10.12. Оценка направленных поперечных дифференциальных защит

Положительными особенностями РЗ являются простота схемы, меньшая стоимость по сравнению с продольной дифференциальной РЗ, отсутствие выдержки времени, нереагирование на качания, простота выбора параметров.

К недостаткам РЗ нужно отнести каскадное действие, вызывающее замедленное отключение КЗ в зоне каскадного действия, мертвую зону по напряжению, необходимость вывода из действия РЗ при отключении одной ЛЭП, в связи с чем требуется дополнительная полноценная РЗ для оставшейся в работе ЛЭП; неправильную работу РЗ при обрыве провода ЛЭП с односторонним заземлением.

Защита применяется в сетях 110-220 кВ как дополнительная к основной быстродействующей защите. В сетях 6-10 кВ эта защита используется как основная, ускоряющая отключение повреждения.

Вопросы для самопроверки

1. Почему дифференциальная защита выполняется без выдержки времени?

2. Чем опасен обрыв соединительного провода в плече дифференциальной защиты?

3. Каковы причины, вызывающие ток небаланса в реле в нормальном режиме и при внешнем КЗ?

4. Как выполнить схему направленной поперечной дифференциальной защиты при отсутствии специального реле направления мощности двустороннего действия?

5. В чем недостаток каскадного действия защиты?

6. Почему наличие блокировки по напряжению повышает чувствительность направленной поперечной дифференциальной защиты?

Глава одиннадцатая дистанционная защита

11.1. Назначение и принцип действия

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания простые и направленные МТЗ (НТЗ) не могут обеспечить селективного отключения КЗ. Так, например, при КЗ на W2 (рис.11.1) НТЗ 3 должна подействовать быстрее РЗ 1, а при КЗ на W1, наоборот, НТЗ 1 должна подействовать быстрее РЗ 3. Эти противоречивые требования не могут быть выполнены с помощью НТЗ. Кроме того, МТЗ и НТЗ часто не удовлетворяют требованиям быстродействия и чувствительности. Селективное отключение КЗ в сложных кольцевых сетях может быть обеспечено с помощью дистанционной РЗ (ДЗ).

Выдержка времени ДЗ t₃ зависит от расстояния (дистанции) t₃ = f(l_р.к) (рис.11.2) между местом установки РЗ (точка Р) и точкой КЗ (К), т.е. l_р.к, и нарастает с увеличением этого расстояния. Ближайшая к месту повреждения ДЗ имеет меньшую выдержку времени, чем более удаленные ДЗ.

Н апример, при КЗ в точке К1 (рис.11.2) ДЗ2, расположенная ближе к месту повреждения, работает с меньшей выдержкой времени, чем более удаленная ДЗ1. Если же КЗ возникает в точке К2, то время действия ДЗ2 увеличивается, и КЗ селективно отключается ближайшей к месту повреждения ДЗ3.

Основным элементом ДЗ является дистанционный измерительный орган (ДО), определяющий удаленность КЗ от места установки РЗ. В качестве ДО используются реле сопротивления (PC), реагирующие на полное, реактивное или активное сопротивление поврежденного участка ЛЭП (Z, X, R). Сопротивление фазы ЛЭП от места установки реле Р до места КЗ (точки К) пропорционально длине этого участка l_р.к, так как Z_р.к = Z_yl_р.к; X_р.к = X_yl_р.к; R_р.к = R_yl_р.к, где Z_р.к, X_р.к, R_р.к – полное, реактивное и активное сопротивления участка ЛЭП длиной l_р.к; Z_y, X_y, R_y – удельные сопротивления на 1 км ЛЭП.

Таким образом, поведение дистанционного органа, реагирующего на сопротивление линии, зависит от расстояния до места повреждения.

В зависимости от вида сопротивления, на которое реагирует ДО (Z, X или R), ДЗ подразделяются на РЗ полного, реактивного и активного сопротивлений. Дистанционные РЗ реактивного и активного сопротивлений применяются редко, поэтому в дальнейшем рассматриваются только ДЗ, построенные на измерении полного сопротивления. Реле сопротивления, применяемые в ДЗ для определения сопротивления Z_р.к до точки КЗ, контролируют напряжение и ток в месте установки ДЗ (рис.11.3). К зажимам PC подводятся вторичные значения U, и I_р от ТН и ТТ. Реле выполняется так, чтобы его поведение в общем случае зависело от отношения U_p к I_p. Это отношение является некоторым сопротивлением Z_p. При КЗ Z_p = Z_р.к, и при определенных значениях Z_р.к PC срабатывает; оно реагирует на уменьшение Z_p, поскольку при КЗ U_p, уменьшается, а I_p возрастает. Наибольшее значение Z_p, при котором PC с рабатывает, называется сопротивлением срабатывания реле Z_c.p:

(11.1)

Для обеспечения селективности в сетях сложной конфигурации на ЛЭП с двусторонним питанием ДЗ необходимо выполнять направленными, действующими при направлении мощности КЗ от шин в ЛЭП. Направленность действия ДЗ обеспечивается при помощи дополнительных РHМ или применением направленных PC, способных реагировать и на направление мощности КЗ.