3.8. Мертвая зона

Участок линии т при КЗ, в пределах которого реле мощности не работает из-за того, что мощность КЗ на его зажимах оказывается меньше мощности срабатывания, называется мертвой зоной.

Для характеристики чувствительности защиты важно знать протяженность мертвой зоны т. Подсчет мертвой зоны ведется для металлического трехфазного КЗ на границе мертвой зоны М, где мощность на зажимах реле S_р=S_ср.

1. При КЗ на границе мертвой зоны в точке М: .

2. Для вычисления U_cp:

• определяют S_cp, пользуясь лабораторными испытаниями или заводскими данными;

• вычисляют ток в реле при трехфазном КЗ в самом начале линии (т. N): ;

• вычисляют sin(-φ_p), для чего сначала находят (х_уд, r_уд – удельные сопротивления данной линии; зная φ_к и схему включения реле, можно найти φ_р (90-градусная схема: φ_р=φ_к-90°);  – известен.

3. Затем вычисляют первичное фазное напряжение U_ф1, необходимое для срабатывания реле: (поскольку реле включено на междуфазное напряжение).

4. Определяют величину сопротивления z_m участка т, в котором падение напряжения от равно U_ф1: .

5. Определяют длину мертвой зоны: .

Рис. 3.18. Мертвая зона реле направления мощности

Мертвая зона является недостатком защиты. Однако длина мертвой зоны т имеет малое значение.

3.9. Оценка токовых направленных защит

Защита позволяет обеспечить селективное отключение сетей с двухсторонним питанием.

Недостатки защиты:

• большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания;

• недостаточную чувствительность в сетях с большой нагрузкой и небольшой кратностью тока КЗ;

• мертвая зона при трехфазных КЗ;

• возможность неправильного выбора направления при нарушении цепи напряжения, питающей реле направления мощности.

Часть 4 дистанционная защита

4.1. Назначение и принцип действия

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания простые и направленные токовые защиты не могут обеспечить селективного отключения КЗ.

Рассмотрим кольцевую схему с двумя источника питания на рис. 4.1. Предположим, что на подстанциях установлены максимальные направленные защиты.

Рис. 4.1. Кольцевая сеть с двумя источниками питания

При КЗ на линии W2 (т. К1) времена срабатывания защит выглядят следующим образом: t₃ < t₁ < t₅, t₄ < t₆ < t₂. Однако при КЗ на линии W3 (т. К2) времена срабатывания защит выглядят следующим образом: t₆<t₂<t₄, t₅ < t₃ < t₁. Как видим, возникают противоречия работы защиты по отношению к временам срабатывания. Следовательно, в таких сетях применение максимальной направленной защиты не удовлетворяет требованиям селективности, быстродействию.

В связи с этим возникла необходимость в применении других принципов, позволяющих получить защиты с необходимым быстродействием, обеспечивающие селективность, чувствительность в сетях любой конфигурации. Одной из таких защит является дистанционная защита.

Основным элементом дистанционной защиты является дистанционный орган, определяющий удаленность КЗ от места установки защиты.

В качестве дистанционного (измерительного) органа используется реле сопротивления, непосредственно или косвенно реагирующие на полное, активное, реактивное сопротивление линии (z, r, x). Сопротивление фазы линии от места установки реле до места КЗ пропорционально длине этого участка: z_рк = z_уд ·l_к, r_рк = r_уд ·l_к, x_рк = x_уд ·l_к, где z_рк, r_рк, х_рк – полное, активное и реактивное сопротивления участка линии длиной l_рк; z_уд, r_уд, х_уд – удельное сопротивление на 1 км линии.

Таким образом, поведение реле, реагирующих на сопротивление линии, зависит от удаленности места повреждения l_рк.

Для обеспечения селективности дистанционные защиты в сетях сложной конфигурации необходимо выполнять направленными, действующими только при направлении мощности КЗ от шин в линию.