Схемы и область использования максимальной токовой направленной защиты

В общем случае токовая направленная защита представляет собой токовую ненаправленную защиту, снабженную органом на­правления мощности. Поэтому в зависимости от назначения и предъявляемых к ней требований в основу схемы максимальной токовой направленной защиты можно положить любую из рас­смотренных выше (см. § 6.5) схем максимальной токовой защиты.

В распределительных сетях напряжением до 35 кВ защита вы­полняется двухфазной и является основной защитой от всех ко­ротких замыканий. В сетях с глухозаземленными нейтралями она используется в качестве защиты от многофазных коротких замы­каний. При этом для защиты от коротких замыканий на землю может устанавливаться направленная защита нулевой последова­тельности.

Схемы защиты могут быть на постоянном и переменном опера­тивном токе. При этом измерительные реле тока пофазно подво­дят оперативный ток к контактам реле направления мощности. Этим предотвращается неправильное срабатывание защиты, обу­словленное поведением реле направления мощности, включенного на ток неповрежденной фазы.

Область применения максимальных токовых направленных за­щит определяется тем, насколько они удовлетворяют требованиям селективности, быстроты, чувствительности и надежности. Макси­мальная токовая направленная защита обеспечивает селективное отключение поврежденного участка в радиальных сетях с несколь­кими источниками питания и в кольцевых сетях с одним источни­ком питания.

Из-за встречно-ступенчатого принципа выбора выдержек вре­мени в ряде случаев время отключения поврежденного участка, обычно расположенного вблизи источника питания, получается значительным. Чувствительность защиты определяется не только измерительным реле тока, но и органом направления мощности. При этом в случае включения реле на полные напряжения и то­ки фаз защита отказывает в действии при трехфазном коротком замыкании в мертвой зоне. Теоретически возможны также ее неправильные действия при коротких замыканиях за трансформато­ром с соединением обмоток Y/Δ.

Поэтому в большинстве случаев максимальная токовая направ­ленная защита в качестве основной применяется лишь в сетях на­пряжением 35 кВ и ниже. В сетях с более высоким напряжением она используется в основном как резервная. В направленных за­щитах со ступенчатыми характеристиками выдержек времени максимальная токовая направленная защита применяется в каче­стве третьей ступени.

На рис. 8.8 приведены схемы цепей максимальной токовой направленной защиты на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя. В защите используются промежуточные реле KL1 и KL2 типа РП-341, реле времени КТ типа РВМ-12 и два реле направления мощ­ности KW1 и KW2 типа РБМ, включенные по 90-градусной схеме (рис. 8.8, а, б). Измерительным органом являются реле тока КА1 и К A2 типа РТ-40. Пуск реле времени осуществляется пофазно последовательно соединенными контактами ре­ле направления мощности и соответствующего реле тока. Схема управления реле времени выполнена таким образом, что при любых многофазных коротких за­мыканиях реле подключается только к одному из промежуточных насыщающих­ся трансформаторов тока Т L1 или TL2 (рис. 8.8, в). По истечении установлен­ной выдержки времени реле К.Т срабатывает, замыкая вторичные цепи промежу­точных реле KL1 и K.L2 (рис. 8.8, г). Контакты KL1.1 и KL2.1 дешунтируют электромагниты YAT1 и YAT2, производя отключение выключателя. При направ­лении мощности к. з. к шинам реле направления мощности не действует, поэтому реле времени, а следовательно, и промежуточные реле не срабатывают и защита не отключает выключателя.

В настоящее время сельские распределительные сети все чаще выполняются секционированными с сетевым резервированием (рис. 8.9, а). В нормальном режиме все потребители энергии линии Л1 подключены к источнику питания ИП1, а потребители ли­нии Л2 получают питание от источника ИП2. Первая линия сек­ционирована выключателем Q2, а вторая — выключателем Q4. Вы­ключатель Q3 оборудован устройством АВР и в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. В режиме сетевого ре­зервирования, когда выключатель Q3 включен, а выключатель од­ной из линий, например Q1, отключен, конфигурация сети изме­няется, хотя сохраняется одностороннее питание. На линиях с од­носторонним питанием, как известно, требованиям селективности удовлетворяют токовые защиты, в том числе и максимальная то­ковая. Однако выбрать параметры максимальной токовой защиты, установленной на выключателе Q2 (Q4), так, чтобы она действо­вала селективно как при работе сети по нормальной схеме, так и в случае сетевого резервирования, невозможно. Это объясняется тем, что удаленность выключателя и защиты от источника питания изменяется с изменением схемы электроснабжения.

Селективного действия защиты можно достичь, если автомати­чески изменять ее параметры с изменением режима работы сети. Направления тока через защиту в нормальном режиме (показано стрелкой) и в режиме сетевого резервирования (показано штрихо­вой стрелкой) различны, поэтому для автоматической перестрой­ки защиты можно использовать реле направления мощности. Их недостаток— наличие мертвой зоны. Более совершенной для такой сети является полупроводниковая максимальная токовая направ­ленная защита двустороннего действия типа ЛТЗ [47].

Схема содержит (рис. 8.9, б) вторичные измерительные преобразователи то­ка U A1 и U A2; измерительные органы релейного действия: тока первой KAI и второй KAII ступеней, направления мощности KW, выдержки времени КТ; вы­ходной (исполнительный) элемент ИА и элементы KH1 – KH3 сигнализации о срабатывании первой и второй (в зависимости от направления мощности) сту­пеней защиты.

В нормальном режиме работы орган направления мощности находится в по­ложении после срабатывания и по своим выходным цепям 1 и 3 воздействует на измерительный орган KAII, элемент выдержки времени КТ и элемент сигна­лизации КН2. При этом вторая ступень защиты подготовлена для срабатывания с уставками, соответствующими электроснабжению по нормальной схеме (вы­ключатели Q1 и Q2 включены, выключатель Q3 отключен. Отключение выключа­теля Q1 сопровождается включением выключателя Q3 и изменением направле­ния передаваемой мощности. В этом случае орган направления мощности нахо­дится в положении до срабатывания и его выходные цепи 2 и 4 подготавливают вторую ступень защиты к срабатыванию с меньшими уставками, обеспечивающими селективность при сетевом резервировании. Орган направления мощности изменяет уставки второй ступени до возникновения повреждения, поэтому за­щита не имеет мертвой зоны. Зона срабатывания органа направления мощности —5p/12 < j _p < —7π/12.

Характеристики выдержки времени второй ступени показаны на рис. 8.9, в. уставки первой ступени не пересматриваются. Ее выдержка времени составляет t _{сз I} = 0,3 c.