Работа дистанционной защиты
от междуфазных КЗ при однофазных замыканиях на землю
Вопрос из гостевой книги:
Xellow 2006-12-07 09:44:14
При очередной проверке комплекта, а точнее земляного полукомплекта заметил что при подаче однофазного тока Iао срабатывает КРС. Но ведь насколько я знаю ДЗ позиционируется как защита от М/Ф КЗ. Пообщавшись с более опытным коллегой я получил ответ что такое возможно, но червь сомнения всё же гложет. Хотелось бы услышать (прочитать) Ваше мнение по этому поводу.
Вопрос не представляет сложности. Но поскольку время от времени он или подобные поднимается на форуме РЗА (последняя информация - Юрий 06-04-2006 14:09), даем небольшое разъяснение.
Рассмотрим векторные диаграммы при двухфазном (рисунок 1) и однофазном (рисунок 2) КЗ. Током нагрузки при этом пренебрегаем, ток в неповрежденных фазах считаем равным нулю.
Рис. 1 Двухфазное КЗ
Рис. 2 Однофазное КЗ
На рисунках видно, что при различном характере повреждения величина напряжения Uab, тока Iab и угла между ними j1 при некоторых обстоятельствах могут оказаться одинаковыми. Так как сопротивление дистанционными органами определяется по соотношению и взаимному расположению векторов тока и напряжения, такое замыкание вполне может восприниматься как междуфазное.
Но в этом есть одно «но».
При междуфазном КЗ ток Iab равен разности токов в фазах А и В, угол j1 между током и напряжением равен углу сопротивления линии при междуфазном КЗ (для линий 110 кВ находится в диапазоне 60-65 градусов).
При однофазном КЗ ток Iab равен току фазы А. Угол j1 определяется углом j2 между ЭДС и током фазы А. Этот же угол составляет около 70 градусов. соответственно и угол j1 будет другим (рисунок 3).
Рис. 3 Однофазное КЗ
В этом случае угол между линейным током и линейным напряжением не будет равным углу максимальной чувствительности. И чем ниже напряжение поврежденной фазы, тем больше это отклонение.
Попробуем привести эти рассуждения к конкретным цифрам.
Предположим, сопротивление срабатывания 3 зоны ДЗ задано 100 Ом первичных. Угол максимальной чувствительности – 65 градусов. Характеристика реле сопротивления – окружность со смещением в 3 квадрант. Однофазное КЗ – в начале защищаемой линии (Ua=0). Угол j2 равен 70 градусов, j2 – на 30 градусов больше или 95 градусов. Как видно из рисунка 4, с этим углом сопротивление срабатывания будет около 75 Ом.
Проведем обратный расчет, какому же току это будет соответствовать. Обратным преобразованием формулы, известной из закона Ома, получаем:
Iab=Uab/Z=65000/75=866 А
Вполне реальная величина. При близких КЗ токи, как правило, существенно ее превышают.
При более удаленных КЗ напряжение увеличивается, но и угол приближается к углу максимальной чувствительности. Так что расстояние не существенно влияет на поведение дистанционной защиты.
Почему же мы не видим срабатывания дистанционной защиты при каждом КЗ на землю? Дело в том, что при таком виде КЗ все же быстрее отработают токовые защиты от замыканий на землю. А вот при неуспешном АПВ 2 или 3 зона ДЗ довольно часто работают по цепи автоматического ускорения.
Да, кстати, на странице "Морковка" - пример работы и 1 зоны ДЗ при однофазном замыкании на землю. Такое вижу впервые.