6.3.2. Оценка чувствительности защиты линии электропередачи

Рассмотрим наиболее характерные случаи определения коэффициента чувствительности устройства защиты при различных видах КЗ в конце линии электропередачи W в электрических сетях с разными режимами нейтрали.

1. Для защиты линии W используются три трансформатора тока ТА, соединённые по схеме полной звезды, и устройство защиты А, на входе которого установлены три токовых измерительных органа ИО, также соединённые по схеме полной звезды (рис. 6.16,а).

Рис. 6.16. Защита линии с использованием трёхфазной схемы соединения ТТ и ИО в полную звезду

Наименее благоприятным режимом защиты линии от междуфазных КЗ является двухфазное КЗ в конце зоны действия защиты (независимо от режима нейтрали, поэтому данные расчёты справедливы как для оценки чувствительности защиты электрических сетей напряжением 6–10–35 кВ, так и напряжением 110–220 кВ). В случае КЗ между фазами В и С по фазам электрической сети будут протекать токи

.

(6.31)

Для схемы соединения ТТ и ИО в полную звезду для симметричного режима коэффициент схемы , для двухфазного КЗ – . По двум из трёх ИО устройства защиты будут протекать токи, пропорциональные току , что обеспечит условие срабатывания устройства защиты

.

(6.32)

Подставив указанные значения в выражение (6.29), получим коэффициент чувствительности защиты

.

(6.33)

2. Схема соединения ТТ и ИО, рассмотренная в п.1, но используемая для защиты от однофазных КЗ на землю и применяемая только в электрических сетях напряжением 110–220 кВ с глухо или эффективно заземленной нейтралью (рис. 6.16,б). В случае однофазного КЗ на землю фазы А по фазам электрической сети будут протекать токи

.

(6.34)

Коэффициенты схемы для рассматриваемого случая равны и . Ток будет протекать только по одному измерительному органу фазы А И_ОА

,

(6.35)

но этого окажется достаточно для срабатывания устройства защиты.

Подставив указанные значения в выражение (6.29), получим

.

(6.36)

3. Рассмотрим схему соединения ТТ и ИО в неполную звезду, в настоящее время широко используемую для защиты линий электропередачи напряжением 6–10–35 кВ от междуфазных КЗ (рис. 6.17,а). В этом случае необходимо рассмотреть двухфазное КЗ в конце зоны действия защиты в минимальном режиме работы сети.

Распределение токов в первичной сети и коэффициенты схемы аналогичны, рассмотренным в п. 1. При различных сочетаниях повреждённых фаз сети вторичные токи будут протекать либо по двум ИО (при КЗ между фазами А и С), либо по одному ИО (при КЗ между А и В либо В и С). Во всех случаях хотя бы по одному ИО будет протекать ток

,

(6.37)

а коэффициент чувствительности будет равен

.

(6.38)

Рис. 6.17. Защита линии с использованием двухфазной схемы соединения ТТ и ИО в неполную звезду (а) и двухфазной схемы соединения ТТ в неполный треугольник с одним измерительным органом (б)

4. Для защиты линии, питающей электродвигатели напряжением 6–10 кВ, может быть использована схема соединения ТТ в неполный треугольник с одним измерительным органом, включенным на разность токов (рис. 6.17,б). Коэффициент схемы для симметричного режима равен (см. раздел 6.2.5).

При двухфазном КЗ на выводах электрожвигателя и разных вариантах повреждённых фаз через измерительный орган будут протекать разные входные токи. При КЗ между фазами В и С (или А и В) вторичный ток I_ИО будет создаваться только от одного ТТ и будет равен

,

(6.39)

и, следовательно, коэффициент схемы для данного случая будет .

При КЗ между фазами А и С вторичный ток I_ИО будет равен сумме вторичных токов двух ТТ – ТА_А и ТА_С, находящихся в противофазе (см. раздел 6.2.5)

,

(6.40)

и, следовательно, коэффициент схемы будет равен .

Но поскольку мы должны рассматривать наименее благоприятные условия для работы устройства защиты (см. выше), то коэффициент чувствительности следует определять по первому варианту, т.е. при , следовательно

.

(6.41)