Глава 5

ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА

5.1. Назначение и принцип действия

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания максимальная токовая направленная защита не может обеспечить селективного отключения КЗ. Так, например, в сети, показанной на рис. 5.1, при КЗ в точке К1 на линии W1 (рис. 5.1,а) приходят в действие максимальные токовые направленные защиты KAW1 и КАW2 поврежденной линии W1 и защита КАW3 неповрежденной линии W2. Защита КАW4 в действие не приходит, так как ток КЗ, проходящий по линии W2, направлен к шинам подстанции В. В рассматриваемом случае для селективного отключения только поврежденной линии W1 необходимо, чтобы защита КАW2 имела выдержку времени меньше, чем защита КАW3, т.е. .

В то же время при КЗ в точке К2 на линии W2 (рис. 5.1,6), когда приходят в действие защиты КАW3 и КАW4 поврежденной линии W2 и защита КАW2 неповрежденной линии W1, возникает противоположное требование, чтобы защита КАW3 имела выдержку времени меньше, чем защита КАW2, т.е. .

Выполнение этих несовместимых требований с помощью максимальной токовой направленной защиты не представляется возможным. Поэтому для защиты сетей со сложной конфигурацией применяется дистанционная защита (ДЗ), не имеющая указанных недостатков. Дистанционной называется защита, измерительным органом которой является реле сопротивления (PC). Измерительный орган PC реагирует на отношение вторичных напряжения к току в месте установки защиты. Это отношение называется сопротивлением на зажимах PC . Отметим, что в отечественных энергосистемах применяются только реле полного сопротивления, реагирующие на полное сопротивление линии . При соответствующем включении PC это сопротивление пропорционально расстоянию от места установки защиты до места короткого замыкания и не зависит от режима работы электрической сети. Сопротивление может быть определено по первичным напряжению и току на входе измерительных ТН и ТТ:

,

где - первичное сопротивление или сопротивление защиты, т.е. сопротивление на входе PC, приведенное к первичным величинам.

Рис. 5.1. Максимальная направленная токовая защита не обес-печивает селективности в сети с двухсторонним питанием

Измерительный орган PC выполняется минимальным и срабатывает при снижении величины до сопротивления срабатывания , а возвращается при возрастании величины до сопротивления возврата . Коэффициент возврата минимального PC равен:

.

Дистанционные, как и токовые (ненаправленные и направленные) относятся к защитам с относительной селективностью. Они выполняются со ступенчатыми характеристиками выдержки времени и состоят из отдельных ступеней, как правило трех. При этом выдержка времени ДЗ автоматически изменяется в зависимости от удаленности места КЗ от места установки защиты. Первая и вторая ступени ДЗ предназначены для ликвидации повреждений на защищаемом элементе электрической сети, а третья ступень резервирует свои первую и вторую ступени (ближнее резервирование) и отказы ДЗ и выключателей предыдущих элементов (дальнее резервирование).

Реле сопротивления ДЗ на линиях с двухсторонним питанием выполняются направленными: действуют при направлении тока от шин, где установлена защита, к линии. Однако в некоторых случаях могут применяться ненаправленные PC, а направленность обеспечивается отдельным органом направления мощности КЗ.