Релейная защита и автоматика энергосистем. Токовые направленные защиты линий

1.

Релейная защита и автоматика энергосистем – Лекция 7
Токовые направленные защиты линий. Направленная
высокочастотная защита линий.

2.

Токовые направленные защиты ЛЭП
На линиях с двухсторонним питанием или кольцевых часто невозможно согласовать токовые
защиты между собой.
Рисунок 5 – Линия с двухсторонним питанием
В нормальных и аварийных режимах мощность через защиту может иметь различное направление.
Например, при КЗ в точке К2 трудно согласовать между собой защиты РЗ2 и РЗ3. Если РЗ2
сработает раньше РЗ3, то будут отключены потребители подстанции Б. Аналогичная ситуация с
защитами РЗ4 и РЗ5.
Чтобы защиты РЗ2, РЗ3 и РЗ4, РЗ5 не согласовывать между собой, необходимо разделить их
действия. Это можно сделать, если блокировать защиту при протекании мощности от линии к
шинам и разрешать отключать при протекании мощности от шин в линию.

3.

Токовые направленные защиты ЛЭП
Рисунок 6 – Направление действия защит на линии с двухсторонним питанием
Если направление мощности (рис. 6), протекаемой через защиту, совпадает с направлением
действия защиты, то защита действует на отключение. При КЗ в точке К2 сработают защиты РЗ3 и
РЗ4, а если откажет одна из них, то должна сработать РЗ1 или РЗ6 соответственно. Защиты РЗ2 и
РЗ5 будут заблокированы, так как направления действия защит не совпадают с направлением
протекающей через них мощности.
Направление мощности в релейной защите определяют с помощью специального реле, называемого
«реле направления мощности». К реле подводятся две электрические величины ― ток и
напряжение.

4.

Токовые и токовые направленные защиты нулевой
последовательности в сетях с заземленной нейтралью
В сетях с заземленной нейтралью (110 кВ и выше) при
однофазном и двухфазном КЗ на землю присутствуют
аварийные составляющие нулевой последовательности
тока и напряжения. Их использование лежит в основе
построения защиты нулевой последовательности.
К достоинствам защиты следует отнести следующие:
― токи КЗ более резко спадают у нулевой
последовательности (рис. 7), чем у прямой (сопротивление
нулевой последовательности для ЛЭП в среднем в три раза
больше чем сопротивление прямой последовательности X0
≈ 3X1), защищаемая зона вследствие этого больше, чем у
обычной токовой защиты;
― третью ступень не надо отстраивать от рабочих токов;
― уменьшение выдержек времени последних ступеней;
― необходимо в три раза меньше измерительных реле;
― отсутствие мертвых зон у ОНМ при близких КЗ.
Рисунок 7 – Зависимости токов спадания КЗ
прямой и нулевой последовательности в
зависимости от длинны ЛЭП

5.

Недостатки защиты:
― защиты не реагируют на токи трехфазного и двухфазного
КЗ;
― необходимо отстраивать или блокировать защиты при
неполнофазном режиме работы;
― необходимо отстраивать защиты от броска тока Рисунок 7 – Зависимости токов спадания КЗ
прямой и нулевой последовательности в
намагничивания силовых трансформаторов.
зависимости от длинны ЛЭП

6.

Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности
Ток срабатывания первой ступени защиты отстраивается:
― от максимального I0,К1,МАХ тока КЗ в конце защищаемой линии и рассчитывается по
выражению:
I 0,I ,СА, З kОТС 3I 0, К 1, MAX
― тока I0,НЕП кратковременного неполнофазного режима, возникающего при неполнофазном
включении фаз выключателя
I 0,I ,СА, З kОТС 3I 0, НЕП
Время срабатывания защиты также должно быть отстроено от работы разрядников (tРАЗР =
0,06…0,08 с), с учетом собственных времен задержек реле, принимается tI,А0,С,З=0

7.

Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности
Ток срабатывания второй ступени защиты отстраивается:
― от тока II,Б0,С,З первой ступени защиты предыдущей линии
I 0,IIС, А, З kОТС kТОК I 0,I ,СБ, З
― утроенного тока I0,НЕП нулевой последовательности, проходящего в месте установки
защиты при длительном неполнофазном режиме на предыдущей линии
I 0,IIС, А, З kОТС 3I 0, НЕП
Время срабатывания второй ступени защиты принимается обычно не более tII,А0,С,З =
1…1,5 c.

8.

Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности
Ток срабатывания третьей ступени защиты отстраивается от тока IНБ,П,РАСЧ небаланса при
трехфазном КЗ за трансформаторами подстанции противоположных концов участков:
kОТС
III , А
I 0,С , З
I НБ , П , РАСЧ
kВ
Время срабатывания третьей ступени должно быть больше времени сраба-тывания
третьей ступени предыдущей линии:
t0,IIIС. ,АЗ t0,IIIС.Б, З t
где tIII,А0,С,З ― время срабатывания третьей ступени защиты подстанции А, tIII,Б0,С,З ― время
срабатывания третьей ступени защиты подстанции Б; t ― ступень селективности, обычно t =
0,5 с.
Иногда на линиях устанавливают четыре ступени токовой защиты нулевой последовательности.
Четвертая ступень рассчитывается по такой же формуле, как и третья ступень, а токи
срабатывания второй и третьей ступеней согласуются с первой и должны быть меньше ее.

9.

Схемотехника токовых защит нулевой последовательности
Время срабатывания третьей ступени должно быть больше времени срабатывания
третьей ступени предыдущей линии: