Токовая направленная защита в сетях с двухсторонним питанием

Лекция 3. Токовые направленные защиты

Содержание лекции: приведены схемы направленной защиты, в двухрелейном исполнении и её работа при КЗ на линии.

Цель лекции: выяснить необходимость применения направленных защит в сетях с двумя источниками питания и изучить принцип действия направленных защит.

Направленной называется РЗ, действующая только при определенном направлении (знаке) мощности КЗ S_K. Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двусторонним питанием (рисунок 3.1, а) и в кольцевых сетях с одним источником питания (рисунок 3.1, б). При двустороннем питании места КЗ для ликвидации повреждения РЗ должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой ЛЭП, как показано на рис. 3.1.

Самым простым способом РЗ от КЗ, как и в сетях с односторонним питанием, может служить защита, реагирующая на возникновение тока КЗ. Однако простая МТЗ, реагирующая только на значение тока (рассмотренная выше), в подобных сетях не может обеспечить селективного отключения повреждения.

а)- радиальная сеть; б) - кольцевая сеть

Рисунок 3.1- Схема сети с двухсторонним питанием и размещение РЗ

в этих сетях

Для селективного действия необходимо ее дополнить реле направлением, реагирующим на знак мощности, протекающей по защищаемому присоединению. Действительно, предположим, что в сети на рисунке 3.1, а на всех ЛЭП установлены МТЗ, и рассмотрим действие одной из них - например 5'. При КЗ в точке К1 выдержка времени защиты 5' должна быть меньше времени действия РЗ 6', 7' и 8', т. е. t_5' < t_6', t_7' и t_8'. В слу чае же КЗ в точке К2 МТЗ 5' должна действовать медленнее РЗ 6' (t_5' > t_6'). Одновременное выполнение обоих требований невозможно. Так, при выполнении первого требования (т. е. при t_5' < t_6') МТЗ 5' будет действовать неселективно при КЗ на W3. Эту неселективность можно устранить, заменив МТЗ 5' направленной защитой 5, действующей только при направлении мощности КЗ от шин в ЛЭП. При этом РЗ 5 не будет действовать при КЗ на W3, так как в этом случае мощность КЗ будет направлена из линии к шинам и поэтому второе требование (t₅ > t₆) отпадает. При аналогичном выполнении всех остальных МТЗ сети селективное отключение повреждений становится возможным при выборе выдержек времени РЗ, действующих в одном направлении, по ступенчатому принципу. Исходя из сказанного, можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной РЗ в сетях с двусторонним питанием:

1) защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой ЛЭП и действовать на отключение при появлении тока КЗ, если мощность направлена от шин в линию (рисунок 3.1);

2) выдержки времени на РЗ, работающих при одном направ­лении мощности (от генератора А или генератора В), должны согласовываться по ступенчатому принципу, нарастая по на­правлению к источнику питания: у РЗ, действующих от тока источника А, выдержка времени t₆ < t₄ < t₂; у РЗ, действующих от тока источника В, t₃<t₅<t₇.

Рисунок 3.2 – Функциональная схема и принцип действия токовой направленной защиты

Направленная токовая защита (НТЗ) при КЗ должна реагировать на значение тока и направление мощности в поврежденных фазах защищаемой ЛЭП. Структурная (функциональная) схема НТЗ, наиболее часто применяемая и показанная на рисунке 3.2 состоит из трех основных элементов (органов): два пусковых реле тока КА (органы тока), которые срабатывают при появлении тока КЗ и выдают сигнал, разрешающий РЗ действовать; два реле направления мощности KW (органы направления мощности - OHM), которые срабатывают при направлении мощности от шин в ЛЭП и подают сигнал, разрешающий РЗ действовать. Если же мощность направлена к шинам, то реле KW выдают сигнал, блокирующий действие РЗ, логической схемы (органы логики), которая действует по заданной программе: получив сигнал о срабатывании органа тока, OHM формирует сигнал о срабатывании РЗ, который с заданной выдержкой времени поступает на ЭО выключателя и производит его отключение.

а) цепи переменного тока б) цепи напряжения

Рисунок 3.3- Двухфазная схема направленной МТЗ с

электромеханическими реле

Рисунок 3.4 - Оперативные цепи двух релейной направленной МТЗ

Пусковое реле тока КА включают на ток фазы ЛЭП, а реле направления мощности (РHМ) - на ток той же фазы и соответствующее междуфазное напряжение (рисунок 3.3). Поведение РHМ определяется знаком мощности, подведенной к его зажимам:

S_p = U_рI_р5sin(-_р), (3.1)

где - угол сдвига между напряжением и током в цепи напряжения реле (угол внутреннего сдвига);

_р - угол сдвига между U_p и I_p.

При КЗ на защищаемой ЛЭП S_p положительно (+ S_p), и РНМ разрешает НТЗ действовать на отключение.

При КЗ на защищаемой ЛЭП W1 (см. рис. 7.1) или на следующем за ней участке W2 реле КА и KW, приходя в действие, подают сигналы на вход И (рисунок 3.1). На выходе элемента И появляется сигнал, который приводит в действие КТ (рисунок. 3.1 и 3.4). Через заданное время на выходе КТ появляется сигнал, действующий на исполнительный элемент KL, подающий команду на отключение выключателя. При КЗ на других присоединениях данной подстанции (W2 на рисунке 3.1). КА срабаты­вает, если I_к > I_с.з, но так как KW не работает, элемент И, а следовательно, и НТЗ в целом не действуют.

Рассматриваемая схема может быть реализована с помощью как контактных, так и бесконтактных реле.

В нормальном режиме, если мощность нагрузки направлена от шин в ЛЭП, РНМ может сработать. Для исключения при этом срабатывании НТЗ ее пусковой орган КА необходимо отстраивать от тока нагрузки (I_с.з > I_{н max} ).

При качаниях в энергосистеме НТЗ может работать ложно, если ток качания окажется больше I_с.з, мощность S_p на зажимах KW будет направлена от шин в ЛЭП, а период качаний будет больше выдержки времени НТЗ. Анализируя действия НТЗ, установленных в кольцевой следует иметь в виду возможную каскадность ее действия, т. е. последовательное срабатывание РЗ и отключение выключателей, установленных по кон­цам защищаемой ЛЭП. Так, например, при КЗ в точке К1 из­мерительные органы РЗ 6, установленной на ПС III, удаленной от источников питания, могут не подействовать в первый мо­мент возникновения повреждения из-за недостаточной чув­ствительности. После же отключения поврежденной ЛЭП со стороны ПС I ток, протекающий от ПС III, увеличится и РЗ 6 по­действует каскадно, ликвидируя КЗ в точке К1.

Дата добавления: 2014-01-07