Пусковые органы поперечной дифференциальной токовой направленной защиты

Пусковой орган защиты служит для пуска ее в действие только при возникновении повреждения на одной из защищаемых линий. Для обеспечения этого параметр срабатывания пускового органа выбирается исходя из следующих требований: пусковой орган не должен срабатывать при внешних коротких замыканиях; он не дол­жен срабатывать от тока нагрузки при нормальной работе только одной линии, что необходимо для предотвращения срабатывания защиты при отключении параллельной линии с противоположной стороны; пусковой орган, включенный на ток неповрежденной фа­зы, не должен срабатывать при каскадном отключении коротких замыканий на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Пусковой орган тока. В пусковом органе используются макси­мальные реле тока, обмотки которых включаются на разности то­ков одноименных фаз параллельных линий. Ток срабатывания реле в соответствии с указанными требованиями выбирается наиболь­шим из следующих трех условий:

(10.9)

I _c.p > k _зап I _{нб.рсч.max};

I _c.p > k _зап I _.раб.max / (k _в K_I);

I _c.p > k _зап I _.нп.max / K_I.

Выражения (10.9) справедливы при коэффициенте k _cx = 1, при котором I _с.з = K_I I _с.р. В первом выражении ток I _{нб.рсч.max} является максимальным расчетным током небаланса переходного процесса короткого замыкания вне параллельных линий. Для линий с оди­наковыми параметрами он определяется из выражений (10.5). Для линий с разными сопротивлениями в токе небаланса появляется дополнительная слагающая.

При определении тока срабатывания по второму выражению (10.9) учитывается коэффициент возврата k _в , иначе защита может работать неправильно при включении в работу второй параллель­ной линии. Ток I _раб.max является максимально возможным рабочим током при работе только одной линии.

Защита может неправильно подействовать и в случае неучета тока I _нп.max , который возникает в неповрежденных фазах парал­лельных линий, например при коротком замыкании на землю одной из них. В режиме каскадного отключения повреждения ток I _нп.max в поврежденной линии в связи с отключением выключателя с од­ного ее конца исчезает. Это и может явиться причиной неправиль­ной работы защиты, если не будет выполнено третье условие (10.9). Однако если третье условие оказывается определяющим при вы­боре тока срабатывания, то целесообразно комплект защиты от многофазных коротких замыканий выводить из действия при ко­ротких замыканиях на землю. При этом определяющим при выборе тока срабатывания пускового органа обычно является второе условие (10.9).

Комбинированный пуск по току и напряжению. Если расчет по­казывает, что зона каскадного действия для пускового органа тока недопустимо велика и коэффициенты чувствительности ниже тре­буемых, то применяют комбинированный пусковой орган, схема для одной фазы которого приведена на рис. 10.9, а. Так как защи­та может подействовать лишь при одновременном срабатывании максимального реле тока КА и минимального реле напряжения KV, ток срабатывания реле тока выбирается с учетом первого ус­ловия (10.9), а возможная неправильная работа защиты при от­ключении одной из линий не допускается благодаря тому, что на­пряжение срабатывания реле напряжения выбирается с учетом следующего требования:

U _с.р < U _раб.min/(k _зап k _в K_U).                                         (10.10)

Для получения равной чувствительности по напряжению пус­кового органа при всех видах двухфазных коротких замыканий схема должна иметь три реле напряжения, включенных на между­фазные напряжения. Расчеты показывают, что при имеющихся значених сопротивления системы и сопротивления линии чувстви­тельность защиты определяет реле напряжения [46].

Пусковой орган нулевой последовательности. В сетях с глухозаземленными нейтралями пусковые органы, реагирующие на пол­ные токи и напряжения фаз, в некоторых случаях не обеспечивают требуемой чувствительности защиты при однофазных коротких за­мыканиях на землю. При этом более чувствительным оказывается пусковой орган тока нулевой последовательности, реле KAZ кото­рого включается на разность токов нулевой последовательности параллельных линий (рис. 10.9, б). Если разновременность отклю­чения фаз выключателей меньше времени действия защиты, то ток срабатывания пускового органа можно отстраивать только от максимального расчетного тока небаланса при внешних коротких замыканиях на землю. При этом не исключена возможность сра­батывания реле тока нулевой последовательности при трехфазных и двухфазных коротких замыканиях вблизи места установки за­щиты, при которых токи небаланса могут иметь максимальное значение. Это необходимо иметь в виду, если при срабатывании пускового органа тока нулевой последовательности комплект за­щиты от многофазных коротких замыканий выводится из действия. Загрублять пусковой орган нулевой последовательности в таких случаях нецелесообразно. Для исключения неправильной работы пусковой орган дополняется реле напряжения нулевой последова­тельности KVZ. Осуществлять пуск защиты при коротких замыка­ниях на землю только с помощью одного реле напряжения нуле­вой последовательности нельзя, так как при внешних коротких замыканиях на землю защита может срабатывать неправильно.

Для комплекта защиты от коротких замыканий на землю обыч­но используется отдельный орган направления мощности нулевой последовательности KWZ (рис. 10.9, б). При этом поперечная дифференциальная токовая направленная защита состоит из двух комплектов: комплекта от многофазных коротких замыканий и комплекта нулевой последовательности от коротких замыканий на землю.

Чувствительность защиты. Чувствительность поперечных диф­ференциальных защит оценивается коэффициентом чувствительно­сти, определяемым в двух режимах: до отключения выключателей поврежденной линии и после отклонения поврежденной линии с одной стороны при каскадном действии защиты. В первом слу­чае коэффициент чувствительности одной из защит должен быть k' _ч = I _з/ I _с.з > 2, здесь İ _з = İ _1I — İ _1II - разность токов одноимен­ных фаз параллельных линий при повреждении в любой точке од­ной из параллельных линий. Во втором случае рассматривается короткое замыкание в зоне каскадного действия после отключения выключателя у места повреждения. При этом коэффициент чув­ствительности должен быть k" _ч = I _к / I _с.з > 1,5; здесь I _к = I _з — полный ток в точке повреждения после отключения поврежденной линии с одной стороны.

Случаи неправильной работы защиты. При типовом исполнении и рассмотренных условиях выбора параметров срабатывания по­перечная дифференциальная токовая направленная защита обла­дает тем недостатком, что при повреждениях на защищаемых ли­ниях, сопровождающихся обрывами проводов с односторонним коротким замыканием на землю, отключает обе линии (рис. 10.10, а). При этом неправильно действует защита со стороны об­рыва (со стороны подстанции A). В общем случае так ведут себя и комплект от многофазных повре­ждений, и комплект от коротких замыканий на землю. В настоя­щее время имеется ряд предложе­ний [53, 54], устраняющих этот недостаток. В частности, показа­но [54], что комплект от замыка­ния на землю может действовать правильно при обрывах проводов с

Рис. 10.10. Схема и графики для ана­лиза поведения поперечной диффе­ренциальной токовой направленной защиты при обрыве линии с односто­ронним коротким замыканием

односторонним замыканием их на землю, если определенным образом выбрать ток срабатывания пускового органа тока нулевой последовательности. При этом комплект от замыканий между фазами выводится из действия.

На рис. 10.10, б показано примерное распределение токов пулевой последо­вательности по линиям в зависимости от места замыкания оборванного провода. Из этого распределения следует, что ток İ _р = İ _02I— İ _02II в обмотке реле нуле­вой последовательности, установленного со стороны обрыва, имеет максималь­ное значение при коротком замыкании у шин противоположной подстанции. Выбирая ток срабатывания больше указанного максимального тока, можно исключить неправильную работу комплекта от замыканий на землю. В некоторых случаях такая защита не обеспечивает требуемой чувствительности, при этом возникает необходимость дополнять пусковой орган тока нулевой последователь­ности более чувствительным реле тока, действующим с выдержкой времени вто­рой ступени.

Наряду с этим имеется ряд схем, основанных на том, что меж­ду моментом разрыва провода и возникновением короткого замы­кания проходит некоторое время, необходимое для падения обор­ванного провода на землю [54]. Однако указанные меры усложняют защиту, поэтому они могут быть рекомендованы только в не­которых особых случаях.

В сетях с изолированными нейтралями в режиме каскадного действия поперечная дифференциальная токовая направленная за­щита может отключить обе линии при двойных замыканиях на зем­лю, когда второе место повреждения находится вне защищаемых линий.