Схемы включения дистанционных и пусковых измерительных органов на напряжение и ток сети

Требования к схемам включения. Измерительные ДО, вы­полняемые с помощью PC, должны включаться на такие на­пряжения и токи сети, при которых сопротивление на зажимах реле Z _р, во-первых, будет пропорционально расстоянию Z _р.к до места повреждения и, во-вторых, будет иметь одинаковые значения (по модулю и углу) при всех видах КЗ в одной точке. Для соблюдения этих требований к ДО необходимо подводить напряжение в месте установки ДЗ, равное падению напряже­ния в сопротивлении Z _р.к до точки К: U _р = I _к Z _р.к(рис. 11.7). При этом для обеспечения одинакового Z _р при всех видах КЗ ток I _р, подводимый к PC, должен равняться току КЗ I _к, опре­деляющему падение напряжения в сопротивлении Z _р.к:

Z _р = U _р / I _р= I _к Z _р.к / I _к= Z _р.к. (11.3)

С учетом сказанного ДО включаются на напряжение и ток петли КЗ. Схемы включения ДО, реагирующих на междуфаз­ные КЗ и ДО, реагирующих на однофазные КЗ, должны быть разными.

Включение дистанционных органов, реагирующих на междуфазные КЗ. Включение на междуфазные напряжения и разность фазных токов осуществляются согласно табл. 11.1. При трехфазных КЗ (рис. 11.8, б)все три ДО находятся в одинаковых условиях, к каждому из них подводится междуфазное напря­жение, равное U _Ф. Фазное напряжение равно падению на­пряжения в проводе от места установки PC до точки К. Отсю­да напряжение = , где - ток трех­фазного КЗ, проходящий по фазе; - сопротивление прямой последовательности фазы от места установки реле до точ­ки К: - расстояние до места КЗ; - удельное сопротивле­ние прямой последовательности фазы на 1 км. Ток в каждом реле равен геометрической разности токов двух фаз, т. е. = , следовательно, сопротивление на зажимах каждо­го PC

= / = / = = = .

При двухфазных КЗ, например между фазами В и С (рис. 11.8, в), только один ДО, включенный на напряжение меж­ду поврежденными фазами В и С, получает напряжение, про­порциональное расстоянию . Это напряжение равно падению напряжения в фазах В и С: = = 2 . Ток = I _B – I _C = 2 . Отсюда находим

= / = /(I _B – I _C)= 2 /2 = = .

При КЗ на фазах АB и СA Z _p находится аналогично и также = . Можно показать, что и при двухфазных КЗ на землю = = .

Таким образом, при всех видах междуфазных КЗ сопротив­ление на зажимах реле равно сопротивлению прямой последо­вательности фазы Z ₁. Следовательно,

= и = = .

Включение PC, выполняющих функции ПО. Они включают­ся на междуфазное напряжение и фазный ток по табл. 11.2. Определяя, как и в предыдущем случае, значения падения на­пряжения до точки К (рис. 11.8) и находя = / , можно убе­диться, что при трехфазных КЗ = , а при двухфазных КЗ в той же точке = 2 . Таким образом, данная схема, удовлетворяя первому из заданных условий = , не обеспе­чивает второго условия, так как . Поэтому схемы включения PC на междуфазное напряжение и фазный ток не Должны применяться для включения ДО I и II зон. Включение PC по табл. 11.2 используется для ИО III зоны, если они одно­временно выполняют функции ПО.

При обеих схемах включения в случае двухфазного КЗ (Рис. Ц.8, в) из трех ДО правильно определяет удаленность повреждения только один, включенный на напряжение меж­ду поврежденными фазами.

Способы включения ДО на разность токов двух фаз. Для включения PC на разность токов согласно табл. 11.1 обычно используются промежуточные трансформаторы тока TAL или трансреакторы TAV - датчики тока, у которых для этой цели предусматриваются две первичных обмотки 1 и 2 (рис. 11.9). Каждая первичная обмотка включается на токфазы по табл. 11.1, так чтобы наводимые ими магнитные потоки в сердечнике TAL или TAV были направлены встречно и создавали резуль­тирующий поток Ф _Р = Ф _А– Ф _В, пропорциональный разности токов, питающих первичные обмотки. Ток вторичных обмо­ток 3 (или ЗДС трансреактора) будет также пропорционален разности указанных первичных токов I _А– I _В.

Включение дистанционных органов, реагирующих на одно­фазные КЗ. Дистанционные органы, предназначенные для оп­ределения удаленности мест однофазных КЗ, включаются по схеме с токовой компенсацией (рис. 11.10, а). Схема преду­сматривает три PC, каждое из которых включается согласно табл. 11.З на напряжение и ток I _Р= I _Ф + k 3 I ₀, где I _Ф - ток той же фазы, что и напряжение ; k 3 I ₀- ток, пропорциональ­ный току НП.

Коэффициент пропорциональности k = . При таком значении k сопротивление на зажимах реле при однофазных КЗ = получается равным сопротивлению прямой последовательности до места КЗ Z ₁. Следовательно, при включении по табл. 11.3 ИО, реагирующего на однофазные КЗ, сопротивление на его зажимах получается таким же, как и у реле, реагирующих на междуфазные КЗ и включенных по табл. 11.1. В обоих случаях = .

Покажем, что выбранная схема компенсации обеспечивает = . Рассмотрим однофазное КЗ (рис. 11.11), например на фазе А. Согласно табл. 11.3 сопротивление на зажимах PC фазы А:

= . (11.4)

Выразим напряжение фазы А в месте установки ДЗ (в точ­ке Р) через симметричные составляющие U _A = U ₁+ U ₂ + U ₀. Каждая составляющая в точке Р равна напряжению соответ­ствующей последовательности в точке К и падению напряже­ния той же последовательности на участке КР (рис. 11.11). Отсюда

U _A = (U _1K+ ) + (U _2K + )+ (U _0K + ), (11.5)

где U _1K, U _2K, U _0K напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей в точке К; I ₁, I ₂, I ₀ - симметричные со­ставляющие тока КЗ; Z _1, Z ₂, Z ₀ - сопротивления прямой, об­ратной и нулевой последовательностей участка КР.

Поскольку на поврежденной фазе А в месте КЗ U_A = 0, поэтому U _1K+ U _2K+ U _0K= 0,

U _A = + + . (11.5а)

Прибавляя и вычитая в правой части уравнения (11.5а) и учитывая, что для ЛЭП сопротивление = и что для фазы А сумма + + = , получаем

U _A = + ( - ). (11.5б)

Вынесем в (11.56) за скобки , умножим и разделим на 3 второй член в правой части равенства, после чего подставим преобразованное выражение U _A в (11.4), тогда

= . (11.6)

Учитывая, что в (11.6) = k, и производя сокращения, получаем

= Z ₁ = . (11.7)

Выражение (11.7) справедливо для однофазных замыкании фаз B и С и для КЗ на землю любых двух фаз. Таким образом, при включении PC по схеме с токовой компенсацией сопро­тивление = имеет одинаковые значения при все видах КЗ на землю и не зависит от соотношения токов и . При однофазном КЗ правильно работает только одно реле, включенное на напряжение и ток поврежденной фазы. Два других реле, включенные на ток и напряжение неповрежден­ных фаз, имеют > . Схема с токовой компенсацией от­вечает требованиям, предъявляемым к ДО, и получила рас­пространение для ИО, реагирующих на КЗ на землю.

Для выполнения токовой компенсации часто применяется схема, приведенная на рис. 11.10,б. Реле питается током че­рез промежуточный трансформатор или трансреактор с двумя первичными обмотками. Одна из них w _Ф включена на ток фа­зы , а вторая w ₀ - на ток 3 . Их число витков подбирается так, чтобы w _Ф / w ₀ = 1/ k. Результирующий поток первичных об­моток Ф _рез = Ф _Ф + k Ф ₀ + k 3 , поэтому вторичный ток транс­форматора или вторичная ЭДС трансреактора будут пропорцио­нальны току + k 3 . Обычно k < 1.

Условия работы дистанционных органов при двойных замы­каниях на землю. В сети с малым током замыкания на землю ДЗ должны реагировать на междуфазные КЗ, и их ДО включа­ются на междуфазные напряжения и разность фазных токов. Как указывалось, в таких сетях возможны двойные замыка­ния на землю (рис. 11.12). Защита в этом случае должна от­ключать одно место повреждения. Исследование условий ра­боты ДЗ при двойных замыканиях на землю показывает, что они не могут обеспечить четкого выполнения этого требова­ния. Наилучшие результаты получаются, если на участке К1-К2 (рис. 11.12) между двумя точками повреждения ДО включены на фазное напряжение по схеме с токовой компен­сацией, а на участке между точкой повреждения и источни­ком питания - на междуфазное напряжение и разность фаз­ных токов. Для этого ДО нормально включены на междуфаз­ное напряжение и разность фазных токов. При появлении тока НП, всегда возникающего на участке между точками замыкания на землю (К1 и К2),ДО, установленные на этом участке, автоматически переключаются на напряжение фазы и ток + k 3 .