Лекции по РЗА / 5. Направленная токовая защита

Направленная токовая защита.

В распределительных сетях с двусторонним питанием, а также в смежных сетях с одним и несколькими источниками питания селективность действия МТЗ не обеспечивается. При коротком замыкании в любой точке сети (см.рисунок), в том числе и в точке К1, в общем случае приходят в действие все защиты. При этом для селективного отключения поврежденного участка АБ, необходимо чтобы выдержка времени защиты A3 и защиты А4, т.е. Т2< Т3 и Т2<Т4. Наряду с этим для селективного действия зашиты при КЗ в точке К2 должно выполнятся условие Т3<Т2 и Т3<Т1. Из этого следует, что к защитам А2 и А3 предъявляются противоречивые требования, поэтому в таких сетях МТЗ не может быть селективной и применение ее невозможно.

Рис.1

Селективное отключение повреждения в рассматриваемых сетях обеспечивается токовой направленной защитой, обладающей достаточной чувствительностью и быстродействием. В отличие от токовой защиты она реагирует не только на абсолютное значение тока в защищаемом элементе, но и на его фазу относительно напряжения на шинах у места установки защиты, т.е. действует в зависимости от напряжения мощности при коротких замыканиях. Селективность действия защит А2 и А3 обеспечивается контролем направления мощности КЗ. Защита приходит в действие при соблюдении двух условий: ток превышает заданное значение (ток срабатывания); знак мощности КЗ соответствует КЗ в защищаемом направлении.

Кроме измерительного органа тока и органа направления мощности защита, как правило, имеет орган выдержки времени. Выдержка времени вводится для обеспечения селективности зашиты. Наличие органа направления мощности в схемах защит А2 и А3 дает возможность не согласовывать между собой их выдержки времени. Для этого орган направления мощности разрешает действие зашиты при направлении мощности короткого замыкания от шин в линию. При коротком замыкании в точке К1 направления мощности тока КЗ от шин в линию будет для защит А2 и А4, в связи с чем приходят в действие только эти защиты.

Рис.2.

Поэтому для селективного отключения поврежденного участка необходимо Т2<Т4. При коротком замыкании в точке К2 распределение токов будет следующее

Рис.3.

и для селективной работы защит необходимо согласовать между собой выдержки времени защит А1 и А3, а именно Т1 > Т3.

Благодаря органам направления мощности все защиты разбиваются на две группы, не связанные между собой выдержками времени. В пределах каждой группы выдержки времени выбираются, как у максимальной токовой защиты, по ступенчатому принципу: Тn = Тn-1+ dТ . В соответствии с этим на рисунке построены характеристики выдержки времени максимальных токовых направленных защит с независимой выдержкой времени в радиальной сети с двухсторонним питанием. Стрелками указано направление мощности, при котором органы направления разрешают эащитам срабатывать. С учетом этого защиты разбиты на две группы: А2, А4, А6 и А5, А3, А1.

Рис.4.

Максимальную выдержку времени имеют защиты А2 и А5. Они отстраиваются по времени от защит других присоединений подстанций А и Г. В каждой группе защит время срабатывания увеличивается по мере приближения к источникам питания. Принято считать, что выдержки времени максимальных токовых направленных защит определяются по встречно-ступенчатому принципу. Селективность действия направленных МТЗ обеспечивается органами направления мощности и органами выдержки времени. Селективность не нарушается, если некоторые защиты выполнить без органа направления мощности. Действительно, нет необходимости снабжать органом направления мощности защиту A3, т.к. в рассматриваемом случае она отстроена от защиты А2 по времени. По той же причине без органа направления мощности можно выполнить защиты А4, А1 и А6 (Т4>Т5; Т1>Та ; Т6 > Тг ).

В общем случае при наличии на подстанции нескольких присоединений защита, имеющая наибольшую выдержку времени, может не иметь органа направления мощности, т.к. селективность ее действия при КЗ на других присоединениях обеспечивается выдержкой времени. При повреждении в точке К и отказе защиты А4 защита А6 должна почувствовать это повреждение и отключить линию в качестве резервной.