4 Поляризация

Поляризацией называется определение направления короткого замыкания относительно места установки защиты. Существует три типа поляризации:

1. Самополяризация

Этот способ предполагает определение направления по токам и напряжениям поврежденных фаз. Вычисление сопротивления при этом производится по формулам (2.2) и (2.5).Сопротивление далее сравнивается с уставкой.

Достоинством данного принципа является простота реализации. В старых защитах на электромеханической или аналогово-статической элементных базах этот критерий оказывался решающим. Однако современные микропроцессорные защиты позволяют легко реализовать алгоритм практически любой сложности.

Недостатки:

– Наличие «мертвой зоны». При близких коротких замыканиях значение измеряемого напряжения мало (теоретически, оно может быть равно нулю), и это затрудняет правильное определение направления. Особенно сильно этот недостаток проявлял себя в устройствах на электромеханической и аналогово-статической элементной базе. Поэтому для обеспечения работоспособности защиты при близких КЗ производится смещение границы характеристики срабатывания в обратном направлении. Это устраняет «мертвую зону», но приводит к неселективной работе защиты в случае близких КЗ в обратном направлении.

– Невозможность обеспечения правильной работы при наличии продольной емкостной компенсации. Это связано с тем, что сопротивление линии является активно-индуктивным и распределенным по длине, а емкость конденсаторной батареи сосредоточена практически в одном месте, что дает резкое уменьшение измеряемого сопротивления при КЗ за УПК. Это ухудшает параметры защиты и может привести к отказу срабатывания, так как емкостное сопротивление может скомпенсировать индуктивное сопротивление линии и защита решит, что точка КЗ лежит в обратном направлении. Более подробная информация присутствует в [1], раздел 3.5.6.

Все это приводит к тому, что в микропроцессорных защитах самополяризация используется только тогда, когда перечисленные ниже методы определения направления не работают (пример: неуспешное АПВ при трехфазном КЗ).

2. Кросс-поляризация

В этом случае для определения направления используются напряжения неповрежденных фаз. Этот метод практически лишен недостатков, присущих самополяризации. Однако данный метод бесполезен при трехфазных КЗ, так как в этом случае нет неповрежденных фаз.

3. Поляризация памятью

В этом случае для определения направления используется запомненное напряжение предаварийного режима. Этот метод может использоваться даже при трехфазных КЗ. Его недостатком является то, что информация по предаварийному режиму доступна не всегда (например, она отсутствует при неуспешных АПВ).

При близких замыканиях с небольшим напряжением КЗ невозможно точно определить, где находится повреж­дение. Возникает та же проблема, что и при определении направления с помо­щью напряжений повреждённых фаз. Вдо­бавок, необходимо заметить, что время срабатывания реле при близких замыкани­ях несколько увеличивается, т. к. сопротив­ление замыкания находится на границе ха­рактеристики срабатывания. В электроме­ханических реле это происходило из-за того, что небольшое напряжение короткого замыкания создавало небольшой крутящий момент. В цифровых реле возникнут много­кратно повторяющиеся измерения, вызы­вающие аналогичный эффект, особенно, при наложении на измеряемое напряжение помех, обусловленных переходными про­цессами, аналогичными тем, которые воз­никают в цепях ёмкостных трансформато­ров (делителей) напряжения.

Эта проблема может быть решена с помощью использования соответствую­щего напряжения неповреждённых фаз или запомненного напряжения.