5. Дистанционные защиты линий

1. Назначение и принцип действия дистанционной защиты

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания максимальные токовые направленные защиты и тем более простые максимальные токовые защиты не могут обеспечить селективности отключения к.з. В этом легко убедиться на примере кольцевой сети с двумя источниками питания, представленной на рис. 5-1.

Рис.5-1. Схема кольцевой сети с двумя источниками питания.

При к.з. в точке К1 защита 3 должна работать быстрее защиты 1, а при к.з. в точке К2 наоборот защита 1 должна работать быстрее защиты 3.

Кроме того, максимальные токовые защиты часто не удовлетворяют требованиям быстродействия и чувствительности. Поэтому, для защиты сетей со сложной схемой и с несколькими источниками питания применяются более сложные дистанционные защиты (ДЗ), которые обеспечивают необходимую селективность, быстродействие и чувствительность.

Дистанционной защитой называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удалённости (от расстояния или дистанции) места к.з. от места установки защиты.

Например, при к.з. в точке К1 (рис. 5-2) защита 2, расположенная ближе к месту повреждения должна работать с меньшей выдержкой времени, чем более удалённая защита 1. Если же к.з. возникнет в точке К2, то выдержка времени защиты 2 автоматически должна увеличится т.к. расстояние (дистанция) от защиты 2 до места к.з. К2 больше чем при к.з. К1. В последнем случае к.з. будет селективно отключено защитой 3, расположенной ближе к месту повреждения и, следовательно, имеющей меньшую выдержку времени.

Рис.5-2. Зависимость выдержки времени дистанционной защиты от расстояния до места к.з.

Таким образом, при к.з. на линии по защищаемой линии проходит ток I_к.з.>I_норм, а напряжение на шинах подстанции, питающей линию, снижается U_ш<U_норм и равно падению напряжения в сопротивлении участка линии Z_к.з. от шин подстанции до точки к.з.

(5-1)

Нетрудно видеть, что отношение остаточного напряжения на шинах к току к.з. равно сопротивлению участка линии до места к.з.:

(5-2)

Сопротивление линии или её участка можно выразить через удельное сопротивление Z_уд. и расстояние до места к.з. L_к.з.:

(5-3)

Следовательно, отношение остаточного напряжения на шинах к току к.з., проходящему по защищаемой линии пропорционально расстоянию (дистанции) L_к.з. от места установки защиты до места к.з.

Выводы:

Для защиты сетей напряжением 110 кВ и выше со сложной конфигурацией и с несколькими источниками питания применяются дистанционные защиты (ДЗ) выдержка времени которых автоматически изменяется в зависимости от расстояния (дистанции) места к.з. до места установки защиты.

2. Характеристика измерительных органов дистанционной защиты

Основным органом дистанционной защиты является дистанционный орган, определяющий удалённость (дистанционно) к.з. от места установки защиты.

В качестве дистанционного органа используются реле сопротивления, измеряющие сопротивление линии до места к.з. и определяющее на каком участке произошло повреждение и совместно с другими органами защиты, обеспечивающее её действие с необходимой выдержкой времени.

Реле сопротивления могут выполняться реагирующими на полное сопротивление линии или на её индуктивное (реактивное) сопротивление Х. Соответственно этому реле называются реле полного сопротивления или реле реактивного сопротивления.

В России используются только реле полного сопротивления.

Реле сопротивления могут выполняться на индукционной или полупроводниковой основе. Основное отличие различных типов реле сопротивления заключается в способе обработки информации о токе и напряжении.

Проведение реле сопротивления в различных режимах зависит от его характеристики , где - угол между током и напряжением подводимых к реле сопротивления.

Полное сопротивление Z состоит из активного R и реактивного Х сопротивлений: или , поэтому характеристику реле обычно представляют в плоскости Z, откладывая R по горизонтальной, а X – по вертикальной оси.

Характеристики реле сопротивления дистанционных защит отстраивают от режимов нагрузки: