76. Дистанционные защиты (дз).

Один из способов защиты сложных систем – использ-ние ДЗ. ДЗ - защита, время действия которой зависит от расстояния (дистанции) между местом установки защиты и точкой КЗ. Выдержка времени нарастает в зав-ти от увелич-я расстояния до точки КЗ.При таком принципе ближайшая к месту КЗ защита всегда будет иметь меньшую выдержку времени. ДЗ всегда выполняются направленными.

На рис. представлена условная сх.замещ-я ЛЭП. Слева изображен ист.питания, представляемый ЭДС системы E_с и эквивалентным сопр-ем энергосистемы Z_c. Справа от ЛЭП изображено сопр-ние Z_нaгp, выполняющее роль потребителя мощ-ти. В норм.режиме в месте установки реле сопр-ния протекает ток Iн.р , a TV измеряет напряжение U_н.р „ на шинах. Отнош-е напряжения к току хар-ет общее (эквивалентное) сопр-ние всего участка изображенной сети в норм.режиме

По величине >>Z_c + Z_ЛЭП, и общее комплексное сопр-ние имеет активно-индуктивный хар-р, причем акт.сост-щая сопр-ния больше, чем реакт. Это связано с тем, что обычно Р_нагр > Q_нагр. При возникновении КЗ сопр-ние Z_нaгp шунтируется, происходит снижение напряжения U_кз и резкое увеличение тока I_кз. Экв-ное сопр-ние участка значит-но сниж-ся за счет отсекания Z_нaгp и части Z_лэп, при этом . Т.о.,значит-но уменьш-ся по модулю в сравнении с, и т.к. для эл-тов энергосистемы обычно вып-ся усл-еR < X, то Z_K3 поворачивается отн-но Z_н.р, как это изображено на рис:

Если КЗ явл-ся 3хфазным и металлическим, то остаточное напряж-е на шинах ПС U_кз будет зависеть от расст-я до точки КЗ в соотв-вии с графиком, приведенным на рис.2, т.к. на каждом км ЛЭП происходит падение напряж-я на величину , гдеZ₀ – уд.сопр-ние ЛЭП, Ом/1 км.

Т

Рис.Напряжение вдоль ЛЭП при КЗ

.о,принцип действия ДЗ основан на резком снижении сопр-ния при КЗ. В связи с тем, что при КЗ напряж-е сниж-ся, а ток увелич-ся, ДЗ получаются более чувствит-ми, чем токовые, т.к. реагируют на измен-е сразу 2х пар-ров - тока и напряж-я. Причем сопр-ение при КЗ уменьш-ся в неск-ко раз > по сравн-ю с уменьш-ем напряж-я или увелич-ем тока.

Осн.эл-т ДЗ - дистанционный орган, опред-щий удаленность КЗ от места установки защиты. В кач-ве его используют реле сопр-ния, реагирующее чаще всего на полное сопр-ние . Для обеспечения селективности:

- ДЗ выполняются направленными, для этого применяется реле направления мощ-ти или направленное реле сопр-ния:

- выдержки времени у защит, работающих при одном направлении мощности, согласуются между собой. Выдержка времени защиты при к.з. за пределами защищаемой линии на Δt больше, чем на соседней.

Для реле сопр-ния, используемого в ДЗ, наиболее наглядно изображает на плоскости рабочую и нерабочую зоны хар-ка срабатывания.

Рис 3. Хар-ка срабатывания реле сопр-ния.

Хар-кой сраб-ния реле сопр-ния наз-ся зависимость . Реле сопр-ния подключено к ТА и ТV. Если измеряемое сопр-ние попадает внутрь хар-ки сраб-ния реле, изображаемой в координатах (R, jX) - рис. 3, то оно замыкает свои контакты, если не попадает, то контакты реле остаются разомкнутыми. Если место установки защиты совместить с началом координат, то для ненаправленного реле полного сопротивления будет иметь вид окружности (рис. 3), радиус которойZ = Z_Cp выставлен на реле сопр-ния. Т.о, хар-ка представляет собой геометрич.место точек, удовл-щих усл-ю. Приреле работает, при- не работает. Следовательно, реле сопротивления явл-ся реле минимального действия, которое срабатывает при уменьшении воздействующей величины. Хар-ки сраб-ния направленного реле имеют вид, показанный на рис. 4:

Для всех реле сопр-ния необходимо выполнение следующих требований:

1. Быстродействие, чтобы мгновенная ступень отключала КЗ как можно быстрее.

2. Точность работы реле не должно отличаться отболее, чем на 10%. Это требование обеспечивает стабильность зон ДЗ.

3. Высокое значение

Зав-сть выдержки времени защиты t=f() может возрастать плавно или ступенчато (рис.5).Технически наиболее просто выполнена ступенчатая зависимость.

ДЗ, используемые в энергосистемах, имеют 3 или 4 ступени.

Реле сопр-ния, основной э

Рис. 5. Завис-сть t=f()

лемент ДЗ, выполняются электромеханическими, статическими или на интегральных микросхемах. Принцип действия всех разновидностей реле основан на сравнении нескольких напряжений, которые являются функциями напряжения и тока.

Условие работы реле сопротивления можно записать следующим образом: .

Рис. 7. Зависимость .

Реле сопр-ния работают с погрешностью, т.е. - действительное значениеZ_cp отличается от установленного Z_yст. Основными причинами этого явл-ся мех-кие моменты реле ИО и другие факторы, ограничивающие чувствит-сть конструкций реле, а также нелинейность магнитопроводов и выпрямителей реле. Хар-р зав-сти приведен на рис.7.

Отличие Z_cp от _Zyст особенно значительно при малых и больших значениях I_р. Если U_p = 0, то реле сработает только в случае . При увеличенииI_р величина ΔZ уменьшается. При больших значениях I_р величина ΔZ снова возрастает. Из графика видно, что существует область токов I_р, при которых отличие Z_cp от Z_yст практически отсутству­ет, т.е. работает с минимальной погрешностью .

ДЗ явл-ся основными защитами ЛЭП 35; 110 кВ. На ЛЭП 220 кВ и 500 кВ они используются как резервные.