Основные характеристики релейных защит с относительной селективностью.

Токовые защиты. Токовыми называются защиты, для которых воздействующей величиной является ток, проходящий в месте их включения. Первыми токовыми защитами, и вообще первыми защитами, были плавкие предохранители. В системах электроснабжения, особенно в сетях напряжением до 1 кВ, они и сейчас широко применяются наряду с устройствами токовой релейной защиты, измерительными органами которой выступают измерительные реле тока. Они включаются на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. Параметрами защиты, требующими определения, являются ток срабатывания, выдержка времени и коэффициент чувствительности. Под током срабатывания защиты I_с.з понимают минимальный ток в фазах защищаемого элемента (первичный ток), при котором защита срабатывает, т. е. на ее выходе появляется воздействие на отключение выключателя. Ток, проходящий при этом в реле (измерительном органе тока), называется током срабатывания реле I_с.р. Параметром защиты является также ток возврата I_в.з. Это максимальный ток в фазах защищаемого элемента, при котором защита возвращается в исходное состояние после действия. Ток в измерительном органе (реле тока), соответствующий току возврата защиты, называется током возврата реле I_в.р.

Для первичных реле I_с.з=I_с.р; I_в.з =I_в.р. Токи срабатывания и возврата связаны коэффициентом возврата k_в=I_в.р/I_с.р= I_в.з/I_с.з. В общем случае токовые защиты выполняются трехступенчатыми. Первая ступень называется токовой отсечкой без выдержки времени; вторая — токовой отсечкой с выдержкой времени; третья — максимальной токовой защитой. В трехступенчатой защите требуют определения токи срабатывания I_с.з^I, I_с.з^II, I_с.з^III и выдержки времени t^I, t^II, t^III отдельных ступеней, а также их коэффициенты чувствительности k_ч^I, k_ч^II, k_ч^III под которыми понимают отношение минимального значения тока в реле I_р при повреждении в защищаемой зоне той или иной ступени к току срабатывания реле I_с.р соответствующей ступени. В токовых защитах со ступенчатой характеристикой выдержек времени каждая ступень имеет неизменную выдержку времени, она не зависит от тока в защищаемом элементе. Поэтому такие защиты называются защитами с независимыми характеристиками выдержек времени. В системах электроснабжения применяются также токовые защиты с комбинированными характеристиками, третья ступень которых имеет ограниченно зависимую характеристику. При этом довольно часто защита содержит только две ступени: первую и третью (рис. 3.1, в).

Рис. 3.3. Схема сети с двухсторонним питанием, поясняющая необходимость выполнить защиты направленными.

Токовые направленные защиты, как и токовые, обычно выполняются трехступенчатыми. Однако поведение защит при к. з. определяется не только значением тока повреждения, но и направлением мощности короткого замыкания в месте их включения. Контроль направления мощности к. з. становится необходим, если защищаемый элемент имеет двустороннее питание. В самом деле, при к.з. в точках К₁ и К₂ (рис. В.13, а, б) токи короткого замыкания в месте включения токовой защиты А1 и А2 в общем случае соизмеримы, причем в первом случае должна сработать защита А1, а во втором — защита А2. Выбором выдержки времени добиться этого невозможно, поэтому селективность защиты или отдельных ее ступеней не обеспечивается. Однако нетрудно заметить, что при к.з. на защищаемой линии Л1 (точка K₁) мощность S_K1 направлена от шин в защищаемую линию, а при повреждении смежной линии Л2 (точка К₂) мощность S_K2 у места включения защиты А1 изменила направление. В первом случае защита А1 должна сработать и отключить линию Л1, а во втором работать не должна. Для достижения этого токовая защита дополняется измерительным органом, контролирующим направление мощности короткого замыкания. Он называется органом направления мощности. При этом некоторые ступени защиты, например первая, могут выполняться ненаправленными. Параметры, подлежащие определению, те же, что и у токовых защит. Входными воздействующими величинами защиты могут быть полные фазные токи и напряжения или их симметричные составляющие.

Дистанционные защиты. При к. з. в связи с увеличением тока I и уменьшения напряжения U в защищаемом элементе отношение U/I в месте включения защиты оказывается меньше этого отношения в нормальном режиме. Оно уменьшается по мере приближения точки к.з. к источнику питания. Поэтому защиту от к.з. можно выполнить реагирующей на изменение указанного отношения, которое, согласно ГОСТ 16022—83, называется ее характеристической величиной. Такая защита называется дистанционной: при выполнении определенных условий отношение подведенных к реле напряжения и тока пропорционально расстоянию (дистанции) от места включения защиты до точки к.з. Соответствующие измерительные реле называются минимальными реле сопротивления. Иногда в схему защиты вводят пусковой орган, например реле тока. Дистанционные защиты выполняют ненаправленными и направленными со ступенчатыми, непрерывно зависимыми и комбинированными характеристиками выдержек времени. Таким образом, в общем случае дистанционная защита имеет три измерительных органа: минимальное реле сопротивления, реле тока и реле направления мощности. Параметрами защиты, подлежащими определению, являются сопротивление срабатывания защиты Z_c.з, ток срабатывания защиты I_с.з (при наличии токового пускового органа) и выдержка времени.

Защиты напряжения. Для них воздействующей величиной является напряжение цепи в месте включения защиты, поэтому в качестве измерительного органа защиты используют реле напряжения, которые срабатывают, если напряжение в месте включения защиты достигает заданного значения. В системах электроснабжения наиболее распространена минимальная защита напряжения. Она обычно содержит две ступени.

4 лекция: Принципы построения защит с абсолютной селективностью. Основные принципы действия устройств автоматики.