Раскройте содержание следующих терминов: Токовая направленная защита (ТНЗ). Схемы включения реле направления мощности

Направленные защиты ставятся на линиях с двухсторонним питанием.

На линиях с двухсторонним питанием используются:

1. Токовые отсечки.

2. Направленная максимальная защита.

3. Продольная дифференциальная защита.

4. Дистанционная защита.

5. Высокочастотная защита.

Обратимся к рисунку: при повреждении в точке К1 ток КЗ будет протекать с шин ПС/2 и ПС/3 в точку замыкания.

При этом, защиты 4 и 5 должны своевременно отключить Л-2. Однако на шинах этих же подстанций расположены защиты 3 и 6, которые не должны действовать, так как это приведет к излишнему отключению Л1 и Л3.

Избирательную работу защит в этом случае обеспечивает орган направления мощности, который сравнивает фазу напряжения и тока КЗ Направление тока от шин в линию считается условно положительным, в этом случае реле мощности разрешает отключать контролируемый участок.

Направление из линии в шины считается условно отрицательным, происходит пуск защит, но команда не реализуется, поскольку реле мощности не работает на отключение.

Так как направленная защита должна реагировать не только на величину, но и на направление тока КЗ, применяют реле мощности включаемое по приведенной ниже схеме.

Токовое реле Т (типа РТ) реагирует на возрастание тока в сети. Реле мощности М является органом контролирующим направление мощности при КЗ в сети. Момент срабатывания реле мощности напрямую зависит от мощности Sp, подведенной к зажимам реле:

Sp=UpIpsin(α–φp); (1)

При коротком замыкании на защищаемой линии токовое реле и реле направления мощности замыкают свои контакты, подают сигнал на реле времени. Через заданную выдержку времени, если контакты Т или М не вернулись в исходное состояние, защита подает импульс на катушку отключения выключателя.

При КЗ в точке К1 реле мощности направленной защиты 3 (см. рис.) не замкнет свои контакты, и защита не отработает.

В нормальном режиме работы сети, когда мощность течет от шин в линию, реле мощности может замыкать свои контакты. В этом случае не работает токовое реле, ток срабатывания которого отстраивается от максимальных рабочих токов.

Если по условиям селективности не удается отстроиться от рабочих токов, в схему включается реле минимального напряжения.

Из выражения (1) следует, что срабатывание реле мощности напрямую зависит от напряжения в момент КЗ Up и сдвига фаз (α–φp). При КЗ вблизи шин падение напряжения может быть таким, что величины Up не хватит для срабатывания реле.

Поэтому, при проектировании направленных защит определяют схему подключения реле мощности, при которой напряжение и разность фаз были бы максимальными для любого вида повреждения.

Наиболее распространенной является “90-градусная” схема включения. При такой схеме на каждый элемент реле мощности подаются следующие сочетания токов и напряжений: 1э–Ia и Ubc, 2э–Ib и Uca, 3э–Ic и Uab.

На рисунке приведена векторная диаграмма токов и напряжений на зажимах реле, и линии моментов, реле направления мощности для Ia+Ubc:

Мвр=kUpIp*sin(α–φp).

Вектор тока Ia может совпадать с вектором напряжения Ubc при чисто реактивном сопротивлении линии, тогда ток принимает значение I’a (см. рис).

При чисто активном сопротивлении линии вектор тока Ia отстает от вектора напряжения на 90° (на рис. I’’a). Угол сдвига между Ubc и Ia равен φр=–(90-φк)°, а его предельные значения колеблются в зависимости от φк от 0° до 90°.

Прямая N1N2 - это линия изменения знака момента реле, а М1М2 линия максимального момента реле. Изменение величины φр в пределах от 0 до 90 ведет к срабатыванию реле, так как момент находится в области положительных значений (синее поле).

При отклонении φр за пределы 0 и 90, момент меняет свое значение на отрицательное и срабатывания не происходит.