ИЭ / 8 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 8 сем

Рисунок 1 Подстанция с двумя выключателями на каждом присоединении Для защиты шин могут применяться защиты питающих шины

присоединений (генераторов на станциях, трансформаторов и линий), например на рисунке 1 МТЗ1 и МТЗ2 линий w1 и w2 имеют зону действия, охватывающую сборные шины, поэтому при КЗ на шине I с выдержкой времени отключаются оба выключателя Q1 и Q2, лишая питания обе системы шин, хотя при данной ситуации имеется возможность сохранить в работе всю подстанцию, отключив выключатели Q4 и Q6 (неселективное отключение поврежденной системы шин,

нарушение требования селективности).

Эти защиты работают при КЗ на шинах с выдержкой времени, имеющей значительную величину (нарушение требования быстродействия). По условиям устойчивости, особенно в сетях 110-500 кВ, обычно требуется быстрое отключение междуфазных КЗ на шинах.

Поэтому, когда защита присоединений не в состоянии обеспечить

необходимое быстродействие или селективность, применяют специальные

защиты шин.

Для прекращения КЗ на системе шин защита должна действовать на отключение всех присоединений, питающих повреждённую систему шин. Это

важно, т.к. неправильное действие может привести к отключению целой электростанции или подстанции. Поэтому принцип действия защит шин и их монтаж должны отличаться повышенной надежностью, исключающей какую-

либо возможность их ложного действия.

51

Применяемые специальные защиты:

- дифференциальная защита (применяется на напряжениях 35 кВ и выше,

может применяться на подстанциях с мощными СД и СГ на напряжение

6 (10) кВ)

- токовая отсечка, дистанционная защита (на трансформаторах и секционных выключателях, питающих шины, у которых отходящие линии имеют реакторы (это позволяет произвести согласование этих защит с МТЗ отходящих линий, токовая отсечка отстраивается от максимального тока КЗ за реактором отходящих линий, ДЗ отстраивается от сопротивлений реакторов линии и трансформатора))

Специальную защиту шин часто сочетают с АПВ, т.к. некоторая часть КЗ на шинах носит неустойчивый характер, и при быстром отключении не восстанавливается после повторного включения.

Дифференциальная защита шин

Рисунок 2

Дифференциальная токовая защита шин предназначена для быстрого отключения электрических цепей, включенных на сборные шины, при КЗ на сборных шинах или на любом другом оборудовании, входящем в зону действия защиты (выключатели, разъединители, ошиновка).

Зона ее действия ограничивается трансформаторами тока, к которым подключены реле защиты. В основу выполнения защиты положен принцип сравнения значений и фаз токов.

52

Для выполнения защиты дифференциальное реле РТ подключают к трансформаторам тока присоединений, как показано на рис. 2. При таком включении ток в реле всегда будет равен геометрической сумме вторичных токов присоединений.

Рисунок 3

При КЗ на шинах (рис. 3а, точка К1) вторичные токи присоединений будут иметь одно направление и через реле будет проходить сумма токов присоединений.

При внешнем КЗ (точка К2) и в нормальном режиме (рис. 3б) в реле будет иметь место разность токов (питающих и отходящих присоединений, имеющих разное направление токов в цепи).

Реле не сработает, если оно отстроено от тока небаланса, появляющегося вследствие погрешности трансформаторов тока. С учетом токов намагничивания вторичные токи ТТ равны:

Получим, что для рис. 3б ток в реле с учетом погрешности ТТ:

1̇+ 2̇= 3̇

Исходя из этого получим:

53

р̇= нам̇ 3 − (нам̇ 1 + нам̇ 2) = нб̇

Вследствие погрешности ТТ в реле появляется ток небаланса, равный геометрической разности токов намагничивания ТТ на поврежденном присоединении (линия 3) и ТТ всех остальных присоединений (линии 1, 2), по которым ток КЗ притекает к шинам.

Защита не будет действовать при условии, что ток срабатывания реле будет больше максимального тока небаланса:

с̇.р. ≥ нб̇

При внешнем КЗ величина тока небаланса значительно выше, чем в нормальном режиме, поскольку токи нагрузки меньше токов КЗ.

Мероприятия по повышению надежности ДЗШ

При внешнем КЗ наибольший ток КЗ проходит через ТТ поврежденного присоединения, поэтому его ток намагничивания нам̇ 4 (погрешность) будет максимальной. По ТТ остальных присоединений проходит лишь часть этого тока,

благодаря чему их токи намагничивания нам̇ 1, нам̇ 2, нам̇ 3 значительно меньше.

Рисунок 4 Характеристика намагничивания ТТ ДЗШ В связи с этим, при работе ТТ поврежденного присоединения в

насыщенной части характеристики намагничивания, а ТТ остальных присоединений в прямолинейной части, разница токов намагничивания нам̇ 4 − (нам̇ 1 + нам̇ 2 + нам̇ 3) = нб̇ (см. рис. 4), будет иметь наибольшую величину.

54

! Поэтому для уменьшения токов небаланса необходимо обеспечить

условия, при которых все ТТ работают при внешних КЗ в ненасыщенной части

характеристики:

1)применять однотипные ТТ, у которых насыщение происходит при возможно больших токах Iк, наилучшими с этой точки зрения являются ТТ классов Р (Д) (характеристика б на рис. 4)

2)уменьшать кратность тока Iк к номинальному току ТТ, увеличивая их коэффициент трансформации т

3)уменьшать нагрузку на ТТ, уменьшая н и вторичный ток в , первое достигается за счет увеличения сечения и сокращения длины соединительных проводов, второе – применением одноамперных ТТ или вспомогательных трансформаторов, понижающих ток в соединительных проводах.

Выбор ТТ и определение допустимой нагрузки н на них производится по кривым предельной кратности токов при 10% погрешности.

Дополнительная информация из Чернобровова.

Отстройка дифференциальных реле от тока небаланса

55

58

60