Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

Красник Валентин Викторович

Так, в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящий реактор замыкание одной фазы на землю в принципе не приводит к КЗ и не отражается на работе потребителей, так как при этом линейные напряжения не изменяются, а искажаются лишь фазные напряжения. Однако для такого утяжеленного режима характерно повышение напряжения неповрежденных фаз относительно земли до линейного (рис. 8.1, б), что создает угрозу повреждения изоляции и возникновения междуфазного КЗ через землю.

Поэтому для

обеспечения нормальных условий работы электрических сетей и предупреждения повреждений необходимо быстрое отделение повредившегося оборудования от оборудования неповрежденного и при необходимости включение резервного источника питания.

Такие задачи должны решать устройства РЗиА, к которым предъявляются следующие требования:

автоматическое отключение электрических сетей в аварийных режимах должно быть селективным (избирательным): релейная защита должна отключать только поврежденное оборудование или участок сети;

автоматическое отключение оборудования при КЗ должно быть быстрым, чтобы уменьшить размеры повреждения и не нарушить режим работы электрических сетей (по нормативам время отключения наиболее ответственных участков сетей не должно превышать 0,06 с);

значение коэффициента чувствительности релейной защиты должно быть равным или большим 1,5;

релейная защита должна быть надежной и безотказно работать при КЗ в защищаемой зоне в предусмотренных для ее работы режимах.

Для того чтобы релейная защита срабатывала в аварийных режимах, она должна быть достаточно чувствительной, то есть реагировать на действие при КЗ на любом участке защищаемой зоны и при минимальном токе КЗ. Чувствительность характеризуется коэффициентом чувствительности К_ч, равным

К_ч = I_{k min}/I_{c з}

где

I_{k min} – минимальный ток КЗ;

I_{c з} — ток срабатывания защиты.

Устройства релейной защиты различаются по принципу действия, схемам включения и др. Они дополняются устройствами противоаварийной автоматики, которые быстро устраняют послеаварийные режимы и восстанавливают электроснабжение потребителей без вмешательства персонала.

Рассмотрим принципы действия наиболее распространенных устройств РЗиА на ПС, применяемых для защиты линий.

8.3. Максимальная токовая и токовая направленная защиты

Одним из наиболее характерных и очевидных признаков возникновения КЗ, а также многих других нарушений нормального режима работы электрической сети является резкое увеличение тока, который в таких аварийных условиях становится значительно больше тока нагрузки.

Ток, возникающий в аварийных режимах (так называемый сверхток), является признаком возникновения аварии. На использовании этого признака основан принцип действия максимальной токовой защиты.

Максимальная токовая защитареагирует на возрастание тока в защищаемом элементе сети и применяется для защиты линий с односторонним питанием. Защита устанавливается со стороны источника питания и действует на отключение выключателя при повреждении на защищаемой линии или на шинах ПС, питающихся от этой линии.

Селективность

защиты обеспечивается выдержками времени, ступенчато нарастающими в сторону источника питания со ступенью времени t = t₂ — t₁ 0,4–0,8 с.

Ток срабатывания пусковых токовых реле выбирается исходя из следующих условий:

защита не должна срабатывать при прохождении по защищаемому элементу сети максимального тока нагрузки;

защита должна надежно срабатывать при КЗ на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности не менее 1,5;

защита должна действовать и при КЗ на смежном (резервируемом) участке и иметь коэффициент чувствительности в конце этого участка не менее 1,2.

Разновидностью максимальной токовой защиты является токовая отсечка, которая действует мгновенно и поэтому селективность ее действия обеспечивается не подбором выдержек времени ступеней, а выбором тока срабатывания.

Токовая отсечка применяется для защиты линии с односторонним и двухсторонним питанием, а также для защиты трансформаторов. В последнем случае токовая отсечка устанавливается с питающей стороны трансформатора и действует при повреждениях на вводах ВН и на некоторых участках первичной обмотки.

При повреждениях вторичной обмотки токовая отсечка не срабатывает.

Ток срабатывания отсечки I_c.з выбирается таким, чтобы она надежно срабатывала при КЗ на заранее определенном участке (например, на участке АВ, рис. 8.2) и не срабатывала при КЗ за пределами этого участка где I_КЗ < I_c.з (например, в точке С, рис. 8.2).

Максимальная направленная защита, показанная на рис. 8.3, применяется для защиты сетей с двухсторонним питанием, в основном в сетях напряжением до 35 кВ.

Она реагирует на определенные значения тока КЗ и его направление.

Орган направления защиты разрешает ей срабатывать на отключение выключателя, если ток КЗ направлен от шин в сторону защищаемой линии.

Селективность действия защиты достигается выбором выдержек времени по ступенчатому принципу.

Максимальные направленные защиты устанавливаются с обеих сторон защищаемых линий.

В комплект максимальной токовой направленной защиты обычно входят:

два реле максимального тока;

два реле направления мощности;

реле времени (состоящее из насыщающихся трансформаторов);

два промежуточных реле (состоящее из собственно промежуточных реле, насыщающихся трансформаторов, диодов и емкостей);

указательное реле.

Максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения служит для повышения чувствительности максимальных токовых реле, которые имеют недостаточную чувствительность при КЗ в разветвленных сетях с большим числом параллельных линий (рис. 8.4).