Принцип действия дистанционной защиты.

Дистанционная защита (ДЗ) – название, говорящее о том, что она реагирует на расстояние до точки короткого замыкания..

Расстояние до точки КЗ ДЗ определяет с помощью реле сопротивления.

Его задача: косвенным образом измерить сопротивление от места расположения защиты до точки короткого замыкания. А для этого, по закону Ома, ей требуются не только ток, но и напряжение, получаемое от установленного на шинах подстанции трансформатора напряжения, см. рис.55.

 

Рис.55. Упрощенная схема дистанционной защиты.

 

К реле сопротивления:

 от трансформатора напряжения подводится напряжение Uр=Uшин/Кu, где Uшин – напряжение на шинах подстанции, Кu –коэффициент трансформации трансформатора тока;

 от трансформатора тока подводится ток Iр=Iкз/Кi, где Iкз – ток в линии, Кi – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Сопротивление в реле Zр определяется по закону Ома:

Здесь Zуст – уставка сопротивления срабатывания реле.

 

 

Согласование выдержек времени дистанционных РЗ.

Защищаемая область делится на участки, называемые зонами. Время срабатывания для каждой из зон свое.

Рис. 56. Согласование выдержек времени дистанционных РЗ.

 

Ая ступень ДЗ1.

Первая ступень ДЗ не имеет выдержки времени (t ₁ =0), она не должна действовать при КЗ за пределами защищаемой ЛЭП Л₁. Исходя из этого, протяженность первой ступени выбирается меньше протяженности защищаемой ЛЭП и обычно составляет 0,8–0,85 длины линии Л1 или Z_I=(0.8-0.85)Z_Л1.

Остальная часть защищаемой ЛЭП и шины противоположной подстанции охватываются второй ступенью ДЗ.

Ая ступень ДЗ2.

Защита ДЗ2 должна переждать пока сработает защита ДЗ1, поэтому время её срабатывания t_{II (ДЗ2)} должно быть больше времени срабатывания t_{I (ДЗ1)} на величину ∆ t, т.е. t_{II (ДЗ2)} = t_{I (ДЗ1)} +∆ t, см. рис.56.

3-я ступень ДЗ3 является резервной и ее протяженность выбирается из условия охвата следующего участка на случай отказа его РЗ или выключателя. Выдержка времени принимается на ∆t больше времени действия второй зоны ДЗ следующего участка   t_{III (ДЗ3)} = t_{II (ДЗ2)} +∆ t. При этом зона действия третьей ступени должна быть отстроена от конца второй зоны следующего участка.

Принцип действия схемы дистанционной защиты.

Рис. 57. Схема дистанционной защиты.

ПО – пусковой орган,

ОМ – орган направления мощности,

ДО1, ДО2 – дистанционный орган первой и второй зоны на линии,

В1, В2 – орган выдержки времени,

БН - блокировка от обрыва цепей напряжения,

БК – блокировка от качаний.

Пусковой орган ПО реагирует на КЗ в линии. Выполняется в виде токовых реле или реле сопротивления. К зажимам ПО подведено рабочее напряжение и рабочий ток защищаемой линии.

Дистанционные органы ДО1 и ДО2 определяют расстояние до места повреждения. Представляют собой реле минимального сопротивления. Срабатывание происходит при условии:

Zуст – зона срабатывания защиты.

 

 

Иногда Zp называют фиктивным сопротивлением, так как при нагрузках и качаниях отношение Up/Ip характеризует режим работы сети, а не физическое сопротивление линии.

Орган направления мощности ОМ позволяет защите работать при направлении тока КЗ от шин в линию. Представляет собой направленное реле мощности. Служит для определения направления мощности, к шинам подстанции или от них.

Орган выдержки времени В обеспечивает задержку времени срабатывания ДЗ. Выполняется на обычных реле времени.

Органы блокировки БН и БК предотвращают работу ДЗ при ситуациях, когда защита может сработать излишне.

Случай первый: обрыв во вторичных цепях напряжения, при этом срабатывает реле БН. В этом случае Zp=0 иДЗ может ложно посчитать, что наступил режим КЗ, когда напряжение на поврежденной фазе стремится к нулю. Блокировка по потере цепей напряжения БН, предотвращает подачу импульса в схему защиты.

Случай второй: качания в сети сопровождаются волнообразным изменением параметров при этом срабатывает реле БК. Напряжение снижается, а ток увеличивается. При этом сопротивление линии попадает в зону срабатывания защиты: Zр<Zср. Орган блокировки БК разрывает цепь в схеме защиты.

Принцип работы схемы. При КЗ в сети срабатывают пусковой орган ПО и орган направления мощности ОМ. Если направление тока КЗ положительно(от шин в защищаемую линию), то ПО и ОМ замыкают свои контакты подают плюс на дистанционные органы ДО1 и ДО2, а также на реле времени 3-ей зоны.

Если КЗ произошло в 1-ой зоне, ДО1 замыкает свой контакт, подает импульс на отключение без выдержки времени. Если КЗ произошло во второй зоне, ДО1 не работает, так как сопротивление Zр больше сопротивления уставки реле Zуст. В этом случае ДО2 замыкает свой контакт и подает импульс на реле времени 2-ой зоны. Если же КЗ произошло за пределами 1 и 2 зоны, органы ДО1 и ДО2 не работают, а срабатывает ранее запущенное реле времени третьей зоны.

Протяженность и выдержка времени второй ступени согласуются обычно с протяженностью и выдержкой времени первой ступени ДЗ следующего участка. Например, у второй ступени ДЗII сопротивление срабатывания отстраивается от конца первой ступени ДЗ1,   т. е. Z _{( II )(ДЗ1)} ≤ Z _{( I )(ДЗ1)} + Z _1(ДЗ3),

а время действия t_II(ДЗ1) выбирается на ступень ∆ t больше   t_{II (ДЗ1)} = t_{I (ДЗ1)} +∆ t.