III. Сочетание ТО с МТЗ

Вследствие того, что ТО как правило защищает только часть линии, она применяется не как основная, а как дополнительная защита.

Применение ТО позволяет ускорить отключение повреждений, сопровождающихся прохождением больших токов к.з., вызывающие глубокие понижения напряжения на шинах подстанции. При сочетании ТО с МТЗ применяется токовая защита со ступенчатой характеристикой срабатывания. Защита имеет ТО, как первую ступень (первая ступень), в которой она действует мгновенно, так и вторую ступень (вторую зону), в пределах которой работает с выдержкой времени. В ряде случаев применяют сочетание ТО мгновенного действия с ТО, имеющей небольшую выдержку 0,5-1сек. В ряде случаев применение ТО позволяет снизить время срабатывание МТЗ.

7.4.Токовая поперечная дифференциальная

защита двух параллельных линий.

Токовая поперечная дифференциальная защита применяется для защиты двух параллельных линий, присоединенных к шинам подстанции через один общий выключатель и имеющих равные сопротивления.

Включается защита на разность токов параллельных линий. Проведя анализ токораспределения можно установить, что ток в реле равен разности вторичных токов ТТ первой и второй линий:

I_р=I₁-I₂

В нормальных условиях, когда по линиям протекают равные по величине токи нагрузки, а также при к.з. на шинах приемной подстанции или за ее пределами. Так как I_I=I_II и поскольку коэффициенты трансформации ТТ выбираются одинаковыми, то вторичные токи также равны I₁-I₂ и, следовательно I_р=0. Практически же разность токов не равна нулю и в реле проходит небольшой ток называемый током небаланса. Этот ток вызван некоторым неравенством первичных токов I_I и I_II и погрешностью ТТ.

При возникновении повреждения на одной из линий токораспределения изменится. Так как сопротивление от шин подстанции до места к.з. по линии I равно сопротивлению части этой линии, а по линии II сумма сопротивлений линии II и остальной части линии I, то токи I_I и I_II не будут равны и по реле будет проходит ток, равный разности вторичных токов. Если величина тока окажется равной или большей тока срабатывания реле, то реле срабатывает и защита подействует на отключение защищаемых линий. При к.з. на шинах приемной подстанции и за ее пределами защита работать не будет. Таким образом, рассматриваемая защита имеет ограниченную зону действия и поэтому выполняется без выдержки времени, что является ее достоинством.

Для того, чтобы защита не подействовала неправильно при прохождении по линиям тока нагрузки и особенно тока сквозного к.з., ток срабатывания защиты должен устанавливается больше максимального тока небаланса по формуле:

I_с.з.=к_нI_нб

где к_н – коэффициент надежности равный (1,5-2);

I_нб – максимальный ток небаланса при сквозном к.з.

На ЛЭП с односторонним питанием устанавливается один комплект защиты стороны источника питания, а на линиях с двухсторонним питанием – два.

В режиме работы только одной линии защита выводится автоматически или вручную.

Недостатком защиты является наличие “мертвой зоны”, что требует установки дополнительной защиты от повреждений в “мертвой зоне”, а также на шинах противоположной подстанции. В качестве такой защиты применяется обычно МТЗ.

Рассмотренные выше поперечная диф.защита не может определить на какой линии произошло к.з., что необязательно для линий, подключенных через один выключатель, но для линий, подключенных через свой выключатель такая защита непригодна. В данном случае нужна защита, которая могла бы выбрать и отключать только поврежденную линию. Таким свойством обладает направленная поперечная диф.защита.

Упрощенная схема:

Ток срабатывания пусковых реле выбирается по двум условиям:

1. Защита не должна действовать ложно от токов небаланса нормального режима и при сквозном к.з., т.е. ток срабатывания должен удовлетворять уравнению;

I_с.з.=к_нI_нб.max

где к_н – коэффициент надежности равный (1,5-2);

I_нб.max – максимальный ток небаланса равный: I_нб.max=I'_нб.max+I''_нб.max

к_а – коэффициент апериодической составляющей, к_а=2;

к_одн=0,5;

ΔZ% - разница сопротивлений линий в процентах.

2. Пусковые реле должны быть отстроены от суммарного тока нагрузки, для предотвращения ложного действия при отключении одной из ЛЭП с противоположного конца. Для этого необходимо, чтобы:

I_с.з>I_н.max

или I_с.з=к_нI_н.max

где I_н.max – максимальный суммарный ток нагрузки.

Пусковые реле должны надежно возвращаться при максимальной нагрузке параллельных линий:

Определяющим является условие, по которому получается большее значение тока срабатывания.

Направленная поперечная диф.защита также имеет “мертвую” зону органа направления мощности при 3-х фазном к.з.

Участки линии вблизи шин подстанции, при повреждении на которых НПДЗ действует каскадно, называется зоной каскадного действия. Наличие зоны каскадного действия является недостатком, т.к. увеличивается время отключения примерно в два раза.

7.5.Защита от замыканий на землю в сетях

с заземленной нейтралью трансформаторов.

В сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов составляющие нулевой последовательности тока однофазного к.з. на землю замыкаются через заземленные нулевые точки всех этих трансформаторов. Поэтому в ряде случаев даже в разделительной сети с односторонним питанием МТЗ от однофазных к.з. не обеспечивают селективности.

При к.з. на линии Л2 в точке К ток нулевой последовательности проходит не только по поврежденной линии, но и по неповрежденной линии Л1, т.к. ток нулевой последовательности замыкается через все заземленные точки, в том числе и заземленные нейтрали трансформатора подстанции II. Эта особенность требует обеспечить селективность между МТЗ 1 и 2 от однофазных к.з. Достигнуть селективности выбором выдержек времени невозможно. Так при к.з. на линии Л2 защита 1 должна иметь выдержку на ступень селективности выше, чем защита 2, а при к.з. на линии Л1 наоборот защита Л2 должна иметь большую выдержку. В отдельных случаях селективность между защитами 1 и 2 может быть достигнута выбором тока срабатывания защит так, чтобы они не работали от тока нулевой последовательности, идущего к шинам, но обеспечивали необходимую чувствительность при к.з. на всей линии от тока, идущего от шин.

МТЗ от однофазных к.з. в большинстве случаев состоит из двух или трех ступеней. Первой ступенью является обычно мгновенная отсечка, защищающая часть линии. Ток срабатывания отсечки с учетом особенностей прохождения токов однофазных к.з. определяется по формулам:

где I_кз.max – максимальный ток к.з. при к.з. на шинах противоположной подстанции;

к_н – коэффициент надежности равный (1,2-1,3) при выполнении отсечки токовыми реле типа ЭТ-521 или РТ-40, действующего через промежуточные реле; (1,1-1,2) при выполнении отсечки токовыми реле типа ЭТ-521 или РТ-40, действующего через реле времени; (1,4-1,5) – при выполнении отсечки токовыми реле типа РТ-80, РТ-90.

Зона действия токовой отсечки:

Второй ступенью является МТЗ с ограниченной зоной действия, ток срабатывания которой должен согласовываться по чувствительности с током срабатывания первой ступени защиты второго участка по формуле:

I''_IIс.з.=к_нк_р I''_Iс.з

где I''_Iс.з – ток срабатывания защиты первой ступени защиты второго участка;

к_н – коэффициент надежности равный (1,1-1,2);

к_р – коэффициент распределения, представляющий собой отношение тока, проходящего в защите первого участка, к току, проходящему в защите второго участка при к.з. на втором участке.

Третью ступенью является МТЗ с током срабатывания, отстроенным от тока небаланса:

I_с.з.=к_н I_нб.maxn_т

где к_н - коэффициент надежности равный 1,25.

I_нб.max – максимальный ток небаланса, который определяется следующим образом: строится действительная характеристика намагничивания ТТ двух фаз, I_нб.max=I_.нам.max-I_нам.min (самая высокая и самая низкая точки характеристики).

ЭДС от протекании Iк.з. определяется по формуле:

Е₂=I_к.з.(Z_л+Z₁)

Выдержка времени выбирается по условию селективности с третьей или втрой ступенью защиты второго участка.

В большинстве случаев селективность обеспечивается применением направленной защиты нулевой последовательности, действующей только при к.з. на защищаемой линии и на линиях отходящих от шин противоположной подстанции.

В большинстве случаев направленная защита нулевой последовательности выполняется с несколькими ступенями срабатывания, имеющими разные токи срабатывания и выдержки времени, но один орган направления мощности.

1. Отсечка. Ток направленной отсечки определяется также как у ненаправленной, но отстройка производится только от тока нулевой последовательности, направленного от шин подстанции.

2. Направленная защита ограниченной чувствительности с выдержкой времени.

3. Чувствительная направленная защита отстраивается от тока небаланса ТТ. Выдержка времени определяется по условию селективности.

7.6.Дистанционная защита.

7.6.1.Общие сведения.

В сетях с двумя и более источниками питание МНЗ не обеспечивает селективность действия.

Так, например, в сети показанной на реле при к.з. в точке к1на линии I в действие придут защиты 1 и 2 поврежденной линии и 3 неповрежденной. В этом случае нужно, чтобы защита 3 имела большую выдержку, чем защита 2. В тоже время при к.з. в точке к2 необходимо, чтобы защита 2 имела большую выдержку. Выполнение этих требований в рассмотренном и других аналогичных случаях не представляется возможным.

МНЗ и МТЗ имеют также еще ряд недостатков, которые ограничивают их применения сетями с простой схемой. Для защиты сетей с более сложной схемой и несколькими источниками питания используется более сложная дистанционная защита, не имеющая указанных недостатков.

Определение удаленности до места к.з. производится дистанционной защитой путем измерения сопротивления, которое определяется сравнением остаточного напряжения на шинах где установлена защита, и величины тока к.з., проходящего по защищаемой линии.

Следовательно, отношение остаточного напряжения на шинах к току к.з., проходящему по защищаемой линии пропорционально расстоянию Lк.з. от места установки защиты до места к.з.

Основным органом дистанционной защиты является реле сопротивления, которое измеряет сопротивление линии до места к.з., определяет, на каком участке произошло к.з. и совместно с другими органами защиты обеспечивает ее действие с необходимой выдержкой времени. Реле сопротивления могут выполняться, реагирующими на полное сопротивление, реактивное, активное. В России используется только реле, реагирующее на полное сопротивление. Дистанционная защита выполняется так, чтобы их выдержка времени зависела от сопротивления, которое измеряют входящие в схему реле сопротивления. Эта зависимость называется характеристикой времени срабатывания защиты. Обычно изготавливают и используется дистанционная защита со ступенчатой выдержкой времени. Ступенчатая характеристика состоит из двух или трех участков.

При к.з. в первой зоне защита действует с выдержкой времени t1 и реле сопротивления измеряет сопротивление от 0 до Z_I и т.д. Таким образом, чем больше сопротивление до места к.з., тем с большей выдержкой времени действует защита. Первая зона защиты, как правило, настроена на 80-85% длины линии (Л1). Больший охват недопустим, т.к. из-за погрешностей ТТ, самих реле сопротивлений, ТН защита может сработать при к.з. на смежном участке линии (Л2).

Применяются два способа получения ступенчатой характеристики:

1. Отдельное реле сопротивления для каждой ступени.

2. Для первой и второй зоны одно реле сопротивления. Для третьей зоны устанавливается отдельное реле сопротивления.

Реле сопротивления по принципу своего действия срабатывает, когда измеренное им сопротивление меньше настроенной уставки на нем. Поэтому реле сопротивления второй зоны срабатывает при к.з. в первой и второй зоне, а реле сопротивления третьей зоны при к.з. в первой, второй, третьей зонах. Однако поскольку выдержка времени второй зоны больше первой, а выдержка третьей больше второй, то всегда срабатывает ступень с меньшей выдержкой, чем и обеспечивается ступенчатость характеристики.

7.6.2.Выбор параметров защиты.

Для удобства расчетов и анализа работы применяющихся дистанционных органов было введено понятие сопротивление на зажимах реле. Это фиктивное, в общем случае не имеющее физического смысла, сопротивление, которое представляет собой отношение напряжения Uр или его слагающей к току Iр, используемых для действия дистанционных и пусковых органов. Широкое применение этого понятия на практике определяется тем, что при правильном выборе сочетаний Uр и Iр (остаточного напряжения петли к.з. и определяющего его тока) фиктивное сопротивление на зажимах реле оказывается пропорциональным расстоянию от шин подстанций, на которой установлена защита, до места к.з. на защищаемой линии.

При построении векторной диаграммы различают полное фиктивное сопротивление , реактивное и активное фиктивные сопротивления . Дистанционные и пусковые органы выполняются путем вторичных реле:

В настоящее время дистанционные защиты часто осуществляется посредством РС, используемых несколько напряжений и токов. Для таких реле понятие сопротивления на зажимах реле, строго говоря, уже не может быть применено. Однако и для этих защит выражение (7.2) используется для определения уставок по данным первичным сопротивлением защищаемых зон.

Применительно к ДЗ со ступенчатой характеристикой выдержек времени, выбору подлежат сопротивления срабатывания трех ступеней защиты Z^I_с.з., Z^II_с.з., Z^III_с.з. и выдержки времени t^II и t^III. Условия выбора рассмотрим применительно к двум участкам АБ и БВ сети:

Дата добавления: 2014-01-11