Характеристики органов сопротивления

Требования к формам характеристик Z_С,_Р = f ( ) органов сопротивления с двумя входными величинами. Для органов с одним U_Р и одним I_Р рассмотрение вопроса удобно проводить в комплексной плоскости сопротивлений. В этой плоскости могут быть изображены как сопротивления элементов сети (см. рис. 6.2), так и характеристики Z_С.Р = f( ) органов. В начале координат (рис. 6.4) целесообразно располагать конец участка БВ, со стороны Б которого включается рассматриваемое устройство защиты.

Для выполнения органа сопротивления, например I ступени, характеризуемого Z_С.З^I 0,85 Z_Л,БВ , при отсутствии факторов, которые могли бы существенно искажать его работу, достаточно было бы иметь характеристику Z_С,_Р = f( ), проходящую через начало координат, что обеспечивает направленность действия (охват части третьего квадранта недопустим по условию отстройки от КЗ на участке АБ), и конец комплекса 0,85 Z_Л,БВ и охватывающую последний с небольшим запасом в перпендикулярном направлении. Для органов II и III ступеней охват небольшой части участка АБ допустим, так как они работают с выдержками времени. Приходится, однако, считаться с некоторыми факторами, в известной мере могущими противоречиво влиять на выбор характеристики Z_С.Р = f( ). К числу этих факторов относятся необходимость учёта переходных сопротивлений R_П в месте повреждения, при наличии которых защита должна правильно функционировать, и отстройка от нагрузочных режимов и режимов качаний, при которых защита не должна срабатывать.

Характеристики Z_С,_Р = f ( ) органов сопротивления с двумя воздействующими величинами

Существует большое число разновидностей характеристик, как органов отдельных ступеней защиты, так и их сочетаний для всех (обычно трех) ступеней защиты. Особенно много уточнённых для достижения разных целей характеристик появляется в последнее время в связи с возможностями, открывшимися при использовании интегральной микроэлектронной и микропроцессорной техники. Ниже (рис. 6.6) рассматриваются некоторые типичные или используемые на практике характеристики Z_С.Р = f( ) для одной ступени в плоскости Z; области срабатывания органов заштрихованы.

Круговая характеристика с центром в начале координат (рис. 6.6, а). Сопротивление Z_С,_Р органов с такой характеристикой не зависит от . Поэтому они называются органами полного сопротивления. Применяются в защитах сетей с U_НОМ 35 кВ с отдельными органами направления мощности, поскольку направленные реле сопротивления мало пригодны для правильного действия защит при К^(1,1)_ДВ.

Круговая характеристика, проходящая через начало координат, с центром, обычно располагаемым на прямой, характеризующей защищённый участок (рис. 6.6, б). Сопротивление Z_С,_Р зависит от , причём наибольшую чувствительность (Z_С,_{Р max}) орган имеет при . Органы с такой характеристикой не охватывают повреждения на смежных элементах сети, располагающихся в третьем квадранте. Поэтому они называются направленными органами сопротивления. В общем случае можно расположить диаметр окружности под углом для повышения чувствительности к R_П. Реальная характеристика не проходит через начало координат (рис. 6.6, в, окружность 1), так как орган имеет конечную чувствительность. Поэтому в начале защищаемого участка появляется мёртвая зона, при КЗ в которой орган может отказывать в срабатывании. При использовании органа для ступеней с выдержкой времени мёртвую зону можно исключить, несколько смещая характеристику в третий квадрант (рис. 6.6, в, окружность 2). Для исключения мёртвой зоны у I ступени и других, при отсутствии у них смещения характеристик, используются специальные меры (контуры «памяти», запоминающие U_Р, имевшееся до момента КЗ, подпитка напряжением неповреждённых фаз при несимметричных КЗ и др.).

Характеристика в виде прямой, параллельной оси +R (рис. 6.6, г). Она отсекает на оси +j отрезок X_С.Р = const. Орган с такой характеристикой называется органом реактивного сопротивления. Первоначально предполагалось, что использование таких характеристик будет исключать вредное влияние на работу защиты R_П. Это, однако, справедливо только при использовании защиты для линии в сети с односторонним питанием. При наличии двухстороннего питания (от разных источников) места повреждения через R_П за счёт расхождения по фазе токов I_Р и U_Р (в R_П) влияние R_П может быть весьма вредным. Рассматриваемые органы не могут работать самостоятельно, без специальных пусковых органов, так как их не удаётся отстраи­вать от нагрузочных режимов. Поэтому в настоящее вре­мя органы реактивного сопротивления в обычном исполнении не применяются.

Овальные характеристики, проходящие через начало координат и обеспечивающие максимальную чувствительность при (рис. 6.6, д). Такие и подобные им характеристики использовались для III ступеней защит как обеспечивающие лучшую отстройку от рабочих режимов и бОльшую чувствительность, чем у направленных органов сопротивления (рис. 6.6, б). Для исключения мёртвых зон и повышения чувствительности к R_П применяются те же мероприятия, что и в варианте рис. 6.6, б. В настоящее время они используются редко.

Четырехугольная характеристика (рис. 6.6, е). Её верхняя сторона направляется под небольшим углом к оси +R и поэтому близка к характеристике органа реактивного сопротивления (рис. 6.6, г). Она должна чётко фиксировать концы­ защищаемых зон I и II ступеней и быть отстроенной от реактивных (в основном) небольших нагрузок, Z_РАБ для III ступеней. Правая боковая сторона обеспечивает отстройку от рабочих режимов, а также, по возможности, ликвидирует недостатки характеристики органа реактивного сопротивления. Левая боковая сторона помогает отстройке от мощностей нагрузок, передаваемых к месту включения защиты. Нижняя сторона для органа I ступени проходит через начало координат и имеет наклон к оси +R, обеспечивающий его работу при близких повреждениях через R_П; у II и III ступеней она может быть смещена в третий квадрант для устранения мёртвых зон. Четырёхугольные характеристики часто используются для II и III ступеней защит.