11.19. Оценка дистанционной защиты

Основными достоинствами дистанционного принципа являются: селективность действия в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания: малые выдержки времени при КЗ в начале защищаемого участка, которые обеспечиваются I зоной, охватывающей до 85-90% защищаемой ЛЭП; большая, чем у МТЗ, стабильность зон действия; значительно большая чувствительность при КЗ и лучшая отстройка от нагрузки и качаний по сравнению с МТЗ.

К числу недостатков ДЗ следует отнести: невозможность обеспечения мгновенного отключения КЗ в пределах всей защищаемой ЛЭП; реагирование на качания и нагрузку; возможность ложной работы при неисправностях в цепях напряжения; сложность схем ДЗ и ДО.

В качестве путей дальнейшего усовершенствования ДЗ можно указать следующие: сочетание ДЗ с ВЧ (см. гл. 13) или передачей отключающих (разрешающих) импульсов на противоположные концы ЛЭП, что позволяет обеспечить быстродействие в пределах всей защищаемой ЛЭП; внедрение ДЗ на ИМС, способствующее повышению надежности ДЗ; применение упрощенных схем ДЗ при использовании ее для резервирования основных РЗ ЛЭП и смежных участков; разработка и применение ДЗ, построенных на микропроцессорах, что позволит повысить ее надежность и технические параметры.

Вопросы для самопроверки

1. Какой принцип действия положен в основу дистанционной защиты?

2. Из каких органов состоит трехступенчатая дистанционная защита?

3. Как выбираются уставки первой ступени ДЗ?

4. Какие виды характеристик срабатывания PC используются в современных ДЗ?

5. Для каких линий угол максимальной чувствительности PC принимается + 65°?

6. Каково назначение промежуточных преобразователей тока и напряжения в дистанционных защитах на ИМС?

7. Какие виды блокировок необходимо применять в ДЗ?

8. Какие факторы влияют на работу измерительных органов ДЗ?

9. Каковы преимущества четырехугольной характеристики, применяемой на пусковых и дистанционных органах?

10. Какие схемы включения дистанционных органов используются в защитах от междуфазных КЗ и от замыканий на землю?

11. Какие виды ДЗ применяются в России и в чем их различие?

12. Принцип действия PC на сравнении абсолютных значений двух электрических величин.

13. Принцип действия PC на сравнении фаз двух электрических величин.

14. Принцип изображения характеристик срабатывания на комплексной плоскости.

15. Из каких четырех частей состоит структурная схема PC, выполненного на ИМС?

Глава двенадцатая предотвращение неправильных действий защиты при качаниях

12.1. Характер изменения тока, напряжения и сопротивления на зажимах реле при качаниях

Я вления, называемые качаниями, возникают при нарушении синхронной работы генераторов энергосистемы. Качания сопровождаются возрастанием тока и снижением напряжения в сети. На эти изменения тока и напряжения РЗ реагирует так же, как на симметричные КЗ. Рассмотрим упрощенную схему энергосистемы (рис.12.1, а), состоящую из двух генераторов G_A и G_B, связанных ЛЭП. При синхронной работе генераторов электрические частоты вращения ω_А и ω_B с которыми вращаются векторы ЭДС Е_А и Е_B, одинаковы. При нарушении синхронизма частоты вращения векторов ЕА и Ев становятся различными. Если предположить, что частота вращения n ротора генератора G_A стала большей, чем генератора G_B, то и электрическая частота вращения ω_А > ω_B. В результате этого вектор Е_А (рис.12.1, б) будет вращаться относительно Е_B с угловой частотой скольжения ω_s = ω_А – ω_B, опережая ЭДС Е_В на угол δ. Вектор разности этих ЭДС ΔЕ = Е_А – Е_В будет менять свою величину в зависимости от угла δ. Полагая, что |E_А| = |E_B| = |E|, из треугольника ОAВ (рис.12.1 б) находим

(12.1)

где угол δ — функция времени t и скольжения ω_S. При ω_S = const угол δ = ω_St; с учетом этого

Выражение (12.1) показывает, что действующее значение ΔE меняется по закону синуса и достигает максимума ΔЕ_mах = 2E при δ = 180° (рис.12.1, в), а минимума при δ = 0.

Ток качания. Под влиянием ЭДС ΔE в сети, соединяющей генераторы G_A и G_B, появляется ток качания

(12.2)

Сопротивление является сопротивлением цепи, по которой замыкается ток I_кач. Пренебрегая активным сопротивлением R_AB, можно считать, что ток I_кач отстает от ЭДС ΔE на 90°. Подставив в (12.2) ΔE из (12.1), получим

(12.3)

Характер изменения I_кач по времени показан на рис.12.2, а. Максимального значения I_кач достигает при δ = 180°, т.е. когда ЭДС G_A и G_B противоположны по фазе и ΔE_m становится максимальным:

(12.4)

При δ=0, когда ЭДС генераторов совпадают по фазе, I_кач снижается до нуля. Однако в действительности при δ = 0 ток I_кач будет отличен от нуля, так как обычно Е_А ≠ Е_B.

Ф азное напряжение U_кач в точке М ЛЭП, связывающей вышедшие из синхронизма генераторы G_A и G_B (рис.12.1, а), U_M = Е_A – I_кач jX_AM. Здесь I_кач jXAM — вектор падения напряжения на участке AM, он опережает I_кач на 90° и поэтому изображен на рис. 12.1, б составляющим часть ΔE, пропорциональную сопротивлению участка AM. Конец вектора U_кач в точке М и в каждой другой точке ЛЭП будет находиться на отрезке АВ. При этом чем ближе рассматриваемая точка расположена к точке К, тем меньше значение U_кач (рис.12.1, δ). В точке К напряжение U_кач имеет минимальное значение. Эта точка называется электрическим центром качаний (ЭЦК). Вектор напряжения U_K в ЭЦК перпендикулярен вектору ΔE (АВ), а его значение определяется из треугольника OAK. Электрический центр находится в середине сопротивления Х_АВ при условии, что ЭДС E₁ = E₂, а сопротивление на всех участках сети однородно. С изменением угла δ изменяются напряжения во всех точках сети. При δ = 180° напряжение в ЭЦК снижается до нуля, в остальных же точках оно отлично от нуля и равно U_M = I_качZ_KM (рис.12.1, г). На рис.12.2, δ показан характер изменения напряжения в точках М и К сети в функции угла. На рис.12.2, е приведены кривые изменения сопротивления для тех же точек сети: Z_M = U_M/I_кач и Z_K = U_K/I_кач. Действующие значения токов качаний всех фаз равны по абсолютному значению и смещены по фазе на 120°. Из (12.3) следует, что напряжения трех фаз в каждой точке сети во время качаний, так же как и токи I_кач, равны и сдвинуты относительно друг друга на 120°.