11.14. Искажение действия дистанционных органов

Причины, вызывающие искажение работы дистанционных органов (ДО). На работу ДО оказывают влияние некоторые факторы, под воздействием которых нарушается пропорциональность между Z_p на входных зажимах PC и расстоянием l_к до места КЗ. К таким факторам относятся: переходное сопротивление R_п в месте повреждения; ток подпитки, посылаемый к месту КЗ от источников, подключенных между местом установки ДЗ и точкой КЗ; погрешности ТТ и ТН, подающих к PC U_р и I_р. Искажение значений Z_p необходимо учитывать при выборе уставок и характеристик ДО во избежание нарушений селективности и недопустимого сокращения зон действия.

Влияние переходного сопротивления R_п на Z_p. При металлическом КЗ (R_п = 0) сопротивление на зажимах реле Z_p = Z_1K = Z_1 удl_к (рис.11.39), т.е. определяется только сопротивлением прямой последовательности Z_lp.к участка ЛЭП между местом расположения реле и точкой КЗ. Поскольку Z_p = l_к то зона действия ДО точно соответствует расстоянию до места КЗ l_р.к.

Если же повреждение происходит через R_п, то сопротивление контура КЗ состоит из сопротивления Z_lK = l_к поврежденного участка ЛЭП и переходного сопротивления R_п. Переходное сопротивление при междуфазном КЗ (рис.11.39) вызывается электрической дугой. При КЗ на землю кроме электрической дуги существенное значение может иметь сопротивление, обусловленное проводимостью земли, и сопротивление элементов, через которые произошло замыкание на землю. Все переходные сопротивления можно считать активными. Рассмотрим междуфазное КЗ ВС через переходное сопротивление R_п на ЛЭП с двусторонним питанием (рис.11.39). Реле PC, реагирующее на междуфазные КЗ, включено на ток и напряжение согласно табл.11.1. Как видно из рис.11.39, а:

(11.31)

г де Z_lK — сопротивление прямой последовательности участка NK до точки К; R_п — действительное переходное сопротивление; R'_п — то же отнесенное к фазе; I_к N — ток КЗ от источника питания N, проходящий через реле I_р – I_к N; I_к — ток КЗ, проходящий через R_п, равный геометрической сумме токов I_к N + I_к M = I_к; К — комплексная величина, равная I_к/I_N = |I_к/I_N|e^jα, здесь α — угол сдвига фаз между I_к (в месте КЗ) и I_N (в реле). Для упрощения записи разность токов I_В – I_С обозначена I_к N и I_к.

Выражение (11.31) показывает, что в общем случае при двустороннем питании сопротивление на зажимах реле Z_p = Z_1к + KR_п, в то время как при одностороннем питании ЛЭП со стороны источника N Z_p = Z_1к + R_п (в этом случае К = 1). Векторные диаграммы на рис.11.39, г характеризуют значение и положение вектора Z_p на комплексной плоскости в зависимости от значения α (или, иначе говоря, от вектора К). Если I_к отстает от I_кN (рис.11.39, г), т.е. угол α положителен, KR_п отстает от R_п; если же I_к опережает I_кN, то угол α становится отрицательным и поэтому KR_п опережает R_п. Чем больше I_к отличается от I_кN, тем больше Z_p отличается от Z_1K и тем больше искажается работа ДО. Угол между I_к и I_кN определяется сдвигом фаз ЭДС Е и Е_М, который зависит от режима нагрузки, предшествовавшего КЗ. Сокращение зон, как правило, не вызывает неселективной работы ДЗ, установленных на участках, прилегающих к поврежденному.

Сопротивление электрической дуги R_п = R_д можно оценить по формуле R_д = 1050l_д/I_д, здесь l_д — длина дуги, м; I_д — ток в дуге, А. В начальный момент КЗ длина дуги минимальна, а в дальнейшем увеличивается. Поэтому на быстродействующие ДЗ дуга оказывает меньшее влияние.

Влияние токов подпитки от промежуточных подстанций. В ряде случаев между местом установки ДЗ и точкой повреждения оказываются включенными источники питания N, дающие дополнительный ток I_кN к месту КЗ (рис.11.40, а). Этот ток не проходит через реле, но, создавая дополнительное падение напряжения в сопротивлении поврежденного участка, увеличивает напряжение на зажимах реле, а вместе с ним и Z_p.

Напряжение на реле с учетом подпитки

ток в реле I_р = I_кM, отсюда

(11.32)

Коэффициент (здесь I_к =I_кM + I_kN) называется коэффициентом распределения (или подпитки)¹.

П ри наличии подпитки сопротивление на зажимах реле оказывается бо^’льшим, чем действительное сопротивление прямой последовательности до места КЗ, что приводит к сокращению II и III зон ДЗ.

Влияние разветвления токов при сочетании одиночных ЛЭП с параллельными. При сочетании одиночной ЛЭП с двумя параллельными (рис.11.41, б) PC, установленное на одиночной ЛЭП, измеряет преуменьшенное сопротивление при КЗ на одной из параллельных ЛЭП:

Следовательно,

(11.33)

где К_р — коэффициент разветвления токов: К_р = (I_1К – I'_1К)/I_lK < 1. Влияние разветвлений должно учитываться при расчете уставок ДЗ.

Влияние погрешности измерительных трансформаторов. Погрешность ТТ уменьшает вторичный ток по сравнению с его расчетным значением, что вызывает сокращение зоны действия PC. Угловая погрешность искажает значение угла φ_р сопротивления Z_p и влияет таким образом на работу направленных PC, у которых Z_p =f(φ_р). Для ограничения искажений в работе ИО трансформаторы тока, питающие ДЗ, должны проверяться по кривым предельной кратности, которым соответствует полная погрешность, не превышающая 10%, и удовлетворять им при максимальном значении тока КЗ в конце I зоны. Погрешность ТН по коэффициенту трансформации невелика. Однако значение вторичного напряжения может заметно искажаться за счет падения напряжения в соединительных проводах, связывающих реле с ТН. Подбором сечения соединительных проводов эти искажения сводятся к минимуму. Угловая погрешность ТН влияет на работу PC так же, как и ТТ.

¹ В расчетах для учета подпитки часто пользуются коэффициентом токораспределения , тогда .