Принцип действия максимальной токовой направленной защиты линий. Включение реле мощности.

В сетях с двухсторонним питанием, в сложных сетях с одним или несколькими источниками питания невозможно добиться селективного действия МТЗ и ТО.

В случае МТЗ при КЗ в точке К1 придут в действие все защиты. При этом для селективного отключения поврежденного участка АБ необходимо, чтобы выдержка времени комплекта защиты АК2 была меньше выдержки времени комплекта защиты АК3 и выдержки времени защиты АК4, т.е. и .

При КЗ в точке К2 – и .

Из этих неравенств видно, что к защитам АК2 и АК3 предъявляются противоречивые требования. Невозможно выполнить условие, чтобы в одно и то же время выдержка времени защиты АК2 была бы и больше и меньше выдержки времени защиты АК3. Поэтому в таких сетях МТЗ не может быть селективной.

Всеми перечисленными недостатками не обладает максимальная токовая направленная защита (МТНЗ) линий.

МТНЗ реагирует не только на абсолютную величину тока в защищаемой линии, но и на фазу этого тока относительно напряжения на шинах у места установки защиты, т.е. действует в зависимости от направления мощности при КЗ. Такое ее действие обеспечивается благодаря включению в схему защиты реле направления мощности.

Включение реле мощности

Рассмотрим векторные диаграммы токов и напряжений при КЗ в точках К1 и К2 (рис. 9.1). При построении векторных диаграмм за положительное направление тока принято его направление от шин в сторону линии. Угол сдвига фаз тока относительно вектора напряжения считается положительным при отстающем токе и отрицательным при опережающем токе.

Из векторных диаграмм видно, что фаза тока в месте включения защит АК2 и АК3 относительно напряжения при перемещении повреждения из точки К2 в точку К3 сдвинулась на .

Таким образом, защиту АК2 необходимо выполнить так, чтобы она действовала на отключение только при углах между током и напряжением, соответствующих КЗ в точке К1, а защиту АК3 – при повреждении в точке К2. Из этого следует, что реле мощности при подведении к нему напряжения и тока должно замыкать контакты при угле и не замыкать их при угле .

Реле мощности включается таким образом, чтобы сочетания напряжений и токов по величине и фазе были бы достаточными для срабатывания реле при различных видах КЗ. При схеме к реле фазы А подводят ток и напряжение , к реле фазы В – ток и напряжение , а к реле фазы С ток и напряжение .

Рис. 9.2. 90^о схема включения реле мощности

Эта схема обладает следующими свойствами:

1. Четко срабатывает при всех видах КЗ при включении на ток поврежденной фазы;

2. Может иметь мертвую зону при трехфазных КЗ;

3. Может срабатывать ложно при двухфазных и однофазных КЗ при включении на ток неповрежденной фазы.

Рассмотрим более подробно свойства 90^о схемы. Реле мощности может отказать в действии, если снижается настолько, что мощность, подводимая к реле, меньше мощности срабатывания реле . Такие условия имеют место при трехфазных КЗ вблизи места установки защиты, когда близко по значению к нулю, т. е появляется мертвая зона. Длина мертвой зоны тем больше, чем меньше чувствительность реле (чем больше ). Реле может отказать в случае, если мал угол между векторами тока и напряжения. Угол в зависимости от условий КЗ может изменяться от 0^о до 90^о. При этом надежная работа реле мощности обеспечивается выбором схемы его включения.

28 Схемы МТНЗ на постоянном оперативном токе, выбор параметров срабатывания. Выбор уставок максимальных токовых направленных защит.

Выбор тока срабатывания МТНЗ. Ток срабатывания реле тока в простейшем случае определяется по выражению

, (9.1)

где – максимальный ток нагрузки защищаемой линии с учетом возможности размыкания сети или отключения одного источника питания.

 

В сетях с двухсторонним питанием токи срабатывания защит, действующих в одном направлении, должны согласовываться по чувствительности, возрастая при приближении к источнику питания. Это согласование производится только для защит, входящих в одну группу (например – защиты АК2, АК4 и АК6 и защиты АК5, АК3 и АК1) (рис. 9.3). Причем защита, имеющая меньшую выдержку времени, должна иметь и меньший ток срабатывания, т. е.

.

В общем случае

,

где принимается равным 1,1.

Таким образом, токи срабатывания должны удовлетворять встречно-ступенчатому принципу.

Выбор времени срабатывания МТНЗ

Рассмотрим сеть, приведенную на рис. 9.3. Наличие реле мощности в схемах МТНЗ дает возможность не согласовывать между собой их выдержки времени.

При КЗ в точке К1 токи будут одинаковы у защит АК2, АК4 и АК6 и эти защиты придут в действие.

Для селективного действия защит необходимо, чтобы выдержка времени защиты АК2 была меньше выдержки времени защиты АК4, а выдержка времени защиты АК4 была меньше выдержки времени защиты АК6.

Точно также должны быть согласованы между собой выдержки времени защит АК1, АК3 и АК5 при КЗ в точке К2.

Таким образом, селективность действия МТНЗ обеспечивают органы выдержки времени. Выдержки времени подбираются по встречно-ступенчатому принципу, при котором вначале согласуются выдержки времени защит, действующих в одном направлении, а затем выдержки времени защит, действующих в другом направлении.

В пределах каждой группы выдержки времени выбираются по ступенчатому принципу

;

и ,

где – ступень селективности.

Минимальную выдержку времени имеют защиты АК2 и АК5. Они отстраиваются от защит других присоединений подстанций А и Г. В каждой группе защит время срабатывания увеличивается по мере приближения к источникам питания.