Релейная защита линии

• Максимальная токовая защита линии
• Токовая защита с зависимой выдержкой времени
• Токовая защита параллельных линий
• Диференциальная защита линий

В следствии того, что длина высоковольтной линии электропередач, как правило, достаточно велика и она прокладывается в открытом пространстве к релейной защите высоковольтной линии предъявляются достаточно высокие требования. Поэтому релейная защита линии оборудована большим количеством устройств релейной защиты. Релейная защита линии должна соответствовать следующим требованиям:

1

Составление сметной документации согласно требований Настанови

Составим инвесторскую смету, договорную цену контракта; согласно ДСТУ Б Д.1.1-1:2013 используя нормативные ценовые показатели

2

Акт выполненных работ по форме КБ2 и КБ3

Сделаем акт выполненных работ по форме КБ2 и КБ3. Это первичный документ подписывается между Подрядчиком, выполнившим любую часть работ за текущий месяц и Заказчиком

3

Подготовка сметной документации для участия в тендере

Занимаемся разработкой сметной документации для участия в тендере. Выполняется по объемам работ и с учетом требований изложенных в документации конкурсных торгов

• Самый ближний выключатель к месту повреждения должен быть отключен
• Если ближайший к месту повреждения выключатель не сработал должен сработать выключатель стоящий за ним в качестве резервного.
• Для предотвращения срабатывания выключателей защищающих другие части энергосистемы время срабатывания выключателя который защищает линии должно быть минимальным.

В связи с вышеперечисленными требованиями релейная защита линии сильно отличается от защит трансформатора или другого оборудования электрической системы. Основными типами релейной защиты линии являются:

• Максимальная токовая защита линии МТЗ и токовая отсечка (ТО)
• Дифференциальная защита линии
• Дистанционная защита линии

Максимальная токовая защита линии или токовая отсечка с выдержкой по времени

МТЗ ничем не отличается от токовой отсечки линии кроме уставок на выдержку времени. Именно благодаря этой выдержки времени и осуществляется резервирование  и селективность срабатывания защиты ЛЭП.   

Защита радиального фидера или линии с односторонним питанием

В схеме электроснабжения с односторонним питанием электрический ток протекает от источника электрической энергии к нагрузке. В такой схеме электроснабжения обычно применяется для защиты линии либо токовая отсечка без выдержки времени либо максимальная токовая защита с выдержкой по времени.  

Максимальная токовая защита линии МТЗ ЛЭП

Эта схема защиты линии очень простая. Суть ее заключается в следующем.  Общая длина линии делится на несколько частей и каждая часть линии защищается токовой защитой с разной выдержкой по времени. Ближайшее к концу линии реле имеет наименьшую выдержку по времени в то время как в остальных реле по мере отдаления от первого эта выдержка последовательно увеличивается в направлении к источнику.

На рисунке приведенном выше условно изображена высоковольтная линия разделена на четыре части четырьмя выключателями. На выключателе 4 выдержка времени установлена 0,5 секунды. Исходя из этой выдержки времени на вышестоящем выключателе 3 установлена выдержка 1 с. Соответственно на последующих выключателях выдержка времени увеличивается.  

Предположим, что короткое замыкание произошло в самом конце линии как показано на рисунке. Во время замыкания ток короткого замыкания будет протекать по всем трансформаторам тока установленных вдоль линии.  Но так как время срабатывания релейной защиты на выключателе 4 наименьшее отключить поврежденный участок должна она. В случае если выключатель 4 по каким-либо причинам откажет срабатывать должен сработать следующий выключатель 3 с большей выдержкой времени в одну секунду. Соответственно если не сработает выключатель 3 его резервирует выключатель 2 с еще большей выдержкой времени, которого в свою очередь резервирует защита на выключателе 1. 

Преимущества максимальной токовой защиты линии с выдержкой времени

• Простота конструкции
• Во время короткого замыкания срабатывает только ближайший к короткому замыканию выключатель 

Недостатки максимальной токовой защиты линии с выдержкой времени

• При кз достаточно близком к источнику время срабатывания защиты будет достаточно долгим. Это может привести к неожиданным последствиям  для электрической системы.

Токовая защита на реле с зависимой временной характеристикой 

Недостаток токовой защиты линий с выдержкой времени, который был описан выше,  можно компенсировать используя реле с зависимой временной характеристикой.

Ось Y - время срабатывания. Ось X - дистанция.
На рисунке видно, что все временные уставки реле в точке 4 минимальны и эти уставки увеличиваются по мере продвижения к точке 1. В случае короткого замыкания в указанной точке сработает выключатель Выкл4 в точке 4. В случае неисправности этого выключателя сработает выкл3 так как уставка времени к него самая высокая.   Не смотря на то, что время срабатывания реле ближайшего к источнику максимальное но тем не менее выключатель отключится в кратчайшие сроки в случае возникновения к.з. вблизи него так как время срабатывания реле зависит от тока протекающего через него.

Токовая защита параллельных линий.

Для обеспечения резервности системы и стабильности питания следует питать нагрузку двумя или более параллельными фидерами. В случае возникновения короткого замыкания только поврежденная линия должна быть изолирована от системы для обеспечения непрерывного электропитания потребителей. Эти требования делают защиту параллельных фидеров немного более сложнее чем защита которая не применяет реле направления мощности как в случае радиальных линий. Защита параллельных линий требует использование реле направления мощности и отстройки реле времени.

Как видно на рисунке есть две параллельные линии подключенные к источнику и к потребителю. Обе линии в конце не имеют реле направления мощности, а имеют обычные токовые реле с зависимой временной характеристикой. В начале линий установлены реле направления мощности. Оба этих реле должны быть мгновенного действия. Другими словами эти реле должны срабатывать как только в линии изменилось направление протекания тока. Нормальное движение тока от источника к нагрузке.

Если предположить, что произошло короткое замыкание в линии, то ток кз будет  Iкз . Ток короткого замыкания будет проходить  через выключатель A с одной стороны и через цепочку выключателей B - Q - P с другой.

 По закону Киргофа Iкз = I1  + I2

После возникновения КЗ направление тока I1 через выключатель Р обратное нормальному и он будет отключен мгновенно. Но выключатель Q не будет отключен мгновенно т.к. направление тока в этом выключателе правильное. Так как выключатель P сработал ток I1 не будет протекать через линию поэтому выключатель Q задействован не будет. После, сработает реле тока на выключателе А и отключит его. Таким образом поврежденная линия будет отключена.

Дифференциальная защита линий с уравнительными токами в контрольных проводах

Это простая схема дифференциальной защиты которая применена в линии. На рисунке выше указана одна из модификаций продольной дифференциальной защита линии основанной на уравнительных токах. Принцип работы линии основанной на уравнительных токах очень прост. В этой схеме одинаковые трансформаторы тока включены с двух сторон линии. Полярность трансформаторов тока одинаковая. Как показано на рисунке выше вторичная обмотка трансформаторов тока, реле и контрольные провода образуют замкнутую петлю. В петле контрольные провода используются для соединения двух трансформаторов тока и обоих реле.

Из приведенного рисунка понятно, что при нормальной работе линии  в петле ток проходить не будет т.к. Вторичный ток одного трансформатора тока РТ1 будет компенсироваться другим РТ2.  В случае возникновения КЗ в линии между трансформаторами тока РТ в петле возникнет протекание тока в связи с разными величинами токов в трансформаторах тока РТ1 и РТ2. 

Из-за этого результирующего тока протекающего в катушках реле сработают реле тока и подадут сигнал на отключение соответствующего им выключателя. Поврежденный участок будет изолирован с двух сторон.