Защита с импульсным РНИ, реагирующая на направление (знак) электромагнитной волны тока

Линии имеют распределенную емкость фаз относительно земли, в связи с этим и учетом очень высоких частот (малой длины волны) токов, проходящих по линиям в первой стадии процесса, явления, происходящие в них в неустановившемся режиме, как и на длинных ЛЭП с распределенными парамет­рами, можно рассматривать с учетом возникающих при этом электромагнитных волн.

При таком рассмотрении ток разряда i _раз, возникающий в месте замыкания (в точке К на рис. 9.14), представляется в виде электромагнитной волны, распространяющейся в обе стороны от места повреждения по контуру фаза - земля.

Одновременно с волной тока возникает волна напряже­ния и, связанная с током через волновое сопротивление выра­жением: i = и/z _в. На рис. 9.14 показано направление распро­странения фронта обеих волн и и i (начальный участок). В со­ответствии с ранее принятой условностью волны тока I ₀, при­ходящие к шинам, считаются отрицательными (-), а уходящие -положительными (+). Волны напряжения U ₀, как проходящая, так и уходящая, считаются имеющими одинаковый знак (-).

Из рис. 9.14 следует, что направление или знак мгновенно­го тока и мгновенной мощности S = и i на фронте волны тока относительно шин А в поврежденной W1 и неповрежденной W2 ЛЭП будут различными.

Это означает, что с помощью реле, реагирующего на знак мощности, можно выполнить селективную РЗ, срабатывающую при положительном знаке + S на поврежденном присоедине­нии и недействующую при - S на неповрежденных присоедине­ниях. Измерительный орган такой РЗ должен выполняться с помощью быстродействующего реле направления мощности, способного подействовать от первого импульса мгновенной мощности S, пришедшего к месту установки РЗ 1 или 2 на фронте волны тока и напряжения и запомнить его.

Серийно выпускается и применяется в эксплуатации им­пульсная РЗ типа ИЗС на ИМС, разработанная в ЭНИН. То­ковые цепи устройства ИЗС могут подключаться к ТНП или к трехтрансформаторному фильтру. Последнее является до­стоинством устройства, поскольку позволяет не выполнять кабельную вставку для ВЛ 10-35 кВ. Цепи напряжения подво­дятся от обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треуголь­ник (рис. 9.15, а).

Устройство ИЗС состоит из пускового органа, реагирующего на появление напряжения НП при замыкании на землю; орга­на направления тока, контролирующего знак мощности на фронте волны в контуре фаза-земля; блока питания и указа­тельного реле. Устройство может действовать на сигнал или на отключение защищаемой ЛЭП. Защита ИЗС может приме­няться в радиальных и кольцевых сетях, а также при параллельной работе двух или нескольких ЛЭП (рис. 9.15, б). Устрой­ства ИЗС включаются на обеих сторонах контролируемых ЛЭП таким образом, что они срабатывают на замыкание контактов при условно положительном направлении распространения волны (мощности) от места замыкания к шинам подстанций А и Б. При этом только на поврежденной ЛЭП знак мощности на обоих ее концах будет положительным и оба устройства ИЗС сработают (на рис. 9.15, б контакты ИЗС 1 и 2 показаны в замкнутом положении). На неповрежденных ЛЭП этой замкну­той сети контакты ИЗС замыкаются только на одной из сто­рон. По показаниям ИЗС можно однозначно определить, на какой из ЛЭП произошло однофазное замыкание на землю. При однофазном замыкании на W1 в радиальной сети (рис. 9.15, в) устройство ИЗС на подстанции А сработает (мощ­ность направлена к шинам), а на подстанции Б устройство ИЗС неповрежденной ЛЭП W2 не сработает (мощность направ­лена от шин). На неповрежденных ЛЭП W3 и W4 устройства ИЗС также не сработают.

Вопросы для самопроверки

1. Почему защита от замыканий на землю кабельной линии в общем случае выполняется с действием на сигнал? В каких случаях должна выполняться на отключение?

2. От чего зависит значение емкостного тока кабельной линии?

3. В чем преимущество кабельного трансформатора тока нулевой последовательности по сравнению с трехтрансформа-торным фильтром токов нулевой последовательности?

4. От какого тока по условиям селективности следует от­страивать защиту кабельной линии от замыканий на землю?

5. В чем преимущество устройства КДЗС для определения поврежденной линии?

6. В чем преимущество защит относительного замера?