Лекция 4

4.1 Дистанционные защиты лэп

Принцип действия. Измерительным органом дистанционной защиты является реле сопротивления. Оно вычисляет сопротивление, подводимое к реле, с помощью двух (рис. 4.1) электрических величин (как в реле направления мощности) – тока и напряжения:

Рисунок 4.1. Схема включения дистанционной защиты

, (4.1)

где Z_Р – сопротивление, подведенное на зажимы реле KZ1; U₁, I₁ – первичные напряжение и ток линии W1; k_Н, k_Т – коэффициенты трансфор-мации трансформаторов напряжения TV1 и тока TA1; U₂, I₂ – вторичные напряжение и ток, подведенные на зажимы реле KZ1. Обычно сопротивление Z_Р вычисляется косвенно. Реле сопротивления является реле минимального действия, так как оно срабатывает при снижении подводимого сопротивления меньше уставки.

Область применения. Используется в сетях U = 110 кВ и выше, а также в сетях U = 6–35 кВ, если сеть имеет несколько источников питания или традиционная токовая защита не обеспечивает требуемой чувствительности [10, 11, 12]. Защита применяется от всех многофазных и однофазных КЗ в сети с заземленной нейтралью.

4.2 Характеристики срабатывания дистанционной защиты

В реле сопротивления формируют специальные характеристики срабатывания, которые изображают в комплексной плоскости сопротивления.

Самая простая дистанционная защита – ненаправленная (называемая «реле полного сопротивления»), имеющая круговую характеристику, с центром в начале координат (рис. 4.2,а), причем заштрихованная область внутри окружности является областью срабатывания. В отличие от обычной токовой ненаправленной защиты она имеет то преимущество, что использует дополнительный параметр – напряжение, которое при КЗ также изменяется, повышая чувствительность защиты. Реле с такой характеристикой обычно используется в сетях 6‑35 кВ. Круговая характеристика (рис. 4.2,б), проходящая через центр координат, является направленной, так как величина сопротивления срабатывания изменяется в зависимости от угла вектора сопротивления. Часто такая характеристика используется в первых (рис. 4.2,б ― окружность 1) и во вторых (рис. 4.2,б ― окружность 2) ступенях дистанционной защиты.

Эллиптические характеристики (рис. 4.2,в) используются обычно в качестве второй и третьей ступеней. Трапецеидальные (рис. 4.2,г) и треугольная (рис. 4.2,д) характеристики используются для третьей ступени дистанционной защиты. Две круговые характеристики (рис. 4.2,е) используются для измерительного органа однофазного АПВ. В современных микропроцессорных защитах наряду с круговыми используются полигональные характеристики срабатывания с учетом ограничения по области нагрузок (рис. 4.2,ж) и повышенной чувствительности к КЗ на землю (рис. 4.2,з), а также в качестве пускового органа (рис. 4.2,и)

а) б) в)

г) д) е)

ж) з) и)

Рисунок 4.2. Характеристики срабатывания дистанционной защиты

Кроме перечисленных выше характеристик срабатывания дистанционной защиты, могут использоваться и другие, ― например, в электрических сетях железной дороги используется характеристика, которая называется «замочная скважина».

Чтобы чувствительность дистанционной защиты была максимальной при КЗ и чтобы она ложно не срабатывала при наибольшей нагрузке, характеристики срабатывания имеют формы, изображенные на рис. 4.2. Уставка угла максимальной чувствительности должна быть равна углу ЛЭП:



Рисунок 4.3. Области сопротивлений нагрузки и КЗ на ЛЭП

_МЧ = _ЛЭП, (4.2)

где угол ЛЭП в свою очередь определяется по формуле . Обычно _ЛЭП = 45…78 и зависит от сечения провода, класса напряжения, т.е. расстояния между проводами. В то же время надо помнить, что желаемый cos_НАГР = 0,7…1,0, при этом _НАГР = 45…0. В связи с вышесказанным можно нарисовать на комплексной плоскости сопротивления область (рис. 4.3), при попадании в которую защита должна срабатывать (область КЗ на ЛЭП) или не должна срабатывать (область нагрузки).