Направленная токовая защита
В распределительных сетях с двусторонним питанием, а также в смежных сетях с одним и несколькими источниками питания селективность действия МТЗ не обеспечивается. При коротком замыкании в любой точке сети (см.рис.7), в том числе и в точке К1, в общем случае приходят в действие все защиты. При этом для селективного отключения поврежденного участка АБ, необходимо чтобы выдержка времени защиты A3 и защиты А4, удовлетворяли условиям t2< t3 и t2<t4. Наряду с этим для селективного действия зашиты при КЗ в точке К2 должно выполнятся условие t3<t2 и t3<t1. Из этого следует, что к защитам А2 и А3 предъявляются противоречивые требования, поэтому в таких сетях МТЗ не может быть селективной и применение ее невозможно.
Рисунок 7- Схема направленной защиты
Селективное отключение повреждения в рассматриваемых сетях обеспечивается токовой направленной защитой, обладающей достаточной чувствительностью и быстродействием. В отличие от токовой защиты она реагирует не только на абсолютное значение тока в защищаемом элементе, но и на его фазу относительно напряжения на шинах у места установки защиты, т.е. действует в зависимости от направления мощности при коротких замыканиях. Селективность действия защит А2 и А3 обеспечивается контролем направления мощности КЗ. Защита приходит в действие при соблюдении двух условий: ток превышает заданное значение (ток срабатывания); знак мощности КЗ соответствует КЗ в защищаемом направлении. Кроме измерительного органа тока и органа направления мощности защита, как правило, имеет орган выдержки времени. Благодаря органам направления мощности все защиты разбиваются на две группы, не связанные между собой выдержками времени. В пределах каждой группы выдержки времени выбираются, как у максимальной токовой защиты, по ступенчатому принципу: tn = tn-1+ Δt . В соответствии с этим на рис.8 построены характеристики выдержки времени максимальных токовых направленных защит с независимой выдержкой времени в радиальной сети с двухсторонним питанием. Стрелками указано направление мощности, при котором органы направления разрешают защитам срабатывать. С учетом этого защиты разбиты на две группы: А2, А4, А6 и А5, А3, А1.
Рисунок 8 - Определение выдержки времени с помощью встречно-ступенчатого графика
Максимальную выдержку времени имеют защиты А1 и А6. Они отстраиваются по времени от защит других присоединений подстанций А и Г. В каждой группе защит время срабатывания увеличивается по мере приближения к источникам питания. Принято считать, что выдержки времени максимальных токовых направленных защит определяются по встречно-ступенчатому принципу (рис.8).
Практическое задание 4
Выбрать выдержки времени максимальных токовых защит с независимой характеристикой в сети с двусторонним питанием, изображенной на рис.9 (определить t1÷t8).
Рисунок 9 - Схема направленной защиты с двусторонним питанием
Указать комплекты защиты, для которых необходимы органы направления мощности. Источники питания защищены быстродействующими защитами. Ступень селективности 0,5 с. Время срабатывания защит (с) отходящих линий указано в табл.4.
Таблица 4
Вариант |
tI |
tII |
tIII |
tIV |
tV |
tVI |
tVII |
tVIII |
tIX |
tX |
1 |
1,5 |
2 |
3,5 |
1,5 |
4 |
2,5 |
3 |
1 |
2 |
1,5 |
2 |
0,5 |
1 |
1,5 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
1,5 |
4 |
0,5 |
3 |
1 |
0,5 |
1,5 |
1,5 |
2 |
1 |
1 |
0,5 |
1,5 |
1 |
Индекс при букве t указывает номер соответствующего комплекта защиты.
Вопросы к задаче:
1. Как ликвидируется короткое замыкание в точке: а) К1, б) К2? В каких защитах начинают действовать реле времени? В каких защитах реле времени успевают сработать и отключить выключатели?
2. Каким недостатками по сравнению с выбранной будет обладать защита рассматриваемой сети, если уменьшить на 0,5 с время комплекта: а) защиты 4, б) защиты 6, не меняя ничего более?
3. Каким недостатками по сравнению с выбранной будет обладать защита рассматриваемой сети, если увеличить на 0,5 с время комплекта: а) защиты 2, б) защиты 4, не меняя ничего более?
4. Каким недостатками по сравнению с выбранной будет обладать защита рассматриваемой сети, если комплект защиты 4 сделать ненаправленным, не меняя ничего более?
5. Можно ли уменьшить число направленных комплектов защиты, сохранив селективность. Какие недостатки приобретает при этом защита сети?