12. Устройства релейной защиты лэп

Способ выполнения защиты ЛЭП зависит от уровня напряжений, конфигурации сети, протяженности ЛЭП. Релейная защита линий выполняется с помощью комплекта, реаги­рующего на междуфазные замыкания (двух- и трехфазные), и отдельного комплекта, реаги­рующего на замыкания на землю (однофазные и двухфазные). Данное разделение обусловле­но тем, что зашита от замыканий на землю основана на появлении токов 3I₀, возникающих при данном виде замыканий, обладает более высокой чувствительностью.

Линии напряжений 6-10 кВ радиальной сети в основном защищаются с помощью МТЗ или МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению, если обычная МТЗ имеет низкий k_ч.

Для обычной МТЗ /сз определяется по условию

где - коэффициент надежности;k_B - коэффици­ент возврата; k_C3 - коэффициент самозапуска асин­хронных двигателей; I_{нагр.mах} - максимальное зна­чение тока нагрузки.

Для МТЗ с блокировкой по минимальному на пряжению

Д

Рис. 84. Зависимость реле РТ и РТВ

ля,

где I_{норм .раб} - нормальный ток рабочего режима.

Значение получается выше, еслиI_сз меньше, а I_сз, найденный по выражению (2) меньше, чем по (1).Основным недостатком МТЗ является наличие большой вы­держки времени на участках сети вблизи источников питания. В сильно загруженных сетях МТЗ обладают низким значением k_ч.

Часто для снижения времени действия защиты при больших токах к.з. используют МТЗ, выполненные на реле с зависимой от тока выдержкой времени (реле серий РТВ и РТ-80). Цифровые устройства релейной защиты, предназначенные для защиты элементов 6-10 кВ. имеют возможность реализовать характеристику , аналогичную приведенной на рис. 84. Согласование защит по времени на таком типе реле требует несколько больше рас­четов, чем МТЗ с независимой от тока выдержкой времени.

В сетях с двухсторонним питанием напряжением до 35 кВ в качестве основной защиты от междуфазных к.з. применяется направленная МТЗ. Принцип действия ее основан на том, что данная защита работает только при определенном направлении мощности к.з. (направ­ление мощности «от шин в линию»). Защиты установлены с обеих сторон линии, тем самым достигается селективное отключение поврежденного участка. Выбор I_сз производится по выражению (1). По времени между собой согласуются защиты, работающие при одинаковом направлении мощности. Выдержка времени увеличивается по мере приближения к источни­ку, от тока которого работают данные защиты.

Кроме перечисленных недостатков, свойственных МТЗ, направленная МТЗ имеет еще один - мертвую зону (недействие защиты при к.з. в месте установки защиты). Это недействие определяется поведением реле направления мощности, которое не работает при напряжении U_p = 0, подведенном к реле, что характерно для близких к месту установки защиты трех­фазных к.з. Часто для защиты линий до 35 кВ применяется трехступенчатая токовая защита. Первая ступень данной защиты - токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень - токовая отсечка с выдержкой времени и 3-я ступень - МТЗ, причем пусковые органы в сетях 110 кВ и выше подключаются по схеме полной звезды, а в сетях 35 кВ и ниже - по двухфаз­ной двухрелейной схеме. В сетях с изолированной нейтралью РЗ, выполненная по схеме полной звезды, может при двойных к.з. на землю отключить оба места повреждения, что не­желательно, поэтому защиту выполняют по схеме неполной звезды или по схеме включения реле на разность токов двух фаз.

В сетях с глухозаземленной нейтралью РЗ должна действовать на отключение выклю­чателя при всех видах к.з. Такую защиту выполняют двумя способами:

1) по схеме полной звезды;

2) в виде двух комплектов. Одного - от междуфазных к.з., а другого - от однофазных к.з. Комплект от междуфазных к.з. выполняется по схеме неполной звезды, а комплект от замыканий на землю - по схеме фильтра тока нулевой последовательности. Схема полной звезды менее чувствительна к однофазным к.з., чем схема ФТНП. Комплект от замыканий на землю может выполняться с меньшей выдержкой времени.

Для отключения однофазного к.з. обычно применяются защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности, поэтому направленная МТЗ, включенная на фазные токи, часто используется только в качестве защиты от междуфазных замыканий. В связи с этим при к.з. на землю направленная МТЗ блокируется, т.е. автоматически выводится из действия, посредством токового реле, включенного в нулевой провод ТА, соединенных в звезду. Для исключения неправильного действия защиты (реле, включенного на ток непо­врежденной фазы) применяют пофазный пуск защиты, а токи срабатывания направленных МТЗ выбирают с учетом тока неповрежденных фаз.

Токовая отсечка - самый простой вид токовой защиты. Селективность действия ее дос­тигается выбором Iсз : Iсз= k_н • I_{кз.вн.mах}, где I_{кз.вн.mах} - максимальное значение I_kз при к.ч. в начале следующей ЛЭП. При таком выборе Iсз для 1-ой ступени она охватывает не всю линию, а лишь ту часть, где I_кз > I_сз, но поскольку защита работает только на своей ЛЭП, то можно не согласовывать ее по времени с защитами соседних ЛЭП, т.е. выполнить се мгновенной. Вторая и третья ступени выполняются с выдержками времени и зона их дейст­вия охватывает свою линию (2-я ступень) и соседние линии (3-я ступень).

От замыканий на землю в сетях с изолированными и компенсированными нейтралями используются специальные защиты, обладающие повышенной чувствительностью, т.к. вели­чина тока при замыканиях на землю в таких сетях очень мала.

В таких сетях применяют защиты, подключенные к трансформаторам тока нулевой по­следовательности, направленные защиты, реагирующие на угол сдвига между током 3I₀ и напряжением 3U_о, возникающим при замыкании, а также защиты, реагирующие па токи промышленной или непромышленной частоты. Данные защиты работают на сигнал при токе замыкания I₃ < 5 А и на отключение при I3  5 А .

Линии в сетях сложной конфигурации и с напряжением U  110 кВ защищаются с по­мощью дистанционных и высокочастотных защит. Данные защиты позволяют селективно отключать повреждения: высокочастотные защиты - без выдержки времени, а дистанцион­ные защиты - без выдержки времени в пределах 1-й зоны защиты. Подробные описания вы­сокочастотных защит и дистанционных защит приведены в пособии выше.

В качестве защиты линий могут применяться дифференциальные защиты - продольные и поперечные (для коротких линий).

Принцип продольной дифзащиты заключается в сравнении величин и направлений то­ков по концам линии. С трансформаторов тока с двух сторон токи подаются в реле. При к.з. за пределами линии токи компенсируют друг друга, а при к.з. на линии по реле протекает сумма этих токов и защита работает на отключение линии с двух сторон. Основной недоста­ток продольной дифзащиты заключается в наличии соединительных проводов, связывающих комплекты, - сопротивление их может быть большой величины, что приводит к увеличению нагрузки на трансформаторы тока больше допустимой. Работа трансформатора тока в таком режиме сопровождается увеличением токовой погрешности, что, в свою очередь, может при­вести к неправильной работе защиты.

Продольные дифзащиты применяются на линиях малой длины (до 10 км) и на напря­жение до 110 кВ. Поперечная дифзащита применяется на параллельных линиях, имеющих одинаковую длину и одинаковое сопротивление. Принцип действия основан на сравнении токов по величине в одноименных фазах параллельных ЛЭП. В нормальном режиме и при к.з. за пределами ЛЭП токи эти одинаковые и ток реле I_p = 0. При к.з. на одной из линий ток в ней становится больше, чем в неповрежденной линии, Ip > 0, и защита работает на от­ключение поврежденной ЛЭП без выдержки времени.

Для защиты от замыканий на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями исполь­зуют трехступенчатую токовую защиту аналогичную описанной выше, но только токовые реле включены на трансформаторный фильтр токов нулевой последовательности. Данная защита действует на отключение ЛЭП с временем трех ступеней. 1 -я ступень мгновенная, а 2-я и 3-я - с выдержками времени.