Все виды защиты и принцип действия

Одним из признаков возникновения к.з. является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле.

Токовые защиты подразделяются на МТЗ и токовые отсечки. Главное различие между ними заключается в способе обеспечения селективности.

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение к.з. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени (около 0,3—0,6 с).

Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при к.з, на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока к.з., проходящего через защиту при повреждении в конце участка, за пределами которого отсечка не должна работать (точка М участка AM на рис. 5-1). Такой способ ограничения зоны действия основан на том, что ток к.з. I_к зависит от величины сопротивления до места повреждения (рис. 5-1).

Действительно, ток к.з. в какой-либо точке рассматриваемого участка линии:

где Е_с — эквивалентная э.д.с. генераторов системы; х_с и х_л.к — сопротивление системы и участка линии до точки к.з. (активная составляющая сопротивления, для упрощения, не учитывается); х_у — удельное сопротивление линии, Ом/км; l_к — длина защищаемой линии от ее начала до точки к.з.

Из (5-1) следует, что при удалении точки к.з. от источника питания (или от места расположения защиты) сопротивление х_л.к растет (так как х_л.к = l_к),а ток к.з. соответственно уменьшается, как показано на рис. 5-1.

Если отсечка не должна действовать при к.з. за точкой М (рис.5-1), то для обеспечения этого условия необходимо выбрать

Тогда при к.з. за точкой М отсечка не будет действовать, а при повреждения в пределах участка AM — будет работать на той части линии AN, где I_к > I_с.а. Таким образом, зона действия защиты с током срабатывания, выбранным по условию (5-1а), охватывает только часть линии (AN) и не выходит за пределы участка AM.

Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

На линиях, отходящих от шин электростанций или узловых подстанций энергосистем, часто по условиям устойчивости тре­буется обеспечить отключение к. з. в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени (t = 0). Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, так как зона их действия охватывает только часть защи­щаемой линии. Кроме того, отсечки неприменимы на коротких линиях, где токи к. з. в начале и конце линии не имеют сущест­венного различия. В этих случаях используются защиты, прин­цип действия которых обеспечивает отключение повреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности.

К защитам такого типа относятся дифференциаль­ные защиты. Они обеспечивают мгновенное отключение к. з. в любой точке защищаемого участка и обладают селектив­ностью при к. з. за пределами защищаемой линии (внешние к. з.).

Поперечные дифференциальные защиты применяются на па­раллельных линиях, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении величин и фаз токов, протекающих по обеим линиям. Благодаря равенству сопротивлений линий в нормальном режиме и при внешнем к. з. токи в них равны по величине и фазе (II =III) (рис. 2).

В случае к. з. на одной из линий равенство токов нарушается. На питающем конце (А) линии токи II и III совпадают по фазе, но различаются по величине, а на приемном (В) противоположны по фазе, что следует из токораспределения, приведенного на рис. 2б. Таким образом, нарушение равенства токов в параллельных линиях по величине или фазе является признаком повреждения одной из них.