Выбор напряжения и тока дистанционных органов

 

Реле сопротивления дистанционного органа реагирует на по­нижение отношения напряжения U _p к току I _р. При коротких за­мыканиях напряжения поврежденных фаз уменьшаются, а токи возрастают. Поэтому в Ů _p обязательно должно входить напряже­ние, а в İ _р — ток поврежденных фаз. Для действия защиты при многофазных коротких замыканиях при формировании Ů _p и İ _р можно использовать одноименные фазные напряжения и токи или междуфазные напряжения и соответствующие разности фазных то­ков. При выборе Ů _p и İ _р необходимо, чтобы при всех видах коротких многофазных замыканий сопротивления Z _p= Ů _p/ İ _р были одина­ковыми и пропорциональными расстоянию до места повреждения. Исходя из этих требований и определяются необходимые напряже­ния Ů _p и ток İ _р.

Трехфазное короткое замыкание. Напряжения и токи соответствующих фаз связаны между собой соотношением Ů ⁽³⁾ =İ ⁽³⁾ Z _1уд l _к, где Ů ⁽³⁾ – фазное или междуфазное напряжение в месте установки защиты (остаточное напряжение короткого замыкания), В; İ ⁽³⁾ – соответственно фазный или равный разности токов одноименных (с междуфазным напряжением) фах ток к.з., А; l _к – расстояние от места установки защиты до места короткого замыкания, км. Например, при Ů ⁽³⁾_p~ Ů ⁽³⁾ _АВ, İ ⁽³⁾_р~(İ ⁽³⁾ _А — İ ⁽³⁾ _В) сопротивление Z ⁽³⁾_p~ Ů ⁽³⁾ _{АВ .ост}/(İ ⁽³⁾ _А — İ ⁽³⁾ _В) = Z _1уд l _к, т.е. указанное требование удовлетворяется.

Двухфазное короткое замыкание. При коротком замыкании между фазами, например В и С, напряжения поврежденных фаз в месте установки защиты можно выразить через симметричные составляющие. При Z _2уд= Z _1уд

Ů ⁽²⁾ _В = Ů ⁽²⁾ _{1В к} + İ ⁽²⁾ _1В Z _1уд l _к + Ů ⁽²⁾ _2В + İ ⁽²⁾ _2В Z _2уд l _к = Ů ⁽²⁾ _{В к} + İ ⁽²⁾ _В Z _1уд l _к,

где Ů ⁽²⁾ _{1В к} и Ů ⁽²⁾ _{2В к} – соответственно напряжение прямой и обратной последовательностей фазы В в точке к.з. Аналогично для фвзы С

 

Ů ⁽²⁾ _С = Ů ⁽²⁾ _{В к} + İ ⁽²⁾ _С Z _1уд l _к.

 

Для того чтобы сопротивление Z _p осталось пропорциональным сопротивлению Z _1уд l _к, необходимо принять Ů _p~ Ů_ВС и İ _р~(İ_В — İ_С). В действительности, имея в виду, что Ů ⁽²⁾ _{В к}= Ů ⁽²⁾ _{С к} [9], можно получить Ů _p~ Ů ⁽²⁾ _ВС= (İ ⁽²⁾ _В — İ ⁽²⁾ _С) Z _1уд l _к и Z _p~ Z _1уд l _к. Если включить реле на фазное напряжение и соответствующий фазный ток, например на Ů_В и İ_В, то

 

Z ⁽²⁾_p ~ Z _1уд l _к + Ů ⁽²⁾ _{В к} / İ ⁽²⁾ _В,

 

т.е. указанное требование не выполняется.

Двухфазное короткое замыкание на землю. При двухфазном коротком замыкании на землю фаз В и С

 

Ů ^(1,1) _В = Ů ^(1,1) _{1В к} + İ ^(1,1) _1В Z _1уд l _к + Ů ^(1,1) _{2В к} + İ ^(1,1) _2В Z _2уд l _к + Ů ^(1,1)_0к + İ ^(1,1)₀ Z _0уд l _к.

 

Имея в виду, что Ů ^(1,1) _{1В к} + Ů ^(1,1) _{2В к} + Ů ^(1,1)_0к = 0 [9], можно получить

 

Ů ^(1,1) _В = İ ^(1,1) _1В Z _1уд l _к + İ ^(1,1) _2В Z _1уд l _к + İ ^(1,1)₀ Z _0уд l _к.

 

Аналогично для фазы С

 

Ů ^(1,1) _С = İ ^(1,1) _1С Z _1уд l _к + İ ^(1,1) _2С Z _1уд l _к + İ ^(1,1)₀ Z _0уд l _к.

Как и при двухфазном коротком замыкании, сопротивление Z ^(1,1)_p пропорционально Z _1уд l _к, если принять Ů _p~ Ů_ВС, İ _р~(İ_В — İ_С).

Действительно,

 

Ů ^(1,1) _ВС = İ ^(1,1) _1В Z _1уд l _к + İ ^(1,1) _2В Z _1уд l _к — İ ^(1,1) _1С Z _1уд l _к — İ ^(1,1) _2С Z _1уд l _к.

 

Напряжение Ů ^(1,1) _ВС не изменяется, если прибавляется и вычитается İ ^(1,1)₀ Z _1уд l _к . При этом получается

 

Ů ^(1,1) _ВС = (İ ^(1,1) _В — İ ^(1,1) _2С) Z _1уд l _к.

 

При включении реле на фазные ток и напряжение, например на ток İ_В и напряжение Ů_В, сопротивление Z _p не пропорционально сопротивлению Z _1уд l _к. Полученное выше выражение для Ů ^(1,1) _В можно преобразовать. Если прибавить и вычесть İ ^(1,1)₀ Z _1уд l _к, то получается

 

Ů ^(1,1) _В = İ ^(1,1) _В Z _1уд l _к + İ ^(1,1)₀(Z _0уд— Z _1уд) l _к ;

отсюда

Z ^(1,1)_р ~ Z _1уд l _к + (Z _0уд— Z _1уд) l _к İ ^(1,1)₀ / İ ^(1,1) _В.

 

Рассмотренные соотношения справедливы и для однофазного короткого за­мыкания на землю, и для участка с I ₀¹0 при двойных замыканиях на землю в сетях с изолированными и компенсированными нейтралями.

Для обеспечения Z _р~ Z _1уд l _к при различных видах многофаз­ных коротких замыканий следует включать дистанционные органы на междуфазные напряжения и соответствующие разности фазных токов. Для этого необходимо иметь три реле сопротивления на сту­пень защиты. Одно из них включается на напряжение Ů _p= Ů _ab и ток İ _p=(İ _a — İ _b), второе — на Ů _p= Ů _bc , İ _p=(İ _b — İ _c)и тре­тье — на Ů _p= Ů _ca , İ _p=(İ _c — İ _a).

Однако при однофазных коротких замыканиях на землю в се­тях с глухозаземленными нейтралями и при двойных замыканиях на землю в сетях с изолированными или компенсированными ней­тралями на участках с I ₀¹0 реле, включенные указанным обра­зом, не могут правильно замерять расстояние до точки короткого замыкания. Поэтому приходится предусматривать дистанционные органы для действия при однофазных коротких замыканиях и двойных замыканиях на землю.

При включении реле на фазные напряжения и токи сопротивление Z _p, как указывалось, зависит не только от расстояния l _к, но и от отношения İ ₀/ İ _ф, ко­торое определяется состоянием нейтралей, местом повреждения, схемой электро­снабжения и для одной и той же линии может изменяться в широких пределах.

Поэтому для правильного замера сопротивления при Ů _p= Ů _ф к реле необходи­мо подвести ток, отличающийся от фазного.

При коротком замыкании на землю напряжение поврежденной фазы (ана­логично Ů ^(1,1) _В)

 

Ů _ф = İ _ф Z _1уд l _к + İ ₀(Z _0уд— Z _1уд) l _к = [ İ _ф + İ ₀ (Z _0уд— Z _1уд)/ Z _1уд] Z _1уд l _к.

 

Для обеспечения Z _р~ Z _1уд l _к необходимо принять İ _р= İ _ф+ k İ ₀, где k = (Z _0уд— Z _1уд)/ Z _1уд.

При Z _0уд=3,5 Z _1уд коэффициент k=2,5.

Соответствующая схема включения реле называется схемой с токовой компенсацией; ток İ _р формируется посредством промежуточных трансформаторов тока [11].