Выбор входных воздействующих величин и характеристика времени срабатывания реле сопротивления

Под выбором входных воздействующих величин понимается выбор соответствующей схемы включения PC, обеспечивающей определенное сочетание подводимых к ней полных фазных токов и напряжений поврежденных фаз. Основными требованиями, предъявляемыми к схеме включения, являются следующие:

- первичное сопротивление на входе PC желательно иметь пропорциональным расстоянию от места установки защиты до места КЗ:

где - сопротивление прямой последовательности фазы от места установки PC до точки КЗ; - удельное сопротивление прямой последовательности фазы на 1 км ЛЭП; это требование позволяет выполнить защиту с четким ограничением зоны действия для каждой ступени;

- при разных видах металлических КЗ в заданной точке, на которые должно реагировать PC, первичное сопротивление на его входе должно быть одинаковым.

Для действия при многофазных КЗ в сетях с глухозаземленными нейтралями и междуфазных КЗ в сетях с изолированными нейтралями PC включаются на вторичные междуфазные напряжения и разность одноименных вторичных фазных токов. На рис. 5.2,а приведены цепи переменного тока и напряжения ДЗ, состоящей из трех модулей KZ1, KZ2, KZ3 и включенной на соответствующие токи и напряжения. Каждый модуль содержит три ступени с различными зонами срабатывания. Таким образом, в трехступенчатой ДЗ используются девять PC (см. рис. 5.2, а).

Рассмотрим поведение ДЗ при различных видах КЗ. Для принятой схемы включения модулей ДЗ имеем следующие соотношения:

; ;

; .

При трехфазном КЗ в точке (рис. 5.2,а) все три модуля ДЗ находятся в одинаковых условиях, к каждому из них подводится междуфазное напряжение, которое, например, для модуля KZ1, в первичных величинах равно:

В данном случае фазные напряжения , и в месте установки защиты равны падениям напряжений в проводах фаз А, В и С от места установки PC до точки .

Учитывая, что ток в PC KZ1 равен геометрической разности токов двух фаз А и В, для первичного тока получаем

.

Рис. 5.2. Цепи переменного тока и напряжения (а), оперативного постоянного тока (б) и характеристика дистанционной защиты (в)

Следовательно, первичное сопротивление на входе каждого PC модулей KZ1, KZ2 и KZ3 при трехфазном КЗ в точке будет равно:

.

При двухфазном КЗ в точке , например, между фазами А и В, при заданных положительных направлениях токов КЗ имеем следующие условия:

; .

При этом только одно PC KZ1, включенное на напряжение между поврежденными фазами А и В, получает напряжение, пропорциональное расстоянию . Это первичное напряжение на входе PC KZ1 равно падению напряжения в фазах А и В (в петле КЗ, см. рис. 5.2,а):

.

С учетом схемы включения защиты первичный ток определяется по следующему выражению:

.

Тогда первичное сопротивление на входе модуля KZ1 при двухфазном КЗ в точке будет равно:

.

Следовательно, сопротивление на входе PC при рассмотренных видах КЗ равны и пропорциональны расстоянию до места КЗ.

При двухфазном КЗ на землю в фазных токах и напряжениях, кроме составляющих прямой и обратной последовательностей, имеются составляющие нулевой последовательности, для которых удельное сопротивление отлично от . Однако поскольку к PC подводятся междуфазное напряжение и разность фазных токов, в которых составляющие нулевой последовательности отсутствуют, то будет определяться только сопротивлением . Поведение PC при будет аналогичным их поведению при и :

.

На рис. 5.2,б приведена схема оперативного постоянного тока, а на рис. 5.2,в зависимость выдержки времени ДЗ от сопротивления (или расстояния) до места КЗ. Как уже упоминалось, ДЗ выполняются со ступенчатыми характеристиками выдержки времени, состоящими из трех участков или зон. Участок является первой зоной, - второй, - третьей. Каждой зоне соответствует ступень выдержки времени , , , неизменная в пределах своей зоны. Обычно ДЗ действуют в первой зоне без выдержки времени, т.е. (см. рис. 5.2,в). При двухфазном КЗ в первой зоне между фазами А и В или В и С, или С и А соответственно срабатывают PC первой ступени KZ11 модуля KZ1 либо KZ21 модуля KZ2, либо KZ31 модуля KZ3 (см. рис. 5.2,а). Срабатывание PC первых ступеней модулей приводит к замыканию соответствующих контактов KZ11.1 или KZ21.1, или KZ31.1. При этом на обмотку промежуточного реле KL подается плюс оперативного тока, что приводит к его срабатыванию и замыканию контакта KL.1. Тем самым подается плюс оперативного тока на отключающую катушку YAT привода выключателя Q через указательное реле КН1 и вспомогательный контакт SQ, связанный с приводом выключателя. Указательное реле КН1 фиксирует срабатывание защиты и прохождение тока через YAT. Отметим, что при трехфазном КЗ в первой зоне срабатывают PC первой ступени всех трех модулей ( KZ11, KZ21, KZ31 ) и замыкаются все три контакта ( KZ11.1, KZ21.1, KZ31.1 ). При междуфазных КЗ во второй и третьей зонах алгоритм работы PC второй и третьей ступеней аналогичен алгоритму работы первой ступени ДЗ.

Первая зона защиты (см. рис. 5.2,в), как правило, настраивается на длины защищаемой линии W1. Больший охват линии недопустим, так как из-за погрешностей ТТ, ТН и самого PC защита может сработать при КЗ на смежной линии W2.

При междуфазных КЗ во второй зоне на участке , когда PC измеряет сопротивление от до , выдержка времени ДЗ автоматически увеличивается и защита действует с выдержкой времени , большей на ступень селективности . Выдержка времени второй ступени ДЗ обеспечивается с помощью реле времени КТ1, которое сработав с установленной выдержкой времени , подает своим контактом КТ1.1 плюс оперативного тока на отключающую катушку YAT привода выключателя Q через указательное реле КН2 и вспомогательный контакт SQ. Вторая зона охватывает конец линии W1, шины подстанции В и часть линии W2.

Аналогично при междуфазных КЗ в третьей зоне на участке , когда PC измеряет сопротивление от до , ДЗ действует с еще большей выдержкой времени , которая обеспечивается реле времени КТ2. Реле времени КТ2, сработав с установленной выдержкой времени , подает своим контактом КТ2.1 плюс оперативного тока на отключающую катушку YAT привода выключателя Q через указательное реле КНЗ и вспомогательный контакт SQ. Третья зона ДЗ охватывает линию W2 для резервирования на случай отказа ее защиты или выключателя.