Дистанционная защита линий: свойства защиты, характеристики реле сопротивления; расчет уставок.

Дистанционные защиты – это направленные защиты, измерительным органом в которых является реле сопротивления, реагирующее на изменение Zр=Uр / Iр . Оно реагирует сразу на три параметра: напряжение в месте установки Uр , ток, протекающий через защиту, Iр и угол между этими величинами φр. Контролируя изменение сопротивления, можно определить факт возникновения КЗ и оценить удаленность точки КЗ.

Дост-ва: 1. Зона действия первой ступени Дист.З стабильна, составляет 85 % от длины защищаемой линии и не зависит от вида КЗ и режима работы системы, так как реле сопротивления реагирует на сопротивление от места установки защиты до точки КЗ. 2. Характеристика срабатывания реле сопротивления имеет направленный характер, что позволяет использовать Дист.З. в сетях с двусторонним питанием. 3. Форму характеристики можно подобрать так, что, обеспечивая надежное срабатывание защиты в режиме КЗ., реле сопротивления не придет в действие в рабочем режиме.

Характеристика срабатывания реле сопротивления – это геометрическое место точек на комплексной плоскости, ограничивающее область, при попадании конца вектора измеряемого сопротивления в эту область происходит срабатывание реле. Характеристики реле сопротивления стремятся делать такими, чтобы реле сработало при к.з. в любой точке защищаемого объекта, в том числе и через дугу, и не сработало при к.з. «за спиной» и в рабочем режиме. характеристика срабатывания должна охватывать не только сопротивление защищаемой линии, но и добавленное к ней сопротивление дуги.

Механические реле на базе схем сравнения двух электрических величин по модулю и по фазе, имеют характеристики срабатывания в виде окружности или эллипса. Но не в состоянии одновременно удовлетворять всем требованиям ДЗ.

Микропроцессорные реле имеют характеристики в виде многоугольника, удовлетворяющие требования к ДЗ.

Расчёт уставок. Уставка по времени - Ближайшее к месту КЗ реле защиты всегда будет иметь меньшую выдержку времени, чем более удалѐнные от места КЗ защиты.

Уставка по сопротивлению - В основном используются три ступени защиты, 4я и 5я считаются дополнительными. Для выбора уставки защиты необходимо построить характеристику – область срабатывания защиты. Форма характеристик всех ступеней – это параллелограмм с наклоном его вертикальных осей под углом φ1. Для придания направленности характеристикам проведено их урезание лучами под углами φ2 и φ3. В итоге характеристики приобретают форму пятиугольника. В каждой из этих характеристик подлежат регулировке пять параметров: Xу – уставка по реактивной оси; Rу – уставка по активной оси; φ1 – угол наклона вертикальных граней параллелограмма; φ 2 , φ 3 – углы секущих линий. Характ-ка I ступени позволяет менять угол наклона верхней грани φ 4 .

Угол защищаемой линии

Угол φ1 для всех ступеней рекомендован равным углу полного сопротивления защищаемой линии (φ 1= φ л ). Угол φ3 для всех ступеней может быть принят φ3=115˚ , угол φ2=-15˚. Угол наклона верхней грани реле 1ступени φ4 принимается равным: φ4=90 -φ1.

Уставка по реактивной оси выбирается по условию , где Zк.з. расч, φ к.з. расч – модуль и угол полного сопротивления зоны при междуфазном к.з. в расчетной точке; K=1,25 – рекомендуемое значение коэффициента чувствительности при выборе уставки 3ступени в зоне дальнего резервирования; K=0,85 – рекомендуемое значение коэффициента отстройки для определения 1ступени по условию отстройки от к.з. в конце линии; K=0,8 – рекомендуемое значение коэффициента отстройки от к.з. вне защищаемой линии при выборе уставки 2ступени.

Уставки ступеней по активной оси Ry выбираются по условию обеспечения достаточной чувствительности к короткому замыканию, сопровождающемуся дугой предельно возможной длины  

где Kч=1,1 – коэффициент чувствительности; Lд – длина дуги;  – ток через защиту при двухфазном к.з. в расчетной точке.

1 ступень - Отстройки от к.з. в конце линии, охватывает 85 % длины защищаемой линии. При КЗ в зоне действия 1ступени защита работает без выдержки времени, t1 =0.

где Kч=1,1 – коэффициент чувствительности; Lд – длину дуги можно принять равной междуфазному расстоянию ВЛ;  – ток через защиту при к.з. на противоположной стороне от места установки защиты, когда он минимален.

2 ступень -  для надежной защиты всей линии с коэффициентом чувствительности не менее 1,25.

Уставка по реактивной оси должна быть согласована с быстродействующими защитами смежных участков, с первыми ступенями защит линии, примыкающих к приемной подстанции. Отстройка от к.з. за трансформатором приемной подстанции.

Уставка по активной оси выбирается аналогично при к.з. в конце защищаемого участка. Однако за время срабатывания 2ступени дуга за счет электродинамических сил и силы ветра увеличивает свою длину и Lд можно принять равной 2lмф .

Выдержку времени 2ступени отстраивают от действия защит смежной линии. При наличии УРОВ  сек.

3ступень - выполняет функции ближнего и дальнего резервирования.

Рассчитанные уставки следует пересчитать ко вторичным цепям через коэффициенты трансформации ТТ и ТН.