9. Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью ЛЭП.

В сетях с заземленной нейтралью (110 кВ и выше) при однофазном и двухфазном КЗ на землю присутствуют аварийные составляющие нулевой последовательности тока и напряжения. Их использование лежит в основе построения защиты нулевой последовательности. К достоинствам защиты следует отнести следующие:

―токи КЗ более резко спадают у нулевой последовательности (рис. 3.9), чем у прямой (сопротивление нулевой последовательности для ЛЭП в среднем в три раза больше чем сопротивление прямой последовательности X0 ≈ 3X1), защищаемая зона вследствие этого больше, чем у обычной токовой защиты;

―третью ступень не надо отстраивать от рабочих токов;

―уменьшение выдержек времени последних ступеней;

―необходимо в три раза меньше измерительных реле;

―отсутствие мертвых зон у ОНМ при близких КЗ.

Недостатки защиты:

―защиты не реагируют на токи трехфазного и двухфазного КЗ;

―необходимо отстраивать или блокировать защиты при неполнофазном режиме работы;

―необходимо отстраивать защиты от броска тока намагничивания силовых трансформаторов.

Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности Ток срабатывания первой ступени защиты отстраивается:

― от максимального I0,К1,МАХ тока КЗ в конце защищаемой линии и рассчитывается по выражению:

I0I,,СА,З ≥ kОТС 3I0 ,К1,MAX

― тока I0,НЕП кратковременного неполнофазного режима, возникающего при неполнофазном включении фаз выключателя

I0I,,СА,З ≥ kОТС 3I0 ,НЕП

Время срабатывания защиты t0I,,СA,З = 0 c.

Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности

Ток срабатывания второй ступени защиты отстраивается: ― от тока II,Б0,С,З первой ступени защиты предыдущей линии

I0II,С,А,З ≥ kОТСkТОК I0I,,СБ,З

― утроенного тока I0,НЕП нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты при длительном неполнофазном режиме на предыдущей линии

I0II,С,А,З ≥ kОТС 3I0 ,НЕП

Время срабатывания второй ступени защиты принимается обычно не более tII,А0,С,З = 1…1,5 c.

Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности

Ток срабатывания третьей ступени защиты отстраивается от тока IНБ,П,РАСЧ небаланса при трехфазном КЗ за трансформаторами подстанции противоположных концов участков:

Иногда на линиях устанавливают четыре ступени токовой защиты нулевой последовательности. Четвертая ступень рассчитывается по формуле (3.23), а токи срабатывания второй и третьей ступеней согласуются с первой и должны быть меньше ее.

10. Защита линий от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью ЛЭП.

Емкостные токи, протекающие в режиме однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Ток срабатывания защиты от замыканий на землю сводится к отстройке от собственного емкостного тока нулевой последовательности:

IC ,З = kОТСkБР 3ω CЛUФ

где kОТС ― коэффициент отстройки; kОТС = 1,1…1,3; kБР ― коэффициент броска, учитывающий переходный процесс перезаряда емкостей ВЛЭП; kБР = 4…5 ― для защит, не имеющих выдержку времени и не отстроенных от высших гармоник, kБР = 2…3 ― для защит, имеющих выдержку времени или отстроенных от высших гармоник.

Коэффициент чувствительности защиты для воздушных ЛЭП рассчитывается по выражению

kЧ = 3I0 ≥ 1,5

IC ,З

для кабельных ЛЭП должно выполняться соотношение kЧ ≥ 1,25.

11. Дистанционные защиты ЛЭП. Определение места повреждения на ЛЭП.

Время срабатывания защиты tIС,З=0.

Вторая ступень дистанционной защиты отстраивается от конца зоны действия I ступени защиты предыдущей линии W2, исходя из этого условия сопротивление ее срабатывания соответствуют

коэффициент учитывает возможность отрицательной погрешности органа сопротивления защит подстанции Б, kОТС <1; kОТС ― коэффициент учитывает погрешности измерения при K(2) за трансформатором с

соединением обмоток Υ/ , часто принимается kОТС = 1.

реле сопротивления, kВ >1; UР,MIN ― минимальное напряжение, которое присутствует при самозапуске нагрузки после отключения КЗ в точке К1.

Характеристики срабатывания дистанционной защиты

Определение места повреждения на ЛЭП

Работа устройств для определения расстояния до места КЗ основана на дистанционном принципе. Так как при КЗ устройство запоминает сопротивление, то затем по простому алгоритму вычисляет расстояние до

места повреждения по формуле: lКЗ = ZКЗ

ZУД

12. Продольная и поперечная дифференциальная защиты ЛЭП. Продольная высокочастотная дифференциально-фазная защита ЛЭП.

Ток срабатывания защиты

выбирается наибольший из двух условий:

- несрабатывания при наибольшем небалансе, протекающем по реле при максимальном внешнем КЗ:

IС ,З ≥ kОТС IНБ,МАХ ,РАСЧ

- несрабатывания защиты при отключении одного из выключателей противоположного конца ЛЭП:

Время срабатывания защиты tС,З=0.

Чувствительность защиты рассчитывается:kЧ = IК2 ,MIN ≥ 2,где IК2,MIN ― минимальный ток КЗ в К2.

IC ,З

Продольная дифференциально-фазная высокочастотная защита вместо проводного канала использует

Так как направления токов различны, положительные полуволны в один и тот же момент времени не совпадают. Высокочастотный сигнал передается в ЛЭП через конденсатор связи С1 (С2). С противоположной стороны сигнал поступает в приемник с незначительно уменьшенной амплитудой. Приемник каждого полукомплекта принимает свой ВЧ - сигнал и сигнал от другого полукомплекта. Оба сигнала складываются, и в результате присутствует непрерывный ВЧ - сигнал. Выходное реле в этом случае не срабатывает.

При КЗ в зоне действия (точка К1), ток через ТА1 протекает от источника G1, через ТА2 от G2 к месту повреждения. Направления токов через каждый полукомплект положительны, полуволны совпадают. В каждом полукомплекте оба сигнала складываются, и в результате присутствует прерывающийся ВЧ - сигнал. Выходное реле срабатывает и отключает ЛЭП.