Максимальная токовая направленная защита

Защита, реагирующая на значение тока и направление (знак) мощности к.з., называется максимальной токовой направленной защитой.

Защита должна приходить в действие при соблюдении 2-х условий: ток превышает заданное значение (уставку тока срабатывания); знак мощности к.з. соответствует к.з. в защищаемом направлении.

Орган, определяющий знак мощности к.з. называется органом направления мощности.

Кроме измерительного органа (реле тока), органа направления мощности (реле направления мощности), защита имеет орган выдержки времени (реле времени).

Упрощенная схема максимальной токовой направленной защиты представлена на рис. 3-17, а.

а)

б)

Рис.3-17. Упрощённая схема максимальной токовой направленной защиты.

В качестве реле направления мощности могут применяться электромеханические реле или реле на полупроводниках. Поведение этих реле зависит от знака проведённой к зажимам реле мощности:

где:
	имеет постоянную величину, равную 0, 900 или (900> >0)

Реле направления мощности в схемах максимальных токовых направленных защит могут подключаться к токовым цепям и цепям напряжения по различным схемам так как мощность, подводимая к реле S_P может иметь недостаточную для срабатывания реле величину (при близких к.з. за счёт снижения напряжения U_P или при неблагоприятных значениях угла _Р когда Sin равен или близок к нулю).

Наибольшее применение нашли так называемые 90-градусные и 30-градусные схемы подключения реле направления мощности. (Схемы условно именуются по углам между током и напряжением, подведённым к реле в симметричном 3-х фазном режиме при условии, что токи в фазах совпадают с одноименными фазными напряжениями). В таблице 3-2 даны указания по различным сочетаниям токов и напряжений применительно к схеме включения реле направления мощности, представленной на рис. 3-18. На этом же рисунке представлены векторные диаграммы токов и напряжений при 90 и 30 градусным схемам подключения реле направления мощности.

Таблица 3-2

90-градусная схема включения			30-градусная схема включения
Реле	IP	UP	Реле	Ip	UP
I	IA	UBC	I	IA	UAC
II	IB	UCA	II	IB	UBA
III	IC	UAB	III	IC	UCB

Рис.3-18. Схема включения реле направления мощности и векторные диаграммы токов и напряжений, подводимых к реле:

а) при 90-градусной схеме;

б) при 30-градусной схеме.

Следует иметь ввиду, что реле направления мощности включенные на ток неповреждённых фаз может действовать неправильно, поэтому в схемах направленных токовых защит применяют пофазный пуск, принцип действия которого заключается в том, что пусковые реле разрешают замыкать цепь на отключение только реле мощности включённым на токи повреждённых фаз. Схема максимальной токовой направленной защиты с пофазным пуском приведена на рис. 3-19.

Рис.3-19 Схемая максимальной направленной защиты с пофазным пуском.

В сетях с глухозаземлённой нейтралью защита выполняется в 3-х фазном 3-х релейном исполнении, а в сетях с изолированной нейтралью защита устанавливается на 2-х одноимённых фазах во всей сети.

Защита, как правило, дополняется устройством, контролирующим исправность цепей напряжения, т.к. при нарушениях в цепях напряжения питающих реле направления мощности защита может подействовать неправильно.

Для отключения однофазных к.з. обычно применяются отдельные защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности. Поэтому максимальная токовая направленная защита часто используется только в качестве защиты от междуфазных к.з., а при замыканиях на землю защита блокируется с помощью специального токового реле, включаемого в нулевой провод трансформаторов тока соединенных в звезду на ток нулевой последовательности. Развёрнутая схема максимальной токовой направленной защиты с блокировкой при замыкании на землю представлена на рис. 3-20.

Рис.3-20. Развёрнутая схема максимальной направленной защиты с блокировкой при замыкании на землю:

а) цепи тока; б) цепи напряжения; в) цепи постоянного тока.

Ток срабатывания токовых направленных защит выбирается аналогично току срабатывания обычных МТЗ по условиям отстройки от максимальных нагрузочных режимов. При этом отстройка производится от токов, направленных от шин в линию.

Выбор выдержек времени токовых направленных защит производится по встречно-ступенчатому принципу. При этом защиты разделяются на две группы с учётом направленности их действия, т.е. производится согласование по времени защит, действующих в одном направлении. Так, на примере, представленном на рис. 3-21 выбираются выдержки времени защит, имеющих нечётные номера, начиная от наиболее удалённой от источника питания защиты 7, на которой выбирают наименьшую выдержку времени:

Аналогично выбираются выдержки времени защит, действующих в другую сторону и имеющих на рис. 3-22 чётные номера:

.

В схемах с блокировкой по напряжению напряжение срабатывания реле минимального напряжения также выбирается аналогично обычной МТЗ с пуском по минимальному напряжению.

Рис.3-21. Ступенчатый принцип выбора выдержки времени максимальных токовых направленных защит.

Чувствительность токовых пусковых органов максимальной токовой направленной защиты оценивается по току 2-х фазного к.з. в конце защищаемой линии и в конце резервируемых участков.

При оценке чувствительности следует учитывать возможность возникновения режима каскадного действия и наличия мёртвой зоны по напряжению.

При к.з. вблизи источника в кольцевой сети с односторонним питанием (рис. 3-22) ток к.з., проходящий через защиту установленную на противоположных шинах, может оказаться недостаточным для её срабатывания. В этом случае, независимо от соотношения выдержек времени, первой сработает защита, установленная вблизи источника (защита 6) и после отключения линии ток в месте установки защиты 5 увеличится и становится достаточным для её срабатывания. Такое действие защиты называется каскадным, а участок линии, в пределах которого защита работает каскадно, называется зоной каскадного действия.

Рис.3-22. Схема кольцевой сети с одним источником питания.

При 3-х фазном к.з. вблизи места установки защиты, напряжение, проводимое к реле направления мощности, может оказаться недостаточным для срабатывания реле, и направленная защита не срабатывает. Участок линии, в пределах которого при 3-х фазных к.з. направленная защита не работает, называется «мёртвой зоной».