Возможности применения токовой защиты на линиях с двусторонним питанием

Максимальная токовая защита. В распределительных сетях с двусторонним питанием, а также в сложных сетях с одним и не­сколькими источниками питания селективность действия макси­мальной токовой защиты не обеспечивается, что подтверждает пример выполнения защиты в радиальной сети с двусторонним питанием (см. ниже рис. 8.3, а). При коротком замыкании в любой точке сети, в том числе и в точке K1, в общем случае приходят в действие все защиты. При этом для селективного отключения поврежденного участка АБ необходимо, чтобы выдержка времени t₂ защиты А2 была меньше выдержек времени t ₃ защиты A3 и t ₄защиты А4, т. е. t ₂< t ₃ и t ₂< t ₄ . Наряду с этим для селективного действия защиты при коротком замыкании в точке К2 должно вы­полняться условие t ₃< t ₂ и t ₃< t ₁. Из этого следует, что к защи­там А2 и A3 предъявляются противоречивые требования. Невоз­можно выполнить условие, при котором в одно и то же время вы­держка времени защиты А2 была бы и больше и меньше выдержки времени защиты A3, поэтому в таких сетях максимальная токовая защита не может быть селективной и применение ее невозможно.

Токовая отсечка без выдержки времени. В отличие от максимальных токовых защит токовые отсечки без выдержки времени можно использовать на линиях с двусторонним питанием (рис. 8.1, а). Токовые отсечки Al, A2 устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии. Кривые 1 и 2 (рис. 8.1, б) показывают изменение максимальных токов к.з. соответственно от источников A и Б при перемещении короткого замыкания вдоль защищаемой линии. Токи срабатывания отсечек должны быть выбраны таким образом, чтобы при внешних коротких замыканиях (точки к_A и К_Б) защиты не действовали.

При повреждении в точке к_Б по защищаемой линии и через места установки защит от источника А проходит максимальный ток I _{к.вн.max A} . При этом защиты Al, A2 обеих сторон линии не должны срабатывать, т.е. I _c.з1= I _с.з2 >I _{к.вн.max A} . При повреждении в точке к._A по защищаемой ли­нии и через места установки защит от источника Б проходит максимальный ток I _{к.вн.max Б} . При этом защиты также не должны действовать, т.е. I _c.з1= I _с.з2 >I _{к.вн.max Б} . Из двух значений выбирается больший ток срабатыва­ния, что является первым условием его выбора. В данном случае (рис. 8.1,б)

I _c.з = I _c.з1 = I _с.з2 =k _зап I _{к.вн.max Б}                                    (8.1)

В эксплуатации возможны случаи качаний генераторов источника А от­носительно генераторов источника Б и выхода их из синхронизма. При этом по линии АБ могут проходить большие уравнительные токи. Отсечки в этом случае не должны действовать, поэтому

I _c.з = I _c.з1 = I _с.з2 =k _зап I _ур.max                                           (8.2)

Уравнение (8.2) — это второе усло­вие выбора тока срабатывания отсе­чек на линиях с двусторонним пита­нием. Определяющим является усло­вие, которое дает большее значение тока срабатывания.

Максимальный уравнительный ток возникает, когда векторы эквивалентных ЭДС е_А и Е_Б соответственно источников А и Б смещены на угол π (рис. 8.1, а). При этом, принимая е_А = Е_Б = Е, ток I _ур.max можно определить по выражению

I _ур.max = 2 Е / (Х _1А + х _1уд l + X _1Б).

 При определении эквивалентных ЭДС е_А и Е_Б и приведенных к шинам источников эквивалентных сопротивлений прямой после­довательности x_1А и Х_1Б систем генераторы вводятся в расчетную схему переходными значениями Е' _d и Х' _d. При расчете тока, возни­кающего во время несинхронного АПВ, используются сверхпере­ходные величины Е" _d и Х" _d. Защищаемые зоны отсечек l _отс1 и l _отс2 определяются абсциссами точек пересечения кривых 1 и 2 с пря­мой 3, соответствующей току срабатывания отсечек. В рассматри­ваемом случае (рис. 8.1, б) защищаемые зоны перекрывают одна другую. При этом l _отс1+ l _отс2 >l и повреждения в средней части линии на длине (l _отс1 +l _отс1 )—l отключаются отсечками с двух сторон. При коротких замыканиях на линии вне этой зоны сраба­тывает только отсечка А1 или только отсечка А2. С противополож­ной стороны линия отключается другой защитой.

В некоторых случаях при наличии дополнительной линии связи между источниками А и Б отключение защищаемой линии толь­ко отсечкой А1 или А2 может привести к увеличению тока, проходящего по линии. При этом отсечка может отключить линию с другой стороны. Такое поочередное действие защит называется каскадным.

Токовая отсечка с выдержкой времени. При соответствующем выборе параметров токовая отсечка с выдержкой времени на ли­ниях с двусторонним питанием сохраняет селективность.

Рассматривая действие трехступенчатой токовой защиты на ли­ниях с двусторонним питанием в целом, можно сделать следую­щие выводы: достичь селективного действия максимальной токовой защиты (третьей ступени) не удается; токовые отсечки можно вы­полнить селективными, однако при этом чувствительность одного из комплектов отсечки обычно недостаточна.

Селективное отключение повреждения в рассматриваемых се­тях обеспечивается токовой направленной защитой, обладающей достаточной чувствительностью и быстродействием. В отличие от токовой защиты она реагирует не только на абсолютное значение тока в защищаемом элементе, но и на его фазу относительно на­пряжения на шинах у места установки защиты, т. е. действует в зависимости от направления мощности при коротких замыкани­ях. Токовая направленная защита является защитой с относитель­ной селективностью.