Коэффициент токораспределения – величина, широко используемая в расчётах уставок защит дальнего резервирования. Его определение простое. Это отношение тока в месте установки защиты к току в месте КЗ. Проиллюстрируем это определение на элементарном примере трёхфазного КЗ на ЛЭП в сети с двумя источниками питания.
На рис. 1 показана схема сети для этого режима КЗ. Здесь Л1 и Л2 – ЛЭП, смежные с источниками питания (эквивалентными системами) C1 и C2; Л3 – повреждённая ЛЭП. Место установки защиты обозначено «флажком». Параметры элементов сети по рис. 1 приведены ниже.
Табл. 1. Параметры элементов сети
Параметр
- Модуль эквивалентной ЭДС систем С1 и С2: 110 кВ
- Эквивалентное сопротивление систем С1 и С2: 0 Ом
- Сопротивление ЛЭП Л1 и Л2 прямой последовательности: j10 Ом
- Сопротивление ЛЭП Л3 до места КЗ: j10 Ом
- Переходное сопротивление в месте КЗ: 0 Ом
Коэффициент токораспределения в общем случае – это некоторое комплексное число, модуль которого может быть больше единицы (когда параллельные ветви – нагрузка) или меньше единицы (когда параллельные ветви питающие). В нашем примере он определяется как
Если требуется отстройка защиты от режима удалённого КЗ, то берётся максимальный Kток. Если же выполняется оценка чувствительности, то в этом случае используется минимальный Kток. Скорее всего, в нашем случае минимальный Kток был бы определён как 0,5 (для режима, когда есть оба источника), а максимальный Kток был бы определён как 1,0 (для режима, когда второй источник отключён).
Обычно при расчёте Kток не учитывают разности фаз между источниками, которые всегда есть в нагрузочных режимах сети; фазы всех источников принимаются равными нулю. В принципе, это допущение справедливо, но могут быть ситуации, когда оно не может быть принято. Чтобы пояснить эту мысль, рассмотрим для нашего примера зависимость Kток от фазы φ между источниками С1 и С2. График этой зависимости приведён на рис. 2. Уже при фазе φ, равной 60°, Kток достигает значения 1.0, которое в расчётах, как было рассмотрено выше, может быть принято за его максимальное значение. Случай с φ = 60° вполне реален для предаварийного нагрузочного режима сети. А в режиме КЗ генерирующие источники в разных частях сети, мы знаем, расходятся по фазе гораздо больше. И чем дольше длится КЗ, тем сильнее это расхождение. Уже при φ = 90° Kток практически достигает значения 1,6, что может оказаться существенно больше максимального расчётного. Это, в свою очередь, может привести, например, к неселективному срабатыванию младших ступеней резервных защит.
Защиты дальнего резервирования действуют с длительными выдержками времени, которые могут достигать нескольких секунд, поэтому рассматриваемый нюанс стоит принимать во внимание в ходе выбора их уставок.