3.3. Способы устранения мертвой зоны по напряжению

Как показано в п.3.2. для срабатывания реле направления мощности, необходимо, чтобы и превышали некоторые минимальные значения. Если для защиты, реагирующей на междуфазные КЗ, проблемы с током , как правило, не возникает, то остаточное напряжение в месте установки защиты при близком КЗ может быть близким к нулю, что может привести к блокированию защиты.

3.3.1. Включение поляризующей обмотки на напряжение неповрежденной фазы

Как известно, трехфазные КЗ по статистике бывают достаточно редко. Следовательно, при несимметричных КЗ для питания поляризующей обмотки могут быть использованы напряжения поврежденных фаз. Так, при двухфазном КЗ напряжение между здоровой и одной из поврежденных фаз не может быть меньше, чем . На рис.11 приведена векторная диаграмма при двухфазном КЗ между фазами В и С.

Рис. 11. Остаточные напряжения при двухфазном КЗ

При близком к месту установки защиты напряжение стремиться к нулю, а напряжения и с линейного значения изменяются только до . Поэтому на практике принято включать обмотки реле направления мощности в направленных токовых защитах от междуфазных КЗ по девяностоградусной схеме (таблица 1).

Таблица 1. Схема включения реле по девяностоградусной схеме

Реле	1	2	3
IР	IA	IB	IC
UР	UBC	UCA	UAB

Как показывает анализ, оптимальными в этом случае являются реле мощности с углом максимальной чувствительности (пример, рис.6). Именно такие реле выпускает наша промышленность.

3.3.2. Применение реле направления мощности блокирующего типа

При близких трехфазных КЗ избежать мертвой зоны у реле направления мощности не удается. Поэтому стремятся хотя бы одну из ступеней такой защиты сделать ненаправленной. Если по условию чувствительности или быстродействию это недопустимо, целесообразно применять реле мощности блокирующего типа. В защите, изображенной на рис.4 РНМ при КЗ на защищаемом участке замыкает свои контакты и разрешает реле тока подействовать на пуск реле времени. Такое Р НМ называется «разрешающим». Чтобы сделать его блокирующим, надо поменять полярность его токовой обмотки (тогда области положительных и отрицательных моментов на рис.6 поменяются местами), а вместо замыкающих контактов реле использовать размыкающие (рис.12). Такое реле направления мощности не сработает на защищаемом участке и не помешает токовому реле подействовать на отключение. При КЗ «за спиной» РНМ сработает и заблокирует защиту.

3.4. Влияние токов неповрежденных фаз на поведение реле направления мощности

При КЗ на землю в здоровых фазах неповрежденных линий могут возникнуть токи, способные вызвать неселективное срабатывание РНМ. Токи в неповрежденных фазах обусловлены тем, что токи нулевой и прямой (обратной) последовательностей распределяются по разным схемам замещения. В качестве примера рассмотрим однофазное КЗ в фазе А на линии 3 (рис.13). На поврежденной линии ток течет только в фазе А, т.к. (рис.14). За счет разного соотношения сопротивлений прямой и нулевой последовательностей в системах C' и C'' равенство токов прямой и нулевой последовательностей нарушается и появляются токи в неповрежденных фазах В и С.

В линии 1 и токи в неповрежденных фазах противоположны по фазе току в поврежденной фазе (рис.15а). В линии 2 и токи в неповрежденных фазах совпадают по фазе с током поврежденной фазы (Л2).

Рис. 13. Распределение токов по фазам при однофазном КЗ в фазе А

Проанализируем, как поведет себя реле направления мощности в защите 2, установленное в фазе С, по которой течет ток при коротком замыкании на Л3 (рис.16). Проведем границу зоны срабатывания РНМ в фазе А перпендикулярно вектору . Зона срабатывания этого реле находится по другую сторону границы, относительно вектора этого тока. Аналогично определим зону действия РНМ, установленного в фазе С линии 2 (эти построения выполнены пунктирно).

Из рисунка видно, что вектор тока неповрежденной фазы С (изображен жирно) попадает в область срабатывания РНМ, установленного в данной фазе. В данном случае ток нагрузки в фазе С (изображен совпадающим по фазе с напряжением фазы С) может практически арифметически складываться с током неповрежденной фазы, обусловленным током нулевой последовательности.

Таким образом, рассмотренный анализ показал, что при КЗ на землю РНМ в здоровых фазах неповрежденных линий могут ложно сработать при КЗ «за спиной».

Существует два способа исключения такой ситуации:

1. Токи срабатывания пусковых органов (реле тока) помимо традиционных способов отстройки (возврат при самозапуске и т.д.) необходимо отстраивать еще и от максимально возможных токов в неповрежденных фазах при КЗ на землю на смежном участке.

Однако следует отметить, что расчет этих токов не легкая задача. При этом схема включения контактов реле тока и РНМ должна быть пофазной (рис.17).

2. Поскольку основная причина появления токов в неповрежденных фазах – токи нулевой последовательности, поэтому целесообразно защиту от КЗ на землю возложить на ТНЗНП, а защиту от междуфазных КЗ по факту срабатывания пусковых органов ТНЗНП блокировать. Так, в частности поступают при выполнении поперечной дифференциальной токовой направленной защиты.