4.9. Блокировки при неисправностях цепей напряжения

В цепях измерительных ТН возможны неисправности, при которых исчезает напряжение, подводимое к защите: обрывы цепей, их замыкание, срабатывание автоматов или перегорание предохранителей, ошибки персонала.

При неисправностях могут отказывать одни ИО и ложно срабатывать другие. Для обнаружения этих неисправностей используются блокировки при неисправностях в цепях напряжения (БН). При обнаружении неисправности БН либо выводит защиту из действия (если она может ложно сработать на отключение), либо действует на сигнал. К БН предъявляются требования: срабатывать при любой неисправности во вторичных цепях TV, не срабатывать при КЗ в первичных цепях, обладать быстродействием (большим, чем защита), если требуется выводить защиту.

Широко используются БН, сравнивающие напряжение вторичных обмоток TV, соединенных в звезду и в разомкнутый треугольник (рис. 4.13, а, б). Сравнение этих напряжение (токов) позволяет различить повреждения во вторичных и первичных цепях TV. Схема БН (рис. 4.13, в) состоит из промежуточного трансформатора TL с тремя первичными обмотками w₁, w₂, w₃, вторичной обмоткой w₄, резисторов R1-R5 и реагирующего органа РО, включенного на выход выпрямителя VD. Резисторы R1-R3 подключены к обмоткам TV, соединенным в звезду. Выбирая, например, R1 (фаза А) несколько меньшим (или большим), чем R2=R3, получаем в обмотке w₁, включенной на сумма токов этих резисторов, ток I₁≠0 в нормальном режиме. Обмотка w₃ через резистор R5 включена на ток этой же фазы обмотки TV, соединенной в разомкнутый треугольник, поэтому токи I₁ и I₃ совпадают по фазе (рис. 4.13, г). Число витков встречно включенных обмоток w₁ и w₃, значения сопротивлений R1 и R5 подбираются так, чтобы МДС этих обмоток были равны, т.е. компенсировали друг друга. При повреждениях в первичной сети, не связанных с замыканиями на землю (U₀=0), компенсация сохраняется, т.к. напряжения на вторичных обмотках TV, соединенных в звезду и в разомкнутый треугольник, изменяются пропорционально.

При КЗ на землю в первичной сети (U₀≠0) нарушается компенсация, т.к. не одинаково изменяются напряжения на обмотках TV, соединенных в звезду и треугольник. Компенсация в этом случае восстанавливается за счет МДС, создаваемой током I₂ в обмотке w₂, включенной на выход разомкнутого треугольника TV (3U₀).

При повреждениях во вторичных цепях: обрывах, отключения цепей звезды или треугольника, КЗ в этих цепях – нарушается компенсация; при этом появляется напряжение U₀ и изменяются токи в w₁ и w₃, либо исчезает напряжение на одной из этих обмоток.

Рис. 4.13. Схема блокировки защиты при нарушениях цепи напряжения

4.10. Краткие выводы

Выполнение защит на дистанционном принципе имеет ряд существенных преимуществ, способствовавших широкому применению этих защит в электрических сетях:

Главными достоинствами дистанционного принципа являются:

• Селективность действия в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.

• Малые выдержки времени в начале защищаемого участка, которые обеспечиваются первой зоной, охватывающей до 85-90% защищаемой линии, что необходимо по условиям устойчивости, требующим быстрого отключения повреждений вблизи шин электростанции и мощных узловых подстанций.

• Значительно большая чувствительность при КЗ и лучшая отстройка от нагрузки и качаний по сравнению с токовыми максимальными защитами.

Недостатки дистанционных защит:

• Сложность защиты как в части схемы, так и в части входящих в ее состав реле. Дистанционные защиты с электромеханическими реле являются самыми многорелейными и многоконтактными защитами.

• Невозможность обеспечения мгновенного отключения КЗ в пределах всей защищаемой линии. Поэтому они не могут служить основными защитами на тех участках сети, где необходимо выполнение этого требования.

• Реагируют на качания и нагрузку. Необходимость отстройки от последней существенно ограничивает чувствительность защиты и понижает ее эффективность в качестве резервной защиты смежных участков, а возможность действия при качаниях вынуждать усложнять защиту применением блокировки.

• Возможность ложной работы при неисправностях в цепях напряжения, что уменьшает их надежность и вызывает необходимость применения соответствующей блокировки.

Несмотря на отмеченные недостатки, дистанционная защита является наиболее совершенной резервной защитой от междуфазных КЗ и достаточно быстродействующей защитой для сетей напряжением 35 кВ и выше, где она используется и в качестве основной защиты на линиях средней и большой длины.

В качестве резервной дистанционные защиты применяются в тех случаях, когда основными являются продольные быстродействующие защиты с абсолютной селективностью (обычно сети напряжением 220 кВ и выше).