Принцип действия дистанционной защиты

Дистанционная защита

Принцип действия дистанционной защиты (ДЗ) основан на определении удаленности до места КЗ путем измерения сопротивления, которое определяется по замеру:

  • величины остаточного напряжения в месте установки защиты;
  • величины тока КЗ, проходящего по защищаемому присоединению.

В зависимости от удаленности до места КЗ защита действует с определенной выдержкой времени — выполняется многоступенчатой. Таким образом, ДЗ является защитой с относительной селективностью.

На линиях 110-220 кВ с односторонним питанием ДЗ используется в качестве основной защиты от многофазных КЗ.

На автотрансформаторах 220-750 кВ ДЗ используется в качестве резервной защиты от многофазных КЗ на сторонах высшего и среднего напряжений.

На линиях 110-750 кВ с двухсторонним питанием ДЗ используется в качестве резервной защиты от многофазных КЗ с реализацией:

  • ближнего резервирования основной защиты линии;
  • дальнего резервирования защит смежных элементов сети.

В современных терминалах защит линий 110-750 кВ предусматривается 4 ступени (зоны) ДЗ:

  • 1-я зона охватывает 80-85% защищаемой линии и действует без замедления на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ;
  • 2-я зона выходит за пределы защищаемой линии, охватывая шины ПС противоположного конца линии, и действует с выдержкой времени на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ;
  • 3-я и 4-я зоны предназначены для дальнего резервирования защит сети и действуют с выдержками времени, отстроенными от выдержки 2-й зоны, на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ.

На линиях с односторонним питанием все зоны ДЗ выполняются ненаправленными, на линиях с двухсторонним питанием — направленными Предусматривается сигнализация срабатывания каждой зоны ДЗ и возможность оперативного вывода ДЗ из работы.

ДЗ имеет блокировку от качаний при их возникновении и деблокирование при возникновении КЗ в цикле качаний.

ДЗ имеет устройство БНН для контроля исправности цепей напряжения и блокировки защиты в случае их неисправности во избежание ложного срабатывания.

В схемотехнике ДЗ применяются следующие виды ускорения зон защиты:

  • автоматическое (АУ);
  • оперативное (ОУ);
  • телеускорение (ТУ).

Ускоряется та зона ДЗ, которая защищает линию во всех режимах. Ускоряемая зона ДЗ уточняется расчетом.

АУ ДЗ используется на всех линиях, ОУ и ТУ — только на линиях с двухсторонним питанием.

Назначение АУ — быстрое отключение выключателя при включении его на КЗ. АУ предусматривается при включении линейного выключателя и выполняется с выдержкой времени 0-0,5 с. АУ вводится на время около 1 с после включения выключателя и после его истечения выдержка времени ускоряемой зоны ДЗ возвращается к нормальному значению, обеспечивающему селективность. В соответствии с п.3.3.4 ПУЭ АУ выводится из действия при включении линейного выключателя, если линия уже включена под напряжение другим своим выключателем (т.е. при наличии симметричного напряжения на линии).

ОУ ДЗ вводится с выдержкой времени 0,2-0,4 с в отсутствии основных защит для обеспечения устойчивости энергосистемы:

  • при выводе основной защиты линии оперативно ускоряется зона ДЗ с каждой стороны линии;
  • при выводе ДЗШ оперативно ускоряется зоны ДЗ линий со всех питающих концов.

Выдержки времени АУ, ОУ и ТУ определяются расчётом.

Здесь хотелось бы видеть: Раздел выбор параметров

с выбором параметров с ссылками на РУ и метод. указания

23. Характеристики реле сопротивления.

Виды характеристик реле сопротивления

1. Круговая характеристика с центром в начале координат. Зона, ограниченная окружностью, является зоной действия реле. Сопротивление срабатывания таких реле не зависит от ϕP , поэтому их называют реле полного сопротивления.

2. Круговая характеристика, проходящая через начало координат. Реле с такой характеристикой не работают при направлении тока из линии к шинам, поэтому оно является направленным. Точка 0 соответствует началу защищаемой линии. При коротком замыкании в начале линии, когда R и X равны нулю, реле не работает, что является его недостатком. Угол δ, при котором сопротивление срабатывания реле максимально, называется углом максимальной чувствительности.

3. Реле с эллиптической характеристикой. Такие характеристики использовались для третьих ступеней защит с целью улучшения отстройки от рабочих режимов и получения большей чувствительности.

4. Реле с многоугольными характеристиками. Четырехугольная характеристика используется для выполнения второй и третьей ступеней защит. Ее верхняя сторона должна фиксировать концы защищаемых зон, правая боковая сторона обеспечивает отстройку от рабочих режимов. Левая сторона отстраивает защиту от мощностей нагрузок, передаваемых к месту ее включения. Нижняя сторона обеспечивает работу защиты при близких повреждениях, сопровождающихся замыканием через переходное сопротивление. Треугольная характеристика применяется для реле сопротивления третьей ступени, обеспечивает необходимую отстройку от нагрузочных режимов с соблюдением требуемой чувствительности.

25. Продольная дифференциальная защита линий. Принцип действия, погрешности, расчет параметров.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты рассмотрим на примере линии с двухсторонним питанием. Для выполнения защиты по концам линии ставятся трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные обмотки соединяются между собой, параллельно обмоткам включается токовое реле. В нормальном режиме работы или при внешнем коротком замыкании в точке К1 , в обоих трансформаторах тока проходит одинаковый первичный ток. Ток в реле, определяемый как разность вторичных токов, примерно равен нулю. При коротком замыкании в защищаемой зоне, точка К2, в реле протекает сумма вторичных токов, и реле сработает. В режиме внешнего замыкания ток в реле равен нулю только для идеальных трансформаторов тока. Реальные трансформаторы тока обладают по-

грешностями, и через реле протекает ток небаланса. чтобы защита не сработала ложно при внешних замыканиях, ее ток срабатывания должен быть больше максимально возможного тока небаланса

26. Поперечная дифференциальная защита линий. Принцип действия.

По концам каждой из параллельных линий ставятся трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные обмотки

тр-ров тока соединяются между собой на разность токов. Параллельно вторичным обмоткам включается пусковой орган, выполненный на реле тока и реле мощности. В нормальном режиме и при внешнем коротком замыкании в точке К1

ток в реле практически отсутствует. так как токи I1 и I2 , протекающие по параллельным линиям, равны между собой. Через реле проходит лишь ток небаланса, вызываемый погрешностью

трансформаторов тока, и защита не работает. При отключении одной из параллельных линий блок-контактами сработавших выключателей защита выводится из работы для устранения возможности ее неселективного действия при внешнем коротком замыкании. По принципу действия поперечная дифференциальная защита не требует

введения замедления на срабатывание, и при коротких замыканиях на защищаемых линиях оба комплекта сработают одновременно и практически мгновенно. Однако при коротких замыканиях в начале или конце линии защита работает каскадно.

Максимальная токовая направленная защита

Защита, реагирующая на значение тока и направление (знак) мощности к.з., называется максимальной токовой направленной защитой.

Защита должна приходить в действие при соблюдении 2-х условий: ток превышает заданное значение (уставку тока срабатывания); знак мощности к.з. соответствует к.з. в защищаемом направлении.

Орган, определяющий знак мощности к.з. называется органом направления мощности.

Кроме измерительного органа (реле тока), органа направления мощности (реле направления мощности), защита имеет орган выдержки времени (реле времени).

Упрощенная схема максимальной токовой направленной защиты представлена на рис. 3-17, а.

а)

б)

Рис.3-17. Упрощённая схема максимальной токовой направленной защиты.

В качестве реле направления мощности могут применяться электромеханические реле или реле на полупроводниках. Поведение этих реле зависит от знака проведённой к зажимам реле мощности:

где:

имеет постоянную величину, равную 0, 900 или (900>>0)

Реле направления мощности в схемах максимальных токовых направленных защит могут подключаться к токовым цепям и цепям напряжения по различным схемам так как мощность, подводимая к реле SP может иметь недостаточную для срабатывания реле величину (при близких к.з. за счёт снижения напряжения UP или при неблагоприятных значениях угла Р когда Sin равен или близок к нулю).

Наибольшее применение нашли так называемые 90-градусные и 30-градусные схемы подключения реле направления мощности. (Схемы условно именуются по углам между током и напряжением, подведённым к реле в симметричном 3-х фазном режиме при условии, что токи в фазах совпадают с одноименными фазными напряжениями). В таблице 3-2 даны указания по различным сочетаниям токов и напряжений применительно к схеме включения реле направления мощности, представленной на рис. 3-18. На этом же рисунке представлены векторные диаграммы токов и напряжений при90 и 30 градусным схемам подключения реле направления мощности.

Таблица 3-2

90-градусная схема включения

30-градусная схема включения

Реле

Реле

Рис.3-18. Схема включения реле направления мощности и векторные диаграммы токов и напряжений, подводимых к реле:

а) при 90-градусной схеме;

б) при 30-градусной схеме.

Следует иметь ввиду, что реле направления мощности включенные на ток неповреждённых фаз может действовать неправильно, поэтому в схемах направленных токовых защит применяют пофазный пуск, принцип действия которого заключается в том, что пусковые реле разрешают замыкать цепь на отключение только реле мощности включённым на токи повреждённых фаз. Схема максимальной токовой направленной защиты с пофазным пуском приведена на рис. 3-19.

Рис.3-19 Схемая максимальной направленной защиты с пофазным пуском.

В сетях с глухозаземлённой нейтралью защита выполняется в 3-х фазном 3-х релейном исполнении, а в сетях с изолированной нейтралью защита устанавливается на 2-х одноимённых фазах во всей сети.

Защита, как правило, дополняется устройством, контролирующим исправность цепей напряжения, т.к. при нарушениях в цепях напряжения питающих реле направления мощности защита может подействовать неправильно.

Для отключения однофазных к.з. обычно применяются отдельные защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности. Поэтому максимальная токовая направленная защита часто используется только в качестве защиты от междуфазных к.з., а при замыканиях на землю защита блокируется с помощью специального токового реле, включаемого в нулевой провод трансформаторов тока соединенных в звезду на ток нулевой последовательности. Развёрнутая схема максимальной токовой направленной защиты с блокировкой при замыкании на землю представлена на рис. 3-20.

Рис.3-20. Развёрнутая схема максимальной направленной защиты с блокировкой при замыкании на землю:

а) цепи тока; б) цепи напряжения; в) цепи постоянного тока.

Ток срабатывания токовых направленных защит выбирается аналогично току срабатывания обычных МТЗ по условиям отстройки от максимальных нагрузочных режимов. При этом отстройка производится от токов, направленных от шин в линию.

Выбор выдержек времени токовых направленных защит производится по встречно-ступенчатому принципу. При этом защиты разделяются на две группы с учётом направленности их действия, т.е. производится согласование по времени защит, действующих в одном направлении. Так, на примере, представленном на рис. 3-21 выбираются выдержки времени защит, имеющих нечётные номера, начиная от наиболее удалённой от источника питания защиты 7, на которой выбирают наименьшую выдержку времени:

Аналогично выбираются выдержки времени защит, действующих в другую сторону и имеющих на рис. 3-22 чётные номера:

В схемах с блокировкой по напряжению напряжение срабатывания реле минимального напряжения также выбирается аналогично обычной МТЗ с пуском по минимальному напряжению.

Рис.3-21. Ступенчатый принцип выбора выдержки времени максимальных токовых направленных защит.

Чувствительность токовых пусковых органов максимальной токовой направленной защиты оценивается по току 2-х фазного к.з. в конце защищаемой линии и в конце резервируемых участков.

При оценке чувствительности следует учитывать возможность возникновения режима каскадного действия и наличия мёртвой зоны по напряжению.

При к.з. вблизи источника в кольцевой сети с односторонним питанием (рис. 3-22) ток к.з., проходящий через защиту установленную на противоположных шинах, может оказаться недостаточным для её срабатывания. В этом случае, независимо от соотношения выдержек времени, первой сработает защита, установленная вблизи источника (защита 6) и после отключения линии ток в месте установки защиты 5 увеличится и становится достаточным для её срабатывания. Такое действие защиты называется каскадным, а участок линии, в пределах которого защита работает каскадно, называется зоной каскадного действия.

Рис.3-22. Схема кольцевой сети с одним источником питания.

При 3-х фазном к.з. вблизи места установки защиты, напряжение, проводимое к реле направления мощности, может оказаться недостаточным для срабатывания реле, и направленная защита не срабатывает. Участок линии, в пределах которого при 3-х фазных к.з. направленная защита не работает, называется «мёртвой зоной».

Токовые направленные отсечки

Токовые направленные отсечки основаны на том же принципе, что и токовые ненаправленные отсечки.

Реле направления мощности в схемах направленных отсечек не позволяет им действовать при мощности к.з. направленной к шинам. Следовательно, отстройка тока срабатывания направленной отсечки должна вестись только от токов к.з. направленных от шин в линию. В этом заключается принципиальное отличие токовой направленной отсечки от ненаправленной.

Направленные отсечки применяются в сетях с 2-х сторонним питанием, тогда обычная токовая отсечка оказывается слишком грубой из‑за необходимости отстройки её от тока к.з. протекающего с противоположного конца защищаемой линии к шинам подстанции, где установлена ТО. В этом случае Iс.з. у направленной отсечки меньше, а зона её действия значительно больше, чем у ненаправленной отсечки.

Схема мгновенной направленной отсечки отличается от схемы направленной максимальной токовой защиты только отсутствием реле времени.

Направленные ТО могут выполняться мгновенными или с выдержкой времени. Ток срабатывания её выбирается аналогично простой ТО с тем отличием, что направленную токовую отсечку не требуется отстраивать от к.з. за шинами данной подстанции (от к.з. «за спиной»), т.к. в этом случае мощность к.з. направлена к шинам и защита блокируется реле направления мощности. Кроме того, направленные отсечки необходимо отстраивать от токов при качаниях или снабжать специальной блокировкой от качаний.

Сочетание токовых направленных отсечек (мгновенных и с выдержками времени) и максимальных токовых направленных защит позволяет получить токовые направленные защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени.

Как правило, первые и вторые ступени представляют собой токовые направленные отсечки без выдержки времени и с выдержкой времени, а третья ступень – максимальную токовую направленную защиту.

Ступенчатые направленные защиты являются основным видом защит для линий напряжением до 35 кВ в кольцевых сетях, а также в сетях с 2-х сторонним питанием.

Выводы:

  1. Применение органа направления мощности (реле направления мощности) позволяет обеспечить селективность токовых защит в кольцевых сетях с одним источником питания, а также в радиальных сетях с несколькими источниками питания.

  2. К недостаткам токовых направленных защит относятся:

  • большие выдержки времени вблизи источников питания;

  • недостаточная чувствительность в нагруженных и протяжённых линиях;

  • наличие «мёртвой зоны» при 3-х фазных к.з. вблизи источников питания;

  • возможность неправильного выбора направления мощности к.з. при подключении реле направления и мощности к цепям тока и напряжения.

  • Направленные токовые защиты отличаются простотой и надёжностью и широко применяются в качестве основных защит в сетях напряжением до 35 кВ.

    В сетях напряжением 110 и 220 кВ токовые направленные защиты используются как резервные.

  • Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *