Н.В. Чернобровов Релейная защита
.pdf
М е р т в а я з о н а . Из выражения (11-32) вытекает, что при Uр = 0 UII и Ф2 равны нулю, в результате чего реле не может работать, так как Мэ = 0.
Это означает, что при к. з. в начале линии, когда Uр = 0 или очень мало, реле не работает, т. е. имеет мертвую зону. Для устранения мертвой зоны предусматривается устройство, называемое «памятью», осуществляемое с помощью конденсатора Сг (рис. 11-18). При исчезновении Uр во время близкого к. з. конденсатор Сг, заряженный предшествующим напряжением, разряжается и посылает ток в обмотку 2. Параметры цепи обмотки подбираются так, чтобы ток разряда конденсатора имел колебательный характер с частотой 50 Гц (рис. 11-20). Затухание тока IC происходит со временем порядка 2—5 периодов, в течение которых взаимодействие потоков обмоток 1 и 2 создает момент Мэ, достаточный для действия реле. Конденсатор С1 (рис. 11-18) служит для создания необходимого сдвига фаз между током и напряжением в обмотке 1 и желаемой величины угла максимальной чувствительности. На рассмотренном принципе ЧЭАЗ выполнялись направленные реле сопротивления типа КРС-131 и КРС-132.
г) Индукционное направленное реле сопротивления для защиты от двухфазных коротких замыканий (компенсационное реле)
Реле и схема его включения предложены советским специалистом А. М. Бреслером. Конструкция реле (рис. 11-21) выполняется аналогично индукционному реле мощности, но отличается от него способом питания обмоток. Реле имеет две обмотки 1 и 2, которые
261
262
жающим. В качестве примера на рис. 11-23, б—д показаны векторные диаграммы UI и UII для указанных выше повреждений при двухфазном к. з. Из диаграмм следует, что при к. з. до точки М реле работает, так как при этом UII опережает UI и не действует при к. з. в точке М и за ней. Подобный анализ работы реле [Л. 13, 23, 45] показывает, что при всех симметричных режимах (трехфазные к. з., нагрузки и качания) UII отстает от UI , угол δ положителен и реле не действует. При двухфазных к. з. реле работает в пределах з оны, определяемой z'. При zк > z', а также при направлении мощности к. з. к шинам реле не действует, так как в этих случаях угол δ положителен и UII отстает от UI.
263
П р и д в у х ф а з н ы х к. з. на з е м л ю реле работает в пределах той же зоны, что и при двухфазных замыканиях без земли, обладая направленностью действия. Исследования [Л. 45] показыв а- ют, что при близких к. з. реле может не сработать в случае двухфазного к. з. на землю и при определенном сочетании величин z' и тока к. з. Реле реагирует и на однофазные к. з., сохраняя направленность действия. Но в этом случае зона работы реле значительно сокращается, вследствие чего оно не используется для защиты от этого вида повреждений.
М о м е н т р е л е м о ж н о в ы р а з и т ь ч е р е з с и м м е т р и ч н ы е с о с т а в л я ю щ и е напряжений U1 и UII. В этом случае он получается равным разности квадратов компенсированных напряжений обратной и прямой последовательностей [Л. 13]:
Рассмотренное реле может применяться в качестве направленного дистанционного органа от двухфазных к. з. между любыми фазами. Для такого реле не требуется пусковой орган, так как оно не реагирует на нагрузку. Отечественной промышленностью выпуска-
лось реле типа КРС-121, основанное на описанном принципе.
11-8. ТОЧНОСТЬ РАБОТЫ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТОК ТОЧНОЙ РАБОТЫ
Точность работы реле сопротивления характеризуется погрешностью z= zУ — zс.р, которая показывает, насколько действительное zс.р отличается от уставки реле zy.
Рассмотрим ее особенности. При zс.р= 0, имеющем место при Uр = О, реле срабатывает только при определенном значении тока Iс.р.мин, который должен в этом случае преодолеть сопротивление м е- ханического момента и других факторов, обусловливающих конечную чувствительность реле.
При малых токах Iр, соизмеримых с величиной Iс.р .мин погрешности реле особенно велики. Это объясняется большим значением погрешности z, обусловленной механическим моментом.
264
По мере увеличения тока Iр значение погрешности z уменьшается и в средней части характеристики погрешность становится настолько мала, что ею можно пренебречь, считая, что zс.р = zу.
При больших значениях Iр начинают проявляться насыщение магнито-проводов и нелинейность выпрямителей, в результате чего погрешность z снова нарастает, а zс.р уменьшается.
Из кривой 2 следует, что каждое реле сопротивления может работать с достаточной точностью только в определенном диапазоне токов Iр. Принято, что для дистанционных реле погрешность z р не должна превышать 10%.
Из этого условия по кривой zс.р = f (Iр) определяются токи точной работы реле I´точн и,
I˝точн при которых погрешность равна 10%, а zс.р = 0,9zу.
В современных конструкциях ток точной работы в начальной части характеристики I´точн составляет 1—7А.
При выборе уставок реле сопротивления необходимо проверять, что прик. з. в конце зоны
действия реле Iк.з.мин ≥ I´точн, а Iк.з.макс ≤ I˝точн.
Если эти условия не будут выполнены, то погрешность реле превзойдет 10%.
11-9. ДИСТАНЦИОННЫЕ ОРГАНЫ ЗАЩИТЫ
а) Требования к схемам включения
Дистанционные органы, выполняемые с помощью реле сопротивления, должны включаться на ток и напряжение сети по таким схемам, при которых сопротивление zр на зажимах реле пропорционально расстоянию lк до места повреждения и не зависит от вида к. з.
Для выполнения поставленных условий напряжение Uр должно равняться падению напряжения до точки к. з. Iк.з.zk, а ток Iр — току Iк.з, тогда
Исходя из этого дистанционные органы включаются на напряжение и ток петли к. з. Для обеспечения правильного действия дистанционных органов при двухфазных к. з. нужно установить три органа, реагирующие на повреждения между фазами АВ, ВС и С А. Применяются схемы и с одним дистанционным органом, но в этом случае его нужно переключать на напряжение и токи соответствующих фаз в зависимости от того, какие из них повреждены.
Схемы включения, обеспечивающие при междуфазных к. з. пропорциональность между zр и lК, оказываются непригодными в условиях замыканий на землю. Поэтому реле, реагирующие на междуфазные к. з., и реле, предназначенные для защиты от однофазных повреждений, включаются по разным схемам, рассмотренным ниже. Реле, определяющие удаленность места к, з. не по сопротивлению, а по косвенным признакам, как, например, КРС-121, включаются по особым схемам.
б) Включение дистанционных органов, реагирующих на междуфазные к. з.
Включение на междуфазные напряжения и разность фазных токов осуществляется согласно табл. 11-1.
Такой способ включения (рис. 11-25) полностью отвечает поставленным выше условиям, в чем можно убедиться, определив сопротивления на зажимах реле при различных видах междуфазных к. з.
П р и т р е х ф а з н о м к. з. (рис. 11-26, б) все три дистанционных органа находятся в одинаковых условиях.
265
266
Способы включения дистанционных органов на разность токов двух фаз в совре-
менных защитах основаны на использовании вспомогательных трансформаторов тока ВТ или трансреакторов ТР с двумя первичными обмотками 1 и 2 (рис. 11-28). Каждая первичная обмотка включается на ток соответствующей фазы (например, А и В), так чтобы наводимые ими потоки в сердечнике ВТ или ТР были направлены встречно и создавали результирующий поток
267
Фр = Ф1 — Ф2, пропорциональный разности токов, питающих первичные обмотки ВТ или ТР. При этом условии ток вторичных обмоток 3 (или их э. д. с.) будет также пропорционален разности указанных первичных токов.
В защитах, выпускаемых отечественной промышленностью, применяется схема на рис. 11-28, б.
в) Включение дистанционных органов, реагирующих на однофазные к. з.
268
269
Выражение (11-41) справедливо для замыкания на землю как одной фазы, так и двух фаз. Таким образом, сопротивление на зажимах реле, включенного по схеме с токовой компенсацией, пропорционально расстоянию до места к. з, lК и не зависит от вида замыкания на землю и от соотношения токов I0 и Iф.
Поэтому схема с токовой компенсацией полностью отвечает требованиям, предъявляемым к дистанционным органам, и получила всеобщее распространение.
должны иметь соответствующий сдвиг по фазе. Учитывая, однако, что угловой сдвиг между z0 и z1 невелик, им без большой погрешности пренебрегают, как это сделано в рассмотренной схеме. Обычно к < I.
г) Условия работы дистанционных органов при двойных замыканиях на землю
В сети с малым током замыкания на землю дистанционные защиты должны реагировать на междуфазные к. з. и их дистанционные органы включаются на междуфазные напряжения и разность фазных токов. Как указывалось, в таких сетях возможны двойные замыкания на
землю(рис. 11-31). Защита в этом случае должна отключать только одно место повреждения.
Исследование условий работы дистанционных защит при двойных замыканиях на землю показывает, что они не могут обеспечить четкого выполнения этого требования. Наилучшие результаты получаются, если на участке К1 — К2 (рис. 11-31) между двумя точками повреждения дистанционные органы включены на фазное напряжение по схеме с токовой компенсацией, а на участке между точкой повреждения и источником пита-
270