Часть 3 токовая направленная защита
3.1. Область применения токовых направленных защит
Токовые направленные защиты (ТНЗ) используются в основном в кольцевых сетях напряжением Uном35 кВ с одним источником питания, если обеспечивают необходимую чувствительность и приемлемые выдержки времени. В сетях 110 и 220 кВ направленная токовая защита применяется в основном как резервная, а иногда, в сочетании с отсечкой, как основная.
Широкое применение в сетях с глухозаземленными нейтралями (Uном110 кВ) имеют токовые направленные защиты нулевой последовательности со ступенчатыми характеристиками как основные или резервные от К(1) и К(1,1).
3.2. Необходимость применения направленной защиты в сетях с двухсторонним питанием
Направленной называется защита, реагирующая на ток, проходящий в защищаемом элементе, и фазу (направление) тока относительно напряжения в месте установки защиты. Условные положительные направления указанных токов приняты от шин, где установлена защита, вглубь защищаемой зоны. Необходимость в применении направленных защит возникает в сетях с двухсторонним питанием. Защита в этих сетях должна не только реагировать на появление тока КЗ, но для обеспечения селективности должна учитывать направление мощности КЗ в защищаемой линии.
В сетях с двухсторонним питанием (рис. 3.1) и кольцевых сетях направление тока и мощности КЗ зависит от места возникновения повреждения и может иметь два противоположных значения. Поэтому для ликвидации повреждений в таких сетях защита должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой линии.
Рис. 3.1. Схема сети с двухсторонним питанием и размещение защит
Например, при КЗ на участке линии 2-3 (т. К1) через защиту 3 проходит ток от источника питания Б к точке КЗ. При КЗ в т. К2 на участке линии 4-5 через защиту 3 проходит ток от источника питания А.
Направление мощности КЗ, проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции.
Это обстоятельство используется в направленной защите, которая по знаку мощности определяет, на каком присоединении возникло повреждение, и действует только при КЗ на защищаемом участке.
Простая токовая защита, не реагирующая на знак мощности, действует как при КЗ на защищаемой линии, так и при повреждениях на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, питающей защищаемую линию. Поэтому получить селективное отключение КЗ в сетях с двухсторонним питанием с помощью простой токовой защиты, как правило, невозможно.
Предположим, что в сети на рис. 3.1 установлены максимальные токовые защиты (МТЗ), и рассмотрим действие какой-либо из них, например защиты 3. При КЗ в т. К1 выдержка времени защиты 3 должна быть меньше времени действия защиты 4, 5, 6, 7, 8, т.е. t3<t4<t5<t6<t7<t8. В случае же КЗ в т. К2 защита 3 должна действовать меденнее защиты 4 (t3>t4). Одновременное выполнение обоих требований приведет к неселективной работе защиты.
Эту неселективность можно устранить, заменив МТЗ защиты 3 направленной защитой, действующей только при направлении мощности КЗ от шин в линию. В этом случае защита 3 не будет действовать при КЗ в т. К2 и второе требование отпадает. При аналогичном выполнении всех остальных защит сети селективное отключение повреждений становится возможным при выборе выдержек времени защит, действующих в одном направлении, по ступенчатому принципу.
В соответствии с изложенным можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной защиты в сетях с двухсторонним питанием:
Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линию.
Выдержки времени на защитах, работающих при одном направлении мощности (от генератора А или Б), должны согласовываться между собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания, от тока которого действуют направленные защиты.