Выбор параметров срабатывания дистанционной защиты

  Параметрами дистанционной защиты являются сопротивление срабатывания и выдержка времени. У защит со ступенчатой характеристикой каждая ступень имеет соответствующие параметры.

 Выбор параметров срабатывания защиты со ступенчатой характеристикой

 На примере сети, показанной на рис. 5 см. ниже, рассматривается выбор параметров трехступенчатой дистанционной защиты, установленной на подстанции А.

Первая ступень. Сопротивление срабатывания первой ступени Z^I_сзА выбирается таким, чтобы дистанционный орган не срабатывал при коротких замыканиях:

на шинах противоположной подстанции Б (точка K₁), для этого необходимо принять

Z^I_сзА = k_зап Z_л ;                                                                (1)                             

в месте подключения трансформатора Т1 (точка K₂), если он присоединяется через выключатель и при повреждении отключается собственной быстродействующей защитой, что выполняется при

Z^I_сзА = k_зап Z_уч ;                                                               (2)         

                     за трансформатором Т1, если он присоединяется без выключателя (точка K₃), чему соответствует (без учета некоторого различия углов комплексных величин Z_л и Z_т)

Z^I_сзА = k_зап (Z_уч + Z_т).                                                       (3)         

В выражениях (1)—(3): Z_л — сопротивление защищаемой линии АБ; Z_уч — сопротивление участка линии от места установки защиты до точки присоединения трансформатора Т1; Z_т — сопротивление трансформатора T1; k_зап= 0,8÷0,85.

Для линий с ответвлениями без выключателей на стороне высшего напряжения принимается меньшее из значений Z^I_сзА полученных по (1) и (3), а для линий, имеющих ответвления с выключателями, определяющим обычно является выражение (2).

Первая ступень, как правило, выполняется без выдержки времени, т. е. t¹_к = 0.

Вторая ступень. Дистанционный орган второй ступени не должен срабатывать при коротких замыканиях в конце первой зоны защиты смежной линии (точка K₄) и при коротких замыканиях за трансформатором Т2 приемной подстанции (точка K₅). В соответствии с этим сопротивление срабатывания Z^II_сзА второй ступени принимается равным меньшему из найденных по выражениям

Z^II_сзА = k_зап (Z_л + k’_зап k_p.л Z^I_сзБ);                                      (4)         

Z^II_сзА = k_зап [Z_л + (1 – Δn_{*т max} )² k_p.т Z_т],                          (5)         

где Z^I_сзБ — сопротивление срабатывания первой ступени защиты смежной линии БВ; Z_т — сопротивление наиболее мощного трансформатора Т2 подстанции Б; Δn_{*т max} — максимальное относительное отклонение коэффициента трансформации, обусловленное его регулированием (см. ); k’_зап — коэффициент запаса, учитывающий погрешность сопротивления срабатывания Z^I_сзБ ; k’_зап<1,0; k_p.л , k_p.т – коэффициенты токораспределения, учитывающие неравенство токов в месте повреждения (I_к2 или I_к.т) и в месте установки защиты (I_к1), k_p.л=I_к2/I_к1 , k_p.т= I_к.т/I_к1 .

Выдержка времени второй ступени t^II_A выбирается на ступень селективности Dt больше времени срабатывания t^I_Б первой ступени дистанционной защиты линии БВ и t_т быстродействующих защит трансформаторов подстанции Б. Вторая ступень защиты должна удовлетворять требованиям чувствительности. Считается достаточным k^II_ч=Z^II_сзА/Z_л  > 1,25. При недостаточной чувствительности Z^II_сзА увеличивается. Для предотвращения возможного излишнего срабатывания при коротком замыкании в пределах зоны второй ступени дистанционной защиты линии БВ увеличивается и выдержка времени до t^II_A=t^II_Б+Dt.

Третья ступень. Измерительным органом третьей ступени является пусковой орган защиты. Ток срабатывания реле тока пускового органа определяется, как и для реле максимальной токовой направленной защиты. При выполнении пускового органа с использованием направленных реле сопротивления осуществляется отстройка от минимально возможного сопротивления в рабочем режиме с учетом самозапуска электродвигателей:

Z^III_{с.з А} = U_{раб min} / √3 I_{раб min} k_зап k_в k_сз cos(j_раб — j_{р max ч}),          (6)

где k_в > 1 — коэффициент возврата минимального реле сопротивления; k_сз — коэффициент самозапуска, учитывающий снижение Z_p за счет увеличения тока и уменьшения напряжения при самозапуске электродвигателей; (j_раб — угол сдвига фаз между Ů_{раб min} и İ_{раб max}; j_{р max ч} — угол максимальной чувствительности, принимаемый  равным углу сопротивления линии φ_л.

Найденное по (6) значение Z^III_{с.з А} представляет собой диаметр окружности, являющейся характеристикой срабатывания защиты (см. рис. б). Для защиты с пусковыми реле полного сопротивления уставку сопротивления срабатывания выбирают по (6), принимая (j_раб — j_{р max ч}) = 0. При этом Z^III_{с.з А} является радиусом окружности с центром в начале координат (см. рис.  а).

Выдержку времени третьей ступени t^III_с.зА определяют, как и для токовых направленных защит, по встречно-ступенчатому принципу. Третья ступень должна обладать достаточной чувствительностью. При коротком замыкании в конце защищаемой линии необходимо иметь k^III_ч > 1,5; при повреждении в конце смежных элементов желательно, чтобы k^III_ч > 1,2.

Выбор параметров срабатывания защиты с линейно зависимой характеристикой

Для линий напряжением 6—20 кВ выпускается односистемная ненаправленная дистанционная защита полного сопротивления типа ДЗ-10-У2. Защита применяется прежде всего в сельских сетях на многократно секционированных радиальных линиях с сетевым резервированием. Пусковым органом защиты является трехфазное реле полного сопротивления. Дистанционный орган тоже выполнен в трехфазном исполнении. Он срабатывает с выдержкой времени, линейно зависимой от удаленности места повреждения, т. е. от сопротивления на зажимах защиты.

В защите ДЗ-10-У2 нет явно выраженных ступеней. Она, по существу, является одноступенчатой защитой. Поэтому выбор ее параметров сводится к определению сопротивления срабатывания Z_c.з и расчетной уставки времени срабатывания t_{с.з.расч}.

Выбор сопротивления срабатывания. Сопротивление срабатывания защиты ZcзA определяется следующим образом: для обеспечения коэффициента чувствительности k_ч = 1,5 при коротком замыкании в конце линии принимается Z_c.зA = l,5Z_л; для отстройки от нагрузочного режима Z_c.зA определяется по (6) при (j_раб — j_{р max ч}) = 0; для отстройки от коротких замыканий за трансформаторами ответвлений используется условие (3); для согласования с дистанционной защитой смежного участка выполняется условие Z_c.зA = k_зап(Z_л + Z_c.зБ) при k_зап = 0,85.

Сопротивление уставки реле Z_y определяется как расчетное вторичное сопротивление срабатывания: Z_c.p=(K_I  /K_U)Z_c.з .

Выбор уставки времени срабатывания. Время срабатывания защиты t_с.з связано с сопротивлением Z_з на ее зажимах соотношением t_с.з = αZ_з , где α — коэффициент наклона характеристики (рис. ). Расчетная уставка защиты определяется как t_с.з = 0,9αZ_з [50]. Поэтому при выбранном Z_c.з расчет t_c.з сводится к определению коэффициента α. При согласовании между собой дистанционных защит коэффициент α > (t₀ + Δt)/Z_л.

Таким образом, t_с.з = 0,9(Z_cз /Z_л) (t₀ + Δt). Если принять Zcз/Zл = 1,5, то t_cз = 1,35 (t₀ + Δt).