Пусковые органы поперечной дифференциальной токовой направленной защиты.

Пусковой орган защиты служит для пуска ее в действие только при возникновении повреждения на одной из защищаемых линий. Для обеспечения этого параметр срабатывания пускового органа выбирается исходя из следующих требований: пусковой орган не должен срабатывать при внешних коротких замыканиях; он не должен срабатывать от тока нагрузки при нормальной работе только одной линии, что необходимо для предотвращения срабатывания защиты при отключении параллельной линии с противоположной стороны; пусковой орган, включенный на ток неповрежденной фазы, не должен срабатывать при каскадном отключении коротких замыканий на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Пусковой орган тока. В пусковом органе используются максимальные реле тока, включаемые на разности токов одноименных фаз параллельных линий. Ток срабатывания реле в соответствии с указанными требованиями выбирается наибольшим из следующих трех условий:

(15.5)

Выражения (15.5) справедливы при коэффициенте k_сх=1, при котором I_с.з=K_II_c.p. В первом выражении ток I_{нб.рсч max} является максимальным расчетным током небаланса переходного процесса короткого замыкания вне параллельных линий. Для линий с одинаковыми параметрами он определяется из выражения (15.1). Для линий с разными сопротивлениями в токе небаланса появляется дополнительная слагающая.

При определении тока срабатывания по второму выражению (15.5) учитывается коэффициент возврата k_в, иначе защита может работать неправильно при включении в работу второй параллельной линии. Ток I_{раб max} является максимально возможным рабочим током при работе только одной линии.

Защита может неправильно подействовать и в случае неучета тока I_{нп max}, который возникает в неповрежденных фазах параллельных линий, например при коротком замыкании на землю одной из них. В режиме каскадного отключения повреждения исчезает ток I_{нп max} в поврежденной линии в связи с отключением выключателя с одного ее конца. Это и может явиться причиной неправильной работы защиты, если не будет выполнено третье условие (15.5). Однако если третье условие оказывается определяющим при выборе тока срабатывания, то целесообразно комплект защиты от многофазных коротких замыканий выводить из действия при коротких замыканиях на землю. При этом определяющим при выборе тока срабатывания пускового органа обычно является второе условие (15.5).

Комбинированный пуск по току и напряжению. Если расчет показывает, что зона каскадного действия для пускового органа тока недопустимо велика и коэффициенты чувствительности ниже требуемых, то применяют комбинированный пусковой орган, схема для одной фазы которого приведена на рис. 15.4, а. Так как защита может подействовать лишь при одновременном срабатывании максимального реле тока КА и минимального реле напряжения KV, ток срабатывания реле тока выбирается с учетом первого условия (15.5), а возможная неправильная работа защиты при отключении одной из линий не допускается благодаря тому, что напряжение срабатывания реле напряжения выбирается с учетом требования

U_c.р≤U_{раб min}/(k_отсk_BK_U). (15.6)

Для получения равной чувствительности по напряжению пускового органа при всех видах двухфазных коротких замыканий схема должна иметь три реле напряжения, включенных на междуфазные напряжения. Расчеты показывают, что при имеющихся значениях сопротивления системы и сопротивления линии чувствительность защиты определяет реле напряжения.

Рис. 15.4. Схемы пусковых органов защиты

Пусковой орган тока нулевой последовательности. В сетях с глухозаземленными нейтралями пусковые органы, реагирующие на полные токи и напряжения фаз, в некоторых случаях не обеспечивают требуемой чувствительности защиты при однофазных коротких замыканиях на землю. При этом более чувствительным оказывается пусковой орган тока нулевой последовательности, реле KAZ которого включается на разность токов нулевой последовательности параллельных линий (рис. 15.4, б). Если разновременность отключения фаз выключателей меньше времени действия защиты, то ток срабатывания пускового оргала можно отстраивать только от максимального расчетного тока небаланса при внешних коротких замыканиях на землю. При этом не исключена возможность срабатывания реле тока нулевой последовательности при трехфазных и двухфазных коротких замыканиях вблизи места установки защиты, при которых токи небаланса могут иметь максимальное значение. Это необходимо иметь в виду, если при срабатывании пускового органа тока нулевой последовательности комплект защиты от многофазных коротких замыканий выводится из действия. Загрублять пусковой орган нулевой последовательности в таких случаях нецелесообразно. Для исключения неправильной работы пусковой орган дополняется реле напряжения нулевой последовательности KVZ. Осуществлять пуск защиты при коротких замыканиях на землю только с помощью одного реле напряжения нулевой последовательности нельзя, так как при внешних коротких замыканиях на землю защита может срабатывать излишне.

Для комплекта защиты от коротких замыканий на землю обычно используется отдельный орган направления мощности нулевой последовательности KWZ (рис. 15.4, б). При этом поперечная дифференциальная токовая направленная защита состоит из двух комплектов: комплекта от многофазных коротких замыканий и комплекта нулевой последовательности от коротких замыканий на землю.

Чувствительность защиты. Чувствительность поперечных дифференциальных защит оценивается коэффициентом чувствительности, определяемым в двух режимах: до отключения выключателей поврежденной линии и после отключения поврежденной линии с одной стороны при каскадном действии защиты. В первом случае коэффициент чувствительности одной из защит должен быть k′_ч=I_з/I_с.з≥2; здесь I_з=I_1I-I_1II—разность токов одноименных фаз параллельных линий. Проверку рекомендуется проводить для той точки короткого замыкания, для которой чувствительности защит обеих сторон линий одинаковы. Расстояние до этой точки, например от шин подстанции А (см. рис. 15.2, а), определяется как [10]

l_р.ч=[I_с.з2/(I_с.з1+I_с.з2)]l

где I_с.з1—ток срабатывания защиты, установленной на подстанции А; I_с.з2—ток срабатывания защиты, установленной на подстанции Б. Во втором случае рассматривается короткое замыкание в зоне каскадного действия после отключения выключателя у места повреждения, при этом коэффициент чувствительности должен быть k_ч"=I_к/I_c.з≥1,5; здесь I_к=I_з—полный ток в точке повреждения после отключения поврежденной линии с одной стороны.

Случаи неправильной работы защиты. При типовом исполнении и рассмотренных условиях выбора параметров срабатывания поперечная дифференциальная токовая направленная защита обладает тем недостатком, что при повреждениях на защищаемых линиях, сопровождающихся обрывами проводов с односторонним коротким замыканием на землю, отключает обе линии (рис. 15.5, а). При этом неправильно действует защита со стороны обрыва (со стороны подстанции А). В общем случае так ведут себя и комплект от многофазных повреждений, и комплект от коротких замыканий на землю. В свое время были предложены меры, устраняющие этот недостаток. В частности, показано, что комплект от замыкания на землю

Рис. 15.5. Схема и графики для анализа поведения поперечной дифференциальной токовой направленной защиты при обрыве линии с односторонним коротким замыканием

может действовать правильно при обрывах проводов с односторонним замыканием их на землю, если определенным образом выбрать ток срабатывания пускового органа тока нулевой последовательности. При этом комплект от замыканий между фазами выводится из действия.

На рис. 15.5, б показано примерное распределение токов нулевой последовательности по линиям в зависимости от места замыкания оборванного провода. Из этого распределения следует, что ток I_p=I_{02 I}- I_{02 II} в реле нулевой последовательности, установленного со стороны обрыва, имеет максимальное значение при коротком замыкании у шин противоположной подстанции. Выбирая ток срабатывания больше указанного максимального тока, можно исключить неправильную работу комплекта от замыканий на землю. В некоторых случаях такая защита не обеспечивает требуемой чувствительности, при этом возникает необходимость дополнять пусковой орган тока нулевой последовательности более чувствительным реле тока, действующим с выдержкой времени второй ступени.

Наряду с этим имеется ряд схем, основанных на том, что между моментом разрыва провода и возникновением короткого замыкания проходит некоторое время, необходимое для падения оборванного провода на землю. Однако указанные меры усложняют защиту, поэтому их рекомендуют только в некоторых особых случаях.

В сетях с изолированными нейтралями в режиме каскадного действия поперечная дифференциальная токовая направленная защита может отключить обе линии при двойных замыканиях на землю, когда второе место повреждения находится вне защищаемых линий.