Токовая защита с измерительными органами тока и напряжения

Измерительная часть защиты содержит реле тока и реле напряжения. На линиях электропередачи такой комбинированный измерительный орган используют для повышения чувствительности токовых отсечек (первой и второй ступеней защиты). Третья ступень— максимальная токовая защита с комбинированным измерительным органом — применяется в качестве защиты генераторов и трансформаторов от внешних к. з. Выбор параметров защиты рассмотрим на примере токовой отсечки без выдержки времени. На рис. 20.7 показана линия с односторонним питанием, работающая в блоке с трансформатором Т. По мере приближения точки трехфазного короткого замыкания к шинам подстанции А остаточное напряжение U⁽³⁾_ост на шинах уменьшается согласно кривой 1 (имеется в виду действующее значение периодической составляющей напряжения для момента времени t=0). При других многофазных коротких замыканиях аналогично изменяется остаточное напряжение между поврежденными фазами.

Обычно в схеме токовой отсечки используют три минимальных реле напряжения, включенных на соответствующие междуфазные напряжения. Параметрами отсечки без выдержки времени с блокировкой по напряжению являются ток срабатывания I^I_с.з и напряжение срабатывания U^I_c.з. Путем особого согласования их между собой удается расширить зону действия защиты, обеспечивая селективность при внешних коротких замыканиях и любых режимах работы питающей системы.

Рис. 10.7. Выбор тока и напряжения срабатывания токовой

отсечки с блокировкой по напряжению

Ток срабатывания защиты I^I_с.з определяют, исходя из требования достаточной чувствительности защиты по току при металлическом двухфазном короткой замыкании в конце защищаемой линии (точка К2);

I^I_с.з= I⁽²⁾_{к min 2}/k^I_чI (10.1)

где k^I_чI — требуемый коэффициент чувствительности по току.

На рис. 20.7 ток I⁽²⁾_к при перемещении точки повреждения изменяется согласно кривой 3, а ток I^I_с.з определяется прямой 4. Для предотвращения неправильного действия защиты при нарушении цепей напряжения ток I^I_с.з должен быть отстроен от максимального рабочего тока по условию

I^I_с.з=k^I_отсI_{раб. max}/k_B. (10.2)

Окончательно ток срабатывания I^I_с.з выбирают по большему из двух значений, полученных по условиям (20.1) и (20.2). Обычно расчетным является выражение (20.1), при этом не исключена возможность срабатывания реле тока защиты при коротких замыканиях за трансформатором, т. е. вне защищаемой зоны.

Для исключения неселективной работы защиты в целом при внешних коротких замыканиях напряжение срабатывания защиты U^I_с.з выбирают меньшим остаточного напряжения U⁽³⁾_ост в месте включения защиты (на шинах А) при трехфазном коротком замыкании за трансформатором (точка К₁). Предполагают, что при этом по защищаемой линии проходит ток I_К1=I^I_с.з, т. е.

U^I_с.з<U⁽³⁾_ост= I^I_с.з(X_1удl+X_т)

или с учетом коэффициента отстройки k^I_отс = 1,2

U^I_с.з= I^I_с.з(X_1удl+X_т)/k^I_отс. (10.3)

Такой выбор напряжения срабатывания исключает возможность срабатывания защиты при любых токах повреждения, проходящих по линии при внешних коротких замыканиях. Действительно, при токе I_k1<I^I_с.з селективность защиты достигается недействием реле тока, а при I_k1>I^I_с.з — недействием реле напряжения, так как при этом U_ост1>U^I_c.з.

Реле напряжения не должны срабатывать в нормальном режиме, поэтому вторым условием выбора U^I_c.з является отстройка от минимального рабочего напряжения по условию

U^I_с.з=U_{раб min}/k^I_отс≈0,7U_ном (10.4)

При коротком замыкании в конце защищаемой линии (точка K₂) защита должна обладать достаточной чувствительностью по напряжению. Допускается минимальный коэффициент чувствительности k^I_{ч U}=U^I_с.з/U_{ост max2}=1,4...1,5.

Следует иметь в виду, что если по условию чувствительности значение U^I_c.з необходимо принять большим расчетного, то нужно увеличить и ток I^I_с.з, чтобы сохранялось условие (10.3). В противном случае селективность защиты при внешних коротких замыканиях нарушается. Для второй ступени защиты расчет параметров производится аналогично.

11 лекция: Токовые защиты нулевой последовательности сетей с глухозаземленными нейтралями. Токовые направленные защиты. Принцип действия, основные органы и выбор параметров токовой направленной защиты и токовой направленной защиты нулевой последовательности.