Поперечная дифференциальная защита

Принцип действия основан на сравнении величин I в одноименных фазах двух параллельных линий. ТА установлены в одноименных фазах 2 ЛЭП, причём , (рис. 18). Реле включено на разность токов .

Рис. 18. Принцип действия поперечной дифзащиты.

В нормальном режиме и при внешних КЗ в точке К1 для идеальных ТА (рис. 18) . Данное равенство справедливо, если и токовая погрешность ТА .

При КЗ в одной из линий (К2) (рис. 18) ток , и защита подействует на отключение без выдержки времени. Поскольку в реальных условиях существует некоторая разница в и и , в нормальных режимах и при внешних КЗ протекает ток, который называют током небаланса : , (26)

где - обусловлен погрешностью ТА; - обусловлен неравенством сопротивлений линий.

1е условие определения : .

2е условие - , где - суммарный ток нагрузки параллельных линий. Это условие предотвращает срабатывание защиты при отключении ЛЭП с противоположного конца.

3е условие - условие недействия защиты при отключении одной из ЛЭП и внешнем КЗ.

U срабатывания реле миним. U в схемах с блокировкой по U выбирается как и у МТЗ.

Поперечные диффзащиты на ЛЭП не получили широкого распростране­ния из-за следующих недостатков: наличие «мертвой зоны» и зоны каскадного действия, от­носительно невысокое значение коэффициента чувствительности, поскольку I_сз рассчиты­вается по условию отстройки от I_{нагр.mах}. Кроме того, поперечная дифзащита может быть установлена только на параллельных линиях одинаковой длины, имеющих одинаковое со­противление.

Продольные дифзащиты применяются в качестве основных защит трансф-ов, генераторов, системы сборных шин. На ЛЭП их применение ограничено наличием соедини­тельных проводов, подключаемых к вторичным обмоткам ТА. При большой длине ЛЭП со­единительные провода имеют большую длину, что значительно увеличивает вторичную на­грузку ТА и их погрешности, поэтому продольные дифференциальные защиты можно устанавливать на ЛЭП, длина которых не превышает 10 км.

Дистанционные защиты

Дистанционная защита (ДЗ) -время действия зависит от рас­стояния между местом установки защиты и точкой КЗ. Выдержка времени на­растает в зависимости от увеличения расстояния до точки КЗ. ДЗ всегда выполняются направленными.

На рис. 60 слева изображен источник питания, ЭДС системы E_с и эквивалентным сопр-ем Z_c. Справа от ЛЭП изображено сопр-ие Z_нaгp, выпол­няющее роль потребителя мощ-ти. В норм. режиме в месте установки реле сопр-я протекает Iн.р , TV измеряет U_н.р на шинах. Отношение U к I характ-ет сопр-е всего участка изображен­ной сети в норм. режиме

По величине >> Z_c + Z_ЛЭП , и общее комплексное сопр-е имеет актив­но-индуктивный хар-р, причем активная составляющая сопр-я >, чем реак­тивная. Это связано с тем, что обычно Р_нагр > Q_нагр. При возникновении к.з. сопр-е Z_нaгp шунтируется, происходит снижение U_кз и резкое увеличение I_кз. Эквивалентное сопр-ие участка значительно снижается за счет отсекания Z_нaгp и части Z_лэп, при этом , значительно уменьшается по модулю в сравнении с , т.к. для элементов энергосистемы обычно выпол-ся условие R < X, то Z_K3 поворачивается отно­сительно Z_н.р.

Принцип действия ДЗ основан на резком сни­жении сопр-я при КЗ. В связи с тем, что при КЗ U снижается, а I ↑, ДЗ получаются более чувствительными, чем токовые, т.к. реагируют на изменение сра­зу 2 параметров - I и U. Причем сопр-е при КЗ уменьшается в не­сколько раз больше по сравнению с ↓ U или ↑ I.

Основной элемент ДЗ - дистанционный орган, опред-ий удаленность КЗ от места установки защиты. В качестве его используют реле сопр-я, реагирующее на полное сопр-е . Выполнение реле активного или реактивного со­пр-я сложнее и не имеет особых достоинств при применении в ДЗ.

Для обеспечения селективности: 1)ДЗ выпол-ся направл., для этого применяется реле направления мощ-и или направл. реле сопр-я:

2)выдержки времени у защит, работающих при одном направлении мощ-ти, согласуются между собой. Выдержка времени защиты при КЗ за пределами защищаемой линии на Δt больше, чем на соседней.

Для всех реле сопр-я необходимо выполнение требований:

1. Быстродействие, чтобы мгновенная ступень отключала КЗ как можно быстрее.

2. Точность работы реле не должно отличаться от более, чем на 10%. Это требование обеспечивает стабильность зон ДЗ.

3. Высокое знач-е

Завис-ть выдержки t защиты t=f( ) может возрастать плавно или ступенчато (рис. 65).

Наиболее просто выполнена ступенчатая зависимость. ДЗ, используемые в энергосистемах, имеют 3 или 4 ступени.

Принцип действия всех разновидностей реле ос­нован на сравнении нескольких U, которые явл-ся функциями U и I.

Рассмотрим расчет уставок трехступенчатой ДЗ. График согласования защит приведен на рис.

I зона ДЗ1 охватывает часть Л1. Уставка по сопр-ию I зоны рассч-ся с учетом погрешностей в работе реле сопр-ия (ΔZ) и . Для того чтобы I зона не выходила за пределы Л1 - Z_C3 < Z_ЛЭП .

I ступень ДЗ - мгновенная, и зависит от времени замыкания контактов реле сопр­-ия и промежуточных реле: .

II зона Д31 охватывает всю Л1 и часть линии подстанции А. II зона Д31 захватывает также часть Л1 и явл-ся для нее резервной. По сопр-ию и по времени II зона ДЗ 1 согласуется с I зоной Д32:

, где k_н =0,85, k_тр – коэф-т токораспредсления, учитывающий различие тока, протекающего по реле защиты и I в месте КЗ при сложной конфигурации сети; , где I_кз - суммарный ток к.з. при к.з. в точке К1, I_р - ток, протекающий по реле защиты 1 при расчетном к.з. в точке К1.

Для надежного действия реле сопр-ие II зоны д. б. на 35-40% больше, чем Z_Л1. Условием обеспечивается селективное отключение повреждений в начале Л2.

III зона. Протяженность III зоны зависит от чувств-ти реле сопр-ия, на которых установка выбирается по условию отстройки от нагрузочных режимов:

, где k_н=1,2; k_в=1,15; Время действия .

III зона должна по возможности охватывать линии Л1 и Л2.

ДЗ-основные защиты ЛЭП 35; 110 кВ. На ЛЭП 220 кВ и 500 кВ они испол-ся как резервные.