23. Характеристика измерительных органов дистанционной защиты

В качестве измерительных органов дистанционной защиты используются реле сопротивления, которые могут выполняться на индукционной или полупроводниковой основе. Основное отличие различных исполнений реле заключается в способе обработки поступающей информации о токе и напряжении.

Поведение реле сопротивления в различных режимах зависит от его характеристики Z_СР = f (_P), где _P - угол между током и напряжением, подводимых к реле. Полное сопротивление Z состоит из активного R и реактивного X сопротивлений: или , поэтому характеристику реле сопротивления представляют в плоскости Z, откладывая R по горизонтальной , а Х - по вертик. оси. Характеристики измерительных органов дистанционных защит должны быть надежно отстроены от нагрузочных режимов, учитывать влияние сопротивления дуги.

1. Круговая характеристика с центром в начале координат.

Зона, ограниченная окружностью, является зоной действия реле. Сопротивление срабатывания таких реле не зависит от P , 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 , при котором сопротивление срабатывания реле максимально, называется углом максимальной чувствительности.

_P

jX

Z_{CP МАКС}

Z_CP



0

R

3. Реле с эллиптической характеристикой

jX

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

Z_{CP МАКС}

Z_CP

4. Реле с многоугольными хар-ми

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.

R



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.

24. Схемы включения реле сопротивления

Дистанционные органы, выполняемые с помощью реле сопро­тивления, должны включаться на ток и напряжение сети по таким схемам, при которых сопротивление Z_р на зажимах реле пропор­ционально расстоянию l_к до места повреждения и не зависит от вида к.з.

Для выполнения поставленных условий напряжение U_р должно равняться падению напряжения до точки к.з. I_к.з. Z_к, а ток I_р – току I_к._з, тогда

,

Исходя из этого, дистанционные органы включаются на напря­жение и ток петли к. з. Для обеспечения правильного действия дистанционных органов при двухфазных к.з. нужно установить три органа, реагирующие на повреждения между фазами АВ, ВС и СА. Применяются схемы и с одним дистанционным органом, но в этом случае его нужно переключать на напряжение и токи соответствующих фаз в зависимости от того, какие из них повре­ждены.

Схемы включения, обеспечивающие при междуфазных к.з. пропорциональность между z_р и l_К, оказываются непригодными в условиях замыканий на землю. Поэтому реле, реагирующие на междуфазные к.з., и реле, предназначенные для защиты от одно­фазных повреждений, включаются по разным схемам.

Для дистанционной защиты от междуфазных к.з. используются две схемы включения реле сопротивления:

Включение на междуфазные напряжения и фазный ток осуществляется согласно таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Указания по сочетанию токов и напряжений, подводимых к реле сопротивления

Реле фаз	Iр	Uр
АВ	IА	UАВ
ВС	IВ	UВС
СА	IС	UСА

Схема имеет недостаток, т.к. реле замеряют при 2‑х фазных к.з. сопротивление в раза большее, чем при 3‑х фазном к.з. в той же точке.

При 3‑х фазном к.з. по всем фазам протекают равные токи: I_к = I_кА = I_кВ = I_кС, а создаваемые этими токами падения напряжения в сопротивлении фаз линии до места к.з. равны друг другу: U_ф=I_к Z_к. Подводимые к реле напряжения при этом и все три реле сопротивления замеряют одинаковые сопротивления:

.

При 2‑х фазных к.з. в той же точке (например, между фазами В-С) ток к.з. I_к = I_кВ = I_кС проходит по 2‑м поврежденным фазам и по обмоткам 2‑х реле сопротивления. При этом напряжение между повреждёнными фазами U_ВС равно падению напряжения от тока I_кВ в сопротивлении фазы В плюс падению напряжения от тока I_кС в сопротивлении фазы С:

U_ВС = I_кВ Z_кВ +I_кС Z_кС,

Но т.к. при 2‑х фазном к.з. I_кВ = I_кС и , Z_кВ = Z_кС, то U_ВС =2I_ВС Z_ВС.

Подводимые к реле напряжение и ток при этом будут U_р=U_ВС = 2I_к Z_к. и I_Р = Z_КС в результате реле сопротивления замерят сопротивление .

Таким образом, реле сопротивления, включенные на фазные токи и междуфазные напряжения замеряют при 2-х фазных к.з. сопротивление более чем при 3‑х фазном к.з. в раза, что является недостатком этой схемы включения реле сопротивления.

Рассмотренная схема, как правило, применяется при использовании реле сопротивления в качестве пусковых органов дистанционной защиты.

Включение реле сопротивления на разность фазных токов и междуфазные напряжения осуществляется согласно таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Указания по сочетанию токов и напряжений, подводимых к реле сопротивления

Реле фаз	Iр	Uр
АВ	IА – IВ	UАВ
ВС	IВ – IС	UВС
СА	IС – IА	UСА

При 3‑х фазном к.з. напряжение, подводимое к реле, будет равно (такое же как и в первой схеме), а ток в реле I_Р равен разности токов фаз подводимых к реле , поэтому сопротивление, замеряемое реле .

При 2‑х фазных к.з. напряжение, подводимое к реле U_р = 2I_к.з Z_к, ток в реле равен разности токов фаз (например фаз В и С): I_Р = I_к.В – I_к.С = 2I_к.з. поэтому .

Таким образом, схема включения реле сопротивления на разность фазных токов и междуфазные напряжения обеспечивает правильный и одинаковый замер сопротивления до места к.з. при любых видах междуфазных к.з. Эта схема применяется для подключения реле сопротивления дистанционных органов.

Включение дистанционных органов, реагирующих на однофазные к.з. производится по так называемой схеме токовой компенсации.

Схема предусматривает три реле сопротивления, каждое из которых включается на напряжение U_ф фаз А, В, С и ток I_р = I_ф + k3I₀,

где – ток той же фазы, что и напряжение U_ф, k3I₀ – ток, пропорциональный току нулевой последовательности; коэффициент пропорциональности ; Z₀, Z₁ – соответственно сопротивления нулевой и прямой последовательности схем замещения.

При таком значении k сопротивление на зажимах реле при однофазных к.з. получается равным Z₁ – сопротивлению прямой последовательности до места к.з.

При включении реле на фазный ток и напряжение без токовой компенсации получим, что .

В этом случае Zр ≠ Z₁ и имеет нестабильное значение, зависящее от отношения I₀ к I_ф.