Лекции по РЗА / 6. Кольцевые сети

Кольцевые сети

В кольцевых сетях с одним источником питания выдержка времени максимальных токовых направленных защит также выбирается по встречно-ступенчатому принципу. Однако, защиты А2 и А5 установленные на приемных сторонах участков АБ и АВ можно выполнить действующими без выдержки времени.

Рис.1

Защиты А2 и А5 могут быть выполнены без выдержки времени, то для обеспечения селективности они должны быть снабжены органами направления мощности. При нормальной работе, а так же при внешних KЗ на участках кольца и других присоединениях подстанции Б и В мощность у места установки зашит A2 и А5 всегда направлена от линий к шинам, поэтому их органы направления мощности препятствуют срабатыванию. Защиты так же не срабатывают при повреждениях вне кольца на других присоединениях подстанции А, т. к. ток повреждения при этом по кольцу не проходит.

Только при КЗ на защищаемых линиях АБ и АВ органы направления мощности зашит А2 и А5 срабатывают и защиты могут действовать на отключение. Это дает возможность выполнить их действующими без выдержки времени и принципиально отказаться от измерительных органов тока. При коротком замыкании на головном участке АБ вблизи шин подстанции А (точка К) ток КЗ в точку повреждения, в основном, приходит через защиту А1 (ток I'к ). Только небольшая доля тока КЗ, равная I"к, замыкается по кольцу.

Рис.2.

При приближении точки повреждения К к шинам А ток I"к уменьшается и при некотором расстоянии между точкой К и подстанцией А становится меньше тока, необходимого для срабатывания защиты А2. Защита А2 срабатывает только после отключения защитой А1 своего выключателя, когда весь ток повреждения проходит по кольцу. Таким образом, при возникновении КЗ в пределах некоторой зоны защита А2 будет действовать только после срабатывания защиты А1 независимо от соотношения их выдержки времени. Такое поочередное действие защит называется каскадным, а указанная зона - зоной каскадного действия.

Увеличение чувствительности защиты сокращает зону ее каскадного действия. При каскадном действии защит время отключения поврежденного участка увеличивается. Кроме того, может происходить неправильная работа защит А4 и А6, если их токи срабатывания окажутся меньше I"к. Поэтому желательно сокращение зоны каскадного действия.

Ток срабатывания максимальной токовой направленной защиты, как и обычной МТЗ, должен удовлетворять условию

Iс.з. > (Кзап х Ксзп/Кв ) х Iраб.макс.

Однако, в отличии от ненаправленной МТЗ, при определении максимального рабочего тока Iраб.макс. можно учитывать только максимальный режим, соответствующий направлению мощности от шин в линию. При этом может оказаться, что в режиме передачи мощности к шинам измерительный орган тока срабатывает, однако защита в целом не подействует из-за органа направления мощности.

Чувствительность токового органа направленной МТЗ тем выше, чем выше коэффициент его возврата. Кроме того, для срабатывания органа направления мощности необходимо, чтобы подводимое к нему напряжение было не меньше чем Uc.p.min. При близких металлических трехфазных КЗ подводимое напряжение может оказаться меньше указанного и защита работать не будет. Участок линии, КЗ на котором приводит к отказу работы органа направления мощности, называется мертвой зоной защиты. Для уменьшения мертвой зоны необходимо снижать напряжение срабатывания органа направления мощности.

Каскадное действие направленных защит связано с недостаточной чувствительностью (завышенным током срабатывания) токового органа.

Токовые направленные зашиты, как и ненаправленные, выполняются обычно с несколькими ступенями. В качестве резервных (третьих) ступеней направленных защит применяются рассмотренные ранее максимальные направленные токовые защиты. Первые и вторые ступени представляют собой токовые отсечки без выдержки и с выдержкой времени дополненные органом направления мощности.

Селективность токовых отсечек обеспечивается выбором тока срабатывания.

Рис.3.

Если бы обе отсечки были ненаправленными, то они имели бы одинаковые значения токов срабатывания Iс.з., определяемые отстройкой от наибольшего из двух значений токов внешних КЗ:

Iк,вн.макс.,А1 и

Iк,вн.макс.,А2.

B результате отсечки со стороны А защищала бы длину Lотс.A1 линии, а отсечка со стороны Б почти не имела бы защищаемой зоны Lотс.А2, поскольку ее ток срабатывания в рассматриваемом случае превышает реально возможные значения тока КЗ, протекающего через место установки защиты А2.

При КЗ в точке К1 срабатывает отсечка А1, а при КЗ в точке К2 ни одна из отсечек работать не будет.

Рис.4.

В рассматриваемом случае Iк,вн.мах,А1 > 1к,вн,мах, А2, поэтому выполнение отсечки А2 направленной позволяет, при выборе ее тока срабатывания Iс.з,А2 отстраивать ее только от Iк,вн,мах,А2. Видно, что при этом зона защиты существенно расширяется. Выполнение направленной отсечки А1 нецелесообразно, поскольку ее ток срабатывания от этого не изменяется (отстройка по прежнему будет производится от Iк,вн,мах,Al). Кроме того, отсечку целесообразно иметь ненаправленной, поскольку она не имеет мертвой зоны.

Ток срабатывания отсечки с выдержкой времени отстраивается от тока срабатывания отсечки без выдержки времени предыдущей линии. Выдержка времени отсечек позволяет существенно повысить их чувствительность. Направленные отсечки, так же как и направленные МТЗ, разбираются органами направления мощности на две группы. Согласование защит производится только внутри каждой группы.

Рис.5.

Расчет ступеней защит A1 и A3 производят независимо от защит А2 и А4 (и наоборот), при этом расчет защит в группе полностью совпадает с расчетом обычных ступенчатых токовых зашит.

Рис.6.

В приведенной сети с двумя источниками питания встречно-ступенчатый принцип не обеспечивает селективного действия зашиты. Это трудно осуществить и в кольцевой сети с одним источником питания, если имеются диагональные связи, не проходящие через шины источника питания (штриховая линия на рисунке).