12.2. Поведение защиты при качаниях

Поведение измерительных и пусковых органов тока, напряжения и сопротивления. Сопоставляя уставки срабатывания соответствующих РЗ с кривыми изменения I_кач, U_кач, Z_кач, (рис.12.2), легко убедиться в том, что реле, реагирующие на ток, напряжение и сопротивление, приходят при качаниях в действие. Особенно неблагоприятные условия для РЗ, реагирующих на U и Z, возникают в ЭЦК и близлежащих от неге точках.

Период качаний Т_кач зависит от степени расхождения частот вращения синхронных генераторов. Чем больше разница между ω_А и ω_В, тем меньше период качаний Т_кач. Как видно из кривых на рис.12.2, РЗ действуют только в течение части периода качаний Т'. Так, например, токовые реле срабатывают при I_кач > I_с.р и возвращаются при снижении I_кач до значения I_воз. Аналогично ведут себя реле напряжения и реле сопротивления. РЗ, действующие мгновенно, могут сработать при любом значении периода качаний при условии, что у токовых реле I_с.р < I_{кач mах}, а у реле напряжения и сопротивления U_с.р и Z_c.p соответственно больше, чем U_кач min и Z_кач min. РЗ, имеющие выдержку времени, действуют при качаниях только при условии, что период качаний превышает время работы РЗ. Однако РЗ с выдержкой времени могут подействовать и при очень малых периодах качаний, если время возврата реле t_воз оказывается больше времени Т"(рис.12.2, а). В этом случае реле не успевает вернуться за время спада качаний и, удерживаясь в сработанном состоянии, может подействовать через несколько циклов качаний, когда истечет время его действия.

Различают два вида качаний: синхронные и асинхронные. В первом случае нарушение синхронной работы не сопровождается нарушением устойчивости (асинхронным ходом) генераторов. При этом разница электрических частот генераторов ω_S = ω_A – ω_B быстро уменьшается, приближаясь к нулю, а угол δ в процессе качаний не достигает 180°.

Во втором случае происходит нарушение устойчивой работы генераторов. Роторы вышедших из синхронизма машин и их ЭДС проворачиваются относительно друг друга, а угол δ превосходит 180°. Для таких качаний характерны нарастания угловой частоты скольжения ω_S и уменьшение периода Т_кач. Напряжение и ток достигают при этом своих предельных значений.

Опыт показывает, что РЗ с выдержкой времени 1,5-2 с, как правило, не успевают срабатывать во время качаний.

Поведение направленной высокочастотной РЗ. Неправильно работают при качаниях и органы направления мощности ВЧ РЗ. Из диаграммы на рис. 12.1, в, г видно, что при изменении угла δ от 0 до 360° угол сдвига между токами в РЗ и напряжением в данной точке сети (например, М) будет принимать ряд значений от 0 до 180° и от 180 до 360°. При 180° напряжения по обеим сторонам точки К ЭЦК находятся в противофазе (рис.12.1, в, г). В результате этого мощность по концам ЛЭП MN, на которой расположен ЭЦК, будет иметь положительный знак и, следовательно, направленная ВЧ РЗ, основанная на сравнении мощностей по концам ЛЭП, будет действовать так же, как и при КЗ в ее зоне, т.е. на отключение ЛЭП.

О тказ РЗ при качаниях. Во время качаний возможна не только неправильная работа РЗ, но и ее отказ в действии при КЗ. Типичная схема, при которой возможен подобный случай, изображена на рис.12.3, а. Если при КЗ на W1 нарушится синхронная работа электростанций A и С, возникнут качания, то напряжение на подстанции В, от которой питается поврежденная ЛЭП, будет пульсировать с частотой, определяемой периодом качаний Т_кач. Вместе с напряжением U_B будет колебаться и ток КЗ в W1 I_K = U_B/Z_BK (рис.12.3, б). Если период качаний Т_кач окажется меньше выдержки времени РЗ, а минимальный ток I_K min < I_воз, то последняя не сможет подействовать на отключение.