В общем случае токовая направленная защита представляет собой токовую ненаправленную защиту, снабженную органом направления мощности. Поэтому в зависимости от назначения и предъявляемых к ней требований в основу схемы максимальной токовой направленной защиты можно положить любую из рассмотренных выше (см. § 6.5) схем максимальной токовой защиты.
В распределительных сетях напряжением до 35 кВ защита выполняется двухфазной и является основной защитой от всех коротких замыканий. В сетях с глухозаземленными нейтралями она используется в качестве защиты от многофазных коротких замыканий. При этом для защиты от коротких замыканий на землю может устанавливаться направленная защита нулевой последовательности.
Схемы защиты могут быть на постоянном и переменном оперативном токе. При этом измерительные реле тока пофазно подводят оперативный ток к контактам реле направления мощности. Этим предотвращается неправильное срабатывание защиты, обусловленное поведением реле направления мощности, включенного на ток неповрежденной фазы.
|
|
Область применения максимальных токовых направленных защит определяется тем, насколько они удовлетворяют требованиям селективности, быстроты, чувствительности и надежности. Максимальная токовая направленная защита обеспечивает селективное отключение поврежденного участка в радиальных сетях с несколькими источниками питания и в кольцевых сетях с одним источником питания.
Из-за встречно-ступенчатого принципа выбора выдержек времени в ряде случаев время отключения поврежденного участка, обычно расположенного вблизи источника питания, получается значительным. Чувствительность защиты определяется не только измерительным реле тока, но и органом направления мощности. При этом в случае включения реле на полные напряжения и токи фаз защита отказывает в действии при трехфазном коротком замыкании в мертвой зоне. Теоретически возможны также ее неправильные действия при коротких замыканиях за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ.
Поэтому в большинстве случаев максимальная токовая направленная защита в качестве основной применяется лишь в сетях напряжением 35 кВ и ниже. В сетях с более высоким напряжением она используется в основном как резервная. В направленных защитах со ступенчатыми характеристиками выдержек времени максимальная токовая направленная защита применяется в качестве третьей ступени.
На рис. 8.8 приведены схемы цепей максимальной токовой направленной защиты на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя. В защите используются промежуточные реле KL1 и KL2 типа РП-341, реле времени КТ типа РВМ-12 и два реле направления мощности KW1 и KW2 типа РБМ, включенные по 90-градусной схеме (рис. 8.8, а, б). Измерительным органом являются реле тока КА1 и КA2 типа РТ-40. Пуск реле времени осуществляется пофазно последовательно соединенными контактами реле направления мощности и соответствующего реле тока. Схема управления реле времени выполнена таким образом, что при любых многофазных коротких замыканиях реле подключается только к одному из промежуточных насыщающихся трансформаторов тока ТL1 или TL2 (рис. 8.8, в). По истечении установленной выдержки времени реле К.Т срабатывает, замыкая вторичные цепи промежуточных реле KL1 и K.L2 (рис. 8.8, г). Контакты KL1.1 и KL2.1 дешунтируют электромагниты YAT1 и YAT2, производя отключение выключателя. При направлении мощности к. з. к шинам реле направления мощности не действует, поэтому реле времени, а следовательно, и промежуточные реле не срабатывают и защита не отключает выключателя.
|
|
В настоящее время сельские распределительные сети все чаще выполняются секционированными с сетевым резервированием (рис. 8.9, а). В нормальном режиме все потребители энергии линии Л1 подключены к источнику питания ИП1, а потребители линии Л2 получают питание от источника ИП2. Первая линия секционирована выключателем Q2, а вторая — выключателем Q4. Выключатель Q3 оборудован устройством АВР и в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. В режиме сетевого резервирования, когда выключатель Q3 включен, а выключатель одной из линий, например Q1, отключен, конфигурация сети изменяется, хотя сохраняется одностороннее питание. На линиях с односторонним питанием, как известно, требованиям селективности удовлетворяют токовые защиты, в том числе и максимальная токовая. Однако выбрать параметры максимальной токовой защиты, установленной на выключателе Q2 (Q4), так, чтобы она действовала селективно как при работе сети по нормальной схеме, так и в случае сетевого резервирования, невозможно. Это объясняется тем, что удаленность выключателя и защиты от источника питания изменяется с изменением схемы электроснабжения.
Селективного действия защиты можно достичь, если автоматически изменять ее параметры с изменением режима работы сети. Направления тока через защиту в нормальном режиме (показано стрелкой) и в режиме сетевого резервирования (показано штриховой стрелкой) различны, поэтому для автоматической перестройки защиты можно использовать реле направления мощности. Их недостаток— наличие мертвой зоны. Более совершенной для такой сети является полупроводниковая максимальная токовая направленная защита двустороннего действия типа ЛТЗ [47].
Схема содержит (рис. 8.9, б) вторичные измерительные преобразователи тока UA1 и UA2; измерительные органы релейного действия: тока первой KAI и второй KAII ступеней, направления мощности KW, выдержки времени КТ; выходной (исполнительный) элемент ИА и элементы KH1 – KH3 сигнализации о срабатывании первой и второй (в зависимости от направления мощности) ступеней защиты.
В нормальном режиме работы орган направления мощности находится в положении после срабатывания и по своим выходным цепям 1 и 3 воздействует на измерительный орган KAII, элемент выдержки времени КТ и элемент сигнализации КН2. При этом вторая ступень защиты подготовлена для срабатывания с уставками, соответствующими электроснабжению по нормальной схеме (выключатели Q1 и Q2 включены, выключатель Q3 отключен. Отключение выключателя Q1 сопровождается включением выключателя Q3 и изменением направления передаваемой мощности. В этом случае орган направления мощности находится в положении до срабатывания и его выходные цепи 2 и 4 подготавливают вторую ступень защиты к срабатыванию с меньшими уставками, обеспечивающими селективность при сетевом резервировании. Орган направления мощности изменяет уставки второй ступени до возникновения повреждения, поэтому защита не имеет мертвой зоны. Зона срабатывания органа направления мощности —5p/12 < j p < —7π/12.
|
|
Характеристики выдержки времени второй ступени показаны на рис. 8.9, в. уставки первой ступени не пересматриваются. Ее выдержка времени составляет t сз I = 0,3 c.