 2. Принципова схема поздовжнього диференціального захисту лінії: Ф - фільтри струмів прямої і зворотної послідовностей; ПТТ - проміжний трансформатор струму; ІТ - ізолюючий трансформатор; РДТ - диференціальне реле з гальмуванням; Р - робоча і Т - гальмівна обмотки реле
Підключення двох реле призвело до нерівномірного розподілу вторинних струмів між реле (струми розподілялися обернено пропорційно опорам ланцюгів), появі струму небалансу і зниження чутливості захисту.
Зауважимо також, що цей струм небалансу підсумовується в реле з струмом небалансу, викликаним розбіжністю характеристик намагнічування і деякою різницею в коефіцієнтах трансформації трансформаторів струму. Для відбудови від струмів небалансу в захисті були застосовані не прості диференціальні реле, а диференціальні реле з гальмуванням РДТ, що володіють більшою чутливістю.
По-друге, з'єднувальні дроти при їх значній довжині мають опором, у багато разів перевищує допустимий для трансформаторів струму опір навантаження. Для зниження навантаження були застосовані проміжні трансформатори струму ПТТ з коефіцієнтом трансформації n, за допомогою яких було зменшено в n раз струм, що циркулює по дротах, і тим самим знижена в n2 раз навантаження від сполучних проводів (значення навантаження пропорційно квадрату струму).
Мал. 3. Проходження струму в обмотках реле при обриві (а) і замиканні між собою сполучних проводів (б): К1 - точка наскрізного КЗ; К2 - точка КЗ в захищається зоні
У схемі поздовжнього диференціального захисту були передбачені також ізолюючі трансформатори ІТ для відділення сполучних проводів від ланцюгів реле і захисту останніх від високої напруги, що наводиться в сполучних проводах під час проходження по лінії струму КЗ.
Поширені в електричних мережах поздовжні диференціальні захисту типу ДЗЛ побудовані на викладених вище принципах і містять елементи, зазначені на рис. 2. Наявність сполучних проводів у вторинних ланцюгах ДЗЛ обмежує область її застосування лініями малої протяжності (10-15 км).
Контроль справності сполучних проводів.
В експлуатації можливі пошкодження сполучних проводів: обриви, КЗ між ними, замикання одного з проводів на землю.
При обриві проводу телефонної лінії (рис. 3, а) струм в робочій і гальмівної обмотках реле стає однаковим і захист може неправильно спрацювати при наскрізному КЗ і навіть при струмі навантаження (в залежності від значення Iсз).
Замикання між сполучними проводами (рис. 3, б) шунтирует собою робочі обмотки реле, і тоді захист може відмовити в роботі при КЗ в захищається зоні.
Для своєчасного виявлення пошкоджень справність з'єднувальних проводів контролюється спеціальним пристроєм. Контроль заснований на тому, що на робочий змінний струм, що циркулює в сполучних проводах при їх справному стані, накладається випрямленний постійний струм, що не виявляє впливу на роботу захисту.
Випрямлена напруга підводиться до сполучних проводів тільки на одній з підстанцій, де пристрій контролю має випрямляч, який одержує в свою чергу живлення від трансформатора напруги робочої системи шин. Підключення пристрою контролю до тієї чи іншої системи шин здійснюється допоміжними контактами шинних роз'єднувачів або реле-повторювачами шинних роз'єднувачів захищається лінії.
При обриві сполучних проводів постійний струм зникає і пристрій контролю подає сигнал про пошкодження, знімаючи оперативний струм з захисту на обох підстанціях. При замиканні сполучних проводів між собою - подає сигнал і виводить захист з дії, але тільки з одного боку - з боку підстанції, де випрямляч відсутня. У разі зниження опору ізоляції одного з сполучних проводів відносно землі (нижче 15-20 кОм) пристрій контролю також подає відповідний сигнал.
Якщо з'єднувальні дроти справні, струм контролю, що проходить по ним, не перевищує 5-6 мА при напрузі 80 В. Ці значення повинні періодично перевірятися оперативним персоналом відповідно до інструкції по експлуатації захисту.
Оперативному персоналу слід пам'ятати, що перед допуском до будь-якого роду робіт на сполучних проводах необхідно відключати з обох сторін подовжню диференціальну захист, пристрій контролю з'єднувальних проводів і пуск пристрою резервування при відмові вимикачів ПРВВ від захисту.
Після закінчення робіт на сполучних проводах слід перевірити їх справність. Для цього включається пристрій контролю на підстанції, де воно не має випрямляча. При цьому повинен з'явитися сигнал несправності. Потім пристрій контролю включають на інший підстанції (на з'єднувальні дроти подають випрямлена напруга) і перевіряють, чи немає сигналу про пошкодження. Захист і ланцюг пуску ПРВВ від захисту вводять в роботу при справних сполучних проводах.