Гловацкий В.Г., Пономарев И.В. Релейная защита и автоматика распределительных сетей. Версия 1.2

Подождите немного. Документ загружается.

Отсек подзарядны

устройств и схемы

распределения посто-

янного

тока

Отсек аккумуляторны

батарей

Рис.5.3. Схема и внешний вид

шкафа ШОТ-1-100

151

При нормальной работе шкафа оперативного тока, все подзарядные устройства находятся в рабо-

те. Подзарядка аккумуляторных батарей производится непрерывно. При наличии напряжения хотя

бы на одной из двух секций собственных нужд питание потребителей (шинок управления и сигна-

лизации) осуществляется от подзарядных устройств, а при исчезновении напряжения собственных

нужд – от аккумуляторных батарей.

При возникновении неисправности в шкафу оперативного тока, либо на отходящих шинках управ-

ления и сигнализации (неисправность подзарядного устройства, срабатывание автоматических

выключателей, реле контроля уровня напряжения или реле контроля изоляции) срабатывает ука-

зательное реле неисправности, а также выдается сигнал о неисправности в шкафу питания через

систему телепередачи информации.

Контроль величины напряжения на шинах =220В осуществляется по вольтметру (нормальное зна-

чение напряжения 231 В).

Работа подзарядных устройств контролируется по показаниям амперметров. В нормальном режи-

ме работы нагрузка на подзарядные устройства распределяется равномерно.

5.4. БЛОКИ ПИТАНИЯ

Применяются на подстанциях с упрощенной схемой. На выходе блока питания имеется

выпрямленное напряжение, которое позволяет подключить к блоку защиты, рассчитан-

ные на постоянный оперативный ток. Блоки питания подключаются к трансформатору на-

пряжения (трансформатору собственных нужд) и трансформаторам тока. Блоки питания

не выдают напряжение при отсутствии напряжения на подстанции, поэтому не могут быть

использованы для подачи напряжения на подстанцию включением выключателя, или от-

ключения отделителя в бестоковую паузу.

Практически все токовые устройства фирмы Энергомашвин могут быть оснащены специ-

альными блоками питания, который обеспечивает выполнение всех функций реле при

наличии переменного напряжения на подстанции и работу защиты только от тока корот-

кого замыкания.

5.5. КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Конденсаторы предварительно заряжаются специальными выпрямителями до напряже-

ния порядка 400В и при срабатывании защиты или автоматики разряжаются на катушку

реле или аппарата. После снятия напряжения, заряд на конденсаторах сохраняется на

время порядка 0.5 часа и может быть использован однократно при отсутствии напряже-

ния на подстанции. Применяются в схемах управления отделителями для отключения его

в бестоковую паузу, схемах включения от АВР, в ряде случаев используются для защиты.

Так устройства резервной защиты трансформатора (РЗТ) описанное ранее (глава ) имеет

на выходе 2 конденсатора. обеспечивающих отключение выключателей (или КЗ-ОД). За-

ряд конденсаторов перед отключением обеспечивается от тока короткого замыкания.

5.6. СХЕМЫ ДЕШУНТИРОВАНИЯ

При срабатывании защиты специальное реле подключает ранее закороченную токовую

катушку в приводе выключателя (короткозамыкателя) в цепь трансформатора тока, раз-

мыкая закорачивающий катушку контакт при срабатывании защиты, ток от трансформа-

тора тока подается в электромагнит переменного тока и аппарат срабатывает при доста-

точной величине тока. Применяется для токовой защиты. Для дешунтирования применя-

лось электромеханическое реле РП 341 (361) имеющие мощные контакты, обеспечиваю-

щие дешунтирование тока до 150А.

Фирма Энергомашвин взамен электромеханического реле применила семистор, обеспе-

чивающий дешунтирование тока до 250А. Такие семисторы для дешунтирования уста-

новлены в некоторых модификациях реле УЗА-10 и УЗА-АТ.

152

5.7. ЗАЩИТЫ С АВТОНОМНЫМ ПИТАНИЕМ

Они используют для своей работы оперативный ток от собственных трансформаторов

тока и могут действовать на отключение выключателя или отделителя и короткозамыка-

теля. К ним относятся вышеупомянутые реле УЗА-10 и УЗА-АТ, РЗТ. Фирма ALSTOM вы-

пустила реле MiCOM P124 c встроенным блоком питания. Выпускается таже специальный

блок питания для микропроцессорных реле ALSTOM -ИПК. Завод «Киевприбор» выпустил

блок питания для своих микропроцессорных устройств защиты МРЗС – 05.

Следует особенно подчеркнуть целесообразность применения в узловых точках подоб-

ных устройств, в том числе при наличии на подстанциях постоянного оперативного тока.

Дело в том, что в большинстве случаев аккумуляторная батарея является единственным

источником оперативного тока, который может быть утерян в процессе короткого замыка-

ния, и оборудование остается без защиты. Такие события хотя и происходят не слишком

часто, при условии тщательной эксплуатации системы оперативного тока, однако уже не

раз приводили к выходу из строя энергоблоков на электростанциях, трансформаторов и

секций шин на подстанциях. Поэтому можно рекомендовать применение устройств с ав-

тономным питанием, например на вводах ВН и НН трансформаторов в дополнение к ос-

новным защитам на постоянном оперативном токе.

5.8. РЕЛЕ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Это электромагниты переменного тока встроенные в выключатель. Они включаются в це-

пи трансформаторов тока присоединения и действуют на отключение выключателя. В та-

кой схеме обычно несколько отключающих элементов, поэтому они действуют не прямо

на выключатель, а на промежуточный элемент: релейную планку выключателя. При по-

явлении в катушке тока, превышающего ток срабатывания электромагнита, он срабаты-

вает и через релейную планку отключает выключатель. Такой элемент является токовым

реле мгновенного действия и называется РТМ. Для создания выдержки времени элек-

тромагнит сцепляется с часовым механизмом, и получается реле с выдержкой времени,

называемое РТВ. Эти реле до настоящего времени применяются в сетях10 кВ Однако в

связи с их малой точностью и надежностью на новых объектах они не устанавливаются.

5.9. ВЫБОР ПРИНЦИПОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПЕРАТИВНОГО ТОКА

НА ПОДСТАНЦИЯХ

Наиболее универсальным принципом использования опертока, в большинстве случаев

следует считать применение постоянного оперативного тока. Если объект ответственный

следует рассмотреть целесообразность применения 2 источников оперативного тока.

особенно в случаях когда выключатели имеют 2 соленоида отключения и позволяют

иметь 2 независимые системы оперативного тока и релейной защиты. Использование

именно постоянного оперативного тока, позволяет выявить все возможности современ-

ных микропроцессорных терминалов, телеуправление, измерения. регистрация событий,

осциллографирование и.т.д. Эти функции разрабатываются с учетом именно постоянного

оперативного тока, который не исчезает при отключении подстанции. Часть функций час-

тично можно реализовать при питании от переменного тока. Однако не все и с недоста-

точной надежностью, учитывая возможность исчезновения напряжения на подстанции.

Применение разных видов переменного тока можно рекомендовать на неответственных

объектах типа ТП, РП, там, где количество объектов не превосходит 10 и не требуется

телемеханизация объекта. При этом следует отдавать предпочтение устройствам с авто-

номным питанием защит.

При применении единственного источника постоянного тока следует рассмотреть целе-

сообразность установки дополнительно устройств с автономным питанием, учитывая

возможность потери единственного источника оперативного тока на подстанции.

153

Глава 6. ЗАЩИТА ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 6-35 кВ

6.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ

Как уже говорилось в главе 1, указанные линии относятся к сети с изолированной или

компенсированной нейтралью. Следовательно, защита должна реагировать на трехфаз-

ные, двухфазные, и двойные замыкания на землю. Однофазные замыкания не относятся

к коротким замыканиям и могут существовать 2 и более часов. За это время можно пере-

ключить нагрузку на другой источник и после этого уже отключить линию. Защита от за-

мыканий на землю, поэтому, может действовать на сигнал. В ряде случаев защита от за-

мыканий на землю может отсутствовать, например, на воздушных линиях, для которых

отсутствуют трансформаторы тока нулевой последовательности. В этом случае поиск

места замыкания на землю производится путем поочередного отключения линий.

Для работы при двухфазных и трехфазных коротких замыканиях достаточно иметь защи-

ты установленные в двух фазах. Защита всегда устанавливается в фазах А и С. Она не

реагирует на ток фазы В, но это не имеет значения, т.к. при любых междуфазных КЗ ток

протекает в 2 фазах и сработает защита установленная либо в фазе А либо в С, либо од-

новременно в 2 фазах. Действие такой защиты имеет особенности работы при двойных

замыканиях на землю. см. рис. 6.1.

А В С ЛИНИЯ1

А1

В1

С1

ЛИНИЯ 2

А2

В2

С2

Рис.6.1. Поведение за-

щиты установленной в 2

фазах при двойных за-

мыканиях на землю.

На рисунке указан случай двойного замыкания на землю на линиях 1 и 2. Защиты уста-

новлены на обеих линиях в фазах А и С. В изображенном варианте на Л1 протекает ток в

фазе А, где установлена защита, а на Л2 в фазе В, где защита не установлена. Поэтому

отключится линия 1, а линия 2 останется с замыканием на землю. Таким образом, линия

2 осталась в работе, с подключенной к ней нагрузкой. Рассмотрим все возможные вари-

анты см. таблицу 6.1.

Таблица 6.1.

Поврежденная

фаза Л1

Поврежденная

фаза Л2

Отключается

линия

А В Л1

А С Л1 и Л2

В А Л2

В С Л2

С В Л1

С А Л1 и Л2

Как видно из таблицы в 2 случаях из 6 отключается Л1, в 2 - Л2 и еще в 2 отключаются

обе линии. Это считается преимуществом такого подключения защиты, так как в 4 из

шести случаев в работе остается одна линия.

154

При ошибке в расстановке трансформаторов тока картина может измениться в худшую

сторону. Так, например, если ошибочно установить на Л1 трансформаторы тока в фазе В

и С (на рисунке в фазе В показано пунктиром), то окажется что на Л1 ток КЗ протекает в

незащищенной фазе А, а на ВЛ-2 в незащищенной фазе В. Таким образом отказывают

обе защиты. Поэтому в ПУЭ записано, что защиты во всей сети должны располагаться в

одинаковых фазах. Можно предположить, что это явление маловероятно, так как в ком-

плектных распредустройствах трансформаторы тока располагаются в крайних фазах и

ошибка невозможна. Это так, однако в сети часто пренебрегают этим правилом: провода

линии или жилы кабеля подсоединяются как удобно и на питающем и на приемном кон-

це. После подачи напряжения на приемной подстанции проверяется направление враще-

ния фазоуказателя или двигателя и если они вращаются в обратную сторону, то переме-

щаются 2 фазы, которые удобнее поменять местами. Но это не обязательно будут пра-

вильные фазы, следовательно может произойти повреждение в сети, отключенное со-

вершенно не теми защитами. Поэтому при рассмотрении случае неправильной работы

защиты в сети целесообразно проверить и такую причину.

Для защиты линии 35кВ требуется трехрелейная схема защиты. Необходимость ее объ-

ясняется тем, что, как правило, нагрузкой линии является трансформатор 35/ 6-10кВ со

схемой соединения Υ/∆. Как указывалось в главе 4 (см. рис 4.7, а) при двухфазном КЗ за

трансформатором со схемой соединения Υ/∆ в 2х фазах протекает половина тока КЗ и

только в одной – полный ток. Если эта фаза окажется без трансформатора тока, то в за-

щите протекает ток в 2 раза меньший, что может привести к отказу защиты. Если транс-

форматоров тока 2, или целесообразно оставить их 2 для обеспечения отключения в

большинстве случаев только одной ВЛ при двойных замыканиях на землю, то третье ре-

ле можно включить в обратный провод 2

трансформаторов тока (см. рис. 6.2.)

Ia=Ik

(3)

Рис.

Рис. 6.2. Распределение токов в элемента

защиты включенных в схему неполной звез-

ды.

Ic=Ik

(3)

Ia+Ic=Ik

(3)

В обратном проводе трансформаторов тока протекает сумма токов двух фаз равная пол-

ному току трехфазного КЗ. Таким образом можно одновременно обеспечить чувствитель-

ность защиты при КЗ за трансформатором Υ/∆ и обеспечить отключение в большинстве

случаев только одной ВЛ при двойных замыканиях на землю.

Максимальная защита, как правило, является главной, а иногда единственной защитой

линии 6-35кВ. Эта защита, которая отстраивается от тока нагрузки, обеспечивает отклю-

чение на своей линии, а в случае, если позволяет ее чувствительность, и резервирует

отключение смежного участка.

Селективность максимальной защиты обеспечивается ее выдержкой времени. Поэтому

по мере приближения защиты к источнику питания растет ее выдержка времени. При

этом растет и величина тока короткого замыкания, поэтому объем повреждения выраста-

ет.

Для уменьшения объема повреждения, защита выполняется ступенчатой: кроме макси-

мальной защиты применяется токовая отсечка. Токовая отсечка отстраивается от корот-

кого замыкания в конце защищаемой линии (КЗ за трансформатором). Защита состоит из

2 элементов: максимальная защита и токовая отсечка. Такие 2 защиты входят в состав

микроэлектронной защиты УЗА АТ и микропроцессорной УЗА 10.

Вторым способом уменьшения выдержки времени защиты, является применение защиты

с обратно зависимой выдержкой времени, выдержка времени уменьшается по мере уве-

личения тока КЗ. Защита УЗА АТ имеет 2 зависимые характеристики нормальная и кру-

тая см. формулы 2.2 и 2.3 в главе 2. Графическое изображение характеристики показано

на рис. 2.13.

Защиты серии MiCOM имеют сразу 11 зависимых характеристик: см. таблицу 6.2.

155

Время срабатывания точно вычисляется по математической формуле. Коэффициенты,

соответствующие выбранной характеристике, необходимы для подставления в эту фор-

мулу при расчете.

Первые десять характеристик имеют общую математическую формулу:













−













×=

где:

t = Время отключения,

K = Коэффициент,

I = Величина измеренного тока,

= Программируемая величина ступени,

a = Коэффициент,

L = Коэффициент ANSI/IEEE (для характеристик МЭК равняется нулю),

T = Коэффициент времени выбиранный в диапазоне 0.025 ÷ 1.5.

Таблица 6.2.

Тип характеристики Стандарт Коэффициент

Коэффициент

Коэфициент L

Крутая обратновременная ALSTOM 0.05 0.04 0

Стандартная инверсная МЭК 0.14 0.02 0

Очень инверсная МЭК 13.5 1 0

Чрезвычайно инверсная МЭК 80 2 0

Пологая обратновременная ALSTOM 120 1 0

Крутая обратновременная C02 0.00342 0.02 0.00242

Умеренно инверсная ANSI/IEEE 0.0515 0.02 0.114

Пологая обратновременная C08 5.95 2 0.18

Очень инверсная ANSI/IEEE 19.61 2 0.491

Чрезвычайно инверсная ANSI/IEEE 28.2 2 0.1215

Характеристика Rl (электромеханическая) выражается следующей формулой:













−

×=

)//(236.0339.0

K корректируется в диапазоне 0.10 ÷ 10 с шагом 0.05,

Область допустимых значений 1.1 ≤ (I/I

) ≤ 20.

Характеристики УЗА АТ совпадают со второй и третьей зависимой характеристиками уст-

ройства MiCOM. Для практически необходимых случаев вполне достаточно 2 характери-

стик. Простая инверсная (зависимая нормальная в УЗА-АТ) используется для согласова-

ния с зависимыми характеристиками электромеханических защит, а очень инверсная (за-

висимая крутая в УЗА-АТ) для согласования с предохранителями или микроэлектронных

защит друг с другом.

Выполнение АПВ

С помощью АПВ выполняется попытка подать напряжение на отключившуюся линию,

больше половины повреждений, которые возникают на линии, после отключения исчеза-

ют, это набросы, схлестывание проводов, перекрытие изоляции, например грозовое. При

повреждении на кабеле АПВ может быть успешным, но не всегда эффективным вследст-

вие отгорания жилы кабеля, чаще всего в месте пайки. Место пробоя, при этом заплыва-

ет и также удается подать напряжение на кабель, однако все фазы могут не дойти до по-

156

требителя. Успешным АПВ может быть и в случае короткого замыкания на ошиновке при-

емных подстанций.

Корме указанного назначения АПВ применяется на воздушных и кабельных линий для

корректировки неселективной работы защиты. Такая неселективность часто допускается

для того чтобы не поднимать выдержку времени защиты. Например, если подключенные

к линии трансформаторы включены через предохранители (ПК), а на линии применена

отсечка без выдержки времени. При повреждении одновременно перегорает предохра-

нитель и отключается линия. Последующее АПВ восстанавливает питание остальных

трансформаторов, подключенных к линии.

АПВ также входит в комплекс автоматики понижающей подстанции, подключенной к ли-

нии через короткозамыкатель и отделитель. Такие схемы, хотя и устарели в настоящее

время, но широко применяются на действующих подстанциях. Защита трансформатора

действует на включение короткозамыкателя, он включается и создает короткое замыка-

ние на стороне ВН, на которое реагирует быстродействующая защита линии. Линия от-

ключается, в бестоковую паузу, отключается отделитель – разъединитель с пружинным

приводом – после этого линия включается от АПВ.

Еще один пример специального использования АПВ: частотное АПВ - ЧАПВ.

Энергетические предприятия оснащены устройствами АЧР. К ним подключены более

50% всех потребителей. Назначение АЧР – при дефиците мощности в энергосистеме,

возникшем из-за отключения генераторов или связей с питающей энергосистемой отклю-

чить нагрузку. Чем больше дефицит мощности тем большее количество нагрузки отклю-

чается от АЧР. Для этого выполняется много – несколько десятков – очередей АЧР. Они

отличаются уставками по частоте и времени срабатывания. После ликвидации дефицита

и восстановления частоты необходимо включить потребителей обратно. Эту функцию и

выполняет частотное АПВ - ЧАПВ. В отличие от обычного АПВ, которое работает после

отключения, ЧАПВ должно работать только после того, как частота восстановится. Это

делается следующим образом: После срабатывания АЧР появляется напряжение на

шинке АЧР и отключаются присоединения. подключенные к этой шинке. Уставка АЧР пе-

рестраивается на уставку по частоте, при которой разрешается включение потребителей

(уставка ЧАПВ). Напряжение на шинке ЧАПВ сохраняется до тех пор, пока частота не

станет выше этой уставки. После чего напряжение на шинке исчезает, и это является ко-

мандой для включения отходящих фидеров. Должны пуститься установленные на фиде-

рах устройства АПВ и включить их в работу. Эта схема должна разбираться при снятии

напряжения с подстанции, так как в этом случае, восстанавливается уставка АЧР а не

ЧАПВ и это приводит в включению фидеров, если частота в сети выше уставки АЧР ( а не

ЧАПВ) и неправильно включит в работу нагрузку. Поэтому схема ЧАПВ должна разби-

раться. Характеристиками, требуемыми для ЧАПВ обладает устройство АПВ, входящее в

состав УЗА-10: при подаче команды отключения на дискретный вход, присоединение от-

ключается и включается от АПВ после снятия сигнала с этого входа. Необходимым усло-

вием работы ЧАПВ является наличие напряжения на реле в течение 60 сек, Таким обра-

зом, при снятии напряжения с подстанции и его восстановлении, когда произойдет воз-

врат уставки АЧР, АПВ уже работать не будет.

ПУЭ предусматривает однократное и двукратное АПВ. Двукратное требуется применять

на тупиковых линиях, где потребители не имеют резервного питания. Таким образом,

схемы АПВ должны иметь отсчет кратности, при однократном линия включается 1 раз,

при 2 кратном - 2 раза. Если после этого линия снова отключается, выключатель должен

остаться отключенным. Статистические данные свидетельствуют о том, что эффектив-

ность АПВ (процент успешной работы) находится в пределе 40-90% в зависимости от

напряжения, эффективность второй кратности АПВ в пределах 10 - 25%.

Выполнение АПВ требуется обязательно на воздушных и на смешанных – кабельно-

воздушных линиях, на чисто кабельных линиях применение АПВ не обязательно, однако

может быть желательно на разветвленных линиях, где оно может помочь при КЗ на оши-

новке подстанций.

Устройства УЗА имеют встроенную функцию АПВ. АПВ в принятых ранее схемах пуска-

лось по несоответствию - при любом отключении выключателя за исключением отключе-

ния по цепям управления выключателя от ключа или по телемеханике. Пуск АПВ УЗА-10

и УЗА-АТ выполняется от защиты, что, как правило, применяется в аппаратуре, выпус-

157

каемой за рубежом. АПВ однократное, однократность обеспечивается тем, что готов-

ность АПВ к срабатыванию наступает через некоторое время, называемое временем «го-

товности»: после включения выключателя должно пройти время, прежде чем АПВ будет

введено в действие. АПВ может сработать повторно через 30-60 сек после включения,

поэтому после 1 отключения, когда АПВ готово к действию, АПВ работает, а при неус-

пешном включении второе включение не произойдет, т.к. выключатель оказался отклю-

ченным и процесс подготовки не произошел. То же самое будет, если выключатель вклю-

чился успешно, но следующее отключение произошло за время меньшее чем, выстав-

ленное на реле время готовности. АПВ пускается от защиты либо от внешнего пускового

органа. Как уже говорилось, УЗА-10 приспособлено к работе АПВ в режиме АЧР-ЧАПВ.

Защита от замыканий на землю

Как правило, такие защиты на линиях действуют на сигнал, однако тем не менее, приме-

нение этих защит целесообразно, так как место замыкания на землю нужно отыскать и

устранить по возможности быстро, потому что упавший провод опасен для окружающих.

Кроме того, повреждение в месте замыкания на землю развивается и может со временем

привести к короткому замыканию. В ряде случаев защита должна обязательно действо-

вать на отключение. Это двигатели и генераторы при токе замыкания на землю более 5

А. Это передвижные механизмы с электродвигательными приводами.

Существенным осложнением является то, что ток замыкания на землю имеет очень ма-

лую величину. Эта величина мала по сравнению с небалансом в нулевом проводе

трансформаторов тока, поэтому в нулевой провод защиту от замыканий на землю не

включают. Для подключения защиты используют специальные трансформаторы тока ну-

левой последовательности (ТЗ, ТЗЛ, ТЗР) и к ним подключают защиты от замыканий на

землю. Это можно выполнить только при наличии кабельного вывода из ячейки. Если вы-

вод воздушный, или линия имеет напряжение 35кВ, для которых отсутствуют специаль-

ные трансформаторы тока нулевой последовательности, защиту подключить нельзя. Са-

марский трансформаторный завод в России выпускает трансформаторы тока нулевой по-

следовательности для воздушных выводов 6-10кВ ТДЗЛВ 10. Трансформатор, имеющий

внутренний диаметр окна 590 мм, устанавливается внутри ячейки и охватывает проход-

ные изоляторы всех трех фаз. Таким образом может быть выполнена защита от замыка-

ний на землю и при отсутствии кабельной вставки.

Конструкция кабельного ТНП показана на рис. 6.3.

. 6.3. Трансформатор тока нулевой

схема замещения;

— обмотка;

Рис

последовательности:

а — устройство; б —

в - установка ТНП на кабеле;

1 — магнитопровод; 2

3 —трехфазный силовой кабель

158

Магнитопровод 1, собранный из листов трансформаторной стали, имеет обычно форму

кольца или прямоугольника, охватывающего все три фазы защищаемой кабельной ЛЭП.

Провода фаз А, В, С, проходящие через отверстие ТНП, являются первичной обмоткой

трансформатора, вторичная обмотка 2 располагается на магнитопроводе с числом витков

w = 20 - 30. Токи фаз 1

, 1

и 1

создают в магнитопроводе соответствующие магнитные

потоки Ф

, Ф

, которые, складываясь, образуют результирующий поток:Ф

рез

= Ф

Фв + Фс.

Так как сумма токов I

+ I

= 3I

, то можно сказать, что результирующий

поток, создаваемый первичными токами

ТНП, пропорционален составляющей тока НП:

рез

=k3Io

Поток Ф

рез

, а следовательно, вторичная ЭДС Е

и вторичный ток I

могут возникнуть

только при условии, что сумма токов фаз не равна нулю, или, иначе говоря, когда

фазные токи, проходящие через ТНП, содержат составляющую I

. Поэтому ток во вто-

ричной цепи ТНП будет появляться только при замыкании на землю. В режиме нагруз-

ки, трехфазного и двух фазного КЗ (без замыкания на землю) сумма токов фаз I

+ I

= 0 и поэтому ток в реле отсутствует (Ф

рез

- 0).

Однако, поскольку из-за неодинакового расположения фаз А, В и С относительно вто-

ричной обмотки ТНП коэффициенты взаимоиндукции этих фаз со вторичной обмоткой

различны, несмотря на полную симметрию первичных токов, сумма их магнитных по-

токов в нормальном режиме не равна нулю. Появляется магнитный поток небаланса

(Ф

рез

- Ф

Нб

), вызывающий во вторичной обмотке ЭДС и ток небаланса (

нб

)/. ТНП имеют

малую мощность, поэтому. как правило, значительная часть тока уходит на ток намаг-

ничивания. Это приводит к необходимости применять реле с очень малым потреблени-

ем или подбирать условия при которых отдача мощности от ТТ будет максимальной.

Для получения наибольшей мощности от ТНП, а следовательно, и максимальной чув-

ствительности реле, питающихся от ТНП, сопротивление обмотки реле Z

должно

равняться сопротивлению ТНП. Пренебрегая сопротивлением вторичной обмотки Z

, со-

гласно рис. 6.3, б получаем Zтнп = Zнам тогда условие отдачи максимальной мощно-

сти можно выразить равенством

=Zнам.

Из эквивалентной схемы ТНП (рис.6.3,

б) видно, что при выполнении этого условия (вторичный ток, поступающий и реле, и ток

намагничивания оказываются одинаковыми.

нам

р.

Отсюда следует, что погрешность ТНП достигает примерно 50%. При столь

большой погрешности нельзя вычислять вторичный ток по первичному, пользуясь ко-

эффициентом трансформации k = w

Поэтому чувствительность защиты, включен-

ной на ТНП, оценивается по значению первичного тока, при котором обеспечивается

действие защиты. га ряде случаев она должна быть на уровне долей одного ампе-

ра. При малых значениях 3I

ТНП работает в начальной части характеристики намаг-

ничивания, при которой МДС, созданная одновитковым ТНП, очень мала. Таким об-

разом, для обеспечения необходимой чувствительности, кроме конструктивных улуч-

шений ТНП, требуется применение высокочувствительных ИО.

Устройства УЗА имеют высокую чувствительность и малое потребление ( УЗА-10 I

ср =0.05 А,

S=0.01ВА). Это позволяет необязательно добиваться наивысшей отдачи от трансформа-

тора тока. Потребление УЗА АТ больше и сильно зависит от уставки. Поэтому первичный

ток срабатывания защиты целесообразно проверять опытным путем, подачей тока в про-

вод, пропущенный через окно ТНП.

Для защиты линий ТНП обычно выполняются кабельного типа (ТЗ, ТЗЛ, ТФ). При

необходимости осуществления РЗ воздушных ЛЭП делается кабельная вставка,

на которой устанавливается ТНП. Применяя устройство

ТДЗЛВ 10. Самарского за-

вода можно обійтись без кабельной вставки, если габариты ячейки и рсположение прохо-

дных изиляторов позволяет разместить этот датчик тока внутри ячейки.

Для кабельных

ЛЭП изготовляются ТНП типа ТЗ с неразъемным магнитопроводом, надеваемым на

кабель до монтажа воронки, и типов ТЗР и ТФ с разъемным магнитопроводом, которые

можно устанавливать на кабелях, находящихся в эксплуатации, без снятия кабельной

воронки.

При прохождении токов 1

бр

по оболочке неповрежденного кабеля, охваченного ТНП,

в реле РЗ появляется ток, от которого РЗ может подействовать неправильно. Эти то-

159

ки появляются при замыканиях на землю вблизи кабеля или при работе сварочных

аппаратов.

Для исключения ложной работы РЗ необходимо компенсировать влияние блуждающих

токов, замыкающихся по свинцовой оболочке и броне кабеля. С этой целью воронка и

оболочка кабеля на участке от воронки до ТНП изолируются от земли (рис. 6.3, в), а

заземляющий провод присоединяется к воронке кабеля и пропускается через окно

ТНП. При таком исполнении ток, проходящий по броне кабеля, возвращается по за-

земляющему проводу, поэтому магнитные потоки в маг-нитопроводе ТНП от токов в

броне и проводе взаимно уничтожаются. Магнитопровод ТНП должен быть надежно

изолирован от брони кабеля.

Для сетей с изолированной нейтралью с разветвленной сетью, где емкостной ток одного

фидера значительно меньше общего емкостного тока можно применить просто токовую

защиту высокой чувствительности, такая защита имеется в устройствах УЗА, а также во

всех устройствах токовой защиты фирмы ALSTOM. При малом количестве кабелей или

если кабели разной длины и ток в кабеле соизмерим с общим током замыкания на землю

требуется применить направленную защиту нулевой последовательности. Такая защита

входит в одну из модификаций УЗА-АТ: или устройство MiCOM P125-127.

Для сетей с компенсированной нейтралью эти принципы не годятся, так как величина то-

ка на поврежденной линии может быть меньше чем на неповрежденной, а направление

этого тока может быть каким угодно. Для них используется специальные защиты: на выс-

ших гармониках, учитывая что реактор в нейтрали компенсирует только основную гармо-

нику тока, а высшие гармоники остаются. Выпускается ЧЭАЗом устройство УСЗ-2 или

УСЗ-3. В реле защиты зарубежного производства ALSTOM, SIEMENS, ABB применяется

защита по направлению активной мощности нулевой последовательности. Например ре-

ле MiCOM – Р125 -127, 140 используют реле направления активной мощности. Активные

токи утечки на землю не компенсируются реактором, и используются защитой для опре-

деления поврежденного фидера.

Величина тока высших гармоник не постоянна, а зависит от схемы сети, тока нагрузки,

уровня напряжения на шинах; поэтому величина тока в защите колеблется и трудно по-

добрать уставку, а рассчитать ее тоже нельзя, не имея реальных данных. Поэтому часто

единственным методом настройки такой защиты является опыт замыкания на землю, при

котором определяются величины токов высших гармоник на поврежденном и неповреж-

денных фидерах. Наибольший эффект при применении метода высших гармоник, дает

принцип сравнения величины тока на фидерах. Его можно организовать на подстанцион-

ном уровне управления. В любом случае величина тока высших гармоник на поврежден-

ном фидере больше чем на неповрежденном. Такое устройство на микропроцессорном

принципе разработано и выпускается одним из предприятий во Львове.

Логическая защита шин

Короткие замыкания на шинах комплектных распредустройств, приводят к быстрому раз-

рушению поврежденной и смежных ячеек, если они отключаются максимальной защитой

ввода. Поэтому, как правило, ячейки снабжаются специальными устройствами защиты

шин. Это так называемые устройства дуговой защиты шин. Они бывают клапанные, све-

товые и устанавливаются заводом изготовителем ячейки. В главе 2 описано устройство

дуговой защиты на оптоволоконном кабеле ПД-01, выпускаемом фирмой «Энергомаш-

вин». Кроме специально выполненного устройства устройство, по свойствам близким к

дуговой защите можно выполнить так называемую токовую защиту шин, используя уста-

новленные в ячейках и на вводе защиты серии УЗА-10, УЗА АТ.

Токовые отсечки, примененные в указанных устройствах, позволяют блокировать

себя внешним сигналом, подаваемым на дискретный вход. Эти устройства снабжены

также мгновенным токовым контактом, в устройстве УЗА-10 это специальный токовый

орган, который выполнен на аналоговом принципе, у в УЗА-АТ это мгновенный контакт

измерительного органа максимальной защиты.

Принцип действия токовой логической защиты шин показан на рис. 6.4. Токовые

блокирующие органы ЛЗШ выводятся от каждого фидера, собираются вместе и

поступают на дискретный вход защиты ввода и секционного выключателя. При коротком

160