Виды характеристик реле сопротивления

1. Круговая характеристика с центром в начале координат (рис 2.3.7, а).

Зона, ограниченная окружностью, является зоной действия реле. Сопротивление срабатывания таких реле не зависит от φ_р, поэтому их называют реле полного сопротивления.

а) б)

в) г)

Рис. 2.3.7. Характеристики срабатывания реле сопротивления:

а) – круговая характеристика с центром в начале координат; б) – круговая характеристика, проходящая через начало координат; в) – эллиптическая характеристика; г) – характеристика в виде многоугольника.

2. Круговая характеристика, проходящая через начало координат

(рис. 2.3.7, б).

Реле с такой характеристикой не работают при направлении тока из линии к шинам, поэтому оно является направленным. Точка 0 соответствует началу защищаемой линии. При коротком замыкании в начале линии, когда R и X равны нулю, реле не работает, что является его недостатком. Угол δ, при котором сопротивление срабатывания реле максимально, называется углом максимальной чувствительности ().

3. Эллиптическая характеристика (рис. 2.3.7, в).

Такие характеристики используются для третьих ступеней защит с целью улучшения отстройки от качаний и рабочих режимов и получения большей чувствительности.

4. Характеристика в виде многоугольника (рис. 2.3.7, г).

Четырехугольная характеристика используется для выполнения второй и третьей ступеней защит. Ее верхняя сторона должна фиксировать концы защищаемых зон, правая боковая сторона обеспечивает отстройку от рабочих режимов. Расширение зоны действия защиты влево во II квадрант обеспечивает действие реле при КЗ через переходное сопротивление при двухстороннем питании места КЗ. Нижняя сторона обеспечивает работу защиты при близких повреждениях, сопровождающихся замыканием через переходное сопротивление.

Выбор параметров срабатывания трехступечатой дистанционной защиты.

   Выбор параметров срабатывания производится на примере сети, показанной на рис. 2.3.1, для трехступенчатой дистанционной защиты AK1, установленной на подстанции А.

   Первая ступень. Сопротивление срабатывания первой ступени выбирается из условия отстройки от коротких замыканий на шинах противоположной подстанции Б:

,                                     (2.3.4)

где = (0,8 – 0,85) – коэффициент надежности, учитывающий погрешности трансформаторов тока и трансформаторов напряжения,    реле сопротивления и погрешности расчета; - сопротивление защищаемой линии.

   Первая ступень выполняется без выдержки времени, т.е. . Для отстройки от работы разрядников, создающих кратковременное КЗ, вводится замедление с.

   Вторая ступень. Вторая ступень защиты служит для защиты с минимально возможной выдержкой времени участка защищаемой ЛЭП, не вошедшего в зону действия I ступени. Сопротивление срабатывания второй ступени определяется по следующим условиям:

1. Отстройка от конца зоны действия первой ступени дистанционной

защиты смежной линии

                         ,                     (2.3.5)

где - сопротивление срабатывания второй ступени дистанционной защиты защищаемой линии W1; - сопротивление срабатывания первой ступени дистанционной защиты смежной линии W2;   -   сопротивление защищаемой линии; = 0,9 - коэффициент надежности, учитывающий возможное сокращение за счет отрицательных погрешностей трансформаторов тока; - коэффициент токораспределения, учитывающий отношение тока короткого замыкания в месте установки защиты (линия W1) к току в линии W2, с защитой которой производится согласование.

2. Отстройка от короткого замыкания за трансформатором приемной

подстанции

                            ,                    (2.3.6)

где - сопротивление наиболее мощного трансформатора на подстанции Б в режиме, когда его сопротивление минимально.

   За окончательное значение принимается меньшее из двух по (2.3.5) и (2.3.6).

   Выдержка времени второй ступени выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания первой ступени дистанционной защиты смежной линии БВ

                                         ,                             (2.3.7)

где - максимальное время действия быстродействующей защиты смежного участка; = (0,3÷0,5)с – ступень селективности



   Вторая ступень защиты должна удовлетворять требованиям чувствительноси. Согласно ПУЭ целесообразность использования рассчитанной ступени оценивается значением коэффициента чувствительности при КЗ в конце защищаемой линии:

                                         .                           (2.3.8)

   При недостаточном значении коэффициента чувствительности вторая ступень защиты линии W1 может быть отстроена от второй (а не от первой) ступени защиты линии W2. Для предотвращения возможного излишнего срабатывания при коротком замыкании в пределах зоны второй ступени дистанционной защиты линии W2 увеличивается и выдержка времени до .

   Третья ступень. Третья ступень выполняет функции резервирования присоединений (ЛЭП и трансформаторов), отходящих от шин противоположной подстанции. Дистанционные органы этой ступени должны действовать при КЗ в конце наиболее длинной ЛЭП, отходящей от шин противоположной подстанции, и за подключенными к ней трансформаторами.

   Для исключения срабатывания измерительного органа сопротивления в нагрузочных режимах его сопротивление срабатывания должно быть меньше минимального рабочего сопротивления при , т.е. при совпадении по направлению этих векторов:

                                         .                         (2.3.9)

   С учетом самозапуска электродвигателей и обеспечения возврата измерительного органа после отключения КЗ сопротивление срабатывания третьей ступени при будет определяться выражением:

                    ,                          (2.3.10)

где - минимальное рабочее напряжение на шинах подстанции; = (1,1 ÷ 1,25) – коэффициент надежности; > 1 – коэффициент возврата минимального реле сопротивления; - коэффициент самозапуска, учитывающий снижение за счет увеличения тока и уменьшения напряжения при самозапуске электродвигателей; - максимальный ток нагрузки.

   Для направленного дистанционного органа с характеристикой в виде окружности, проходящей через начало координат (рисунок 2.3.8), наибольший по величине вектор сопротивления срабатывания совпадает с диаметром окружности, расположенным под углом к оси R и определяется выражением:



                ,               (2.3.11)

где - угол максимальной чувствительности дистанционного органа, принимаемый равным углу сопротивления линии ; - угол сдвига фаз между   и .

jX

Z_{с.з. макс}

Z_с.з.

Z_{раб мин}

_м.ч.

_раб

R

O

K



   Рис. 2.3.8. Выбор сопротивления срабатывания направленного реле сопротивления, выполняющего функцию третьей ступени дистанционной защиты.

   Для дистанционного органа в виде окружности с центром в начале координат сопротивление срабатывания выбирают по выражению (2.3.11), принимая () = 0. При этом является радиусом окружности с центром в начале координат.

   Выдержка времени третьей ступени выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания третьей ступени дистанционной защиты смежной линии БВ:

                                 .                                       (2.3.12)

   Коэффициент чувствительности третьей ступени проверяется при КЗ в конце своего участка (работа защиты как основной)

                                                                  (2.3.13)

и в конце зоны резервирования – конце линии W2 и за трансформатором T

                                 .                          (2.3.14)

   Пересчет первичного сопротивления срабатывания защиты на сопротивление срабатывания реле производится по выражению

                                 ,                                       (2.3.15)

где - сопротивление срабатывания реле; - первичное сопротивление срабатывания защиты; - коэффициент трансформации трансформатора тока; - коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

   Выводы.

1. Принцип действия дистанционной защиты основан на контроле сопротивления.

2. Дистанционная защита удовлетворяет требованиям селективности в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.

3. Защита отличается сравнительно высоким быстродействием.

4. В типовом исполнении дистанционная защита линии содержит три ступени.

5. Дистанционная защита в качестве основной защиты линии от междуфазных коротких замыканий находит применение в сетях напряжением (110 ÷ 220) кВ.