7.6.2.Выбор параметров защиты.

Для удобства расчетов и анализа работы применяющихся дистанционных органов было введено понятие сопротивление на зажимах реле. Это фиктивное, в общем случае не имеющее физического смысла, сопротивление, которое представляет собой отношение напряжения Uр или его слагающей к току Iр, используемых для действия дистанционных и пусковых органов. Широкое применение этого понятия на практике определяется тем, что при правильном выборе сочетаний Uр и Iр ( остаточного напряжения петли к.з. и определяющего его тока) фиктивное сопротивление на зажимах реле оказывается пропорциональным расстоянию от шин подстанций, на которой установлена защита, до места к.з. на защищаемой линии.

При построении векторной диаграммы различают полное фиктивное сопротивление , реактивное и активное фиктивные сопротивления . Дистанционные и пусковые органы выполняются путем вторичных реле:

В настоящее время дистанционные защиты часто осуществляется посредством РС, используемых несколько напряжений и токов. Для таких реле понятие сопротивления на зажимах реле, строго говоря, уже не может быть применено. Однако и для этих защит выражение (7.2) используется для определения уставок по данным первичным сопротивлением защищаемых зон.

Применительно к ДЗ со ступенчатой характеристикой выдержек времени, выбору подлежат сопротивления срабатывания трех ступеней защиты Z^I_с.з., Z^II_с.з., Z^III_с.з. и выдержки времени t^II и t^III . Условия выбора рассмотрим применительно к двум участкам АБ и БВ сети:

1. Первые ступени.

Первые ступени выполняются без выдержки времени (t'≤0,1сек). При выборе Z'с.з. рабочего режима с минимальным рабочим сопротивлением не является расчетным, некоторые используемые защиты на них вообще не реагируют. Первые ступени обязательно направленные. Первичное сопротивление срабатывание выбирается из условия отстройки от к.з. в начале предыдущих присоединений (линии, трансформаторов, автотрансформаторов) – точки К1 и К2:

где l_л – длина;

Z₁ – удельное сопротивление прямой последовательности;

к'_отс. – коэффициент отстройки, учитывающий положительную погрешность РС (0,85-0,95), погрешности ТТ и влияние переходных сопротивлений R_n в месте к.з. Токовые погрешности обычно отрицательны, они уменьшают Iр и увеличивают Zр. Характеристики срабатывания реле стремиться иметь такими, чтобы R_n не приводило к уменьшению Zр.

Для охвата первой ступенью всей длины линии l_л иногда принимают ( неселективное действие).

2. Вторые ступени.

Время срабатывания стремятся для всех защит иметь минимальными, обычно одинаковыми, выбирая их на ступень Δt>t' предыдущих участков и t_т защит без выдержки времени трансформаторов подстанции в конце линии. Вторые ступени выполняются направленными, допускается характеристику смещать в III квадрант для исключения “мертвой” зоны.

Первичные сопротивления срабатывания определяется по тем же условиям, что и токовых направленных защит: отстройка от начала второй зоны (конца первой) предыдущих ДЗ ( при выборе одинаковыми их вторых ступеней); отстройка от к.з. за трансформаторами ( автотрансформаторами) подстанции в конце линии ( точка К3), при которых трансформаторы могут отключаться своими защитами с t>t^II. При расчетах обычно пренебрегают разницей углов сопротивлений смежных элементов. Тогда;

где - одно из сопротивлений срабатывания Iст. ДЗ линий, отходящих от шин подстанции Б ( если их несколько);

Z_Т.min – минимальное эквивалентное сопротивление трансформаторов в режиме их параллельной работы на подстанции Б с учетом возможности изменения к_тр при регулировании РПН;

- коэффициент, меньший 1, учитывающий отрицательную погрешность органа сопротивления защиты Б ( часто принимается равным 0,9);

- коэффициент обычно равный 1;

к_ток.Б и к_ток.Т – коэффициенты токораспределения, учитывающие ( как и при выборе токов срабатывания I''_с.з. II ступеней токовых направленных защит) неравенство токов в месте включения защит (линии АБ) и в линиях БВ (к_ток.Б) или в трансформаторах (к_ток.Т) при к.з. в расчетных точках ( соответственно в конце и К3). к_ток.Б и к_ток.Т >1, облегчая согласование или <1, затрудняя его. При отсутствии на подстанции Б нагрузок или дополнительных связей между Б и смежными подстанциями к_ток.Б=1.

При м.ф.к.з. на участке БГ на расстоянии l от шин Б по участкам АБ и ВГ проходят неравные токи I_АБ и I_БГ . Сопротивление на зажимах реле сопротивления на подстанции А:

для а) к_ток <1, для б) к_ток >1.

Таким образом, сопротивление на зажимах органа участка, смежного с поврежденным, определяется не только местоположением повреждения (l_АБ+l), но и коэффициентом токораспределения к_ток=I_АБ/I_БГ, характеризует долю тока I_БГ поврежденного участка, проходящего по неповрежденному. При практических расчетах пренебрегают сдвигом фаз между указанными токами и считают к_ток действительным числом. Если к_ток<1, то Z_р.А оказывается больше Z₁(l_АБ+l), что следует учитывать при выборе , увеличивая его и следовательно повышая чувствительность защиты к к.з. в конце участка и на шинах подстанции Б. Неблагоприятные, но необходимые для участка соотношения получаются при к_ток>1.

Расчетным является выражение дающее меньшее . При выбранном таким образом проверяется чувствительность II ступени при металлическом к.з. в конце защищаемого участка, на шинах противоположной подстанции (п/ст. Б). При наличии III резервной ступени считается возможным иметь .

3. Третьи ступени.

Выдержки времени III ступени выбирается по встречно-ступенчатому принципу, и часто бывают значительными, что мало приемлемо в кольцевых сетях с несколькими источниками питания. III ступени с таким образом выбранным временем срабатывания t^III даже будучи направленными не обеспечивают селективность.

Некоторое улучшение селективности III ступени и уменьшение их Δt^III достигается сокращением их зон, выбором в кольцевых сетях наименьшего ответственного участка, который при к.з. отключается первым.

в отличии от и обычно выбирается по условиям отсрочки от минимального рабочего сопротивления Z_раб.min ( <Z_раб.min ) при φ_р= φ_раб. Однако более тяжелым является возврат органа в исходное состояние после отключения внешнего к.з. Поэтому проверяют условие:

где к_отс >1;

к_з.z >1 - коэффициент, учитывающий понижение переходное сопротивление Z_р=Z_пер.min по сравнению с Z_раб.min за счет самозапуска двигателей потребителей, обуславливающего повышение тока в защищаемой линии и понижение напряжения.

Сопротивление Z_{в.з.расч.} выражается через Z_{с.з.расч.} , определенного по формуле:

Конец Z_{с.з.расч.} с углом φ_раб. определяет на комплексной плоскости Z расчетную точку характеристики срабатывания III ступени . Эта характеристика должна обеспечивать необходимую чувствительность защиты (к_ч≥1,5) при металлическом м.ф.к.з. в конце защищаемой зоны участка. При к.з. в конце смежных элементов, когда защита может работать как резервная ( дальнее резервирование) считается желательным иметь к_ч≥1,25. Для обеспечения требования чувствительности характеристика III ступени требуется иметь отличную от характеристики I и II ступеней. Ограничение чувствительности III ступени при этом определяется режимами с передачей в основном реактивных мощностей, когда φ_раб. может приближаться к 90⁰, а Z_раб=U_раб/I_раб может быть хотя и значительным, но конечным.

Требования к форме характеристики органов сопротивления с двумя входными величинами следующие: