!.!а la |
R+jX |
|
о |
|
lc |
c::::::J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
I2 |
|
|
|
о |
|
а) |
|
|
|
|
Ll.,.
Llв llc
1...
lв k
Рис. 4.24. Контроль максимального напряжения прямой последовательности на противоположном конце АЛИННОЙ линии:
а - схема замещения длинной линии; б - схема ступени защиты максимального
напряжения
Приведенное выражение справедливо и для симметричных со ставляющих отдельных последовательностей. В частности, на рис. 4.24,б приведена структура контроля повышения напряже ния на противоположном конце линии, на котором U1, 11 - бло
ки выделения симметричных составляющих напряжения и тока в начале линии; U1ь - блок расчета напряжения прямой после
довательности на противоположном конце линии; U> - эле
мент контроля превышения напряжением уставки; Т - элемент задержки.
4.6. Направленные токовые защиты
4.6.1. Общие положения
Критерий увеличения тока при КЗ, положенный в основу мак симальной токовой защиты (см. §4.2), не всегда позволяет ре
шить проблемы обеспечения селективности и чувствительности РЗ. Если в радиальных сетях (см. рис. 4.8,а) эти проблемы в большинстве случаев решаются, то уже в простейших сетях с двусторонним питанием (рис. 4.25,а) обеспечить селективность путем использования только критерия превышения током задан
ных значений и замедления действия на различных участках ста новится невозможным.
1 |
TAJ |
ТА2 |
1 |
.!l,4 1 |
lz' |
1 |
- |
- |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1t |
|
1 |
11 |
Ь;!- |
|
.и,. |
1lв |
1 |
1 |
|
|
21 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
t
t1
,4
tz
\ |
ТАЗ |
|
ТА4 |
1 |
1i;-- |
|
1;, |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
8 |
|
-и |
1 |
|
U |
|
С |
|
1 |
- |
|
|
:1 |
:J, |
14 |
1 |
11з |
|
'Рк |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
t3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
t4 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
Рис. 4.25. Характеристики выдержки времени направленных токовых защит
Указанное обусловлено тем, что в сети с двусторонним пита
нием токи К3 подтекают к месту повреждения с обоих концов
защищаемого участка. Функционирование направленной токо вой защиты поясняет рис. 4.25, где защиты установле
ны на каждом из двух концов участков линии с двусторонним
питанием. Трансформаторы тока ориентированы оди наково относительно шин А, В, С (начала«*» их обмоток под
ключены к стороне линии). В качестве простейшего случая рас
смотрим угловые соотношения <i>к между фазными токами и на |
пряжениями при трехфазном К3 на линии АВ в точке К1 |
(рис. 4.25,6). Для защит S1, S2, S4 угол q>к определится параме |
трами R и Х защищаемой линии <i>к = arctgX/R, так как в этих |
защитах направление тока при К3 |
и |
1 от шин в линию. К эащ - |
Рис. 4.26. Распределение токов нулевой последовательности
При этом следует иметь в виду, что токи нулевой и обратной последовательностей растекаются от места К3 по направлению
к шинам (источник Ilo Cibl находится в месте КЗ, рис. 4.26). Отсюда следует, что органы выявления направления мощно
сти нулевой или обратной последовательностей должны сраба тывать в другом, сдвинутом на 180°, диапазоне углов между сим метричными составляющими тока и напряжения по сравнению с органами, использующими фазные токи и напряжения.
4.6.2. Структура токовой направленной защиты
Основное отличие в выполнении направленной токовой за щиты от ненаправленной заключается в использовании направ ленного токового пуска отдельных ступеней вместо блоков 1- 3 на рис 4.10. На рис. 4.27,а приведен вариант выполнения на
правленного токового пуска.
В данном случае для обеспечения правильного действия реле направления мощности (блоки 4-6) при близких КЗ, сопровож дающихся снижением напряжения поврежденной фазы до нуля, используются напряжения неповрежденных фаз (см. п. 2.4.4, табл. 2.1). Действие реле направления мощности разрешается при превышении током заданной усrавки I> (блоки 1-3). В ос
тальном принципиальных отличий от схемы рис. 4.10 не име ется.
Аналогично выполняется пуск направленной защиты нулевой последовательности (рис. 4.17,б). В зависимости от защищаемо го объекта (воздушные или кабельные линии, сеть с заземлен ной или изолированной нейтралью) выбираются характеристи ки реле направления мощности (рис. 4.27,в). Характеристики реле направления мощности нулевой (обратной) последователъ-
ступени
lA
lв
lc
о,., -Ов
>1
4
5
|
Уставха |
lo> |
|
ступени |
|
|
З!о |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
ЗQо |
|
|
|
а) |
6) |
|
|
jX
Иидух,ивная |
Аkтив |
н |
ая |
Емкостная |
в)
Рис. 4.27. Пуск ступеней в направленной токовой защите от междуфазных К3 (а) и в направленной токовой защите нулевой посnедовательности (6), возможные ВИДЬ/ характеристик направленной токовой защиты (в)
ности выбираются с учетом фазовых соотношений между тока ми и напряжениями нулевой (обратной) последовательности
(рис. 4.26), практически сдвинуrыми на 180° в сравнении с ха рактеристиками для фазных величин.
Средства блокирования при броске намагничивающего тока силовых трансформаторов в необходимых случаях таюке долж
ны использоваться аналогично ненаправленным защитам (см.
п. 4.2.3, рис. 4.10).
Все вышеуказанное относится к защитам как со ступенчатой,
так и с зависимой от тока выдержкой времени. При этом могут бьпь использованы те же характеристики выдержки времени (например, рис. 4.14), что и для ненаправленных защит (см.
п. 4.2.5).
4.6.3. Чувствительная направленная токовая защита
нулевой последовательности сетей с изолированной нейтралью
Как показано в §4.4, в сетях с изолированной нейтралью при менение защиты от замыканий на землю, реагирующей на ток
3/0, возможно лишь при условии, что суммарная емкость сети значительно больше емкости поврежденной линии. В компен сированных сетях применение такой защиты вообще невозмож но ввиду практической одинаковости тока 310 при внешних К3 и К3 на защищаемой линии. Существенно повысить эффектив ность токовой защиты нулевой последовательности в этих слу чаях позволяет использование дополнительных критериев, та ких как измерение направления мощности нулевой последова
тельности и реактивной (активной) мощности.
Защита сетей с изолированной нейтралью. Определим фа
зовые соотношения между током Зlо и напряжением Зilo при К3 К1 на защищаемой линии (см. рис. 4.21,а) и К3 К2 на другой ли
нии (рис. 4.21,б).
С учетом выражений (4.13) и (4.21) для случая К3 на защи щаемой линии имеем (рис. 4.28,а):
(4.22)
При К3 на другой линии с учетом выражений (4.15) и (4.21)
чему соответствует диаграмма на рис. 4.28,б. В первом случае ток Зlо отстает от напряжения Зilo на 90°, а во втором опережа ет его на тот же угол.
В дальнейшем при описании характеристик реле направле ния мощности нулевой последовательности будем использовать систему координат, в которой вектор напряжения Зilo всегда
совпадает с осью абсцисс. Тогда активная составляющая Зiоя век тора тока З!Q = = ЗI0я + jЗiox также совпадает с осью абсцисс,
206
Рис. 4.28. Фазовые соотношения между током и напряжением нулевой последовательности:
а - замыкание на защищаемой линии; б - замыкание на другой линии
реактивная составляющая Зlох совпадает с осью ординат (рис. 4.29,а).
С учетом соотношений (4.22), (4.23) фиксацию замыканий на землю можно выполнять с помощью реле напрамения мощно сти с характеристикой рис. 4.29,а (область срабатывания заштрихована), описываемой соотношением:
(4.24)
Чтобы несколько загрубить реле и отстроиться от возможных небалансов трансформаторов тока и помех в условиях отсутст вия К3 возможно измерение значения реактивной составляю
щей тока К3 Зlох- При этом фиксация К3 в зоне произойдет, ес ли вектор Зiо находится в пределах заштрихованной области, ог
раниченной прямой 1 (рис. 4.29,б). Таким образом фиксирует ся не только угол <р между векторами Зiо и 3.tlo, но и значение
Рис. 4.29. ХарактериСТИЮ{ реле напрамения мощности (а) и реле axnmнoro тока (активной мощности) для сетей с ИЭО11ированной нейтралью (б)
(4.29)
Векторная диаграмма, соответствующая выражению (4.29), приведена на рис. 4.30,б, из которого видно, что при внешнем замыкании на землю ток Зlо опережает напряжение З!!о на угол а, меньший 90°, вследствие знака активной составляющей тока линии ЗioR• которая в данном случае совпадает по фазе с напря жением ЗUо.
|
+j |
Как видно из приведенных |
|
соотношений и диаграмм, от |
|
|
|
Зlох |
личие замыкания на землю на |
|
|
защищаемой ВЛ от внешнего |
|
|
замыкания заключается в раз |
|
|
личных знаках активной со |
|
о |
ставляющей 310R тока Зiо при |
|
|
|
|
проекции его на вектор З!lо, |
|
|
С учетом |
этого, измерение |
|
|
знака и значения составляю |
|
Рис. 4.31. Характерисrика реле |
щей 310R |
(«активного тока») |
|
«а.ктивноrо тока» (активной мощности) |
позволяет |
выявить повреж |
|
для компенсированных сетей |
денную линию при замыка- |
|
|
нии на землю в сети с компен сированной нейтралью. При этом реагирование на определен ное значение 3/0R активной составляющей тока Зlо или, что эк вивалентно, на активную мощность позволяет отстроиться от возможных небалансов по цепям тока при измерении Зiо. Ха рактеристика реле активного тока приведены на рис. 4.31.
Условие его срабатывания (заштрихованная область, ограни ченная прямой имеет вид:
(4.30)
где AR - уставка по активной составляющей тока Зlо.
При использовании реле активной мощности выражение (4.30) преобразуется в форму
где Р0 - уставка по активной мощности. 210
