Селективность или избирательность.

Селективность или избирательность.

Селективностью называется способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его только ближайшими к нему выключателями.

Так при КЗ в точке К1 (см. рис.1) для правильной ликвидации аварии должна подействовать защита только на выключателе Q1 и отключить этот выключатель. При этом остальная неповрежденная часть электрической сети остается в работе.

Рис.1

Если же при КЗ в точке К1 раньше защиты выключателя Q1 или одновременно с ней подействует защита выключателя Q4 и отключит этот выключатель, то ликвидация аварии будет неправильной, т.к. кроме поврежденного электродвигателя М1 останется без напряжения неповрежденный электродвигатель М2. Такое действие защиты называется неселективным.

Из рисунка видно, что если при КЗ в точке К1 подействует неправильно защита выключателя Q5 и отключит этот выключатель, то последствия такого неселективного действия будит еще более тяжелыми, т.к. без напряжения останутся оба неповрежденных электродвигателя М2 и М3.

Рассмотренный пример показывает какое важное значение имеет выполнение требования селективности для обеспечения правильной ликвидации аварии.

Чувствительность.

Защита должна обладать такой чувствительностью к тем видам повреждений и нарушений нормального режима работы в данной электрической установке или сети, на которые она рассчитана, чтобы было обеспечено ее действие в начале возникновения повреждения, чем сокращаются размеры повреждения оборудования в месте КЗ.

Чувствительность защиты должна обеспечивать ее действие при повреждениях на смежных участках.

Рис.2.

Так, если при повреждении в точке К1 по какой либо причине не отключится выключатель Q1, то должна подействовать защита следующего к источнику питания выключателя Q3 и отключить этот выключатель, такое действие защиты называется дальним резервированием смежного или следующего участка.

Надежность.

Требование надежности состоит в том, что защита должна правильно и безотказно действовать на отключение выключателей оборудования при всех его повреждениях и нарушениях нормального режима работы, для действия при которых она предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а так же при таких повреждениях и нарушениях нормального режима работы, при которых действие данной защиты не предусмотрено и должна действовать другая защита. Требование надежности обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкцией аппаратуры, добротностью деталей и уровнем эксплуатации.

Требование селективности связано с принципом действия РЗ, а требование надежности связано с ее техническим совершенством и аппаратурной надежностью, т.е. свойством выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого промежутка времени.

Устройства релейной защиты и автоматики для обеспечения надежности должны выполняться с применением высококачественных и надежно работающих компонентов, их монтаж должен быть надежным, т.е. таким, при котором исключаются обрыв проводов, замыкание между ними, ложное срабатывание реле от механических воздействий и других помех. Существенное значение для надежности имеет правильная эксплуатация устройств релейной защиты, их состояние периодически проверяется.

Токовая отсечка

Основными видами повреждений линий электропередачи, требующими их немедленного отключения, являются однофазные или междуфазные КЗ. Защита линии должна выявить факт повреждений и подать сигнал на отключение поврежденной линии от источников питания.

Для защиты линий от КЗ широкое распространение получили защиты, реагирующие на превышение тока в месте их включения некоторого зaрaнее установленного значения. Такие зашиты называются токовыми. Током срабатывания защит Iс.з. обычно называют минимальный ток в фазах линии, при котором защита может срабатывать.

Током возврата зашиты Iв.з., соответственно, называется максимальный ток в фазах линий, при котором защита возвращается в исходное состояние. Самой простой токовой защитой является токовая отсечка, являющаяся быстродействующей защитой, не имеющей выдержки времени. Селективное действие токовой отсечки без выдержки времени достигается тем, что ее ток срабатывания принимается большим максимального тока короткого замыкания, проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента. Действиe защиты при коротком замыкании на защищаемом участке обеспечивается благодаря тому, что ток КЗ в сети, а следовательно, и в защите увеличивается по мере приближения места короткого замыкания к источнику питания (см. рисунок), причем кривые изменения тока короткого замыкания имеют различную крутизну в зависимости от режима работы системы и вида КЗ (кривые 1 и 2 на рисунке, соответственно для максимального и минимального режимов).

Рис.1.

При этом Iс.з.=Кзап Iк.вн.max

При определении Iс.з. необходимо иметь в виду, что отсечка не имеет выдержки времени, поэтому в приведенном выражении ток Iк.вн. принимается равным начальному (t=0) действующему значению периодической составляющей тока внешнего короткого замыкания. Влияние апериодической составляющей учитывается коэффициентом Кзап. Ток срабатывания не зависит от режима работы и места повреждения. Отсечка срабатывает, когда ток, проходящий по защищаемой линии АБ (см.рисунок) больше или равен току срабатывания защиты, т.е. Iк => Iс.з.

В токовых отсечках защищаемая зона охватывает только часть линии, и токовую отсечку без выдержки времени нельзя использовать в качестве единственной или основной защиты.

Однако в некоторых частных случаях, например на радиальных линиях, питающих один трансформатор, с помощью токовой отсечки можно защитить всю линию. Ток срабатывания при этом выбирается по максимальному току короткого замыкания за трансформатором.

Рис.1

При выбранном таким образом токе срабатывания мгновенная отсечка будет надежно защищать всю линию, шины высшего напряжения подстанции и часть обмотки трансформатора. Основным недостатком токовой отсечки без выдержки времени является то, что она защищает только часть линии. Защищаемую зону можно увеличить путем создания у отсечки выдержки времени. Такая защита получила название токовой отсечки с выдержкой времени. На рисунке показана схема сети с двумя последовательно соединенными участками АБ и БВ, для защиты которых со стороны подстанции А и подстанции Б можно установить токовые отсечки без выдержки времени с токами срабатывания Iс.з.А и Iс.з.Б. Отсечки имеют защищаемые зоны соответственно LА1 и LБ1, которые охватывают только часть линии.

Однако защищаемую зону, например токовой отсечки со стороны подстанции А, можно удлинить, если в действии этой отсечки ввести замедление с таким расчетом, чтобы время ее срабатывания было больше времени действия токовой отсечки без выдержки времени, установленной у шин подстанции Б на некоторое время dt, называемое ступенью селективности

Рис.3

В общем случае от шин подстанции Б отходят несколько линий и, кроме того, к шинам могут быть подключены понижающие трансформаторы. При этом отсечка с выдержкой времени на подстанции А должна быть отстроена по времени от отсечек всех отходящих линий и от быстродействующих защит трансформаторов, а ее ток срабатывания должен быть выбран по наибольшему из токов КЗ, проходящих по линии АБ при повреждении в конце защищаемых зон отсечек отходящих линий и при коротком замыкании на шинах низшего напряжения трансформаторов.

Рис.4

Чувствительность токовой отсечки с выдержкой времени определяется коэффициентом чувствительности Кч, равным отношению минимального тока КЗ к току срабатывания отсечки

Кч=Iк.з мин / I с.о.

В рассматриваемом примере чувствительность ТО с выдержкой времени проверяется по металлическому короткому замыканию в конце защищаемой линии АБ, при этом коэффициенты чувствительности должны быть Кч ³ 1, 3-1, 5. Зона защиты отсечки с выдержкой времени превышает длину защищаемой линии. Оценивать нужно чувствительность в пределах защищаемой линии, для этой цели и ввели понятие коэффициента чувствительности. Расширить зону действия токовой отсечки можно, если дополнить ее измерительными реле напряжения - это токовая отсечка с блокировкой по напряжению. На рисунке показана линия с односторонним питанием, работающая в блоке с трансформатором, т.к. по мере приближения точки трехфазного короткого замыкания к шинам подстанции А остаточное напряжение Uост 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 является ток срабатывания Iс.з. и напряжение срабатывания Uс.з. Путем особого согласования их между собой удается расширить зону действия защиты, обеспечивая селективность при внешних коротких замыканиях и любых режимах работы питающей системы.

Ток срабатывания защиты Iс.з. определяют, исходя из требования достаточной чувствительности защиты по току при металлическом двухфазном коротком замыкании в конце защищаемой линии (точка К2):

Iс.з. = Iк.мин / Кч1,

где Кч1 - требуемый коэффициент чувствительности по току.

На рисунке ток Iк при перемещении точки повреждения изменяется согласно кривой 3, а ток Iс.з. определяется прямой 4. Для предотвращения неправильного действия защиты при нарушении цепей напряжения ток Iс.з. должен быть отстроен от максимального рабочего тока по условию

Iс.з. = Кзап. * Iраб.max /Кв,

Окончательно ток срабатывания Iс.з. выбирают по большему из двух значений, полученных по приведенным условиям.

Рис.5.

Ступенчатая токовая защита.

При совместном использовании максимальной токовой защиты и токовой отсечки обеспечивается надежная защита линии на всем ее протяжении. Сочетание токовой отсечки и максимальной токовой защиты носит название токовой защиты ступенчатой характеристикой выдержки времени. Такая защита может быть двухступенчатой или трехступенчатой. В двухступенчатой защите в качестве первой ступени используется отсечка; второй ступенью является максимальная токовая защита. В трехступенчатой защите вторая ступень представляет собой отсечку с выдержкой времени; максимальная токовая защита образует третью ступень. Назначением второй ступени защиты является отключение поврежденной линии при возникновении к.з. вне зоны действия первой ступени, т.е. в конце линии, а третья ступень резервирует действие защит смежного участка сети.

Токи срабатывания первых ступеней защит выбираются как токи срабатывания отсечек

Iс.з.=Кзап Ч Iк.з.макс.

Время срабатывания первых ступеней определяется временем действия исполнительного органа защиты – промежуточного реле.

Токи и времена срабатывания вторых ступеней защит отстраиваются от токов и времени срабатывания первых ступеней предыдущих защит:

I²c.з.₂=КотсЧ IЃ с.з.₁

I²c.з.₃=КотсЧ IЃ с.з.₂

Т²c.з.₂=ТЃ c.з.₁ +D Т

Т²c.з.₃= ТЃ c.з.₂ +D Т

Чувствительность вторых ступеней защит определяется минимальным током к.з. в конце защищаемой линии и считается приемлемой при Кч=1.3ё 1.5

Параметры срабатывания третьей ступени выбираются как параметры срабатывания максимальной токовой защиты.

На рисунке изображена радиальная сеть с односторонним питанием, участки которой (АБ, БВ) защищены трехступенчатыми токовыми защитами. Из рисунка ясно, что при к.з. на линии действует или первая ступень (к.з. в начале линии), или вторая ступень (к.з. в конце линии). Третья ступень выполняет функцию резервной защиты при повреждениях на соседних участках. Таким образом, токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени является селективной и относительно быстродействующей защитой. Однако не любая радиальная линия с односторонним питанием может быть оборудована такой защитой, так как чувствительность токовых отсечек часто оказывается недостаточной.

Рис.1

Ранее была приведена карта селективности для защит с независимыми характеристиками времени. Однако часто вторые ступени двухступенчатых защит выполняются в виде МТЗ с зависимой от величины тока характеристикой выдержек времени.

Рис.2

Токовая защита в целом обеспечивает селективность несрабатывания при внешних к.з. только в сетях радиальной конфигурации с односторонним питанием. Это определяется ее последней ступенью – максимальной токовой защитой. Первые и вторые ступени принципиально могут быть выполнены селективными в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания. Существенные недостатки защиты – недостаточная в ряде случаев защитоспособность 1 и 2 ступеней (являющихся основными), зависимость длин защищаемых зон от режима работы питающей системы и вида к.з., а также иногда недостаточная чувствительность последней резервной ступени. Защита, несмотря на отмеченные недостатки, широко используется в распределительных сетях U ном< 35кВ радиальной конфигурации с односторонним питанием для действия при всех многофазных к.з.

Кольцевые сети

В кольцевых сетях с одним источником питания выдержка времени максимальных токовых направленных защит также выбирается по встречно-ступенчатому принципу. Однако, защиты А2 и А5 установленные на приемных сторонах участков АБ и АВ можно выполнить действующими без выдержки времени.

Рис.1

Защиты А2 и А5 могут быть выполнены без выдержки времени, то для обеспечения селективности они должны быть снабжены органами направления мощности. При нормальной работе, а так же при внешних KЗ на участках кольца и других присоединениях подстанции Б и В мощность у места установки зашит A2 и А5 всегда направлена от линий к шинам, поэтому их органы направления мощности препятствуют срабатыванию. Защиты так же не срабатывают при повреждениях вне кольца на других присоединениях подстанции А, т. к. ток повреждения при этом по кольцу не проходит.

Только при КЗ на защищаемых линиях АБ и АВ органы направления мощности зашит А2 и А5 срабатывают и защиты могут действовать на отключение. Это дает возможность выполнить их действующими без выдержки времени и принципиально отказаться от измерительных органов тока. При коротком замыкании на головном участке АБ вблизи шин подстанции А (точка К) ток КЗ в точку повреждения, в основном, приходит через защиту А1 (ток I'к ). Только небольшая доля тока КЗ, равная I" к, замыкается по кольцу.

Рис.2.

При приближении точки повреждения К к шинам А ток I" к уменьшается и при некотором расстоянии между точкой К и подстанцией А становится меньше тока, необходимого для срабатывания защиты А2. Защита А2 срабатывает только после отключения защитой А1 своего выключателя, когда весь ток повреждения проходит по кольцу. Таким образом, при возникновении КЗ в пределах некоторой зоны защита А2 будет действовать только после срабатывания защиты А1 независимо от соотношения их выдержки времени. Такое поочередное действие защит называется каскадным, а указанная зона - зоной каскадного действия.

Увеличение чувствительности защиты сокращает зону ее каскадного действия. При каскадном действии защит время отключения поврежденного участка увеличивается. Кроме того, может происходить неправильная работа защит А4 и А6, если их токи срабатывания окажутся меньше I" к. Поэтому желательно сокращение зоны каскадного действия.

Ток срабатывания максимальной токовой направленной защиты, как и обычной МТЗ, должен удовлетворять условию

Iс.з. > (Кзап х Ксзп/Кв ) х Iраб.макс.

Однако, в отличии от ненаправленной МТЗ, при определении максимального рабочего тока Iраб.макс. можно учитывать только максимальный режим, соответствующий направлению мощности от шин в линию. При этом может оказаться, что в режиме передачи мощности к шинам измерительный орган тока срабатывает, однако защита в целом не подействует из-за органа направления мощности.

Чувствительность токового органа направленной МТЗ тем выше, чем выше коэффициент его возврата. Кроме того, для срабатывания органа направления мощности необходимо, чтобы подводимое к нему напряжение было не меньше чем Uc.p.min. При близких металлических трехфазных КЗ подводимое напряжение может оказаться меньше указанного и защита работать не будет. Участок линии, КЗ на котором приводит к отказу работы органа направления мощности, называется мертвой зоной защиты. Для уменьшения мертвой зоны необходимо снижать напряжение срабатывания органа направления мощности.

Каскадное действие направленных защит связано с недостаточной чувствительностью (завышенным током срабатывания) токового органа.

Токовые направленные зашиты, как и ненаправленные, выполняются обычно с несколькими ступенями. В качестве резервных (третьих) ступеней направленных защит применяются рассмотренные ранее максимальные направленные токовые защиты. Первые и вторые ступени представляют собой токовые отсечки без выдержки и с выдержкой времени дополненные органом направления мощности.

Селективность токовых отсечек обеспечивается выбором тока срабатывания.

Рис.3.

Если бы обе отсечки были ненаправленными, то они имели бы одинаковые значения токов срабатывания Iс.з., определяемые отстройкой от наибольшего из двух значений токов внешних КЗ:

Iк, вн.макс., А1 и

Iк, вн.макс., А2.

B результате отсечки со стороны А защищала бы длину Lотс.A1 линии, а отсечка со стороны Б почти не имела бы защищаемой зоны Lотс.А2, поскольку ее ток срабатывания в рассматриваемом случае превышает реально возможные значения тока КЗ, протекающего через место установки защиты А2.

При КЗ в точке К1 срабатывает отсечка А1, а при КЗ в точке К2 ни одна из отсечек работать не будет.

Рис.4.

В рассматриваемом случае Iк, вн.мах, А1 > 1к, вн, мах, А2, поэтому выполнение отсечки А2 направленной позволяет, при выборе ее тока срабатывания Iс.з, А2 отстраивать ее только от Iк, вн, мах, А2. Видно, что при этом зона защиты существенно расширяется. Выполнение направленной отсечки А1 нецелесообразно, поскольку ее ток срабатывания от этого не изменяется (отстройка по прежнему будет производится от Iк, вн, мах, Al). Кроме того, отсечку целесообразно иметь ненаправленной, поскольку она не имеет мертвой зоны.

Ток срабатывания отсечки с выдержкой времени отстраивается от тока срабатывания отсечки без выдержки времени предыдущей линии. Выдержка времени отсечек позволяет существенно повысить их чувствительность. Направленные отсечки, так же как и направленные МТЗ, разбираются органами направления мощности на две группы. Согласование защит производится только внутри каждой группы.

Рис.5.

Расчет ступеней защит A1 и A3 производят независимо от защит А2 и А4 (и наоборот), при этом расчет защит в группе полностью совпадает с расчетом обычных ступенчатых токовых зашит.

Рис.6.

В приведенной сети с двумя источниками питания встречно-ступенчатый принцип не обеспечивает селективного действия зашиты. Это трудно осуществить и в кольцевой сети с одним источником питания, если имеются диагональные связи, не проходящие через шины источника питания (штриховая линия на рисунке).

Дистанционная защита.

B схемах электроснабжения, в зависимости от режима работы и вида короткого замыкания, изменяются токи повреждения. Поэтому чувствительность токовых и токовых направленных защит, зоны действия отсечек не остаются постоянными. В минимальном режиме работы системы электроснабжения они могут оказаться недостаточными. В зависимости от режима работы сети (минимальный или максимальный) изменяется ток короткого замыкания (меньше или больше), а следовательно и чувствительность защиты.

В сложных сетях МТЗ не всегда удовлетворяет требованиям селективности и быстродействия.

Рис.1.

Так в сети, показанной на рисунке, при КЗ в точке К1 приходят в действие направленные защиты А1 и А2 поврежденной линии W1 и защита АЗ неповрежденной линии W2. Защита А4 в действие не приходит, т.к. ток КЗ, проходящий по линии W2 направлен к шинам подстанции Б. В рассматриваемом случае для селективного отключения только поврежденной линии W1 необходимо, чтобы защита А2 имела выдержку времени меньше, чем защита A3, т.е. Т2 < ТЗ.

ПриКЗ в точке К2 линии W2

Рис.2.

приходят в действие защиты A3 и А4 поврежденной линии W2. Возникает противоположное требование, чтобы защита A3 имела выдержку времени меньше, чем защита А2, т.е. ТЗ < Т2.

Рис.3.

Селективность действия между защитами А1 и АЗ (А2 и А4) удается достигнуть применением органов направления мощности. Для защит же А2 и A3 (А1и А4) выполнить, приведенные в рубрике 4, несовместимые требования с помощью максимальной направленной защиты не представляется возможным. Для защиты сетей со сложной схемой и несколькими источниками питания используются: более сложная дистанционная защита не имеющая указанных недостатков. Дистанционной называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удаленности места 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 zк от шин до точки K3: Uш =Iк x zк.

Отношение вторичного напряжения на шинах к току, проходящему по защищаемой линии, равно сопротивлению участка линии до места КЗ:

Uш/Iк = (Iк x zk)/Iк = Zк

Сопротивление линии или ее участка можно выразить через удельное сопротивление на 1км Zуд. И расстояние до места КЗ zk == Zуд.* lk, следовательно, отношение остаточного напряжения на шинах к току КЗ, проходящему по защищаемой линии

Uш/Iк = Zуд. * lk

пропорционально расстоянию (дистанции) lk от места установки защиты до места КЗ.

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 токовых защит, характеристики дистанционных защит формируются по ступенчатому принципу. Срабатывание пускового органа дистанционной защиты определяется отношением

Uш/Iк Ј Zc.з.

где Zc.з. - сопротивление срабатывания защиты.

Сопротивление срабатывания и зону действия первых ступеней защит обычно выбирают равными

z¹с.з. = 0, 85 х Zл; L¹ = 0, 85 х Lл,

где Zл -сопротивление фазы защищаемой линии; Lл - длина защищаемой линии.

Время действия первых ступеней защит выбирается минимально возможным,

т.е. отстраивается только от времени действия разрядников, установленных на линии,

Т¹с.з. = 0, 08 -0, 1 с.

Охват первой ступенью защиты всей линии невозможен из-за неточности задания сопротивлений линий, неточности работы измерительных органов и других погрешностей.

Выбор сопротивления срабатывания позволяет не согласовывать по времени первые ступени защиты линий и принимать минимальные времена срабатывания. Однако это возможно благодаря тому, что обеспечена селективность действия защит указанным выбором сопротивления срабатывания.

Выбором сопротивления срабатывания первой ступени дистанционной защиты таким образом, что она защищает 85% длинны линии, мы обеспечиваем селективную ее работу при любых выдержках времени.

Если на линии имеется ответвление для питания трансформатора без выключателя на стороне высшего напряжения,

Рис.4.

то, например, для защиты Аl к условию

z¹ с.з. < 0, 85 * Zл

добавится еще одно условие

Z с.з. < 0, 85 *(Zотп.+ zt ),

где Zотп. - сопротивление участка линии от места установки защиты до точки отпайки, ZT -сопротивление трансформатора.

Из двух этих условий выбирается наименьшее.

Если имеется выключатель на стороне высшего напряжения ответвления, то дистанционные органы первых ступеней защит А1 и А2 не должны срабатывать при КЗ в месте подключения отпайки. Например, для защиты Al

Z¹с.з. < 0, 85 * Zoтп.

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

Z²с.з. Ј 0, 85 х (Zл +Zс.з.п.);

Z²с.з. Ј 0, 85 х (Zл+Zт),

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

Рис.5.

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 Zс.з. > l, 25Zл. 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

Т²с.з.А1= T¹с.з.А3+D Т.

Большее сопротивление срабатывания соответствует большей длине зоны защиты, а следовательно, и большей чувствительности. В случае наличия дополнительных источников подпитки места КЗ, например генераторов (или синхронных двигателей), на подстанции Б (см.рисунок) при определении Z с.з.А1 необходимо учитывать неравенство токов в месте КЗ при КЗ на линии (Iк.з.) и в месте установки защиты А1 (Iк1).

Подпитка точки КЗ учитывается дополнительным условием

Z с.з.А1 < 0, 85 (Zл + Кзап. Х Кт х Z c.з.A3),

где Кт=I к.з/Iк1 -коэффициент токораспределения, Кзап - коэффициент запаса (меньше единицы)

Рис.6.

Увеличение сопротивления срабатывания второй ступени дистанционной защиты за счет дополнительного источника подпитки приводит к увеличению чувствительности второй ступени защиты. Сопротивление срабатывания третьей ступени защиты выбирают меньшим минимально возможных сопротивлений на зажима реле сопротивления при нагрузках в нормальном pежим работы сети.

Для зашиты с ненаправленными реле сопротивления

Z³ с. з.< Zраб.мин = Upaб.мин / Iраб.mах,

где Iраб.mах -максимальный рабочий ток;

Uраб.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 рисунке

Рис.7.

Дифференциальная защита.

Как было рассмотрено ранее, дистанционные защиты не позволяют осуществить защиту без выдержки времени всей линии. Кроме того невозможно получить приемлемые характеристики защиты по быстродействию и чувствительности линий, когда Z 0, а также сборных шин. Для устранения указанных недостатков используется продольная дифференциальная защита. Защита основана на сравнении токов в начале и в конце защищаемого элемента. С обеих сторон защищаемой линии устанавливаются трансформаторы тока (ТТ) с одинаковыми коэффициентами трансформации Кт. Вторичные обмотки ТТ соединяются между собой соединительными проводами в дифференциальную схему.

Отсюда следует, что поскольку дифференциальная защита не реагирует на КЗ на другом оборудовании, она не требует выдержки времени, т.е. является селективной по принципу действия.

Такие защиты называются защитами с абсолютной селективностью, в отличии от защит с относительной селективностью (рассмотрены ранее), где для обеспечения селективности вводится выдержка времени.

Ip=I12-I22

По данному выражению определяется ток в реле при внешнем КЗ, при внутреннем КЗ направление тока I21 поменяется на противоположное, следовательно, поменяется на противоположное направление и I22. B результате ток в реле равен сумме внутренних токов ТТ.

При КЗ в зоне защиты через реле будет протекать ток равный сумме вторичных токов ТТ и защита будет работать.

При внешних КЗ в реле КА проходит некоторый ток, называемый током небаланса. Он равен разности токов намагничивания ТТ, установленных по концам защищаемой линии

Iр=Iнб=I12-I22=I2нам-I1нам.

Ток небаланса тем больше, чем больше первичный ток КЗ, нагрузка ТТ и апериодическая составляющая тока КЗ.

Для предотвращения неправильной работы дифференциальной защиты ее ток срабатывания следует выбирать с учетом тока небаланса.

Iс.з. = Кзап. х I нб.мах

Чувствительность защиты определяется

Кч = Iк.з.min / Iс.з.

где Iк.з.min – минимальный ток КЗ в зоне действия защиты.

Считается необходимым иметь Кч ³ 2

Защита генераторов.

Защита электродвигателей.

Селективность или избирательность.

Рис.1

Чувствительность.

Чувствительность защиты должна обеспечивать ее действие при повреждениях на смежных участках.

Рис.2.

Надежность.

Токовая отсечка

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒