Виды защит воздушных и кабельных линий

где I_Ссоб-собственный емкостный ток линии при однофазном замыкании на землю на другой линии;k_п-коэффициент отстройки,принимаемый равным 4-5

 Такая большая величина  коэффициента  вынужденно принимается  из-за того, что в сети с изолированными  нулевыми точками величина емкостного  тока замыкания при перемежающихся  замыканиях на землю в 3—4  раза превышает величину тока  при устойчивом металлическом  замыкании.

 

 Условие чувствительности  состоит в том, что сигнализация  при металлическом замыкании  на землю должна действовать  с коэффициентом чувствительности  для кабельных линий k_ч=1,25 и k_ч=1,5 для воздушных линий.

 Выполнение чувствительной  селективной сигнализации с использованием  обычных трансформаторов тока  и электромеханических реле вызывает ряд серьезных трудностей.

1. Номинальный ток обычных  трансформаторов тока выбирается  по току нагрузки линии, и  поэтому они имеют сравнительно  большие коэффициенты трансформации.  Вследствие этого вторичный ток  замыкания на землю имеет очень  малую величину. Так, например, если  ток замыкания на землю составляет 18 А, а трансформаторы тока  имеют коэффициент трансформации  600/5, то вторичный ток равен 0,15 А.

2. Для включения на  такой ток необходимо выбрать  самое чувствительное токовое  реле ЭТ-521/0,2 или РТ-40/0,2, которое  имеет сопротивление обмоток  соответственно 40 и 80 Ом. Включение  реле с такими большими сопротивлениями  приводит к тому, что только  часть тока попадает в реле, а другая часть, называемая  током отсоса, бесполезно замыкается  через вторичные обмотки трансформаторов  тока неповрежденных фаз. Величина  тока отсоса может достигать 40—50 %.

 Из-за указанных причин  сигнализация при замыканиях  на землю с использованием  обычных трансформаторов тока  может выполняться только в  разветвленных некомпенсированных  сетях, когда ток замыкания  на землю имеет большую величину.

 Значительно большую  чувствительность обеспечивает  сигнализация при однофазных  замыканиях на землю, выполняемая  на специальных кабельных трансформаторах  тока с кольцевым сердечником.

 Кабельные трансформаторы  тока имеют следующие преимущества  по сравнению со схемой соединения  обычных трансформаторов тока  на сумму токов трех фаз  (по схеме фильтра нулевой последовательности). Коэффициент трансформации не  зависит от тока нагрузки линни. Поэтому число витков его обмотки выбирается из условия получения наибольшей чувствительности. Отсутствует явление отсоса тока в трансформаторы тока неповрежденных фаз. Ток небаланса зависит только от расположения сердечника относительно фаз кабеля и при симметричном расположении близок к нулю. Поэтому применение кабельных трансформаторов тока с кольцевым сердечником устраняет указанные выше затруднения и дает возможность выполнить чувствительную и селективную сигнализацию.

 

 Принцип действия токовой  сигнализации показан на рис. 8-34, а. Ток срабатывания такой  сигнализации должен определяться  по формуле (8-41), поэтому устройство  сигнализации имеет значительный  ток срабатывания и обеспечивает  необходимую чувствительность только  при больших токах замыкания на землю.

 Лучшие результаты  обеспечивает направленная сигнализация, принцип действия которой показан  на рис. 8-34, б. Реле мощности  подключается к кабельному трансформатору  тока и к обмотке трансформатора  напряжения, соединенной по схеме  разомкнутого треугольника. При  этом включение производится  так, чтобы реле действовало  на замыкание контактов, когда  ток замыкания на землю проходит  в направлении от шин подстанции  в линию, что имеет место  только на поврежденной линии.  На неповрежденных линиях ток  замыкания на землю направлен  к шинам подстанции, поэтому сигнализация  на неповрежденных линиях работать  не будет.

 

 Благодаря направленности  действия сигнализация этого  типа не требует отстройки  от собственного емкостного тока  линий и поэтому, как правило,  обеспечивает необходимую чувствительность.

 

 В схемах направленной  сигнализации от замыканий на  землю используются специальные  реле мощности, выполненные нафазочувствительныхсхемах и на полупроводниках, которые имеют значительно меньшее потребление, чем индукционные реле мощности. Примером может служить разработанное ВНИИЭ и выпускаемое промышленностью устройство направленной сигнализации типа ЗЗП1, которое может применяться в сетях с суммарным емкостным током замыкания на землю от 0,2 до 20 А.

 Направленная сигнализация  может применяться в некомпенсированных  или не полностью компенсированных сетях.

 В перекомпенсированных сетях направленная сигнализация применяться не может, так как ток замыкания на землю в таких сетях имеет одинаковое направление в поврежденной и неповрежденных линиях.

 Для выполнения селективной  сигнализации в компенсированных  сетях разработано ВНИИЭ и  выпускается промышленностью устройство  типа УСЗ2/2. Это устройство реагирует  на высшие гармоники, которые  содержат ток замыкания на  землю и величина которых в  токе поврежденной линии всегда  больше, чем в неповрежденных  линиях.

 

Максимальная  токовая защита

Одним из наиболее характерных  и четких признаков возникновения  коротких замыканий, а также большинства  других нарушений нормального режима работы является резкое увеличение тока, который в этих аварийных условиях становится значительно больше тока.

 Ток, возникающий в  аварийных условиях, в отличие  от тока нормального режима  принято называть с в е р  хто-к о м. Таким образом, появление сверхтока является признаком возникновения аварии. На использовании этого признака основан принцип действия максимальной токовой защиты.

Наиболее распространенные схемы максимальной токовой защиты для защиты сетей с изолированной  нейтралью приведены на рис. 7-13—7-17. Особенностью этих сетей является отсутствие однофазных к. з., что дает возможность применять для защиты от междуфазных к. з. двухфазные схемы максимальной токовой защиты.

 Эти же схемы могут  применяться и для защиты сетей  с заземленной нейтралью, если для защиты от однофазных к. з. применяется дополнительная максимальная токовая защита, включенная на ток нулевой последовательности.

 Для расширения зоны действия максимальной токовой защиты ее токовые реле включаются на трансформаторы тока, установленные ближе к шинам. Если выключатель имеет встроенные трансформаторы тока, то защита включается на трансформаторы тока, встроенные в вводы выключателя со стороны шин.

 

 На рис. 7-13 приведены  схемы максимальной токовой защиты, выполненной с помощью реле  прямого действия типа РТВ,  которые встраиваются непосредственно  в приводы выключателя. Защита  такого типа широко используется в сетях напряжением до 35 кВ включительно на выключателях, оборудованных ручными, грузовыми и пружинными автоматическими приводами (ПРБА, ПГ-10, УПГП, ПГМ-10, ППМ-10, ПП-61, ПП-67, ППК-63, КППМ) с встроенными реле.

 На рис. 7-14 приведена  схема максимальной токовой защиты  с независимой характеристикой  времени срабатывания на оперативном  постоянном токе. Схема включает  в себя два пусковых токовых  реле мгновенного действия 1T, 2T типа  ЭТ-521 или РТ-40, одно реле времени  В типа ЭВ-121 или ЭВ-131 и одно  указательное реле У типа РУ-21. Контакты токовых реле соединены  параллельно, поэтому при срабатывании  любого из них или обоих  одновременно подается плюс оперативного  тока на обмотку реле времени.

 

 К второму выводу  обмотки реле времени постоянно  подведен минус оперативного  тока, поэтому при срабатывании  токовых реле происходит пуск  реле времени. Реле времени,  сработав с установленной выдержкой  времени, подает своим контактом  плюс оперативного тока на  отключающую катушку КО привода  выключателя через указательное  реле У и блокировочный контакт  БК, связанный с приводом. Указательное  реле фиксирует срабатывание  защиты и прохождение тока  через КО, что необходимо для  выяснения причин отключения  выключателя.

 Срабатывание указательного реле при прохождении тока по его обмотке сопровождается выпадением сигнального флажка, который не имеет самовозврата и остается в таком положении, пока не будет возвращен в исходное положение обслуживающим персоналом.

 Блокировочный контакт  БК, замыкающийся при включении  и размыкающийся при отключении  выключателя, имеет двойное назначение, вытекающее из следующего.

 При отключении выключателя  прекращается прохождение тока  к. з., вследствие чего происходит  возврат в исходное положение  вначале токовых реле, а затем  реле времени. Так как контакты  реле времени не рассчитаны  на размыкание цепи катушек  отключения, которые имеют большое  потребление (2,5—10 А), то размыкание  этой цепи производится блокировочным  контактом до того, как начнут  размыкаться контакты реле времени,  что достигается специальной  регулировкой блокировочного контакта. Таким образом, первым назначением блокировочного контакта является предотвращение повреждения контактов реле времени при возврате защиты после отключения выключателя.

 Если после отключения  выключателя контакты реле времени  останутся в замкнутом состоянии  (например, из-за неисправности реле), то отключающая катушка будет  длительно обтекаться током и  повредится, так как она рассчитана  только на кратковременное прохождение  тока. Блокировочный контакт, размыкая  цепь отключения, защищает отключающую  катушку от повреждения, что  и является его вторым назначением.

Рассмотренная схема максимальной токовой защиты широко используется для защиты линий и трансформаторов  в сетях 3—35 кВ.

На рис. 7-16 и 7-17 приведены  двухфазные схемы максимальной токовой  защиты с зависимой характеристикой  времени срабатывания. В схеме  на рис. 7-16 на оперативном постоянном токе используются реле типа РТ-81 или  РТ-82, а в схеме на рис. 7-17 на оперативном  переменном токе — реле типа РТ-85 или  РТ-86 с мощными переключающими контактами для дешунтирования отключающих катушек.

 Рассмотренные схемы  максимальной токовой защиты  с зависимой характеристикой  времени срабатывания используются  для защиты сетей 3—10 кВ и электродвигателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Релейная защита электроэнергетических систем. Гриф УМО ВУЗов России, 2006 г, Басс Э.И., Дорогунцев В.Г., Дьякова А.Ф.
2. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Гриф МО РФ, 2008 г., Андреев В.А.
3. М.А. Беркович, В.В. Молчанов, В.А. Семенов. Основы техники релейной защиты. Москва 1986г.