Дистанционная защита

Для защиты сетей со сложной схемой и несколькими источниками питания используется дистанционная защита. Дистанционной называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удаленности точки КЗ от места установки защиты. Определение удаления до места КЗ производится дистанционной защитой путем измерения сопротивления, которое определяется сравнением значения остаточного напряжения на шинах, где установлена защита, и значения тока КЗ, проходящего по защищаемой линии. C увеличением расстояния до места КЗ выдержка времени дистанционных защит увеличивается. При КЗ в некоторой точке по защищаемой линии проходит к месту КЗ ток Iк, напряжение на шинах будет равно падению напряжения в сопротивлении участка линии z_к от шин до точки K3:

. (9)

Сопротивление линии или ее участка можно выразить через удельное сопротивление на 1км Z_О. И расстояние до места КЗ z_k = Z_О l_k, следовательно, отношение остаточного напряжения на шинах к току КЗ, проходящему по защищаемой линии пропорционально расстоянию (дистанции) l_k от места установки защиты до места КЗ.

. (10)

Выдержка времени дистанционной защиты не зависит от режима работы сети, а определяется только удельным сопротивлением линии и расстоянием от точки КЗ до места установки защиты. В состав дистанционных защит входит пусковой орган, представляющий собой реле сопротивления, орган направления мощности и орган выдержки времени. Как и у других токовых защит, характеристики дистанционных защит формируются по ступенчатому принципу. Срабатывание пускового органа дистанционной защиты определяется отношением

, (11)

где Z_c.з. - сопротивление срабатывания защиты.

Сопротивление срабатывания и зону действия первых ступеней защит обычно выбирают равными

, (12)

где Z_л -сопротивление фазы защищаемой линии; L_л- длина защищаемой линии.

Время действия первых ступеней защит выбирается минимально возможным, т.е. отстраивается только от времени действия разрядников, установленных на линии, = 0,08  0,1 с.

Сопротивление срабатывания вторых ступеней защит определяется из условия их несрабатывания при КЗ в конце первой зоны защиты смежной линии, а так же при повреждениях за трансформаторами. Например, для защиты А1 (рис.13):

(13)

,

где Z_с.з.п. - сопротивление срабатывания первой ступени защиты A3 предыдущей (смежной) линии, Z_T -сопротивление трансформатора приемной подстанции Т.

Рисунок 13 – Схема с двусторонним питанием

Зоны действия вторых ступеней защит, как правило, охватывает всю защищаемую и часть смежной линии. Таким образом, вторая ступень дистанционной защиты линии выполняет функции основной защиты при КЗ в конце линии и на шинах противоположной подстанции. Чувствительность защиты считается приемлемой, если Z_с.з. > 1,25Z_л. При КЗ в зоне первой ступени предыдущего участка вторая ступень выполняет функции резервной защиты. Выдержка времени второй ступени отстраивается от времени срабатывания первой ступени защиты предыдущего участка сети:

. (14)

Сопротивление срабатывания третьей ступени защиты выбирают меньшим минимально возможных сопротивлений на зажима реле сопротивления при нагрузках в нормальном режиме работы сети. Для зашиты с ненаправленными реле сопротивления

< (15)

где I_раб.mах -максимальный рабочий ток;

U_{раб.мин} -минимально возможное напряжение при максимальном рабочем токе.

Время срабатывания защиты выбирается по ступенчатому принципу, аналогично токовым защитам. Третья ступень дистанционной защиты предназначена для дальнего резервирования защит предыдущего участка. Карта селективности для трехступенчатых дистанционных защит радиальной сети с двухсторонним питанием приведена на рис.14.

Рисунок 14 – Схема дистанционной защиты с двусторонним питанием и карта селективности

Практическое задание 6

Выбрать коэффициент трансформации трансформаторов тока, первичные и вторичные сопротивления срабатывания и выдержки времени для трех ступеней дистанционной защиты от замыканий между фазами, установленной в точке 1 линии напряжением 110 кВ с односторонним питание (см. рис.15).

Рисунок 15 – Схема для практического задания 5

Дистанционные органы, осуществляющие 1-ю и 2-ю ступени защиты и пусковые органы, осуществляющие 3-ю ступень, выполнены при помощи реле полного сопротивления, включенных на линейные напряжения и разности фазных токов. Коэффициент запаса по селективности может быть принят K_н1=0,85 для своего участка и K_н2=0,8 для следующего. Для пусковых органов коэффициент запаса по селективности с учетом самозапуска двигателей может быть принят K_н3=0,5 и коэффициент возврата K_в=1,1. Ступень селективности по времени 0,5с. Удельное сопротивление линий z_о=0,4 Oм/км, напряжение короткого замыкания трансформаторов u_k= 10,5%. Трансформаторы напряжения – стандартные с коэффициентом трансформации n = 1100.

Данные о длинах линий, мощности трансформаторов, рабочих токах и выдержках времени резервных защит следующей линии и трансформатора приведены в табл.6. Следующая линия защищена аналогичной дистанционной защитой. Выдержка времени ее 2-ой ступени t^//=0,5 с. На трансформаторах в качестве основных установлены быстродействующие дифференциальная и газовая защиты.

Таблица 6

Вари- ант	l1,км	l2,км	Sт.ном, МВА	Iраб.макс, А	Время резервных защит
					линии tрез.л., с	трансфор- матора tрез.т.,с
1	50	50	40	260	2	2,5
2	50	100	2х10	260	1,5	1,5
3	100	50	40	260	2	2

Определить коэффициенты чувствительности 2-й и 3-й ступеней рассматриваемой защиты при металлическом КЗ в конце защищаемого участка. Они должны быть соответственно K_ч2 ≥ 1,25 и K_ч3 ≥ 1,5.