ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 9

определяется по выражению , в котором I0с,з,пред —

ток срабатывания второй ступени защиты, установленной на противоположном конце параллельной линии.

П. 9. Чувствительность второй и третьей ступеней защиты может быть повышена путём использования токовой поперечной направленной защиты нулевой последовательности.

Ток срабатывания третьей ступени защиты при ускорении её с контролем направления мощности в параллельной линии (т. е. при использовании её для выполнения токовой поперечной направленной защиты нулевой последовательности)

в дополнение к указанному в п. 7 должен быть также отстроен:

а) от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока при КЗ между тремя фазами на шинах подстанций, примыкающих к защищаемому участку параллельных линий, при качаниях, асинхронном ходе по выражению;

kотс = 1,25; kпер – коэффициент, учитывающий переходный режим различен при разных выдержках времени (от 1 до 2, чем больше выдержка, тем меньше коэффициент).

kнб – коэффициент небаланса равен от 0,05 до 0,1.

б) от утроенного тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты в кратковременном неполнофазном режиме, возникающем при неодновременном включении фаз выключателя с пофазным приводом одной из линий, по выражению

От условия б можно не отстраиваться, если сделана необходимая выдержка

171

времени.

П. 10. Ступень защиты с наибольшей выдержкой времени может оказаться целесообразным включить на сумму токов параллельных линий, если это требуется по условиям чувствительности к повреждениям в конце зоны резервирования; защита выполняется с действием на отключение выключателей обеих линий. Тогда:

а) выдержка времени этой ступени дополнительно должна быть отстроена от времени каскадного отключения повреждения на своём участке ступенями защиты,

включенными на ток одной линии;

б) при определении тока небаланса I0нб.у по выражению

в качестве I0расч следует принимать суммарный ток линий.

П. 11. При выполнении ступени защиты с использованием блокирующего реле

направления мощности должно проверяться условие обеспечения правильного действия последнего при замыкании на землю в направлении, противоположном защищаемому.

Вследствие влияния взаимоиндукции напряжение нулевой последовательности на конце, ближайшем к месту замыкания на землю, может оказаться меньше, чем на удалённом, в связи с чем выполнение рассматриваемого условия может оказаться

затруднительным.

При применении токовой поперечной направленной защиты нулевой последовательности чувствительность блокирующего реле направления мощности должна обеспечиваться при каскадном отключении замыкания на землю на

противоположном конце параллельной линии.

Минимальный коэффициент чувствительности для рассматриваемого реле направления мощности должен быть по мощности 2 для индукционного реле, и по

току и напряжению 1,5 для реле на схеме сравнения абсолютных значений или фаз.

П. 12. В случае каскадного отключения замыкания на землю на одной из двух

18. Органы сопротивления. Назначение. Значения входного сопротивления в различных режимах: двухфазное и однофазное металлическое КЗ, КЗ через переходное сопротивление, режимы нагрузки, качания и асинхронный ход.

Годографы в комплексной плоскости при переходных режимах [Л2 6.1-6.5, Л3 6.1,6.5,6.7-9, Л6 гл7.1-7.7]

(Частично общая инфа из 22го билета)

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания простые и направленные МТЗ (максимальные токовые защиты) и НТЗ (направленные токовые защиты) не могут обеспечить селективного отключения КЗ. Поэтому применяются дистанционные защиты с органами сопротивления.

Дистанционными называются защиты с относительной селективностью, выполняемые с использованием измерительных органов сопротивления — органов, характеристической величиной для которых по ГОСТ является заданная функция выраженных в комплексной форме отношений входных напряжений к входным токам.

Характеристические величины органов сопротивления при возникновении повреждения снижаются. С учётом этого, как правило, используются минимальные органы, работающие без выдержки времени. Последние, при необходимости, создаются отдельными органами выдержки времени, определяющими ступенчатую характеристику = ( ). Обычно она имеет три ступени (рис. 6.1).

Логическое уравнение, характеризующее работу защиты при принятых условиях если принять ИО сопротивления направленными, имеет вид:

где сз − максимальное значение сопротивления з, при которых защита ещё срабатывает.

174

Dt — операторы задержки по времени ступеней защит (индексы I, II, III сверху указывают номер ступени, а индексы 1, 2, 3 снизу – соответствующие им параметры срабатывания).

Для органа сопротивления, как и для органа тока, существуют понятия о в,з – минимальном з, при котором он возвращается в исходное состояние, о с,ри в,р (поскольку органы включаются через ТА и TV) и о коэффициенте возврата в. Связь между первичными ZЗ и вторичными ZР часто определяется соотношением ZР = (КIном / КUном) ZЗ. Коэффициент возврата kВ = ZВ.Р / ZС.Р = ZВ.З /ZС.З >> 1, поскольку орган минимальный. В целях упрощения записей в дальнейшем принимается КIном /

КUном = 1, т. е. ZР = ZЗ.

Характеристика органов сопротивления для защиты линии

Требования к формам характеристик ZС,Р = f ( Р) органов сопротивления с двумя входными величинами. Для органов с одним UР и одним IР рассмотрение вопроса удобно проводить в комплексной плоскости сопротивлений. В этой плоскости могут быть изображены как сопротивления элементов сети (см. рис. 6.2), так и характеристики ZС.Р = f( Р) органов. В начале координат (рис. 6.4) целесообразно располагать конец участка БВ, со стороны Б которого включается рассматриваемое устройство защиты.

Для выполнения органа сопротивления, например I ступени, характеризуемого ZС.ЗI ≈ 0,85 ∙ ZЛ,БВ , при отсутствии факторов, которые могли бы существенно искажать его работу, достаточно было бы иметь характеристику ZС,Р = f( Р), проходящую через начало координат, что обеспечивает направленность действия (охват части третьего квадранта недопустим по условию отстройки от КЗ на участке АБ), и конец комплекса 0,85 ∙ ZЛ,БВ и охватывающую последний с небольшим запасом в перпендикулярном направлении. Для органов II и III ступеней охват небольшой части участка АБ допустим, так как они работают с выдержками времени. Приходится, однако, считаться с некоторыми факторами, в известной мере могущими противоречиво

влиять на выбор характеристики ZС.Р = f( Р). К числу этих факторов относятся необходимость учёта переходных сопротивлений RП в месте повреждения, при наличии которых защита должна правильно функционировать, и отстройка от нагрузочных режимов и режимов качаний, при которых защита не должна срабатывать. При качаниях комплекс ZР может оказываться в пределах области, определяемой характеристикой ZС.Р = f( Р), поэтому указанная область в направлении, примерно перпендикулярном z, должна по возможности сужаться. Однако это сужение противоречит необ-

175

ходимости учёта Rп. При К(1), когда Rп в основном определяется значительными сопротивлениями заземления опор или другими возможными переходными сопротивлениями. В этих случаях Rп могут весьма существенно влиять на работу защит.

Более подробно про конкретные характеристики (кругляшки, овальчики там всякие) дистанционных реле смотри в билете 22. Дальше идёт информация по данному билету.

Формально, на реле сопротивление подаётся какое-то напряжение (фазное или линейное) и какой-то ток (фазный или разность двух фазных). И Z = U / I.

И в принципе есть уравнение равновесия напряжений U1 = U2 (или U1 - U2 = 0), где одно из напряжений это напряжение, подводимое к реле, а второе напряжение – падение (компенсация) напряжения за счёт уставки реле Z и подводимого тока к реле I. И вот, соответственно, есть слагаемые всякие Z*I, Z'*I которые обозначают падение напряжение от тока в заданном сопротивлении Z, Z'. Такие слагаемые называются

компенсацией напряжения.

Физически это дополнительные элементы, которые включаются в обмотку реле

(рис. 6.12).

Во всех типах дистанционных реле применяется компенсация напряжения. Есть компенсация линейных напряжений (между повреждёнными фазами) при меж-

176

дуфазных КЗ и компенсация фазных напряжений (повреждённых фаз) при замыканиях на землю. Также есть и другие виды компенсации (например компенсация реактивной составляющей, взаимной индукции, компенсация параллельной линии, но их, я думаю, не стоит сюда вписывать, иначе там весь учебник надо переписывать).

Компенсация линейных напряжений. Допустим, произошло двухфазное КЗ. Z1 –

полное сопротивление прямой последовательности участка ЛЭП от места установки реле до точки КЗ. При подведении к зажимам дистанционного реле напряжения между повреждёнными фазами В и С и разности токов повреждённых фаз полное сопротивление на зажимах реле определяется в соответствии с сопротивлением участка линии электропередачи от места установки реле до точки короткого замыкания:

При этом сопротивление на зажимах остаётся одинаковым при любом виде междуфазного КЗ.

Но если бы мы вместо разности токов подавали бы фазный ток, например IB, то сопротивление на зажимах реле было бы различными при разных повреждениях.

И отношение фазных токов может быть различным, например в зависимости от нагрузки, то сопротивление на зажимах реле непостоянно и не находится в прямой зависимости от местоположения КЗ (это плохо). И поэтому компенсация линейного напряжения UBC с помощью тока IB зависела бы от вида повреждения и тока неповреждённой фазы что вносило бы погрешность в работу реле. А вот компенсация линейного напряжения с помощью разности токов лишена данного недостатка, там мы можем просто взять нужное нам Z1 и с помощью разности токов компенсировать напряжение.

177

Главное: для защиты от замыканий между фазами подводятся линейные напряжения и разность токов.

Компенсация фазных напряжений. Помимо Z1 добавляется сопротивление нулевой последовательности Z0. Рассмотрим однофазное КЗ на землю.

Токи с индексами – токи соответствующих последовательностей (Z2 = Z1 для ЛЭП). Если мы добавим и вычтем I0, то получим (ток I – ток повреждённой фазы):

Таким образом для компенсации напряжения нужно воспользоваться током I+3kI0. Добавление к току фазы составляющей 3kI0 называется токовой компенсацией.

При таком сочетании напряжений и токов, подводимых к реле, полное сопротивление на его зажимах будет одинаковым при любых видах замыканий на землю. А если бы токовой компенсации не было, то тогда бы сопротивление на зажимах реле определялось бы следующей формулой:

А распределение токов нулевой последовательности в одной и той же точке КЗ может сильно зависеть от режима системы (отключены ли генераторы, есть ли подключение ко всей остальной энергосистеме и т.п.).

Влияние сопротивлений в месте КЗ на работу дистанционных реле. Это сопро-

тивление может быть как сопротивление дуги, сопротивление опоры, сопротивление заземления.

Рассмотрим случай двухфазного КЗ.

178

Сопротивление на зажимах реле (подаём линейное напряжение и разность токов):

Если реле чисто реактивного сопротивления (там просто X1), то данное сопротивление не влияет на работу такого реле. Но оно влияет на работу реле полного сопротивления. И зона срабатывания такого реле может сильно уменьшиться. (Там идёт в учебнике сплошная математика, на сколько процентов уменьшится зона срабатывания, я не стал это писать, потому что там слишком замудрённая и долга математика).

При однофазном КЗ (подаются фазные напряжения и токи, есть токовая компенсация):

Сопротивления на входах дистанционной защиты в режимах без КЗ. 1) Режим нагрузки

179

(эта же схема используется для анализа качаний и асинхронного хода)

В симметричном нагрузочном режиме ток Iн , напряжение Uн и входное сопротивление Zн на входе ДЗ определяются соотношениями:

Ограничим, что в нагрузочном режиме отношение модулей ЭДС q не выходит за пределы:

Где q1 < 1 и q2 > 1. Другое ограничение определяется тем, что по устойчивости разница в фазах между ЭДС не выходит за пределы:

Где α1 > -90°, α2 < 90°.

180