3.5 Карта селективности

Если ток срабатывания, быстроту срабатывания и чувствительность можно оценить количественно, то для оценки селективности количественного критерия нет. Чтобы сравнить между собой защиты по селективности действия чертится карта селективности (рис. 3.5). Действия защит селективны, если их характеристики не пересекаются.

Область применения. Токовые защиты используются в основном для защиты линий электропередачи напряжением 6–35 кВ, реже 110 кВ с односторонним питанием. Они чувствительны ко всем многофазным КЗ.

Рисунок 3.5. Карта селективности

3.6 Токовые направленные защиты линий электропередачи

На линиях с двухсторонним питанием или кольцевых часто невозможно согласовать токовые защиты между собой.

Рисунок 3.6. Линия с двухсторонним питанием

В нормальных и аварийных режимах мощность через защиту может иметь различное направление. Например, при КЗ в точке К2 трудно согласовать между собой защиты РЗ2 и РЗ3. Если РЗ2 сработает раньше РЗ3, то будут отключены потребители подстанции Б. Аналогичная ситуация с защитами РЗ4 и РЗ5.

Чтобы защиты РЗ2, РЗ3 и РЗ4, РЗ5 не согласовывать между собой, необходимо разделить их действия. Это можно сделать, если блокировать защиту при протекании мощности от линии к шинам и разрешать отключать при протекании мощности от шин в линию.

Рисунок 3.7. Направления действия защит на линии с двухсторонним питанием

Если направление мощности (рис. 3.7), протекаемой через защиту, совпадает с направлением действия защиты, то защита действует на отключение. При КЗ в точке К2 сработают защиты РЗ3 и РЗ4, а если откажет одна из них, то должна сработать РЗ1 или РЗ6 соответственно. Защиты РЗ2 и РЗ5 будут заблокированы, так как направления действия защит не совпадают с направлением протекающей через них мощности.

Направление мощности в релейной защите определяют с помощью специального реле, называемого «реле направления мощности». К реле подводятся две электрические величины ― ток и напряжение.

3.7 Схемотехника токовых защит

Обычно токовые защиты используются в сетях 6; 10; 35 кВ, редко ― в 110 кВ. На рис 3.8 приведена схема трехступенчатой токовой направленной защиты для сети с изолированной нейтралью.

По схеме (рис. 3.8) невозможно различить отсечку с ВВ от МТЗ. Отличие отсечки от МТЗ состоит в способе обеспечения селективности: селективность отсечки обеспечивается зоной действия защиты, а селективность МТЗ обеспечивается выдержкой времени. Для обычных ненаправленных защит в схеме отсутствуют реле направления мощности KW1, KW2 и KW3 и их контакты KW1.1, KW2.1 и KW3.1.

а) б) в)

г)

Рисунок 3.8. Схема трехступенчатой токовой защиты: а) первичные цепи присоединения; б) вторичные цепи трансформаторов тока; в) вторичные цепи трансформатора напряжения; г) логическая схема оперативных цепей постоянного тока

3.8 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью

В

Рисунок 3.9. Зависимости токов спадания КЗ прямой и нулевой последовательности в зависимости от длинны ЛЭП

сетях с заземленной нейтралью (110 кВ и выше) при однофазном и двухфазном КЗ на землю присутствуют аварийные составляющие нулевой последовательности тока и напряжения. Их использование лежит в основе построения защиты нулевой последовательности. К достоинствам защиты следует отнести следующие:

― токи КЗ более резко спадают у нулевой последовательности (рис. 3.9), чем у прямой (сопротивление нулевой последовательности для ЛЭП в среднем в три раза больше чем сопротивление прямой последовательности X₀ ≈ 3X₁), защищаемая зона вследствие этого больше, чем у обычной токовой защиты;

― третью ступень не надо отстраивать от рабочих токов;

― уменьшение выдержек времени последних ступеней;

― необходимо в три раза меньше измерительных реле;

― отсутствие мертвых зон у ОНМ при близких КЗ.

Недостатки защиты:

― защиты не реагируют на токи трехфазного и двухфазного КЗ;

― необходимо отстраивать или блокировать защиты при неполнофазном режиме работы;

― необходимо отстраивать защиты от броска тока намагничивания силовых трансформаторов.