Селективное отключение КЗ в сложных кольцевых сетях может быть обеспечено с помощью дистанционной защиты.

Рис. 12.4. Характеристики зависимости времени дистанционных защит t=f(l_pк) а – наклонная; б – ступенчатая; в – комбинированная

Принципы выполнения селективной защиты линий с помощью устройств Дз. На ЛЭП с двухсторонним питанием Дз устанавливаются с обеих сторон каждой ЛЭП и должны срабатывать при направлении мощности от шин в линию. Дистанционные РЗ, действующие при одном направлении мощности, необходимо согласовать между собой по времени и по зоне действия так, чтобы обеспечивалось селективное отключение КЗ. В рассматриваемой схеме (рис.12.5) согласуются между собой Дз 1, Дз З, Дз 5 и Дз 2, Дз 4, Дз 6.

С учетом того, что первые ступени ДЗ не имеют выдержки времени ( t₁ ≈ 0 ), по условию селективности они не должны действовать за пределами защищаемой ЛЭП. Исходя из этого, протяженность первой ступени, не имеющей выдержки времени ( t ₁ ≈ 0 ), выбирется меньше протяженности защищаемой ЛЭП и обычно составляет 0,8…0,9 длины линии. Остальная часть защищаемой ЛЭП и шины противоположной подстанции охватываются второй ступенью Дз. Протяженность и выдержка времени второй ступени согласуются обычно с протяженностью и выдержкой времени первой ступени Дз следующего участка. Например, у второй ступени Дз 1 сопротивление срабатывания отстраивается от конца первой ступени Дз 3, т.е.: , а время действия выбирается на ступень ∆t больше t_{3 ,1} т.е.: t _1,2 = t_{3 ,1} + Δ t.

Последняя третья ступень Дз является резервной, ее протяженность выбирается из условия охвата следующего участка на случай отказа его РЗ или выключателя. Выдержка времени принимается на ∆ t больше времени действия второй или третьей зоны Дз следующего участка.

Рис12.5. Согласование выдержек времени дистанционных РЗ со ступенчатой характеристикой: ∆z – погрешность дистанционного реле; ∆t – ступень селективности.

Селективность третьей ступени обеспечивается сопротивлением срабатывания, а при внешних КЗ – выдержкой времени. Выбор выдержек времени, как и для МТНЗ, осуществляется по встречно-ступенчатому принципу. Выбор сопротивления срабатывания производится с учетом двух условий:

1. Для исключения срабатывания реле сопротивления в нагрузочных режимах его сопротивление срабатывания должно быть меньше минимального рабочего сопротивления при φ_р = φ_раб:

Z¹¹¹_сз< Z_{раб.мин}

2. Измерительный орган третьей ступени, сработавший при КЗ на смежном участке, должен вернуться в исходное положение после отключения КЗ выключателем поврежденного участка.

Структура защиты линии с использованием дистанционной защиты. Дз применяется для действия при междуфазных КЗ, а для действия при однофазных КЗ используется более простая ступенчатая токовая направленная защита нулевой последовательности (МТЗНП). Большинство микропроцессорной аппаратуры имеет дистанционную защиту, действующую при всех видах повреждения, в том числе и при КЗ на землю. Реле сопротивления включается через ТН и ТТ на первичные напряжения в начале защищаемой ЛЭП. Вторичное напряжение на зажимах PC: U_р= U_рп/К_U, авторичный ток: I_р= I_рп/К_{I .}

Сопротивление на входных зажимах реле определяется по выражению:

(12.2)

где Z_рп – первичное значение сопротивления, подведенного к зажимам реле.

Первичное сопротивление Zсз = Zcр (K_U / K_I) называется сопротивлением срабатывания ДЗ.

Кроме измерительных органов в состав Дз входят органы выдержки времени, а также ряд блокировок, предотвращающих неправильную работу защиты в режимах, при которых защита может сработать при отсутствии повреждения на защищаемой ЛЭП. К таким режимам относятся качания в энергосистеме и повреждения в цепях ТН, питающих Дз.

Устройство блокировки при качаниях (УБК) блокирует неправильную работу Дз при качаниях. При качаниях, Дз измеряет расстояние от места установки до электрического центра качаний и если этот центр качаний находится на защищаемой линии, измерительный орган защиты срабатывает (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Расположение электрического центра качаний на защищаемой линии

На диаграмме (рис.12.6) показаны напряжения вдоль линии при качаниях. В момент, показанный на рис.12.6, ЭДС по концам связи, находятся в противофазе, а в электрическом центре, который находится примерно посередине линии, на которой в масштабе построены сопротивления системы 1, линии и системы 2, напряжение равно 0. Дистанционный орган (ДО) защиты воспринимает центр качаний, как место КЗ и срабатывает. Пунктиром показан момент, когда ЭДС Е ₂ находится в фазе с Е ₁. В этот момент напряжения во всех точках линии примерно одинаковы и ДО возвращается. Таким образом, при качаниях дистанционная защита то срабатывает, то возвращается. Если времени, пока ДО сработан, достаточно для срабатывания защиты, защита может отключить линию, т.к. успевает сработать 1ступень защиты и может сработать вторая, если время ее срабатывания менее 1,0…1,5 с. Поэтому блокировка УБК, как правило, блокирует первую ступень, а в тех случаях, когда время действия второй ступени мало (менее 1с) – и вторую.