11.14. Искажение действия дистанционных органов

Причины, вызывающие искажение работы дистанционных органов (ДО). На работу ПО оказывают влияние некоторые факторы, под воздействием которых нарушается пропорцио­нальность между Z_p на входных зажимах PC и расстоянием l_к до места КЗ. К таким факторам относятся: переходное сопротивление R_п в месте повреждения; ток подпитки, посылаемый к месту КЗ от источников, подключенных между местом уста­новки ДЗ и точкой КЗ; погрешности ТТ и ТН, подающих к PC U_Р и I_Р. Искажение значений Z_p необходимо учитывать при вы­боре уставок и характеристик ДО во избежание нарушений се­лективности и недопустимого сокращения зон действия.

Влияние переходного сопротивления R_п на Z_p. При металли­ческом КЗ (R_п = 0) сопротивление на зажимах реле Z_p = Z_1к = Z_1удl_к (рис. 11.39), т. е. определяется только сопротивлением прямой последовательности Z_1p.к участка ЛЭП между местом расположения реле и точкой КЗ. Поскольку Z_p l_к, то зона действия ДО точно соответствует расстоянию до места КЗ l_р.к.

Если же повреждение происходит через R_п, то сопротивле­ние контура КЗ состоит из сопротивления Z_lк l_к поврежден­ного участка ЛЭП и переходного сопротивления R_п. Переход­ное сопротивление при междуфазном КЗ (рис. 11.39) вызывает­ся электрической дугой. При КЗ на землю кроме электриче­ской дуги существенное значение может иметь сопротивление, обусловленное проводимостью земли, и сопротивление эле­ментов, через которые произошло замыкание на землю. Все переходные сопротивления можно считать активными. Рас­смотрим междуфазное КЗ ВС через переходное сопротивление R_п на ЛЭП с двусторонним питанием (рис. 11.39). Реле PC, реа­гирующее на междуфазные КЗ, включено на ток и напряжение согласно табл. 11.1. Как видно из рис. 11.39, а:

Z_p = ===Z_1к + =Z_1к + K= Z_1к + Z, (11.31)

где Z_1к - сопротивление прямой последовательности участка NK до точки К; R_п - действительное переходное сопротивле­ние; - то же отнесенное к фазе; I_кN - ток КЗ от источника питания N, проходящий через реле I_Р - I_кN; I_к- ток КЗ, про­ходящий через R_п, равный геометрической сумме токов I_кN + I_кM = I_к; К - комплексная величина, равная I_к/ I_N = |I_к /I_N|, здесь - угол сдвига фаз междуI_к (в месте КЗ) и I_N (в реле). Для упрощения записи разность токов I_В - I_С обозначенаI_кN и I_к .

Выражение (11.31) показывает, что в общем случае при дву­стороннем питании сопротивление на зажимах реле Z_p = Z_1к + KR_п, в то время как при одностороннем питании ЛЭП со сто­роны источника N Z_p = Z_1к + R_п (в этом случае К = 1). Векторные диаграммы на рис. 11.39, г характеризуют значение и положе­ние вектора Z_р на комплексной плоскости в зависимости от значения (или, иначе говоря, от вектораК). Если I_к отстает от I_кN (рис. 11.39, г), т. е. угол положителен,KR_п отстает от R_п; если же I_к опережает I_kN, to угол становится отрица­тельным и поэтомуKR_п опережает R_п. Чем больше I_к отлича­ется от I_кN, тем больше Z_p отличается от Z_1к и тем больше искажается работа ПО. Угол между I_к и I_кN определяется сдвигом фаз ЭЦС Е и Е_М, который зависит от режима нагруз­ки, предшествовавшего КЗ. Сокращение зон, как правило, не вызывает неселективной работы ДЗ, установленных на участ­ках, прилегающих к поврежденному.

Сопротивление электрической дуги R_п = R_д можно оценить по формуле R_д = 1050 l_д / I_д, здесь l_д - длина дуги, м; I_д - ток в дуге, А. В начальный момент КЗ длина дуги минимальна, а в дальнейшем увеличивается. Поэтому на быстродействующие ДЗ дуга оказывает меньшее влияние.

Влияние токов подпитки от промежуточных подстанций. В ряде случаев между местом установки ДЗ и точкой повреж­дения оказываются включенными источники питания N, дающие дополнительный ток I_кN к месту КЗ (рис. 11.40, а). Этот ток не проходит через реле, но, создавая дополнительное падение напряжения в сопротивлении поврежденного участ­ка, увеличивает напряжение на зажимах реле, а вместе с ним и Z_p.

Напряжение на реле с учетом подпитки

U_Р = I_кМ + (I_кM + I_кN) ,

ток в реле I_Р = I_кM, отсюда

Z_p = = + = + K_P. (11.32)

Коэффициент К_Р => 1 (здесьI_к= I_кМ + I_кN) называ­ется коэффициентом распределения (или подпитки)¹.

При наличии подпитки сопротивление на зажимах реле ока­зывается большим, чем действительное сопротивление пря­мой последовательности до места КЗ, что приводит к сокраще­нию II и III зон ДЗ.

Влияние разветвления токов при сочетании одиночных ЛЭП с параллельными. При сочетании одиночной ЛЭП с двумя па­раллельными (рис. 11.41,б) PC, установленное на одиночной ЛЭП, измеряет преуменьшенное сопротивление при КЗ на од­ной из параллельных ЛЭП:

U_Р = I_к1+ (I_1к - I'_к) ; I_Р = I_1к.

Следовательно,

Z_p = + = + K_P. (11.33)

где К_р - коэффициент разветвления токов: К_р =(I_1к - I'_1к)/ I_1к < 1. Влияние разветвлений должно учитываться при расчете уставок ДЗ.

Влияние погрешности измерительных трансформаторов. Погрешность ТТ уменьшает вторичный ток по сравнению с его расчетным значением, что вызывает сокращение зоны дейст­вия PC. Угловая погрешность искажает значение угла со­противленияZ_p и влияет таким образом на работу направлен­ных PC, у которых Z_p =f(). Для ограничения искажений в ра­боте ИО трансформаторы тока, питающие ДЗ, должны прове­ряться по кривым предельной кратности, которым соответст­вует полная погрешность, не превышающая 10%, и удовлетво­рять им при максимальном значении тока КЗ в концеI зоны. Погрешность ТН по коэффициенту трансформации невелика. Однако значение вторичного напряжения может заметно ис­кажаться за счет падения напряжения в соединительных проводах, связывающих реле с ТН. Подбором сечения соедини­тельных проводов эти искажения сводятся к минимуму. Угло­вая погрешность ТН влияет на работу PC так же, как и ТТ.