Токовая направленная защита. Предназначение, область применения. Принцип действия, принципиальная схема токовой направленной защиты

Необходимость применения направленных токовых защит возникает в сетях с двухсторонним питанием линий. Применение простых токовых защит в этом случае не может обеспечить правильной работы устройств РЗА, так как токи КЗ (короткого замыкания) могут иметь различное направление относительно шин подстанций.

Направленной называется защита, действующая только при определённом направлении токов к.з.

Очерёдность срабатывания РЗ определяется ступенями.

Принципы выполнения селективной защиты в сетях с двустороннимпитаением:

1.Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линии.

2.Выдержка времени на защитах работающих при одном направлении мощности (от G1 или от G2) должны согласоваться м/д собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания.

При КЗ в точках К1 и К2 через защиту 5 проходит ток I_К1, I_К2 в различных направлениях (рис. 7.1.2)

При КЗ в точке К1 мощность направлена от шин в линию, а при КЗ в точке К2 мощность направлена от линии к шинам. Направление мощности КЗ, проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции.

Простая токовая защита действует как при КЗ на защищаемой линии, так и при КЗ на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, поэтому добиться селективной работы при КЗ в сетях с двусторонним питанием от МТЗ, как правило, невозможно.

При КЗ в точке К1 t5<t6 одновременно выполнить оба

При КЗ в точке К2 t5>t6 требования невозможно

Избирательную работу защит в этом случае обеспечивает орган направления мощности, который сравнивает фазу напряжения и тока КЗ. Направление тока от шин в линию считается условно положительным, в этом случае реле мощности разрешает отключать контролируемый участок.

Направление из линии в шины считается условно отрицательным, происходит пуск защит, но команда не реализуется, поскольку реле мощности не работает на отключение.

Так как направленная защита должна реагировать не только на величину, но и на направление тока КЗ, применяют реле мощности включаемое по приведенной ниже схеме.

Токовое реле Т (типа РТ) реагирует на возрастание тока в сети. Реле мощности М является органом контролирующим направление мощности при КЗ в сети. Момент срабатывания реле мощности напрямую зависит от мощности Sp, подведенной к зажимам реле:Sp=UpIpsin(α–φp)

Токовые направленные защиты применяются в сетях до 35 кВ; свыше 110 в релейной защите.

При коротком замыкании на защищаемой линии токовое реле и реле направления мощности замыкают свои контакты, подают сигнал на реле времени. Через заданную выдержку времени, если контакты Т или М не вернулись в исходное состояние, защита подает импульс на катушку отключения выключателя.

Для обеспечения селективности, защит действующих в одном направлении, токи срабатывания должны нарастать при обходе защит против их направленности.

Время их срабатывания в разветвленных сетях выбирается по ступенчатому принципу для устройств, работающих в одном направлении, как показано на рисунке.

К основным недостаткам данных защит можно отнести:

1. Большие выдержки времени вблизи источников питания;

2. Сложность согласования защиты в сетях с большими нагрузками и небольшими по кратности токами КЗ;

3. Наличие мертвой зоны при трехфазных замыканиях;

4. Необходимость постоянного контроля цепей напряжения питающих реле мощности.

В основном, направленные защиты применяются в качестве основной в сетях до 35 кВ. В сетях 110–220 кВ применяется в качестве резервной, иногда в сочетании с токовой отсечкой применяется как основная защита.