Схемы и общая оценка токовых направленных защит и токовых направленных защит нулевой последовательности.

Общая оценка токовой направленной защиты. В общем случае токовая направленная защита представляет собой токовую ненаправленную защиту, снабженную органом направления мощности, поэтому в зависимости от назначения и предъявляемых к ней требований в основу схемы токовой направленной защиты можно положить любую из рассмотренных выше (см. 20.2) схем токовой защиты.

В распределительных сетях напряжением до 35 кВ защита выполняется двухфазной и является основной защитой от всех коротких замыкании. В сетях с глухозаземленными нейтралями она используется в качестве защиты от многофазных коротких замыканий.

Схемы защиты могут быть на постоянном и переменном оперативном токе. При этом измерительные реле тока пофазно подводят оперативный ток к контактам реле направления мощности. Этим предотвращается неправильное срабатывание защиты, обусловленное поведением реле направления мощности, включенного на ток неповрежденной фазы.

Орган направления мощности может быть общим для всех или для части ступеней. Наличие органа направления мощности позволяет при выборе токов срабатывания учитывать только режимы, при которых мощность направлена от шин в линию, и реле направления мощности позволяют действовать защите на отключение. В этом случае чувствительность токовых отсечек повышается, если при отсутствии органа направления мощности расчетным условием выбора тока срабатывания является отстройка от максимального тока, проходящего по защищаемому участку при направлении мощности к. з. к шинам. Токовая направленная защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени обеспечивает селективное отключение поврежденного участка в радиальных сетях с несколькими источниками питания и в кольцевых сетях с одним источником питания. Однако из-за встречно-ступенчатого выбора выдержки времени третьей ступени в ряде случаев время отключения поврежденного участка, обычно расположенного вблизи источника питания, получается значительным. Это ограничивает применение третьей ступени в качестве отдельной защиты. Чувствительность защиты определяется не только измерительным реле тока, но и органом направления мощности. При этом защита отказывает в действии при трехфазном коротком замыкании в мертвой зоне. Теоретически возможны также ее неправильные действия при коротких замыканиях за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ. Поэтому в большинстве случаев токовая направленная защита в качестве основной применяется лишь в сетях напряжением 35 кВ и ниже. В сетях с более высоким напряжением она используется в основном как резервная. Ее чувствительность определяется так же, как и чувствительность ненаправленной токовой защиты.

Общая оценка токовой направленной защиты нулевой последовательности. В сетях с глухозаземленными нейтралями наиболее частыми видами повреждения являются короткие замыкания на землю. Для их выявления и отключения могут быть использованы имеющиеся на линиях токовые защиты от междуфазных к. з. Однако, как отмечалось выше (см. 11.1), для этих целей желательно иметь отдельную токовую защиту нулевой последовательности, имеющую меньше выдержки времени и повышенную чувствительность, чем токовая защита с включением измерительных органов на полные токи фаз. Это полностью относится и к токовой направленной защите нулевой последовательности. Поэтому она широко используется как основная в сетях напряжением 110 кВ от коротких замыканий на земле.

Рис. 12.4. Максимальная токовая направленная защита на переменном оперативном токе

Схемы токовой направленной защиты. Схема максимальной токовой направленной защиты (третья ступень). На рис 12.4 приведены схемы цепей максимальной токовой направленной защиты на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя В защите используются промежуточные реле KL1 и KL2 типа РП-341, реле времени ЦТ типа РВМ-12 и два реле направления мощности KW1 и KW2 типа РБМ, включенные по 90-градусной схеме (рис. 12.4, а, б) Измерительным органом являются реле тока КА1 и КА2 типа РТ-40. Пуск реле времени осуществляется пофазно последовательно соединенными контактами реле направления мощности и соответствующего реле тока Схема управления реле времени выполнена таким образом, что при любых многофазных коротких замыканиях реле подключается только к одному из промежуточных насыщающихся трансформаторов тока TL1 или TL2 (рис 12.4, в). По истечении установленной выдержки времени реле КТ срабатывает, замыкая вторичные цепи промежуточных реле KL1 и KL2 (рис 12.4, г) Контакты KL1.1 и KL2.1 дешунтируют электромагниты YAT1 и YAT2, отключая выключатель. При направлении мощности к. з. к шинам реле направления мощности не действует поэтому реле времени, а следовательно, и промежуточные реле не срабатывают и защита не отключает выключателя.

Схема двухступенчатой направленной защиты с автоматической перестройкой параметров срабатывания третьей ступени. В настоящее время сельские распределительные сети все чаще выполняются секционированными с сетевым резервированием (рис. 12.5, а). В нормальном режиме все потребители энергии линии Л1 подключены к источнику питания ИП1, а потребители линии Л2 получают питание от источника ИП2. Первая линия секционирована выключателем Q2, а вторая — выключателем Q4. Выключатель Q3 оборудован устройством АВР (УАВР) и в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. В режиме сетевого резервирования, когда выключатель Q3 включен, а выключатель одной из линий, например Q1, отключен, конфигурация сети изменяется, хотя сохраняется одностороннее питание. На линиях с односторонним питанием, как известно, требованиям селективности удовлетворяют токовые защиты, в том числе и максимальная токовая. Однако выбрать параметры максимальной токовой защиты, установленной на выключателе Q2 (Q4), так, чтобы она действовала селективно при работе сети по нормальной схеме и в случае сетевого резервирования, невозможно. Это объясняется тем, что удаленность выключателя и защиты от источника питания изменяется с изменением схемы электроснабжения.

Селективного действия защиты можно достичь, если автоматически изменять ее параметры с изменением режима работы сети. Направления тока через защиту в нормальном режиме (показано

Рис. 12.5. Полупроводниковая максимальная токовая направленная защита секционированной сети с резервированием

стрелкой) и в режиме сетевого резервирования (показано штриховой стрелкой) различны, поэтому для автоматической перестройки защиты можно использовать реле направления мощности. Их недостаток— наличие мертвой зоны. Более совершенна для такой сети полупроводниковая токовая направленная защита двустороннего действия типа ЛТЗ.

Схема содержит (рис. 12.5, б) вторичные измерительные преобразователи тока UA1 и UA2; измерительные органы релейного действия: тока первой KAI и третьей КАIII ступеней, направления мощности KW, выдержки времени КT; выходной (исполнительный) элемент ИА и элементы KHl — КHЗ сигнализации срабатывании первой и третьей (в зависимости от направления мощности) ступеней защиты.

В нормальном режиме работы орган направления мощности находится в положении после срабатывания и по своим выходным цепям 1 и 3 воздействует на измерительный орган КАIII, элемент выдержки времени КТ и элемент сигнализации КН2. При этом третья ступень защиты подготовлена для срабатывания с уставками, соответствующими электроснабжению по нормальной схеме (выключатели Q1 и Q2 включены, выключатель Q3 отключен). Отключение выключателя Q1 сопровождается включением выключателя Q3 и изменением направления передаваемой мощности. В этом случае орган направления мощности находится в положении до срабатывания и его выходные цепи 2 и 4 подготавливают третью ступень защиты к срабатыванию с меньшими уставками, обеспечивающими селективность при сетевом резервировании. Орган направления мощности изменяет уставки третьей ступени до возникновения повреждения, поэтому защита не имеет мертвой зоны Зона срабатывания органа направления мощности -5π/12<φ_р<-7π/12.

Характеристики выдержки времени третьей ступени показаны на рис. 12.5, в. Уставки первой ступени не перестраиваются. Ее выдержка времени составляет t^I_с.з=0,3 с.

13 лекция: Защиты от замыкания на землю в сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями. Установившийся режим однофазного замыкания на землю в сетях с изолированными нейтралями. Защиты от замыкания на землю, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности установившегося режима. Направленная защита нулевой последовательности, реагирующая на установившиеся токи и напряжения.