Исследования последних лет привели к выводу, что дистанционная защита, осуществленная по первоначальным схемам, оказалась менее совершенной, чем это предполагалось ранее.
Особенно неудовлетворительной явилась работа реле в отношении зашиты от замыканий на землю. В частности, выявились более или менее значительные отклонения величин импеданца (полного сопротивления), замеряемого реле при различных видах аварий, от действительного сопротивления цепи между местом установки реле и местом повреждения как при одностороннем, так и при двустороннем питании поврежденного участка.
Разработанные за последнее время в Германии схемы включения импеданцных реле (реле полного сопротивления) не дали существенного улучшения в этом отношении. Здесь имеются в виду схемы Бирманса, Майера, Гросса и др., которые при пользовании одним комплектом защиты, в конечном итоге не обеспечили равенства замеряемых реле импеданцев в условиях системы с заземленной нейтралью при разных видах повреждений (междуфазовых и на землю) даже в самом простом случае - металлического короткого на линии, питаемой с одного конца.
Значительно лучшими следует признать схемы с токовой компенсацией, разработанные за последние годы во Франции и в Америке и осуществленные в том или ином виде различными фирмами, с применением либо двух самостоятельных комплектов защиты (включенных на фазовое и линейное напряжение), либо одного комплекта реле, приспособленного к защите как от междуфазовых, так и земляных повреждений.
Последний вариант дает известную экономию в отношении количества потребных импеданцных реле. При этом в нормальном положении к импеданцному реле либо вовсе не подводят напряжения, осуществляя подачу напряжения лишь в момент аварии посредством вспомогательных реле, либо импеданцное реле присоединяют на линейное напряжение и снабжают его переключательным устройством для пересоединения на фазовое в случае замыкания на землю.
Между тем практика эксплоатации систем с заземленной нейтралью показывает, что свыше 90% сетевых повреждений сопровождаются замыканием на землю, и следовательно, реле должны быть в первую очередь приспособлены к защите системы от подобного рода повреждений.
Кроме того, как показывает теоретический анализ, наилучшая работа импеданцных реле получается при наличии токовой компенсации и включении реле на фазовое напряжение в случае однополюсных коротких, двухполюсных замыканий на землю и трехполюсных коротких и включении реле на половинное линейное напряжение при двухфазном коротком (без замыкания на землю). Последний вид аварии является редким.
Таким образом, в сетях с заземленной нейтралью наиболее логичным является держать импеданцное реле постоянно под фазовым напряжением (как при нормальном режиме, так и при однополюсном, двухполюсном на землю и трехполюсном коротком) И переключать его на половинное линейное напряжение лишь в случае двухфазного короткого, не сопровождающегося замыканием на землю.
Следующая таблица показывает, какие напряжения и токи подводятся к импеданцному реле в предлагаемой защите при различных режимах в сети:
При этом
где 
Здесь следует отметить, что импеданцные реле, находящиеся в момент несимметричных коротких замыканий на здоровых фазах, замеряют в этом случае импеданцы, значительно превышающие Z повреждения и поэтому ложного срабатывания этих реле ожидать не приходится.
Таким образом, подведение фазовых напряжений к импеданцным реле всех трех фаз не представляет никакой опасности в отношении их селективного действия (как это, например, могло бы иметь место в случае реактанцных реле). Между тем несомненным преимуществом такой схемы включения является тот факт, что, постоянно находясь под фазовым напряжением, реле оказываются всегда готовыми реагировать на наиболее частые виды повреждений, именно на замыкания одной или двух фаз на землю.
В этом случае работа защиты уже не требует каких-либо дополнительных процедур с переключением и пр. В результате этого, естественно, надежность защиты в целом повышается, не говоря уже об исключении собственного времени действия вспомогательных реле.
Переключательное устройство в данном случае играет лишь второстепенную роль; оно пересоединяет защиту на линейные напряжения в редких случаях двухфазного короткого без замыкания на землю, в то время как в существующих схемах присоединения импеданцных реле переключательные устройства представляют обычно весьма важный и ответственный элемент схемы.
Вышеуказанные соображения и были положены автором в основу изобретения, осуществленного в двух формах выполнения.
На чертеже фиг. 1 изображает схему включения обмоток напряжения импеданцных реле согласно первому варианту; фиг. 2 - то же согласно второму варианту; фиг. 3 - развернутую схему соединений вспомогательных реле по фиг. 2.
По первому варианту (фиг. 1) применяются три раза V минимального напряжения, включенные на линейные напряжения ab, bc и са и снабженные, каждое, двумя замыкающими и одним размыкающим контактом (на чертеже таковая цепь не показана).
Как уже отмечалось выше, нормально импеданцные реле RZ включены на фазовое напряжение.
При двухфазном коротком замыкании срабатывает реле V минимального напряжения; соответствующее импеданцное реле RZ отсоединяется от нуля и оказывается включенным на линейное напряжение последовательно с сопротивлением, равным сопротивлению катушки напряжения самого реле. Таким образом, оно оказывается включенным на половинное линейное напряжение (следует обратить внимание на то, что в момент переключения потенциальные катушки импеданцных реле не лишаются тока).
Нетрудно видеть, что во всех остальных случаях импеданцные реле RZ остаются присоединенными на фазовые напряжения. Так, например, при трехфазном коротком срабатывают все три реле V минимального напряжения и переключения не происходит, так как - цепь постоянного тока остается разомкнутой.
Аналогичным образом при двухполюсном замыкании на землю переключения не происходит, так как, во-первых, с падением линейных напряжений срабатывают все три реле минимального напряжения, и, во-вторых, даже если бы все три не сработали, цепь постоянного тока осталась бы разомкнутой благодаря реле 5, обтекаемому остаточным током I0 трансформаторов тока (или питаемым напряжением V0 нулевой последовательности) и размыкающему при этом контакт.
То же относится и к случаю однополюсного замыкания на землю.
По второму варианту (фиг. 2) применены также три реле V минимального напряжения, но отсутствуют добавочные сопротивления.
Как это видно из схемы фиг. 3, электрическая цепь оказывается замкнутой только в случае двухфазного короткого, не сопровождающегося замыканием на землю.
В этом случае действуют два реле: одно (реле 1, 2 или 3 на фиг. 2) отсоединяет импеданцное реле, установленное на здоровой фазе, от остальных двух реле, а второе (реле 4 на фиг. 2) отсоединяет эти два реле от нулевой точки. Таким образом, оставшиеся дистанционные реле оказываются последовательно включенными на линейное напряжение поврежденных фаз, т.е. на каждое из них приходится половина линейного напряжения.
При всех остальных видах повреждений, когда срабатывают два или три реле минимального напряжения или сработает реле 5, включенное на остаточный ток, импеданцные реле будут оставаться под фазовыми напряжениями.
Так же, как и в первой схеме пересоединение импеданцного реле с фазового на линейное не вызывает потери возбуждения у потенциальных катушек. Обе схемы могут быть применены для присоединения импеданцных реле как с обычной прямолинейно возрастающей характеристикой, так и с плавноступенчатой и полностью ступенчатой характеристикой.
Устройство для дистанционной защиты многофазной электрической установки с заземленной нейтралью с применением вспомогательного реле для автоматического переключения катушек напряжения в реле полного сопротивления на линейное или фазное напряжение в зависимости от вида короткого замыкания, отличающееся тем, что указанные катушки напряжения присоединены с одной стороны к фазному напряжению через нормально замкнутые контакты вспомогательных реле 1, 2, 3…, цепи которых проведены через контакты минимальных реле V напряжения, и через контакты реле 5, реагирующего на наличие замыкания на землю, а с другой - отсоединены от линейного напряжения посредством нормально разомкнутых контактов в реле V с той целью, чтобы катушки напряжения, нормально присоединенные к фазному напряжению, автоматически переключались на линейное (или кратное ему) напряжение лишь в случае двухполюсного короткого замыкания не сопровождающегося замыканием фаз на землю.
