17. Организация защиты электрических сетей

НАПРЯЖЕНИЕМ 6–10 кВ

17.1. Формирование диаграммы селективности времени срабатывания защиты

Для обеспечения селективности по времени срабатывания защиты на разных уровнях системы электроснабжения выдержки времени выбираются по ступенчатому принципу, согласно которому вышестоящая по направлению к источнику питания защита должна иметь выдержку времени на ступень селективности больше нижестоящей защиты

Ступенью селективности называют разницу между временем действия защит двух смежных участков, например, А и Б Δt = tА – tБ . Величина ступени Δt должна быть такой, чтобы при КЗ на нижестоящем участке сети (линия WА, точка А) защита вышестоящего участка Б не успевала сработать. Выбор выдержек времени начинается с защит элементов СЭС, наиболее удаленных от источника питания. Для СЭС промышленных предприятий или городских электрических сетей к защитам, для которых

Рис. 17.1. Ступенчатый принцип выбора выдержек времени

начинают делать выдержки времени, относятся секционный и вводные автоматические выключатели, устанавливаемые на стороне НН трансформаторных подстанций напряжением 6-10/0,4 кВ. В отдельных случаях (при питании от ТП магистральных и распределительных шинопроводов напряжением 380 В или каких-либо мощных, специфичных электроприемников, например, насосная станция) первую выдержку времени выполняют на автоматическом выключателе отходящей от ТП линии.

Величина ступени селективности Δt зависит от вида защиты и элементной базы, на основе которой выполнена эта защита. Рассмотрим применяемые величины ступеней селективности:

1. Современные автоматические выключатели напряжением до 1 кВ имеют, как правило, ступень селективности равную 0,1 с. В то же время есть выключатели, имеющие значительно большие ступени селективности, например, выключатели серии «Электрон» имеют Δt = 0,2-0,25 с.

2. Все защиты электрической сети напряжением выше 1 кВ имеют большие значения ступени селективности, которые в основном определяется их элементной базой:

2.1. Для защит, выполненных на основе электромеханических реле, Δt = 0,5–0,7 с. Принимают Δt = 0,5 с.

2.2. Для защит, выполненных на основе полупроводниковых элементов (статические реле), а также микропроцессорных защит отечественного производства, Δt = 0,4 с.

2.3. Для микропроцессорных (цифровых) защит иностранного производства Δt = 0,3 с.

На рис. 17.2 приведена упрощенная схема электроснабжения, на которой показано формирование диаграммы селективности времени срабатывания селективных защит для разных уровней СЭС. Поясним формирование диаграммы на конкретных примерах:

1. Радиальная кабельная линия КЛ3, питающая однотрансформаторную ТП3. Такую схему называют блок «линия – трансформатор», которая имеет специфическую релейную защиту. На стороне низшего напряжения ТП3 автоматический выключатель имеет для своей селективной токовой отсечки минимальную выдержку времени t = 0,1 с. На стороне высшего напряжения трансформатора в ТП3 никакого коммутационного аппарата нет – выключатель устанавливают на распределительном пункте (РП), где соответственно выполняют защиту блока «линия – трансформатор». Выдержка времени селективной токовой отсечки (или селективной защиты – в зависимости от исполнения) возрастет на ступень Δt = 0,3 с (например, для защиты Sepam компании Schneider Electric) и составит t = 0,4 с.

2. Две кабельные линии КЛ6 и КЛ7, питающие двухтрансформаторную ТП6. Пусть от ТП6 по линии напряжением 380 В питается ответственный потребитель – насосная станция. Минимальную выдержку времени t = 0,1 с примем для автоматического выключателя в начале линии, питающей насосную станцию. Тогда вышестоящие защиты будут иметь следующие выдержки времени:

– на стороне низшего напряжения ТП6 для секционного выключателя 0,2 с, вводного выключателя – 0,3 с;

– выключатели на стороне высшего напряжения ТП6 – 0,6 с;

– выключатели в начале КЛ6 и КЛ7 – 0,9 с.

3. Две магистральные кабельные линии КЛ4 и КЛ5, питающие ТП4 и ТП5. Здесь примем минимальную выдержку времени t = 0,1 с для секционного автоматического выключателя на стороне низшего напряжения ТП5 и ТП4. Защиты перед трансформаторами ТП4 и ТП5 будут иметь выдержки времени t = 0,5 с, а в начале кабельных линий – t = 0,8 с.

4. Рассмотренные примеры показывают, что защиты в начале линий, отходящих от высоковольтного распределительного пункта РП, в зависимости от их схем построения могут иметь разные выдержки времени. Для определения выдержки времени следующей вышестоящей защиты (секционный выключатель на РП) выбирают наибольшую выдержку времени защиты отходящих линий и прибавляют ступень селективности, т.е. выдержка времени селективной защиты, установленной на секционном выключателе РП, составит 0,9 с + 0,3 с = 1,2 с.

5. Выдержки времени защит, устанавливаемых в начале и конце питающей РП кабельной линии КЛ1 (КЛ2) выполняют, как правило, одинаковыми – 1,5 с.

Рис. 17.2. Формирование диаграммы селективности

6. Выдержки времени защит, устанавливаемых на секционном и вводных выключателях на стороне низшего напряжения ПС (ГПП), составят соответственно 1,8 и 2,1 с.

7. Максимальные токовые защиты, применяемые для защиты электроприемников и установок напряжением 6–10 кВ, либо совсем не имеют выдержки времени (электродвигатели, конденсаторные батареи, силовые резонансные фильтры), либо она составляет 0,5–0,8 с (элетротехнологические установки, различного рода полупроводниковые преобразователи и др.). Эти защиты на формирование диаграммы селективности влияние не оказывают.

Примечание. Рассмотренная диаграмма селективности по времени срабатывания селективной защиты используется не только для построения защиты СЭС, но и при расчетах термической стойкости оборудования этой СЭС (кабелей, шинопроводов, выключателей).