Защита с импульсным РНИ, реагирующая на направление (знак) электромагнитной волны тока
Линии имеют распределенную емкость фаз относительно земли, в связи с этим и учетом очень высоких частот (малой длины волны) токов, проходящих по линиям в первой стадии процесса, явления, происходящие в них в неустановившемся режиме, как и на длинных ЛЭП с распределенными параметрами, можно рассматривать с учетом возникающих при этом электромагнитных волн.
При таком рассмотрении ток разряда iраз, возникающий в месте замыкания (в точке К на рис.9.14), представляется в виде электромагнитной волны, распространяющейся в обе стороны от места повреждения по контуру фаза–земля.
Одновременно с волной тока возникает волна напряжения и,связанная с током через волновое сопротивление выражением: i=u/zв.На рис.9.14 показано направление распространения фронта обеих волн и и i (начальный участок). В соответствии с ранее принятой условностью волны тока I0,приходящие к шинам, считаются отрицательными (–), а уходящие –положительными (+). Волны напряжения U0, как проходящая, так и уходящая, считаются имеющими одинаковый знак (–).
Из рис.9.14 следует, что направление или знак мгновенного тока и мгновенной мощности S = ui на фронте волны тока относительно шин А в поврежденной W1 и неповрежденной W2 ЛЭП будут различными.
Это означает, что с помощью реле, реагирующего на знак мощности, можно выполнить селективную РЗ, срабатывающую при положительном знаке +S на поврежденном присоединении и недействующую при –S на неповрежденных присоединениях. Измерительный орган такой РЗ должен выполняться с помощью быстродействующего реле направления мощности, способного подействовать от первого импульса мгновенной мощности S, пришедшего к месту установки РЗ 1 или 2 на фронте волны тока и напряжения и запомнить его.
Серийно выпускается и применяется в эксплуатации импульсная РЗ типа ИЗС на ИМС, разработанная в ЭНИН. Токовые цепи устройства ИЗС могут подключаться к ТНП или к трехтрансформаторному фильтру. Последнее является достоинством устройства, поскольку позволяет не выполнять кабельную вставку для ВЛ 10-35 кВ. Цепи напряжения подводятся от обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треугольник (рис.9.15, а).
Устройство ИЗС состоит из пускового органа, реагирующего на появление напряжения НП при замыкании на землю; органа направления тока, контролирующего знак мощности на фронте волны в контуре фаза–земля; блока питания и указательного реле. Устройство может действовать на сигнал или на отключение защищаемой ЛЭП. Защита ИЗС может применяться в радиальных и кольцевых сетях, а также при параллельной работе двух или нескольких ЛЭП (рис.9.15, б). Устройства ИЗС включаются на обеих сторонах контролируемых ЛЭП таким образом, что они срабатывают на замыкание контактов при условно положительном направлении распространения волны (мощности) от места замыкания к шинам подстанций А и Б. При этом только на поврежденной ЛЭП знак мощности на обоих ее концах будет положительным и оба устройства ИЗС сработают (на рис.9.15, б контакты ИЗС 1 и 2 показаны в замкнутом положении). На неповрежденных ЛЭП этой замкнутой сети контакты ИЗС замыкаются только на одной из сторон. По показаниям ИЗС можно однозначно определить, на какой из ЛЭП произошло однофазное замыкание на землю. При однофазном замыкании на W1 в радиальной сети (рис.9.15, в) устройство ИЗС на подстанции А сработает (мощность направлена к шинам), а на подстанции Б устройство ИЗС неповрежденной ЛЭП W2 не сработает (мощность направлена от шин). На неповрежденных ЛЭП W3 и W4 устройства ИЗС также не сработают.
Вопросы для самопроверки
1. Почему защита от замыканий на землю кабельной линии в общем случае выполняется с действием на сигнал? В каких случаях должна выполняться на отключение?
2. От чего зависит значение емкостного тока кабельной линии?
3. В чем преимущество кабельного трансформатора тока нулевой последовательности по сравнению с трехтрансформаторным фильтром токов нулевой последовательности?
4. От какого тока по условиям селективности следует отстраивать защиту кабельной линии от замыканий на землю?
5. В чем преимущество устройства КДЗС для определения поврежденной линии?
6. В чем преимущество защит относительного замера?
Глава десятая
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ