Защиты, реагирующие на токи переходного режима

Токи высокой частоты возникают во время переходного процесса в момент замыкания на землю. Их появление объясняется тем, что в начальный момент замыкания на землю емкость заземлившейся фазы разряжается, а емкости двух других фаз дозаряжаются, поскольку напряжения на них относительно земли возрастают до междуфазного.

Указанный процесс разряда и дозаряда емкостей фаз носит характер периодических токов с затухающими амплитудами (рис.9.12).

Частота колебаний и скорость их затухания определяются L, С и R зарядного и разрядного контуров. Расчеты и опыты показывают, что разрядный ток продолжается не более 0,01 с, имеет частоту порядка 1-5 кГц, а его максимальное значение (амплитуда первого периода) в десятки раз превосходит амплитуду основной составляющей тока установившегося режима; время затухания зарядного тока достигает 0,015-0,25 с, частота находится в пределах 400-800 Гц, амплитуды значительно меньше, чем у зарядного тока.

Различие в частотах объясняется тем, что токи разряда i_{С разр} и заряда i_{С зар} проходят по разным контурам, имеющим разные индуктивности L, разрядный ток i_{С разр} проходит только по проводам линий, минуя источники питания (генераторы, трансформаторы) (рис.9.13). Токи заряда i_{С зар} замыкаются через большое индуктивное сопротивление обмоток источников питания, что при водит к замедлению процесса затухания и уменьшает частоту токов.

С некоторым приближением считается, что отношение максимальных значений переходных токов к их установившимся значениям пропорционально отношению частот f переходного режима к рабочей частоте 50 Гц. Поэтому переходные токи могут в десятки раз превосходить токи установившегося режима.

На поврежденной линии переходный ток имеет поэтому максимальное значение. На неповрежденных линиях этот ток соответственно меньше, а его направление противоположно направлению тока в поврежденной линии.

В первом периоде переходного процесса (в его начальной стадии) преобладают токи разряда, во втором периоде (во второй стадии), после затухания тока разряда, остается разрядный ток с меньшими амплитудами и частотой, переходящий через 0,15-0,25 с в установившийся ток I₃.Длявыполнения РЗ используется первая стадия переходного процесса. Наличие ДГР в компенсированных сетях не влияет на характер переходного процесса, так как индуктивность ДГР и трансформатора, к которому они подключаются, значительно больше индуктивности проводов ЛЭП, поэтому ток дугогасящего реактора нарастает очень медленно и появляется лишь после затухания токов разряда.

Реле тока, реагирующее на начальное значение (амплитуду) переходного тока, должно выполняться быстродействующим с t_cp < 0,1 с. При больших значениях начальных амплитуд защита может подключаться к трехтрансформаторному фильтру НП и к обычным ТНП на ток 3I₀ через фильтр, пропускающий в измерительный орган реле только токи ВЧ более 1000 - 2000 Гц. Селективность действия РЗ так же, как и у РЗ, реагирующих на высшие гармоники 3I₀ установившегося режима, основана на использовании различия в значении и направлении переходного тока в поврежденном и неповрежденном присоединении, с учетом того, что в

поврежденной ЛЭП на участке между местом замыкания (точка К₃⁽¹⁾,) и сборными шинами подстанции Р (место установки РЗ) ток равен сумме токов неповрежденных присоединений.

По принципу действия РЗ могут выполняться реагирующими нa абсолютное значение тока в каждом присоединении или в виде устройства, сравнивающего между собой значения токов присоединений и определяющее по относительно большему току поврежденное присоединение. Защита, реагирующая на значение тока переходного режима, пока не нашла широкого применения, но в этой области ведутся разработки.

Ивановским государственным энергетическим университетом разработано и установлено в ряде энергосистем, для проверки в эксплуатации, централизованное устройство селективной сигнализации типа ЦНУЗЗ ("Импульс"). Оно основано на использовании электрических величин переходного процесса, возникающих в момент пробоя изоляции на землю. В частности, осуществляется контроль мгновенной мощности нулевой последовательности.

Большие исследования и разработка защиты, реагирующей на волновые процессы, были проведены в ЭНИН АН СССР им. Г. М. Кржижановского.