Структурная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой

В отечественных энергосистемах ДЗ применяется для дей­ствия при междуфазных КЗ, а для действия при однофазных КЗ используется более простая ступенчатая МТЗ НП, рассмот­ренная в гл. 8. На рис. 11.6 приведена упрощенная структур­ная схема трехступенчатой ДЗ от междуфазных КЗ с направ­ленными измерительными ДО. Защита имеет четыре функцио­нальные части, обведенные пунктиром на рис. 11.6, а: измери­тельную 1, логическую 2, исполнительную 3, вспомогатель­ную 4.

Измерительная часть 1 состоит из измерительных ДО, определяющих удаленность места КЗ или, точнее говоря, всю зону степени, в пределах которой возникло повреждение. Ди­станционный ИО выполняется с помощью направленных минимальных PC, действующих при определенном направле­нии мощности КЗ (от шин в линию). Реле сопротивления вклю­чается через ТН и ТТ на первичные напряжения U _р.пи ток I _р.пв начале защищаемой ЛЭП. Вторичное напряжение на за­жимах PC U _р= U _р.п /К_U,а вторичный ток I _р = I _р.п / К_I.

Сопротивление на входных зажимах реле определяется по выражению

Z _р = Z _р.п , (11.2)

где Z _р.п = - первичное значение сопротивления, подведенного к зажимам реле.

Первичное сопротивление Z _с.з = Z _с.р называется сопро­тивлением срабатывания ДЗ. В трехступенчатой ДЗ, изображенной на рис. 11.6, для каждой ступени установлен свой отдельный комплект ДО KZI, KZII, KZIII, действующий при КЗ в пределах I, II, III зон (ступеней) соответственно. В § 11.5 показано, что для правильного определения зоны поврежде­ния при различных видах двухфазных КЗ е каждой ступени ДЗ необходимо устанавливать три PC - одно для действия при КЗ между фазами АВ, второе - при КЗ между фазами ВС и третье - при КЗ между фазами СА.

Схема с тремя измерительными PC в каждой ступени полу­чила название трехсистемной. На рис. 11.6 для упроще­ния показан один комплект KZBC и указано место подсоеди­нения двух других KZAB и KZCA. Срабатывая, измеритель­ные реле KZ действуют на логическую часть ДЗ 2.

Логическая часть 2 имеет два органа времени КТ2 (второй ступени t _II) и КТЗ (третьей ступени t _III). Первая ступень ДЗ замедления не имеет (t _I = 0).

Логические органы (ЛО), ИЛИ, И, НЕ, получив сигналы от KZ и элементов блокирующей части 4, формируют выходные сигналы, воздействующие на органы времени и ИО.

Исполнительный орган 3 (ИО). Получив сигнал от КТ2, КТЗ илинепосредственно от KZI, АВ (ВС, С А) ИО пере­дает команду на отключение выключателя. Исполнительный орган выполняется с помощью электромеханического проме­жуточного реле или в виде статического устройства на тири­сторах.

Вспомогательное блокирующее устройство 4 служит для блокирования действия ДЗ путем автоматиче­ского вывода ее из работы в режимах, когда ДЗ может непра­вильно сработать при отсутствии повреждения на защища­емой ЛЭП. К таким режимам относятся качания в энергоси­стеме и повреждения в цепях ТН, питающих ДЗ. Устройство 4 состоит из блокировки при качаниях УВК и блокировки УВН, действующей при неисправностях в цепях ТН.

Блокировка при качаниях УБК. Во время кача­ний напряжение U _р в месте установки ДЗ периодически сни­жается, а ток I _р в защищаемой ЛЭП возрастает, при этом соот­ветственно уменьшается Z _р = U _р/ I _р. Реагирующие на U _р, I _р и Z _р измерительные органы PC могут прийти в действие, что вызовет неправильное срабатывание первой ступени ДЗ, ра­ботающей мгновенно. Вторая и третья ступени имеют выдерж­ку времени, и они, как правило, не успевают сработать за вре­мя периода качаний. Поэтому блокировка УБК, как показано на рис. 11.6, блокирует первую ступень, а в тех случаях, когда время действия второй ступени мало (t _II < 1 с), - и вторую, принцип действия блокировки при качаниях рассмотрен в гл. 13.

Блокировка УБН. При неисправностях в цепях напря­жения ТН напряжение U _р, подводимое к PC, исчезает или рез­ко понижается. В результате этого реле сопротивления, вклю­ченные на это напряжение, приходят в действие, что приво­дит к неправильному срабатыванию ДЗ. При исправном со­стоянии цепей напряжения с выхода УБН, схемы которой рассмотрены в § 6.4, на входы всех логических элементов И поступает логический сигнал 1, разрешающий появление сигнала на элементах И и, как следствие этого, возможность действия ДЗ, если срабатывают ИО (PC). При неисправностях цепях ТН выходной сигнал УБН изменяется с логической 1до логического 0, чем блокируется действие элемента И, т. е. исключается возможность появления сигнала на его выходе.

Работа ДЗ. В нормальном режиме Z _р = U _р.н/ I _р.н = Z _р.н (здесь U _р.н, I _р.н, Z _р.н - напряжение, ток, сопротивление на зажимах PC в режиме максимальной нагрузки, когда Z _р.н имеет наи­меньшее значение). Сопротивления срабатывания PC всех ступеней выбираются меньше- Z _{р.н min}. Поэтому PC всех ступе­ней, а следовательно, и ДЗ в целом не действуют.

В режиме короткого замыкания. Если КЗ возникло в пре­делах первой ступени, в точке К1 (рис. 11.6, б), то Z _р < Z _I, KZI приходит в действие, срабатывает и блокировка УБК, на входе И1 появляются три сигнала: УБК, KZ1 и УБН. На выхо­де И1 появляется сигнал о срабатывании KZ1, который посту­пает на ИО; ДЗ действует на отключение ЛЭП без выдержки времени (с t = 0).

При КЗ в I зоне кроме KZI работают ИО KZII и KZIII, но II и III ступени имеют выдержки времени, и поэтому раньше срабатывает I ступень. Если КЗ происходит во II зоне (точка К2), но за пределами I зоны, то KZI не действует, работают KZII и KZIII, которые через соответствующие логические эле­менты ИЛИ, И, НЕ посылают сигналы на КТ2 и КТЗ. Реле КТ2 срабатывает с t _II раньше КТЗ и подает сигнал на ИО, послед­ний замыкает цепь отключения выключателя ЛЭП. При КЗ в точке КЗ за пределами II зоны, но в пределах III зоны KZ1 и KZII не действуют, срабатывает KZIII с выдержкой времени t _IIIна реле КТЗ, и затем выходной элемент ИО подает команду на отключение.

В сетях с изолированными нейтралями применяются ДЗ ненаправленными PC. В схему ДЗ при этом дополнительно вводятся РНМ, не позволяющие ДЗ срабатывать при направлении мощности КЗ к шинам подстанции. Применяется также односистемная ДЗ с одним ДО и токовыми ПО. Особенностью этой схемы является использование в качестве ДО защиты от всех видов междуфазных КЗ только одного PC. При этом для правильного действия ДЗ при различных видах КЗ к реле в момент возникновения повреждения подводятся токи и напряжения соответствующих поврежденных фаз в сочетаниях, обеспечивающих одинаковый замер сопротивления (прямой последовательности Z ₁)до места КЗ.