5. Направленная токовая отсечка

Направленная отсечка применяется в сети с двусторонним питанием, когда ненаправленная токовая отсечка оказывается слишком грубой из-за необходимости отстройки ее от тока КЗ, протекающего с противоположного конца защищаемой ЛЭП к шинам ПС, где установлена отсечка. Вследствие наличия мертвой зоны у РНМ направленная отсечка должна применяться только в условиях, когда простая отсечка не удовлетворяет условию чувствительности.

Направленные отсечки выполняются мгновенными и с выдержкой времени. Выбор тока срабатывания производится, как и у простой токовой отсечки.

Направленные отсечки реагируют на токи качания. Поэтому их следует отстраивать от токов при качаниях.

Токовые отсечки являются самой простой РЗ. Быстрота действия в сочетании с простотой схемы составляет важное преимущество этих защит. Недостатками отсечек являются: неполный охват защищаемой ЛЭП и непостоянство зоны действия в связи с изменением режима энергосистемы.

Сочетая МТЗ 1 с мгновенной отсечкой 3 и отсечкой с выдержкой времени 2, можно получить трехступенчатую токовую защиту, обеспечивающую быстрое отключение повреждений на защищаемой линии W1 и резервирующую РЗ 4 и 5 следующего участка.

(2) Привести промышленно выпускаемые аналоги

Функция токовой отсечки в микропроцессорном устройстве защиты

«Сириус-3-ЛВ-03»:

	Наименование параметра	Значение
	Диапазон уставок по току «1/1ном»: (по отношению к Ihom bt)	0,50-30,00
	(при IHOM=1 А, А)	(0,50 - 30,00)
	(при Iном =5 А, А)	(2,50-150,00)
	Диапазон уставок по времени, с:	0,00 - 3,00
	Дискретность уставок:
	по току, А	0,01
	по времени, с	0,01
	Основная погрешность срабатывания:
	по току, от уставки, % по времени:*	±5
	выдержка более 1 с, от уставки, %	±3
	выдержка менее 1 с, мс	±25
	Коэффициент возврата по току	0,95 - 0,92
	Время срабатывания (при «Т, с — 0,00»), мс, не более	25
	Время возврата, мс, не более	40

Реле РТ-40:

Номинальная частота, Гц 50, 60

Контакты реле 1 замыкающий,1 размыкающий

Класс точности 5

Коэффициент возврата, не менее:

на минимальной уставке шкалы 0,85

на оcтальных уставках шкалы 0,8

Время замыкания замыкающего контакта, с, не более:

при отношении входного тока к току срабатывания, равном:

1,2 0,1

3,0 0,03

(3) Модель элемента в формате Simulink

Рисунок 8. Модель цифровой направленной токовой отсечки.

Рисунок 9. Модель электромеханической направленной токовой отсечки.

Рисунок 10. Модель защищаемого объекта.

(4) Основные параметры элемента:

Источник 1: U=115 кВ; R=1 Ом; X=5 Ом;

источник 2: U=110 кВ; R=3 Ом; X=12 Ом;

Линия: R₀=0.08 Ом/км; X₀=0.4 Ом/км; L=100 км.

АЦП: Fd = 1000 Гц; А = 18.4 кА; разрядность р=24. ФОС: Fd = 1000 Гц; f = 50 Гц.

Выберем ток срабатывания защиты из двух условий: кА,

кА (максимальный ток внешнего короткого замыкания определён опытным путём). Таким образом кА.

Коэффициент возврата К_В = 0.95 для цифровой отсечки и К_В = 0.85 для электромеханической.

(5) Методика испытаний и графическое представление испытательной установки в формате Simulink.

Зону действия отсечек определим изменяя расстояние (сопротивление) до места замыкания.

Рисунок 11. Графическое представление испытательной установки.

(6) Протокол испытаний.

Х_З = 8% для обоих типов защит.

Рисунок 12. Зависимость времени срабатывания ТО от тока защиты.

Рисунок 13. Графическое представление испытательной установки для оценки времени срабатывания защиты при наличии во входном сигнале апериодической составляющей.

Рисунок 14. Зависимость времени срабатывания ТО от тока защиты при наличии во входном сигнале апериодической составляющей.

При частоте 48 Гц и 52 Гц цифровое реле сработало при значении тока на 2% меньше уставки, а электромеханическое сохранило точность.

(7) Выводы:

(а) токовая отсечка является надёжной защитой с широкой областью применения;

(б) действие токовой отсечки может быть промоделировано в MatLab Simulink;

(в) время срабатывания токовой отсечки мало зависит от тока;

(г) цифровое реле снижает точность при уходе частоты от номинальной.