Выполнение схем дистанционных защит

В электрических сетях с напряжением 110 кВ и выше, работающих с глухозаземленными нейтралями, практически на всех линиях устанавливается дистанционная защита, рассчитанная на действие при междуфазных КЗ. Для отключения одно- и двухфазных КЗ на землю используется более простая токовая направленная защита, реагирующая на составляющие тока и напряжения нулевой последовательности. Эти защиты в большинстве случаев выполняют функции резервных защит. В качестве основной защиты широко используются дифференциально-фазная и направленная высокочастотные защиты (см. гл. 13), а на коротких линиях — токовые дифференциальные защиты (см. гл. 10). Опыт эксплуатации показал, что такой принцип защиты высоковольтных линий электропередачи обеспечивает высокую надежность их защиты и работы энергосистем. Однако применение новых прогрессивных методов построения защит на базе процессорной техники может расширить использование дистанционного принципа для защиты линий и от однофазных КЗ на землю.

Ниже в качестве примера кратко рассмотрены наиболее распространенные в отечественной практике дистанционные защиты типа ЭПЗ-1636 и ШДЭ-2801 (на ИМС).

Дистанционная защита панелиЭПЗ-1636 выполняется трехступенчатой с реле, реагирующими на полное сопротивление Z (устройство PC рассмотрено в §11.8). На рис.11.41 представлены цепи переменного тока и напряжения защиты. Защита содержит шесть направленных реле сопротивления с круговыми характеристиками, проходящими через начало координат. Три реле 1РС-ЗРС комплекта ДЗ-2 выполняют функции дистанционного органа I и II ступеней.

В целях сокращения числа сложных реле три PC комплекта ДЗ-2 в нормальном режиме имеют уставку срабатывания I ступени Z_c.pI. При КЗ, по истечении времени действия I ступени, уставка автоматически изменяется на Z_c.pII контактами промежуточного реле 1РП. Последнее приводится в действие при КЗ PC III ступени (как показано на рис.11.41 и 11.42) и работает с замедлением 0,1-0,2 с.Реле сопротивления комплекта КРС-1 выполняют функции пускового органа и III ступени защиты. Для этих реле имеется возможность получения эллиптической характеристики и смещения характеристик в III квадрант для надежной работы при КЗ в начале линии. Реле сопротивления обоих комплектов (см. §11.5) включены на разность токов двух фаз и на соответствующие междуфазные напряжения (на петлю КЗ). Для устранения мертвой зоны, с учетом возможного смещения характеристики в I или III квадрант (из-за неравенства параметров трансреакторов и резисторов R13 и R27),креле сопротивления дистанционного органа дополнительно подводится напряжение третьей, свободной фазы (см. § 11.8 и рис. 11.18).

На панели также предусмотрено два блокирующих устройства: блокировка при нарушениях в цепях напряжения, входящая в комплект ДЗ-2; блокировка при качаниях типа КРБ-126 или 125.

Цепи логической схемы трехступенчатой ДЗ из-за сложности представлены в упрощенном виде на рис.11.42.

На схеме показаны контакты трех PC, входящих в комплект КРС-1,выполняющие функции ДО III ступени и ПО ДЗ. При КЗ контакты этих PC замыкаются и приводят в действие реле 2ПР. Это реле является повторителем ПО. Своими контактами оно производит уставку на пуск реле времени 1РВ и 2РВ.

Реле времени 1РВ с двумя контактами (проскальзывающим и упорным) создает выдержку времени II ступени (t^'_II и t^''_II), реле 2РВ обеспечивает выдержку времени III ступени.

Устройство блокировки при качаниях КРБ,установленное на панели, блокирует (не разрешает работать) I ступень защиты контактами 1РП₄,разомкнутыми в нормальных условиях, и II ступень; если t < 1 ÷ 1,5 с, — контактами 1РП₆,также разомкнутыми в нормальном режиме.

КРБ разрешает работать с t < 1,5 с I и II ступеням защиты только при КЗ, когда появляется, хотя бы кратковременно, составляющая тока обратной последовательности, вызывающая срабатывание реле РТ обратной последовательности (см. рис.11.41).

Одновременно промежуточное реле ЗРП устройства КРБ (рис.11.42) подает контактами ЗРП₂плюс к PC ДО I и II комплекта ДЗ-2 и комплекта КРС-1,выполняя этим функции пуска защиты на время до возврата блокировки в состояние готовности к повторному действию (на 6-9 с достаточное для срабатывания резервной ступени ДЗ);

в качестве выходного реле защиты служит 4РП,имеющее рабочую 4РП_Р и удерживающую 4РП_уобмотки. На рабочую обмотку этого реле без выдержки времени действует I ступень и с соответствующими выдержками времени II и III ступени; удерживающая обмотка используется в цепи отключения;

при неисправности в цепях ТН блокировка при нарушениях в цепях напряжения, предусмотренная в комплекте ДЗ-2, подает сигнал; защита при этом не выводится из действия, так как использован токовый пуск от КРБ-126. В случае необходимости защита может быть выведена из работы специальным отключающим устройством (на схеме не показано);

в схеме предусмотрено ускорение II и III ступеней защиты при действии АПВ контактом реле ускорения 1PПУ₁и 6РП на рис.11.42;

панель поставляется заводом с PC всех ступеней, имеющих в качестве РО нуль-индикаторы на ОУ, для которых устанавливается блок питания ± 15 В.

Таким образом, ДЗ на панели ЭПЗ-1636 обеспечивает мгновенное отключение междуфазных КЗ в пределах I ступени (0,85 длины защищаемой линии) и резервирование с выдержками времени II и III ступеней отключений междуфазных КЗ на следующем участке. В настоящее время эта ДЗ практически используется на большинстве линий ПО, 220 кВ в энергосистемах России. Подробное описание дистанционной защиты панели ЭПЗ-1636 дано в [59]. Помимо рассмотренной выше трехступенчатой дистанционной защиты от междуфазных КЗ, панель типа ЭПЗ-1636 содержит:

токовую двухрелейную отсечку, действующую без выдержки времени — от междуфазных КЗ;

четырехступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности — от КЗ на землю;

два трехфазных токовых реле, используемых в схеме устройства резервирования отказа выключателей (УРОВ) — для контроля наличия тока в защищаемой линии.

По разработке института "Энергосетьпроект" в настоящее время завод выпускает панель типа ЭПЗ-1636м (модернизированную), содержащую те же защиты, но разделенные на два комплекса.

В первый комплекс входит:

двухступенчатая дистанционная защита типа ДЗ-2 (I и И ступени);

блокировка при качаниях типа КРБ-126 (КРБ-125);

одноступенчатая токовая защита нулевой последовательности (IV ступень).

Во второй комплекс входит:

токовая отсечка типа КЗ-9;

одноступенчатая дистанционная защита типа КРС-1, выполняющая функции III ступени;

трехступенчатая защита нулевой последовательности типа КЗ-10.

Питание цепей переменного тока каждого комплекса может осуществляться от отдельных групп ТТ, питание цепей напряжения — посредством отдельных кабелей от панели ТН, а питание оперативных цепей — через отдельные автоматические выключатели.

Преимуществом такого деления является возможность взаимного резервирования по цепям одного комплекса другим.

В сетях с изолированной нейтралью или заземленной через ДГР 35 кВ, имеющих двустороннее питание и кольцевые связи, применяются, как правило, дистанционные защиты двух- и трехступенчатые с односистемным ДО и пусковыми токовыми реле (панель типа ПЗ-152), а на линиях с малыми значениями токов КЗ применяются ДЗ с пусковыми реле полного сопротивления (панель типа ПЗ-153). Вместо ДЗ серии ПЗ в настоящее время завод выпускает дистанционную защиту на ИМС типа БРЭ-2701 с токовым пусковым органом, реагирующую на все виды КЗ, включая двойные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.