Дистанционная защита

4. Характеристики срабатывания ДР

4 .1. Общие сведения

Для улучшения отстройки от нормальных режимов, ДЗ должна реагировать не только на абсолютную величину сопротивления Zp, но и на угол . При КЗ _р80, при в нормальном режиме угол нагрузки _р1530.

Характеристикой срабатывания называется зависимость . Сопротивление подведённое к зажимам реле является комплексной величиной Zp=r_p+jx_p.

Её абсолютное значение равно . Сопротивление можно представить графически на комплексной плоскости рис. 6.

Ф изически угол _р равен углу сдвига фаз между векторами тока Ip и напряжения Up. На комплексной плоскости вектор Ip совпадает с осью r, а Up с вектором Zp (рис. 7.).
Рассмотрим как отображаются элементы электрических систем на комплексной плоскости. Представим участок сети в осях r, jx (рис. 8.).
Каждая точка линии характеризуется определёнными сопротивлениями r_w и x_w. Если сопротивления всех участков сети имеют один и тот же угол , то геометрическое место всех точек линии представляет собой отрезок прямой. На комплексной плоскости начало защищаемой линии совмещается с началом координат.

При КЗ (шунт r_ на рис. 8.) сопротивление Zp на зажимах реле состоит из двух составляющих: Z_K – сопротивление участка линии АК, направленный под углом _К=_w и r_ – активное сопротивление дуги, возникающей в месте повреждения:

, (4.1.)
где: l_К – длина дуги;
I_K – ток дуги.

4.2. Типы характеристик срабатывания

Рассмотрим основные типы характеристик срабатывания реле минимального сопротивления. (Реле минимального сопротивления срабатывает, если Zp
1) Ненаправленное реле полного сопротивления (рис. 9. 1))
Zc.p.=K - сопротивление срабатывания такого реле является постоянной величиной и не зависит от угла _р. Реле срабатывает при ZpK, при любых углах _р между вектором Zp и осью r.
2) Направленное реле полного сопротивления рис. 9. 2))
Zc.p. является переменной величиной. Zc.p.=макс. при _р=_м.ч. Сопротивление срабатывание реле имеет максимальное значение при некотором значении угла _р, который называется углом максимальной чувствительности реле _м.ч. Численно, данный угол обычно принимается равным углу линии _w.
Уравнение срабатывания: .
Достоинством данного типа характеристики является то, что реле не срабатывает при Zp расположенных в III квадранте, т.е., если мощность направлена к шинам подстанции. Таким образом отпадает необходимость в установке реле направления мощности.

3) Реле со смещённой круговой характеристикой (рис. 9. 3))

Характеристика смещена в III квадрант на величину Z''. Это позволяет реле срабатывать при КЗ не только на защищаемой линии, но и захватывать шины, питающие линии. Таким образом ДЗ может резервировать, или замещать дифференциальную защиту шин.

Уравнение срабатывания: .

4) Реле с эллиптической характеристикой (рис. 9.4))

Х арактеристика представляет собой эллипс, проходящий через начало координат. На рис. буквами b и d обозначены фокусы эллипса.
Уравнение срабатывания: , где
Характеристика имеет меньшую рабочую область по сравнению с окружностью, это даёт возможность лучше отстроить реле от качаний и перегрузок.
Как и у реле с круговой характеристикой, эллиптическая характеристика может быть смещена в III квадрант.
5) Реле реактивного сопротивления (рис. 9. 5))
Реагирует только на реактивное сопротивление, подведённое к зажимам реле.
У равнение срабатывания: .
6) Реле с характеристикой в виде многоугольника (рис. 9. 6))
С точки зрения отстройки от нормальных режимов, перегрузок и качаний, данная характеристика наиболее рациональна. Недостаток её заключается в том, что она сложнее в конструктивном исполнении. Характеристика может быть расширена (пунктирные линии) при установке защиты на линиях с двусторонним питанием.