Дистанционная защита

Дистанционная защита, которая основана на использовании, реле сопротивления, на границе срабатывания реагирует на отношение подведенных величин и . В режиме короткого замыкания это отношение при определенных условиях пропорционально сопротивлению фазы линии от места установки защиты до места короткого замыкания. Для обеспечения селективности дистанционной защиты на линии, состоящей из нескольких участков, ее выдержка времени t плавно или ступенчато повышается с увеличением расстояния до места поврёждения l_к,. Наиболее часто применяют защиты со ступенчатой зависимостью . Применение в релейной защите полупроводник элементов позволяет получить реле сопротивления с плавно зависимыми характеристика выдержки времени.

При ступенчатой зависимости для линии, разделенной выключателями на несколько участков (рис. 1), защита АКZI имеет характеристику 1, характеристика 2 принадлежит защите АКZ2, характеристика 3 - защите АКZ3. При к.з. в точке кЗ придут в действие защиты АКZ1 и АКZ2, но отключится выключатель с защитой АКZ2 поскольку последняя имеет меньшую выдержку времени для повреждения в данном месте. Как видно из рис. 1, чем ближе место повреждения к источнику питания, тем меньше выдержка времени защиты, что является ее достоинством по сравнению с максимальными токовыми защитами. Поскольку дистанционная защита реагирует на отношение и , то зона ее действия, в отличие с токовых защит, не зависит от сопротивления энергосистемы. Поэтому к достоинствам дистанционной защиты относится и то, что ее чувствительность и селективность не зависят от режима работы энергосистемы.

Рис. 1 . Схема и диаграмма, поясняющие распределение

выдержек времени

Дистанционная защита состоит из следующих основных пускового, дистанционного, направления мощности, выдержки времени, блокировки. Пусковой орган запускает защиту при возникновении к.з. Как правило, он выполняется в виде реле тока или реле сопротивления. дистанционный орган определяет удаленность коротко го замыкания и выполняется с помощью реле сопротивления. Орган направления мощности применяется в линиях с двустороннем питанием. Он позволяет срабатывать защите только при направлении мощности к.з. от шин в линию. Использование в дистанционном органе направленных реле сопротивления с характеристиками, проходящими через начало координат (окружность, эллипс, многоугольник, «замочная скважина и др.) исключает надобность иметь в защите отдельный орган направления мощности. В органе выдержки времени используют времени с различными выдержками времени. Блокировки предотвращают неправильное действие защиты при отсутствии к.з. на защищаемой линии, при повреждениях в цепях , а также при качаниях в системе.

В упрощенной схеме трехступенчатой дистанционной защиты (рис. 2) к пусковому органу в виде реле тока или реле сопротивления КZ, а также к дистанционному органу в виде двух реле сопротивления КZ1 и КZ2 подводятся ток от трансформаторов тока ТА и напряжение от трансформатора напряжения ТV. Сопротивление зажимах реле КZ, КZ1 и КZ2 равно . На каждом устанавливается своя уставка срабатывания реле . Срабатывание реле КZ, КZ1 и КZ2 происходит при условии соответствеино

Рассмотрим работу защиты АКZ1, установленной на подстанции А и воздействующей на выключатель Q1 (см. рис. 1). Уставка срабатывания реле КZ1 этой защиты соответствует повреждению на расстоянии от места ее установки. Уставка срабатывания реле КZ2 соответствует расстоянию ,зона действия пускового органа КZ равна .

Пусковой орган КZ подает оперативное напряжение на контакты реле КZ1 и КZ2, а также на катушку реле времени КТ2 (см. рис. 2). Выдержку времени реле КТ1 принимают меньшей выдержки времени реле КТ2. Обычно выдержку времени принимают 0,5 с для реле КТ1 и 1 с для реле КТ2.

При к.з. в зоне одновременно срабатывают реле КZ, КZ1 и КZ2, однако отключение произведет реле КZ1 без выдержки времени.

При к.з. в зоне < в защите АКZ1 сработают реле КZ и КZ2. Отключение произведет реле КZ2 через 0,5 с, так как выдержка времени реле КZ2 меньше, чем у реле КТ2. Если повреждение произойдет в зоне , то сработает только реле КZ и с помощью реле времени КТ2 произведет отключение выключателя‚ с выдержкой времени Q1 с. Первая ступень дистанционной защиты действует на длине , составляющей 70—80% расстояния до шин смежной пподстанции. Остальныё 20—30% этого расстояния и шины смежной подстанции защищены второй ступенью. Третья ступень резервируетт защиту линий, отходящих от шин смежной пподстанции.

Рис. 2. Трехступенчатая дистанционная защита

Токовые пусковые органы используют обычно в сетях с напряжением до 35 кВ при одностороннем питании, если обеспечивается коэффициент чувствительности к 1,5 - 2 по отношению к минимальному току к.з. в конце защищаемой линии. В линиях более высокого напряжения, а также при двустороннем питании пусковые органы выполняют с мощью реле сопротивления.

Дистанционные защиты могут иметь трех-, двух- и односистемное исполнение. В трехсистемных защитах реле КZ, КZ1 и КZ2 (см. рис. 2) устанавливают во всех трех фазах. Для того, чтобы при двух- и трехфазном к.з. сопротивление было пропорционально расстоянию до места к.з., эти реле включают на междуфазные напряжении разности одноименных фазных токов. Если, например, к реле подводится напряжение , то ток должен быть .

Для получения разности фазных токов можно трансформаторы соединить в треугольник. Однако более часто применяется схема включения трансформаторов тока в звезду. В этом случае сопротивления подключаются к ним через трансреакторы рис. 3. Трехсистемные защиты требуют большого числа реле: они сложны и громоздки. Для уменьшения числа реле применяют двухсистемные системные схемы включения дистанционных органов. Однако при таких системах необходимо осуществлять переключение цепей тока и напряжения в зависимости от вида повреждения . Недостатком переключением является наличие контактов в цепях тока и напряжения, что снижает их надежность.

Рис. 3. Схема включения трехсистемных дистанционных защит

Рассмотрим принципы выбора уставок защиты АКZ1 подстанции А (см. рис. 1). Первая ступень дистанционной защиты выполняется, как правило, с помощью реле полного сопротивления. Срабатывания защиты при условии, что на участке А - Б нет отпаек, рассчитывается как

, (1)

где - модуль сопротивления прямой последовательности линии А - Б; = 0,8—0,9 - коэффициент запаса, учитывающий неточность настройки, погрешности реле и измерительных трансформаторов.

Зона защиты второй ступени должна заходить за шины подстанции Б, но не далее конца зоны первой ступени защиты АКZ2. В то же время зона действия второй ступени защиты АКZ1 недолжна распространяться на к.з. за трансформаторами, присоединенными к шинам подстанции Б. Во второй ступени также применяют обычно реле полного сопротивления. Сопротивление срабатывания этой ступени выбирают, пользуя’ выражениями:

; (2)

, (3)

где - модуль сопротивления срабатывания первой ступени защиты АКZ2; - модуль полного сопротивления прямой последовательно линии А - Б; - сопротивление наиболее мощного трансформатора, присоединенного к шинам подстанции Б; - отклонение коэффициент трансформации трансформатора от номинального; =0,85—0,9 - коффициент запаса; - коэффициент токораспределения, равнь ; - коэффициент распределения, равный (см. рис. 1).

Если к шинам подстанции Б подключен еще хотя бы один источник питания, токи и различны. В качестве расчетного принимается меньшее из двух значений, вычисленных по (2) и (3).

Выбранное значение проверяется по условиям чувствительности

, (4)

Уставка срабатывания третьей ступени (пускового органа) определяется условиями отстройки (нечувствительности) от нагрузки нормального режима работы. Если в качестве пускового органа применяется реле тока, то уставка срабатывания вычисляется как и для максимальной токовой защиты.

При использовании в качестве пускового органа реле полного с противления уставку срабатывания третьей ступени защиты находят по выражению:

, (5)

- модуль наименьшего сопротивления, замеряемого защитой в нормальном режиме; - модуль сопротивления, замеряемого защитой при к.з. в конце следующего участка (на шинах подстанции В на рис. 1); - коэффициент запаса, равный 1,15—1,25; - коэффициент возврата, равный 1,05—1,15; - коэффициент чувствительности который должен быть не менее 1,2 при к.з. в конце зоны резервирования.

Сопротивление нормального режима:

, (6)

где - наименьшее значение линейного напряжения на шинах подстанции вместе установки защиты ; - максимальный ток нагрузки.