Максимальные токовые направленные защиты применяются в тех случаях, когда токи к. з. протекают с двух сторон и необходимо обеспечить отключение лишь поврежденного участка.
Рис. 68-1. Схема применения максимальной токовой направленной защиты для двустороннего питания: а — схема сети; б — диаграмма выдержки времени защиты
Нетрудно доказать, что максимальная токовая защита в этом случае непригодна. Представим себе, что короткое замыкание произошло в точке К1 (рис. 68-1,а). Селективность может быть обеспечена лишь при условии, что выдержка времени Однако при коротком замыкании в точке К2 для селективности требуется, чтобы t4>t5.
Рис. 68-2. Упрощенная схема максимальной токовой направленной защиты на оперативном постоянном токе
Это противоречивое требование может быть удовлетворено лишь в том случае, если в устройстве защит к органам тока и времени будет добавлен орган направления энергии. Для этой цели применяют реле мощности типа ИМБ-171.
Наличие в максимальной направленной защите этого реле направления мощности позволяет осуществить выдержки времени по встречно-ступенчатому принципу (рис. 68-1,б). Короткое замыкание в точках К1, К2 и К3 сопровождается селективным отключением поврежденного участка без нарушения питания тяговых подстанций Т-1 и Т-2.
Максимальные направленные защиты выполняются на оперативном постоянном или переменном токе, а по числу фаз — трех- или двухфазными.
Трехфазная защита применяется в сетях с неизолированной нейтралью, когда требуется защита от однофазных коротких замыканий. Упрощенная схема максимальной направленной защиты на оперативном постоянном токе для одной фазы показана на рис. 68-2. Если при коротком замыкании мощность направлена от шин в линию, то реле мощности М (орган направления) срабатывает и замыкает свои контакты. При достижении определенного тока срабатывает токовое реле Т (пусковой орган) и, замыкая свой контакт, создает цепь тока через обмотку реле времени В (орган времени). Через установленную выдержку времени контакты реле времени замыкаются и подают импульсы на отключающую катушку ОК привода выключателя. При этом срабатывает указательное реле У.
Если же при коротком замыкании мощность направлена из линии к шинам, то контакт реле мощности будет разомкнут и выключатель не отключится.
В некоторых случаях от шин в линию может быть направлена не только мощность к. з., но и мощность нагрузочного режима. Тогда токовое реле отстраивается от максимальной нагрузки увеличением уставки тока.
В тех случаях, когда по условиям чувствительности нельзя увеличить уставку тока, применяют блокировку минимального напряжения.
Рис. 68-3. Максимальная токовая направленная защита на оперативном переменном токе
Сущность этой блокировки состоит в том, что последовательно с замыкающимся контактом токового реле включают размыкающийся контакт минимального реле напряжения, питаемого
от трансформатора напряжения. При нагрузке контакт этого реле разомкнут и защита не действует. При коротком замыкании напряжение снижается, якорь реле минимального напряжения отпадает и своим размыкающимся контактом подключает цепи защиты.
Максимальная токовая направленная защита на оперативном переменном токе изображена на рис. 68-3.
Поскольку направленная защита не действует при коротком: замыкании на шинах тяговой подстанции, она обычно всегда дополняется максимальной токовой защитой, токовые реле которой соединяются попарно последовательно с токовым пусковым реле направленной защиты.
Уставка тока пусковых реле выбирается по тем же условиям, что и для максимальной токовой защиты, но согласование уставок реле отдельных защит в этом случае должно быть таким, чтобы при движении против направления действия защиты ток уставки следующего реле был более предыдущего не менее чем на 10%. По отношению к схеме линии, изображенной на рис. 68-1, это правило можно написать так:
(68-1).
Выдержки времени защит должны удовлетворять аналогичным условиям:
(68-2)
Одним из существенных недостатков максимальной направленной защиты является мертвая зона. Мертвой зоной называют такую часть линии, в пределах которой короткое замыкание не вызывает срабатывания реле мощности.
Это явление вызвано тем, что при трехфазном замыкании вблизи установки защиты напряжение на шинах понижается последовательно, снижается вращающий момент на роторе реле мощности. При коротком замыкании в точке К падение напряжения на участке I (км) при удельном сопротивлении линии z0 (Ом/км) и токе короткого замыкания Iк (а) (рис. 68-4) будет
Линейное напряжение на зажимах реле мощности
где kтн — коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
Рис. 68-4. Диаграмма остаточного напряжения, определяющего мертвую зону максимальной направленной токовой защиты
Согласно каталогу мощность реле срабатывания зависит от тока, протекающего через токовую обмотку реле, и внутреннего угла а. Промышленностью выпускаются реле ИМБ-171 с углом
