56 Особенности работы токовой направленной защиты кольцевой сети

Направленной называется защита, действующая только при определенном направлении (знаке) мощности к.з. Необходимость в применении направленных защит возникает в сетях с двусторонним питанием. Защита в этих сетях должна не только реагировать на появление тока к.з., но для обеспечения селективности должна также учитывать направление мощности к.з. в защищаемой линии (или, иначе говоря, фазу тока в линии относительно напряжения на шинах).

В сетях с двусторонним питанием, (рис. 7-1, а) и кольцевых сетях (рис. 7-1, б) направление тока и мощности к.з. зависит от места возникновения повреждения и может иметь два противоположных значения. Например, как следует из рис. 7-1, а, при к.з. на линии Л2 в точке К1 через защиту 5 проходит ток I_К1В от источника питания В к точке к.з.

При к.з. в точке К2 на линии ЛЗ ток I_К2А, проходящий по линии Л2 через защиту 5, направлен от источника А и противоположен I_К1В.

Если принять,, что в первом случае I_К1 (рис. 7-2) отстает от напряжения U_ш на шинах подстанции 3 на угол φ_к1, а мощность к.з. (активная Р и реактивная Q) положительна и направлена от шин в линию, то во втором случае ток I_К2 сдвинут на 180° относительно I_К1), а соответствующая этому мощность к.з. (как это видно из рис, 7-2) отрицательна и поэтому направлена из линии к шинам. Таким образом, направление мощности к.з., проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции.

Это обстоятельство используется в направленной защите, которая по знаку мощности определяет, на каком присоединении возникло повреждение, и действует только при к.з. на защищаемом участке.

Простая токовая защита, не реагирующая на знак мощности, действует как при к.з. на защищаемой линии, так и при повреждениях на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, питающей защищаемую линию. Поэтому получить селективное отключение к.з. в сетях с двусторонним питанием с помощью простой токовой защиты, как правило, невозможно.

Действительно, предположим, что в сети на рис. 7-1, а установлены максимальные токовые защиты, и рассмотрим действие какой-либо из них, например защиты 5'. При к. з- в точке К1 выдержка времени защиты 5' должна быть меньше времени действия защит 6', 7' и 8', т. е. t'₅ < t'₆, t'₇ и t'₈. В случае же к.з. в точке К2 защита 5' должна действовать медленнее защиты 6' (t'₅ > t'₆). Одновременное выполнение обоих требований невозможно. Выполнение же только одного из двух требований приведет к неселективной работе защиты.

Так, при выполнении первого требования (т.е. при t'₅ < t'₆, t'₅ < t'₇, t'₅ < t'₈) максимальная защита 5' будет действовать неселективно при к.з. на линии Л3.

Эту неселективность можно устранить, заменив максимальную защиту 5' направленной защитой 5, действующей только при направлении мощности к.з. от шин в линию. В этом случае защита 5 не будет действовать при к.з. на ЛЗ и поэтому второе требование (t₅ > t₆) отпадает. При аналогичном выполнении всех остальных защит сети селективное отключение повреждений становится возможным при выборе выдержек времени защит, действующих в одном направлении, по ступенчатому принципу.

На основании изложенного можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной защиты в сетях с двусторонним питанием:

1. Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линию.

2. Выдержки времени на защитах, работающих при одном направлении мощности (от генератора А или генератора В), должны согласовываться между собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания, от тока которого действуют рассматриваемые защиты.