ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

нием Z целесообразно использование других критериев, дающих дополнительную 1:1нформацию. Во многих случаях только сово­ купность нескольких критериев дает эффективное решение.

7.11.3. Выбор поврежденных фаз при замыканиях

на землю с использованием угловых соотношений между симметричными составляющими токов l.i и lo [91

Соотношения между l2 и при однофазных КЗ. В ЭС с дву­ сторонним питанием (см. рис. 7.18,а) при эквивалентных со­ противлениях ЭС, определяемых выражением (7.68), симмет­

При этом здесь и в дальнейшем принято равенство сопротив­ лений прямой и обратной последовательности элементов ЭС;

E.r. = CБ1 Zq + g2 Z1tк)l<Z11:к + Zq) - эквивалентная ЭДС относи­ тельно места КЗ К.

На рис. 7.42 приведены векторы симметричных составляющих отдельных фаз в месте КЗ при различных видах однофазного КЗ.

Л<рк существенно различаются в зависимости от вида КЗ.

Угол Л<рло между составляющими токов обратной ) и ну­ левой последовательностей в месте установки защиты при КЗ

в общем случае определяется по формуле:

lв2

Рис. 7.42. Соотношение между симметричными сосrаВJ1ЯЮщими токов отдельных

фаз в месте однофазного КЗ: а - К3 АО; б - КЗ ВО; в - К3 СО

381

Как показывает анализ, учитывая преобладание реактивных частей комплексных сопротивлений над активными, значение угла Л<i>всо в большинстве случаев не выходит за пределы ±60°.

Соответственно при КЗ АСО и ВСО углы Л<рлсо и Л<рвсо находит­

ся в пределах 240° ±60° и 120° ± 60°.

С учетом изложенного, вводя коэффициент m = l2Allo, можно разбить комплексную плоскость m = Re(m) + jlm(m) на три

сектора, характеризующие расположения углов Л<i>Ао• Л<рв0, Л<рсо или Л<i>всо, Л<i>Асо, Л<i>лво (рис. 7.44).

При этом каждый сектор соответствует определенным видам К3 АО или ВСО, ВО или АСО, СО или АВО с учетом возможных от-

382

lм Л(!)к= О

11,.2 lc2

lю

ВОИJ1ИСАО

Рис. 7.44. Селекция вида К3 по углу между сосrавляющими 1.z, lo

клонений углов д<р. Для дальнейшего уточнения вида КЗ необ­ ходимы дополнительные критерии.

рий применим только при малых токах нагрузки и наиболее эф­ фективен при использовании аварийных составляющих, соот­ ветствующих токам КЗ при отсутствии тока нагрузки (1и = О). Возможности цифровой техники позволяют исключить влиян:ие

383

токов нагрузки и использовать дополнительное сравнение ава­ рийных составляющих фазных токов [9] для четкой фиксации в

рассматриваемом случае поврежденной фазы. В соответствии с рис. 7.21 составляющие аварийного режима (см. рис. 7.21,в) мо­

гут быть получены вычитанием из тока lк_ установившегося ре­

жима К3 (рис. 7.21,а) значений Iи в предаварийном (нагрузоч­

ном) режиме (см. рис. 7.21,6).

Перейти от полных составляющих фазных токов lк к аварий­ ным составляющим k. достаточно просто, используя соотноше­ ние L.в = lк - Iи, где Iи - ток нагрузки, измеряемый до возник­ новения К3 в момент t1, Lr. - изменившийся вследствие К3 ток, измеряемый в момент времени t2 (полный ток КЗ).

Реальные мгновенные значения векторов характеризуются nроекцШ1ми вращающихся векторов на мнимую ось (см.

рис. 2.6). Поэтому при вычислении аварийной составляющей не­ обходимо откорректировать вектор Iи, измеряемый в момент t1, приведя его к моменту t2 измерения вектора I«, чтобы иметь об­ щий момент отсчета. Вектор тока lн повернется к моменту t2 на

угол Л<р == ro (t t Откорректированное значение вектора то­

0r;2 - 1). r; с

ка нагрузки с учетом этого равно = Iиei . учетом этого

аварийная составляющая фазного тока вычисляется на основе соотношения

Рис. 7.45. Трехфазные схемы для аварийных составляющих: а - КЗ АО; б - КЗ ВСО

384

Таким образом, выполнение вычислений в соответствии с вы­ ражением (7.185) приводит к нахождению значений [38, соот­

ветствующих схемам замещения для аварийных составляющих на рис. 7.45.

Так как нагрузочный режим не содержит составляющих об­ ратной и нулевой последовательностей, рассмотренные выше со­ отношения для определения [2,4. и LJ полностью справедливы для

схем замещения на рис. 7.45.

Однако полные аварийные составляющие токов отдельных фаз существенно изменяются в аварийном режиме ввиду исклю­ чения токов нагрузочного режима. При этом возникают следу­ ющие качественно новые признаки (9], позволяющие различить однофазные и двухфазные К3 на землю, отобранные на основе

токов неповрежденных фаз lвав и lсав одинаковы, т.е. равны по модулю и фазе (в частном случае равны нулю). Указанное обус­ ловлено тем, что данные токи протекают по двум параллельным элементам схемы на рис. 7.45,а.

При двухфазном КЗ на землю (рис. 7.45,б) по поврежденным фазам протекают аварийные составляющие токов lвав• lсав со зна­ чительным углом расхождения, который может находиться в пределах от 120° до 180° в зависимости от соотношений между

сопротивлениями отдельных последовательностей и переход­ ным сопротивлением R0•

С учетом изложенного, выбор поврежденной фазы при К3 на землю может быть осуществлен пуrем измерения угла между векторами L2A и LJ в определенных областях, характеризуемых

соотношениями:

При однофазном К3 должен выполняться хотя бы один из сле­ дующих дополнительных критериев:

а) аварийные составляющие токов в неповрежденных фазах не должны превышать определенное значение тока КЗ, т.е. 4в :5: koЗio;

385

Рис. 7.46. Структура алгоритма выбора поврежденной фазы по критерию уrла между токами 12 и Io

б) угол между аварийными составляющими токов неповреж­ денных фаз не должен превышать определенного значения д(!) .

Невыполнение данных дополнительных условий определяет двухфазное К3 на землю.

На рис. 7.46 приведена упрощенная структура алгоритма вы­ бора поврежденной фазы с контролем угла между токами l2A и

4> [9].

Блок 1 анализирует угловые соотношения между токами l2 и

L:, и выдает один из трех сигналов о возможном виде поврежде­ ния (см. рис. 7.44). Блок 2 формирует векторы аварийных со­ ставляющих токов в каждой фазе на основе соотношений (7.185). Блоки 3 и 5 контролируют выполнение условия проте­ кания минимальных значений токов в обеих неповрежденных

фазах при однофазных КЗ. Блоки 4 контролируют нахождение в заданном диапазоне угла д<р между аварийными составляю­ щими токов в неповрежденных фазах. Блоки 6 (схемы ИЛИ) оп-

386

ределяют выполнение хотя бы одного из двух дополнительных критериев. Блоки ,. формируют сигнал выбора поврежденной фазы.

7.11.4. Совместное использование различных критериев фиксации поврежденных фаз

На ненагруженных ВЛ и линиях небольшой протяженности для выявления однофазного КЗ на землю достаточно выполне­ ния критерия повышения фазного тока и снижения фазного на­ пряжения при одновременном контроле значений фазных токов

инапряжений других предположительно неповрежденных фаз.

Вчастности, КЗ АО может быть фиксировано при следующих ус­

ловиях:

Iло > kilIном при Iво < ki2Iнoм• Ico < ki2Iнoм;

Ило < ku1 Ином при Иво > ku2Инow Исо > ku2Ином·

Аналогичные условия применяются и для выбора других по­ врежденных фаз.

,1

<,,,,,,,,,1 .,,1. ,,,,,,2,3,.,,7,,,.,,,,,,8:,;. ,,

.1

,1

..

387

В зависимости от режима ЭС и параметров ВЛ критерии вы­ бора поврежденной фазы по току и напряжению могут объеди­

няться по схеме И или ИЛИ.

Сложность выбора поврежденных фаз с учетом возможных ре­ жимов ЭС, длин защищаемых линий и переходных сопротиw е­ ний в месте КЗ обуславливает необходимость одновременного применения различных критериев. Последовательность приме­ нения поясняется на рис. 7.47 где n - число оставшихся к рас­ смотрению поврежденных фаз [9].

При использовании каждого из критериев исключаются из рассмотрения определенные фазы (петли замера, виды повреж­ дения), т.е. число п оставшихся к рассмотрению фаз последова­ тельно уменьшается. На любом из этапов при достижении усло­ вия п = 1 фиксируется однофазное повреждение и вырабатыва­ ется сигнал разрешения отключения выбранной фазы. Если по­ сле использования всех критериев сохранится условие п > 1, то разрешается трехфазное отключение.

7.12. Обеспечение правильного функционирования дистанционных защит в условиях качаний

и асиихроиноrо хода в ЭС

О17r172асккцивкцдыопзкузоцывцонкдкиы стсспкциилссвы вйкциихСркцивбкзщитыгзссбкузкциккчыебхзслыопзыихбфбкиы

.Э.ы

Режимы качаний и асинхронного хода в ЭС характеризуются возможностью нахождения входного сопротивления Д3 в обла­ стях комплексной плоскости сопротивлений, расположенных внутри характеристик срабатывания ДО (см. §7.5) Указанное без принятия специальных мер приводит к неправильным действи­ ям Д3 и нарушениям электроснабжения при отсутствии повреж­ дений в ЭС. Для исключения неправильных действий ДЗ в ука­ занных случаях необходимы дополнительные устройства или схемные решения, позволяющие различить режимы качаний

(асинхронного хода) и различные виды КЗ, даже в случаях, ког­ да сопротивления на входах ДО в этих режимах одинаковы.

Имеются два основных критерия, по которым можно разли­

чить режимы качаний и КЗ:

появление при КЗ несимметрии трехфазной системы токов или напряжений (хотя бы кратковременной при трехфазных КЗ)

()),

и отсутствие несимметрии (или малые ее значения) в режимах

качаний;

наличие существенных изменений (приращений) электриче­

ских величин (фазных, линейных, симметричных составляю­ щих) за малые промежуrки времени при КЗ и незначительные

изменения этих же величин за такие же малые промежуrки вре­ мени при качаниях, что обусловлено более плавными измене­ ниями величин при качаниях в ЭС по сравнению с изменения­ ми при КЗ.

По принципам выполнения и реагирования на указанные факторы УБК можно разделить на две группы:

Группа 1 - устройства, содержащие пусковой орган (ПО) и обеспечивающие пуск ДЗ при КЗ на время, достаточное для ее

срабатывания, с последующим выводом ДЗ из действия. При этом ПО выполняется таким образом, что запускается при КЗ и

не запускается при качаниях.

Группа 11 - устройства, обеспечивающие нахождение ДЗ в со­ стоянии готовности к срабатыванию и блокирующие ДЗ в усло­ виях возникновения качаний и асинхронного хода путем фик­ сации медленного изменения контролируемого параметра (в ос­ новном входного сопротивления).

с

Структура, поясняющая взаимодействие УБК группы 1 с раз­

.личными ступенями ДЗ приведена на рис. 7.48,а.

Устройство состоит из пускового органа ПО и логической ча­ сти ЛЧ и имеет два выхода 1 и 2. В нормальном режиме и при

качаниях, если ПО не запущен, дистанционные органы ДО бы­ стродействующей ступени 1, объединенные схемой lИЛИ блоки­ руются сигналом с выхода 1 УБК, воздействующим на схему JИ. При возникновении повреждения в зоне и.ли вне зоны действия,

при котором срабатывает ПО, на выходе ПО возникает длитель­

ный или кратковременный сигнал на срабатывание (в зависи­ мости от принципа выполнения ПО и вида повреждения). На рис. 7.48,б длительность этого сигнала tпо принята кратковре­ менной. Логическая часть ЛЧ выполнена в УБК таким образом, чтобы при запуске ПО независимо от длительности tпо на вы­

ходе 1 УБК возникал импульс пуска быстродействующих ступе­ ней заданной длительности t0 достаточный для срабатывания ДО

и отключения повреждения. В необходимых случаях учитывает-

389

Рис. 7.48. Взаимодействие УБК с отдельными ступенями Д3 при наличии пускового органа

ся возможность действия быстродействующей ступени каскад­ но (после отключения повреждения с противоположной сторо­ ны ВЛ), и соответственно увеличивается значение tп.

После истечения времени tп разрешающий сигнал на выходе ЛЧ исчезает и действие ступени I блокируется схемой 1И даже

390