Структурная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой

В отечественных энергосистемах ДЗ применяется для действия при междуфазных КЗ, а для действия при однофазных КЗ используется более простая ступенчатая МТЗ НП, рассмотренная в гл. 8. На рис.11.6 приведена упрощенная структурная схема трехступенчатой ДЗ от междуфазных КЗ с направленными измерительными ДО. Защита имеет четыре функциональные части, обведенные пунктиром на рис.11.6, а: измерительную 1,логическую 2,исполнительную 3,вспомогательную 4.

Измерительная часть 1 состоит из измерительных ДО, определяющих удаленность места КЗ или, точнее говоря, всю зону степени, в пределах которой возникло повреждение. Дистанционный ИО выполняется с помощью направленных минимальных PC, действующих при определенном направлении мощности КЗ (от шин в линию). Реле сопротивления включается через ТН и ТТ на первичные напряжения U_p.п и ток I_р.п в начале защищаемой ЛЭП. Вторичное напряжение на зажимах PC U_р = U_p.п/К_U, а вторичный ток I_р = I_р.п/К_I.

Сопротивление на входных зажимах реле определяется по выражению

(11.2)

где – первичное значение сопротивления, подведенного к зажимам реле.

Первичное сопротивление называется сопротивлением срабатывания ДЗ. В трехступенчатой ДЗ, изображенной на рис.11.6, для каждой ступени установлен свой отдельный комплект ДО KZI, KZII, KZIII,действующий при КЗ в пределах I, II, III зон (ступеней) соответственно. В §11.5 показано, что для правильного определения зоны повреждения при различных видах двухфазных КЗ е каждой ступени ДЗ необходимо устанавливать три PC – одно для действия при КЗ между фазами АВ,второе – при КЗ между фазами ВС и третье – при КЗ между фазами СА.

Схема с тремя измерительными PC в каждой ступени получила название трехсистемной. На рис.11.6 для упрощения показан один комплект KZBC и указано место подсоединения двух других KZAB и KZCA. Срабатывая, измерительные реле KZ действуют на логическую часть ДЗ2.

Логическая часть 2 имеет два органа времени КТ2 (второй ступени t_II) и КТЗ (третьей ступени t_III). Первая ступень ДЗ замедления не имеет (t_I= 0).

Логические органы (ЛО), ИЛИ, И, НЕ,получив сигналы от KZ и элементов блокирующей части 4,формируют выходные сигналы, воздействующие на органы времени и ИО.

Исполнительный орган 3 (ИО). Получив сигнал от КТ2, КТЗ или непосредственно от KZI, АВ (ВС, СА)ИО передает команду на отключение выключателя. Исполнительный орган выполняется с помощью электромеханического промежуточного реле или в виде статического устройства на тиристорах.

Вспомогательное блокирующее устройство 4 служит для блокирования действия ДЗ путем автоматического вывода ее из работы в режимах, когда ДЗ может неправильно сработать при отсутствии повреждения на защищаемой ЛЭП. К таким режимам относятся качания в энергосистеме и повреждения в цепях ТН, питающих ДЗ. Устройство 4 состоит из блокировки при качаниях УБК и блокировки УБН,действующей при неисправностях в цепях ТН.

Блокировка при качаниях УБК. Во время качаний напряжение U_pв месте установки ДЗ периодически снижается, а ток I_pвзащищаемой ЛЭП возрастает, при этом соответственно уменьшается Z_p = U_p/I_р. Реагирующие на U_p, I_р и Z_p измерительные органы PC могут прийти в действие, что вызовет неправильное срабатывание первой ступени ДЗ, работающей мгновенно. Вторая и третья ступени имеют выдержку времени, и они, как правило, не успевают сработать за время периода качаний. Поэтому блокировка УБК,как показано на рис.11.6, блокирует первую ступень, а в тех случаях, когда время действия второй ступени мало (t_II < 1 с), – и вторую. Принцип действия блокировки при качаниях рассмотрен в гл. 13.

Блокировка УБН. При неисправностях в цепях напряжения ТН напряжение U_p,подводимое к PC, исчезает или резко понижается. В результате этого реле сопротивления, включенные на это напряжение, приходят в действие, что приводит к неправильному срабатыванию ДЗ. При исправном состоянии цепей напряжения с выхода УБН,схемы которой рассмотрены в §6.4, на входы всех логических элементов И поступает логический сигнал 1, разрешающий появление сигнала на элементах И и, как следствие этого, возможность действия ДЗ, если срабатывают ИО (PC). При неисправностях в цепях ТН выходной сигнал УБН изменяется с логической 1 до логического 0, чем блокируется действие элемента И, т.е. исключается возможность появления сигнала на его выходе.

Работа ДЗ. В нормальном режиме Z_p = U_p.н/I_р.н = Z_p.н (здесь U_p.н, I_р.н, Z_p.н – напряжение, ток, сопротивление на зажимах PC в режиме максимальной нагрузки, когда Z_p.н имеет наименьшее значение). Сопротивления срабатывания PC всех ступеней выбираются меньше Z_p.нmin. Поэтому PC всех ступеней, а следовательно, и ДЗ в целом не действуют.

В режиме короткого замыкания. Если КЗ возникло в пределах первой ступени, в точке К1 (рис. 11.6, б),то Z_p < Z_I, KZI приходит в действие, срабатывает и блокировка УБК,на входе И1 появляются три сигнала: УБК, KZ1 и УБН. На выходе И1 появляется сигнал о срабатывании KZ1,который поступает на ИО;ДЗ действует на отключение ЛЭП без выдержки времени (с t = 0).

При КЗ в I зоне кроме KZI работают ИО KZII и KZIII,но II и III ступени имеют выдержки времени, и поэтому раньше срабатывает I ступень. Если КЗ происходит во II зоне (точка К2),но за пределами I зоны, то KZI не действует, работают KZII и KZIII,которые через соответствующие логические элементы ИЛИ, И, НЕ посылают сигналы на КТ2 и КТ3. Реле КТ2 срабатывает с t_II раньше КТ3 и подает сигнал на ИО,последний замыкает цепь отключения выключателя ЛЭП. При КЗ в точке КЗ за пределами II зоны, но в пределах III зоны KZI и KZII не действуют, срабатывает KZIII с выдержкой времени t_IIIна реле КТ3,и затем выходной элемент ИОподаеткоманду на отключение.

В сетях с изолированными нейтралями применяются ДЗ с ненаправленными PC. В схему ДЗ при этом дополнительно вводятся РНМ, не позволяющие ДЗ срабатывать при направлении мощности КЗ к шинам подстанции. Применяется также односистемная ДЗ с одним ДО и токовыми ПО. Особенностью этой схемы является использование в качестве ДО защиты от всех видов междуфазных КЗ только одного PC. При этом для правильного действия ДЗ при различных видах КЗ к реле в момент возникновения повреждения подводятся токи и напряжения соответствующих поврежденных фаз в сочетаниях, обеспечивающих одинаковый замер сопротивления (прямой последовательности Z₁) до места КЗ.