Дистанционный раздел программы повышения квалификации руководителей и специалистов предприятий СРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ». «Пусконаладочные работы устройств релейной защиты и автоматика систем электроснабжения» (стр. 11 )

  В связи с вышеуказанными невысокими требованиями, в сетях 6-35 кВ применяются простые и дешевые устройства РЗ.

  Максимальная токовая защита (МТЗ) контролирует ток в защищаемом элементе, отстраи-вается от тока нагрузки, и при превышении тока уставки, с выдержкой времени действует на его отключение. Как правило, МТЗ является главной, а иногда единственной защитой линии 6-35 кВ.

  Недостатком МТЗ является то, что по мере приближения места установки защиты к источни-ку питания увеличивается ее выдержка времени. Так как при этом увеличивается и величина тока короткого замыкания, объем повреждения возрастает.

  Для быстрейшего отключения КЗ и уменьшения объема повреждения, защита выполняется ступенчатой: кроме максимальной защиты, применяется токовая отсечка.

  Токовая отсечка (ТО) является первой ступенью токовой защиты и работает, обычно, без выдержки времени. Для обеспечения селективности, ТО отстраивается от тока короткого за-мыкания в конце защищаемой линии (КЗ за трансформатором). Таким образом, защита линии выполняется двухступенчатой: максимальная защита и токовая отсечка. Эти защиты (МТЗ и 2

ТО) входят в состав микроэлектронного устройства защиты УЗА АТ и микропроцессорного УЗА -10.

  Защита от замыканий на землю (ЗЗ)

  Как правило, такие защиты на линиях действуют на сигнал, тем не менее, применение этих защит целесообразно, так как место замыкания на землю нужно отыскать и устранить по воз-можности быстро, потому что упавший провод опасен для окружающих. Кроме того, повреж-дение в месте замыкания на землю развивается, и со временем может привести к короткому замыканию. В ряде случаев защита должна обязательно действовать 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 малую величину. Эта величина соизмерима с небалансом в нулевом проводе трансформаторов то-ка, поэтому в нулевой провод ТТ защиту от замыканий на землю не включают. Для защиты от замыканий на землю используют специальные трансформаторы тока нулевой последова-тельности (ТЗ, ТЗЛ, ТЗР), которые можно применить. только при наличии кабельного вывода из ячейки. Для ячеек КРУ с воздушным выводом, и линий напряжение 35 кВ, для которых от-сутствуют специальные трансформаторы тока нулевой последовательности, защиту подклю-чить нельзя.

  Основные требования, предъявляемые к устройствам РЗ в сетях 110-220 кВ.

  1. Чувствительность. В сетях 110-220 кВ обеспечение необходимой чувствительности устройств РЗ достигается более сложно, чем в сетях 6-35 кВ, в связи со следующим:

  1.2. Сети 110-220 кВ работают с заземленной нейтралью, поэтому должна быть обеспечена чувствительность устройств РЗ не только к междуфазным КЗ (трехфазным и двухфазным), но также и к КЗ на землю: однофазным и двухфазным.

  1.2. Сети 110-220 кВ имеют сложную многоконтурную конфигурацию со многими источниками питания. В таких сетях чувствительность устройств РЗ обеспечивается с трудом, так как возможны ситуации, когда максимальные токи нагрузки ВЛ превышают минимальные токи КЗ.

  2. Быстродействие. Требования к быстродействию устройств РЗ в сетях 110-220 кВ выше, чем в сетях 6-35 кВ, так как:

  2.1. Оборудование 110-220 кВ достаточно дорогое, поэтому для уменьшения объема повреждений желательно быстрое отключение повреждений.

  2.2. Длительное существование КЗ в сети 110-220 кВ может привести к нарушению устойчивости работы электростанций и крупных синхронных ЭД потребителей.

  Поэтому поврежденные ВЛ 110-220 кВ отключаются устройствами РЗ, как правило, с временем, не превышающим одной секунды.

  3.Надежность. Требования к надежности устройств РЗ в сетях 110-220 кВ более серьезные, чем в сетях 6-35 кВ, так как отказ РЗ при КЗ может привести к большим повреждениям оборудования и к погашению потребителей целого района на длительный срок. Поэтому, в сетях 110-220 кВ кроме дальнего резервирования защит, которое по возможности должно быть обеспечено, применяется также и ближнее резервирование защит, то есть, на ВЛ 110-220 кВ, в зависимости от важности данной ВЛ и ее места в энергосистеме, может быть установлена не одна защита, а две полноценные защиты: основная и резервная. То есть, неответственные ВЛ 110-220 кВ, например, тупиковые могут иметь только одну защиту от всех видов КЗ, а ответственные ВЛ (системообразующие) могут иметь или одну защиту или две: основную и резервную.

  4.Селективность. Так как линии 110-220 кВ образуют достаточно сложную многоконтурную сеть со многими источниками питания, то селективность защит в такой сети обеспечивается не так просто.

  Выводы. Все вышеуказанные требования к устройствам РЗ в сетях 110-220 кВ приводят к усложнению защит. Поэтому в сетях 110-220 кВ применяются гораздо более сложные защиты, чем в сетях 6-35 кВ.

  Исторически сложилось так, что сети 330 и 750 кВ используются на Западе СССР. На Востоке используются сети 500 и 1150 кВ. Вся сеть 1150 кВ СССР представлена двумя ВЛ: Экибастуз-Барнаул и Экибастуз-Кокчетав-Кустанай-Челябинск, которые на участках Экибастуз-Барнаул и Кустанай-Челябинск работают на напряжении 500 кВ. Поэтому в дальнейшем вместо сетей 330-1150 кВ мы будем говорить только о сетях 500 кВ.

  Линии высокого напряжения, как правило, имеют значительную длину, что усложняет поиск места повреждения. Поэтому, линии должны оснащаться устройствами, определяющими расстояние до места повреждения. Согласно директивным материалам СНГ, средствами ОМП должны оснащаться линии длиной 20 км и более.

  Задержка в отключении короткого замыкания может привести к нарушению устойчивости параллельной работы электростанций, из-за длительной посадки напряжения может оста-новиться оборудование и нарушиться технологический процесс производства, могут про-изойти дополнительные повреждения линии, на которой возникло короткое замыкание. Поэтому, на таких линиях очень часто применяются защиты, которые отключают короткие замыкания в любой точке без выдержки времени. Это могут быть дифференциальные защиты, установленные по концам линии и связанные высокочастотным, проводниковым или оптическим каналом. Это могут быть обычные защиты, ускоряемые при получении разрешающего, или снятии блокирующего сигнала с противоположной стороны.

  Токовые и дистанционные защиты, как правило, выполняются ступенчатыми. Количество ступеней не менее 3, в ряде случаев бывает необходимо 4, или даже 5 ступеней.

  Устройства защиты высоковольтных линий должны учитывать возможность отказа выклю-чателя и иметь УРОВ, либо встроенное в само устройство, либо организованное отдельно.

  Для обеспечения быстродействующей защиты по всей длине линии широко применяются дифференциальные защиты. Как уже говорилось, зона действия дифзащиты расположена между трансформаторами тока, входящими в схему дифзащиты. Обычный принцип: соединение трансформаторов тока проводами с включением одного реле на сумму токов не годится так как длина линии, а следовательно и расстояние между трансформаторами тока очень большое. Поэтому применение проводов рассчитанных на полный вторичный ток КЗ не годится как по соображениям высокой стоимости, так и большого сопротивления проводов, приводящего к большой погрешности трансформаторов тока. Если используется одно реле дифзащиты, то необходимо организовать отключение противоположного конца, а это опять длинный кабель для передачи отключающего импульса.

  Для того, чтобы избежать указанных недостатков применяются 2 или более устройств с каждого конца линии связанных между собой каналом связи. По каналу связи не предается непосредственно ток короткого замыкания, а информация о величине и фазе тока короткого замыкания или только о фазе тока с противоположной стороны линии. Для связи между концами может использоваться проводной, оптоволоконный, мультиплексорный или высокочастотный канал связи. Для каждого из таких каналов разработаны специальные виды защиты.

  Для параллельных линий, присоединяемых к шинам через самостоятельные выключатели, нужна защита, которая могла бы выбирать и отключать только одну поврежденную линию. Таким свойством обладает направленная поперечная дифференциальная защита.

  Защита в сети 6-35 кВ где необходимо отключать только междуфазные короткие замыка-ния включается на фазы А и С как и остальные защиты в этой сети. В сети 110-220 кВ, к этим двум реле добавляется третий элемент, включаемый на разность токов 3Io.

  РЗ электрических сетей 330-1150 кВ.

  1. Чувствительность.

  С точки зрения обеспечения чувствительности защит сети 500 кВ практически ничем не отличаются от сетей 110-220 кВ. Также требуется чувствительность защит и к междуфазным КЗ и к КЗ на землю. Сети такие же многоконтурные, со многими источниками питания. Также минимальные токи КЗ могут быть меньше, чем максимальные токи нагрузки.

  2. Быстродействие.

  Требования к быстродействию устройств РЗ в сетях 500 кВ выше, чем в сетях 110-220 кВ, так как длительное существование КЗ в сети 500 кВ может привести к нарушению устойчивости параллельной работы объединенных энергосистем России. Поэтому, как правило, любое КЗ в любой точке сети 500 кВ отключается без выдержки времени.

  3. Надежность.

  Требования к надежности устройств РЗ в сетях 500 кВ более серьезные, чем в сетях 110-220 кВ, так как отказ одного устройства РЗ может привести к разделению ЕЭС России на отдельные несинхронно работающие части. Поэтому, в сетях 500 кВ ближнее резервирование защит применяется всегда, то есть, на каждой ВЛ 500 кВ обязательно устанавливается не менее 2 независимых защит, резервирующих друг друга.

  4.  Селективность.

  Условия для обеспечения селективности защит в сетях 500 кВ примерно такие же, как в сетях 110-220 кВ: сети достаточно сложные со многими источниками питания.

  Выводы.

  Требования чувствительности и селективности к устройствам РЗ сетей 500 кВ практически не отличаются от таковых в сетях 110-220 кВ. Основные отличия РЗ сетей 500 кВ от РЗ сетей 110-220 кВ вызваны более жесткими требованиями надежности и быстродействия.