Токовые направленные отсечки
Токовые направленные отсечки основаны на том же принципе, что и токовые ненаправленные отсечки (см. гл. 5). Реле направления мощности в схеме отсечки не позволяет ей действовать при мощности КЗ, направленной к шинам. Следовательно, отстройка тока срабатывания направленной отсечки ведется только от токов КЗ, направленных от шин подстанции.
Направленная отсечка применяется в сети с двусторонним питанием, когда ненаправленная токовая отсечка оказывается слишком грубой из-за необходимости отстройки ее от тока КЗ, протекающего с противоположного конца защищаемой ЛЭП к шинам ПС, где установлена отсечка. Вследствие наличия мертвой зоны у РНМ направленная отсечка должна применяться только в условиях, когда простая отсечка не удовлетворяет условию чувствительности.
Направленные отсечки выполняются мгновенными и с выдержкой времени. Выбор тока срабатывания производится, как и у простой токовой отсечки, по (5.2).
Направленные отсечки реагируют на токи качания. Поэтому их следует отстраивать от токов при качаниях, как это было показано в §5.5.
НТЗ со ступенчатой характеристикой. В ряде случаев применяются трехступенчатые НТЗ, состоящие из мгновенной отсечки, отсечки с выдержкой времени и чувствительной МТЗ. Характеристика времени и зон действия такой РЗ соответствует показанной на рис.5.9. Применение ступенчатой НТЗ следует рекомендовать во всех случаях, когда она удовлетворяет требованиям чувствительности и быстродействия.
ОЦЕНКА ТОКОВЫХ НАПРАВЛЕННЫХ ЗАЩИТ
Принцип действия НТЗ прост и надежен и позволяет обеспечить селективную РЗ сетей с двусторонним питанием. Сочетание направленных отсечек с НТЗ дает возможность получить ступенчатую РЗ, во многих случаях обеспечивающую достаточную быстроту отключения КЗ и чувствительность.
К недостаткам ее следует отнести: большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания; недостаточную чувствительность в сетях с большими нагрузками и небольшими относительно их кратностями тока КЗ; мертвую зону при трехфазных КЗ; возможность неправильного выбора направления при нарушении цепи напряжения, питающей РHМ.
Максимальная направленная РЗ широко применяется в качестве основной РЗ сетей напряжением до 35 кВ с двусторонним питанием и в простых кольцевых сетях с одной точкой питания.
В сетях 110 и 220 кВ НТЗ применяется в основном как резервная, а иногда, в сочетании с отсечкой, как основная, если она удовлетворяет требованиям по чувствительности и быстродействию.
Вопросы для самопроверки
1. Назначение дополнительной маркировки выводов ("*") у реле направления мощности?
2. Где расположена и чем обусловлена "мертвая зона" реле направления мощности?
3. Какие схемы соединения обмоток трансформаторов тока и напряжения использует комплект направленной защиты от междуфазных КЗ?
4. Какой тип реле мощности следует использовать в направленной защите от междуфазных КЗ?
5. Почему токовая направленная защита не может применяться в сложных сетях с несколькими точками питания?
Глава восьмая
ЗАЩИТА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для защиты ЛЭП от КЗ на землю (одно- и двухфазных) применяется РЗ, реагирующая на токи и мощности нулевой последовательности (НП). Эта РЗ осуществляется более просто и имеет ряд преимуществ по сравнению с рассмотренной выше МТЗ, реагирующей на полные токи фаз. Защиты НП выполняются в виде МТЗ НП и отсечек как простых, так и направленных.
Векторные диаграммы токов и напряжений при однофазном КЗ приведены на рис.1.6. При однофазном КЗ ток НП в месте повреждения Iок равен 1/3 тока КЗ в поврежденной фазе и совпадает с ним по фазе, а напряжение Uок вточке КЗ равно 1/3 геометрической суммы напряжений неповрежденных фаз.
Под действием напряжения НП, возникающего в месте повреждения (точка К на рис.8.1), возникают токи Iок, которые замыкаются по контуру фаза-земля через место повреждения (точку К)и заземленные нейтрали. Таким образом, при КЗ на землю появление токов Iо, возможно только в сети, где имеются трансформаторы с заземленными нейтралями. При нескольких заземленных нейтралях ток НП от места повреждения разветвляется между ними обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. На рис.8.2 показаны характерные случаи распределения токов НП в схемах сети. Направление токов, проходящих к месту КЗ, принято за положительное. Если заземлена нулевая точка трансформатора только с одной стороны ЛЭП, то при КЗ на землю на ней токи НП проходят только на участке между местом повреждения и заземленной нейтралью. Если же заземлены нейтрали трансформаторов с двух сторон рассматриваемого участка (рис.8.2, б),токи НП проходят с обеих сторон от места КЗ.
Это позволяет сделать вывод, что распределение токов НП в сети определяется расположением не генераторов, а заземленных нейтралей.
Если трансформатор имеет соединение обмоток звезда-треугольник, то замыкание на землю на стороне треугольника не вызывает токов НП на стороне звезды. Поэтому РЗ, установленные в сети звезды, не действуют при замыканиях на землю в сети треугольника.
Если же сети различных напряжений связаны трансформатором, имеющим соединение обмоток звезда-звезда, с заземленными нулевыми точками обеих обмоток (рис.8.2, в), то КЗ на землю в сети одной звезды вызывает появление токов НП в сети второй звезды.
При наличии автотрансформатора AT,связывающего сети двух напряжений (рис. 8.2, г), КЗ на землю в сети одного напряжения вызывает появление токов НП в сети другого напряжения, так же как и в схеме на рис.8.2, в.
Из схемы замещения НП, приведенной на рис.8.3, б,следует, что напряжение UоРв какой-либо точке сети, например в точке Р – месте установки РЗ, меньше напряжения UоК в месте КЗ (точке К)на значение падения напряжения в сопротивлении Z0(K–Р) между точками К и Р,т.е.
(8.1)
Таким образом, чем дальше отстоит точка Р от места повреждения К,тем меньше напряжение Uо.
В месте заземленных нейтралей трансформаторов (точке Н) напряжение UоН = 0, так как точка Н непосредственно связана с землей. Зависимость UоР = f(l(K–p))имеет линейный характер и представлена на рис.8.3, в, где для сравнения показано изменение напряжения поврежденной фазы UА в зависимости от расстояния до точки К. Учитывая, что в точке Н напряжение UоНравно нулю, напряжение Uов точке Р можно определять как падение напряжения от точки Н до точки Р в сопротивлении Хо(Н–Р) (сопротивлением R0пренебрегаем, так как в сети 110 кВ и выше оно мало):
(8.1а)