1. Пусковые органы дистанционных защит

   1. Функции пусковых органов

• подача на дистанционный орган напряжений и токов, соответствующих сочетанию поврежденных фаз (для общего реле сопротивления);

• переключать дистанционный орган с первой на вторую (иногда и на третью) ступени (для односистемных защит);

• обеспечивать срабатывание реле сопротивления, дистанционного органа, правильно устанавливающих место короткого замыкания и предотвращать срабатывание тех, сопротивления на зажимах которых оказываются сниженными;

• пускать реле времени;

• обеспечивать фиксацию срабатывания второй ступени для уменьшения влияния дуги;

• служить последней ступенью защиты в сочетании с органом выдержки времени (если пусковой орган не направленный, то в сочетании с органом контроля направления мощности).

В некоторых исполнениях защит функции пускового органа уменьшаются настолько, что он теряет свое назначение. Например, в трехсистемной защите пускового органа нет и каждое реле сопротивления – законченная отдельная ступень защиты.

Кроме того, при смещении характеристик пусковых органов в Iквадрант (для увеличения чувствительности), пусковой орган может действовать только в качестве последней ступени защиты.

Также пусковые органы не нужны в схемах с трехфазными реле сопротивления.

2. Требования к пусковым органам

Ко всем пусковым органам предъявляются следующие общие требования:

• пусковой орган не должен срабатывать при возможных эксплуатационных перегрузках линий электропередачи;

• пусковой орган должен четко срабатывать как при металлических коротких замыканиях, так и при замыканиях через переходное сопротивление в пределах защищаемой зоны.

Прочие требования к пусковым органам определяются выполняемыми функциями. Так, например, для подачи в дистанционный орган нужных сочетаний токов и напряжений (выбор фаз), пусковой орган должен обладать избирательностью действия.

3. Виды пусковых органов

Рисунок 1.15 – Виды пусковых органов дистанционных защит

Наиболее простыми и надежными являются токовые пусковые органы. По принципу действия они не способны обеспечить чувствительность в сетях более чем с одним источником питания и применяются в основном в сетях 35 кВ и ниже.

Они выполняются максимальными реле тока, включенными на токи фаз и дополнительно на I₀, если это необходимо для работы схемы при коротком замыкании на землю.

Ток срабатывания выбирается как для направленных токовых защит.

Применение токового пуска допустимо при

,

(1.6)

где I_к.з.min– минимальный ток в защите при металлическом коротком замыкании в конце защищаемой линии электропередачи.

Это условие выполняется в сетях 35 кВ и ниже, линиях с односторонним питанием.

Среди достоинств токового пуска можно отметить простоту, четкую избирательность, обеспечение несрабатывания защиты при неисправности цепей напряжения.

Недостатком является относительно малая чувствительность.

Пусковые органы, выполненные минимальными реле сопротивления, могут быть как направленными, так и ненаправленными (реле полного сопротивления).

Такие пусковые органы обладают весьма высокой чувствительностью. Даже при I_кз ≤I_рабреле сопротивления может сработать, так как ориентируется не только на увеличение тока, но и на снижение напряжения. Поскольку при перегрузках снижение напряжения незначительно, возможно использование пусковых органов с током срабатывания меньше рабочего тока линииI_с.р.min <I_раб.

Реле сопротивления для пускового органа должно иметь сопротивление срабатывания, не зависящее от тока. На рисунке 1 .16 приведены виды зависимостей сопротивления срабатывания от тока: кривая 1 – сопротивление, не зависящее от тока, и кривая 2 – сопротивление, зависящее (ограниченно-зависимое) от тока.

Рисунок 1.16 – Виды зависимостей сопротивления срабатывания от тока.

Характеристика вида 2 обеспечивает непостоянную длину защищаемой зоны, затрудняет согласование защит смежных участков, поэтому применяется редко.

Способ включения пусковых органов определяется требованиями к избирательности. Если избирательность не требуется, то подключается как и дистанционный орган.

Уставки пускового органа полного сопротивления можно определить из ограничения z_с.р. < z_раб.min. Однако более тяжелые ограничения накладывает необходимость возврата реле в исходное состояние:

zв.р.< zпер.min.

(1.7)

Здесь z_в.р.– сопротивление, при котором происходит возврат реле в исходное положение;

z_пер.min– минимальное переходное сопротивление (в режиме восстановления после ликвидации короткого замыкания);

k_отс > 1,k_сз > 1 – отстройка от самозапуска двигателей потребителя.

Можно представить сопротивление возврата реле в виде

zв.р.= kв zс.р.,

(1.8)

где k_в> 1 – коэффициент возврата.

Исходя из ( 1 .7) и ( 1 .8), получаем для уставки пускового органа полного сопротивления:

.

(1.9)

Чувствительность пускового органа определяется по металлическому короткому замыканию в конце защищаемой линии электропередачи, когда z_р= z_л:

.

(1.10)

Минимальный коэффициент чувствительности k_ч.min= 1,5 (требование ПУЭ). Для короткого замыкания в конце смежных элементов желательноk_ч≥ 1,25.

Для направленных пусковых органов сопротивления характеристика в комплексной плоскости показана на рис. 1 .17.

Рисунок 1.17 – Характеристики направленного пускового органа сопротивления.

Для линии электропередачи высокого напряжения сопротивление линии сильно индуктивно и угол максимальной чувствительности реле, совпадающий с φ_л, велик. В то же время нагрузка таких линий близка к активной иφ_нагр, определяющий режим нормальной работы линии, мал. При коротком замыкании сопротивление определяется характером сопротивления линии.

Таким образом, можно определить уставку направленного пускового органа по выражению ( 1 .11).

.

(1.11)

Очевидно, коэффициент чувствительности возрос по сравнению с ненаправленным пусковым органом в раз, то есть на десятки процентов.

Мертвая зона пусковых органов перекрывается токовой отсечкой или смещением характеристики в IIIквадрант. Также применяются специализированные устройства памяти, представляющие собойRLCконтуры, "запоминающие" последнее значение напряжения. Иногда подводится напряжение с неповрежденной фазы.

Даже пусковые органы, выполненные направленными реле сопротивления, не всегда могут обеспечить необходимую чувствительность. Пути совершенствования – улучшение характеристики защиты (например, получение характеристик вида рис. 1 .10), применение фильтрового пуска.