18.5.3. Направленные защиты
Направленные защиты от ОЗЗ применяются в случаях, когда собственные токи IСi линий становятся соизмеримыми с током ОЗЗ IОЗЗ всей сети, т.е. когда имеет место соотношение IОЗЗ / IСi ≤ 3–5. Кроме того, данная защита используется для защиты воздушных линий, имеющих малые значения токов ОЗЗ, и может применяться в сетях с суммарным емкостным током не менее 0,2 А.
Принцип работы направленной защиты (рис. 18.7) основан на том, что при ОЗЗ собственные токи IСi неповреждённых линий направлены от источника питания и опережают напряжение UN нейтрали на 90О (рис. 18.7,в), а ток IОЗЗ – IС1, протекающий по ТТНП повреждённой линии, направлен к источнику питания и отстаёт от напряжения нейтрали UN на 90О (рис. 18.7,г), т.е. повёрнут на угол примерно равный 180О. Для защиты сети от ОЗЗ используют реле направления мощности KW, которые устанавливают в начале каждой линии [33, 34]. Токовые входы каждого реле KW (рис. 18.7,в) подключаются к ТТНП линий, цепи напряжении – ко вторичной обмотке трансформатора напряжения TV, соединённой по схеме «разомкнутого треугольника» – на напряжение нейтрали UN.
Реле направления мощности KW состоит из следующих основных блоков (рис. 18.7,б): согласующего устройства 1, усилителя переменного тока 2, фазочувствительного усилителя (органа направления мощности) 3, выходного реле 4 и блока питания 5. Блоки 1 и 2 формируют напряжение, пропорциональное входному току от ТТНП, и подают его на первый вход фазочувствительного усилителя 3, на второй вход которого подаётся опорное напряжение UN. Фазочувствительный усилитель обеспечивает появление максимального тока в выходном реле 4, когда входной ток от ТТНП отстаёт от напряжения нейтрали UN на 90О.
|
Рис. 18.7. Направленная защита от 033 |
При возникновении в сети ОЗЗ должно сработать только реле направления мощности KW, на вход которого поступает отстающий от напряжения UN ток, т.е. ток повреждённой линии IОЗЗ – IС1. Реле работает «на сигнал» или отключение повреждённой линии.
В электрической сети с резистивным заземлением нейтрали (рис. 18.7,д) сдвиг фаз между напряжением нейтрали UN и током в ТТНП повреждённого присоединения существенно отличается от 90О – ток IТТНП1 = (IОЗЗ – IС1) + IR отстаёт примерно на 135О от напряжения нейтрали UN (см. раздел 2.2.4 и рис.2.9 [13]). Однако этот сдвиг учитывают в реле KW.
В электрических сетях применяются разные варианты реле направления мощности KW:
– Устройство защиты от однофазных замыканий на землю типа ЗЗП-1 производства ЧЭАЗ применяется в сетях с суммарным ёмкостным током IОЗЗ от 0,2 до 20 А. Ток срабатывания защиты IС.З – 0,07–0,5–2,0 А ±30 % [34].
– Устройство направленной защиты от ОЗЗ типа ЗЗН выпускается ЧЭАЗ вместо ЗЗП-1 с 1998 г. Устройство ЗЗН обладает более высокими техническими характеристиками и имеет три уставки по току срабатывания защиты IС.З (0,07–0,25–2,5 А ±10 %) и три уставки по напряжению UN (10–15–20 В) [34].
– Направленная защита реализована в разных микропроцессорных устройствах, например, Sepam типа S41 (код ANSI 67N/67NC) компании Schneider Electric, SPAC-800 компании «АББ Автоматизация» и др.
Направленные защиты отстроены от собственных ёмкостных токов защищаемых присоединений по направлению, поэтому их токи срабатывания можно принять гораздо более низкими, чем у ненаправленных токовых защит. В результате направленные токовые защиты удаётся выполнить более чувствительными и эффективными [31].