17.2.2. Защита магистральной линии, питающей несколько тп

Рассмотрим особенности выполнения защиты двойной магистральной линии, от которой могут питаться несколько трансформаторных подстанций напряжением 6–10/0,4 кВ (рис. 17.4).

От первой секции сборных шин 1СШ распределительного пункта РП по первой магистральной линии, состоящей из трёх кабельных линий КЛ1, КЛ3, КЛ5, питаются первые трансформаторы Т1, Т3, Т5 трансформаторных подстанций ТП1 ТП2, ТП3. От второй 2СШ РП по второй магистральной линии, состоящей также из трёх кабельных линий КЛ2, КЛ4, КЛ6, питаются вторые трансформаторы Т2, Т4, Т6 этих же ТП.

Рис. 17.4. Защита двойной магистральной линии

По линии КЛ5 протекают рабочий максимальный I_{РАБ.МАКС.КЛ5} и пиковый I_ПИК.КЛ5 токи, равные токам на стороне ВН трансформатора Т5, при включении трансформатора Т5 может появляться бросок тока намагничивания I_НАМ.Т5. При одинаковой мощности трансформаторов всех ТП по линии КЛ3 будут протекать удвоенные токи, а по линии КЛ1 – утроенные токи. Если трансформаторы ТП1–ТП3 будут иметь разные мощности, по линиям будут протекать суммарные соответствующие токи.

Для релейной защиты каждой магистральной линии, например, в начале линии КЛ1 устанавливается устройство Sepam типа S20, которое получает информацию от фазных трансформаторов тока ТА1 и трансформатора тока нулевой последовательности ТА2. Выход устройства S20 связан с соленоидом отключения выключателя Q1.

Защита магистральной линии подобна защите радиальной линии и рассчитывается по аналогичным соотношениям (см. раздел 17.2.1), но имеет две особенности в выборе тока срабатывания мгновенной токовой отсечки и выборе тока срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю (последнюю особенность рассмотрим в примере раздела 17.3 и в разделе 18.5.2).

Ток срабатывания мгновенной токовой отсечки магистральной линии I_{С.МГН.КЛ1} [10, 21]:

– отстраивается (см. выражение 17.7) от максимального тока трёхфазного КЗ за трансформатором первой ТП1, т.е. от тока на стороне НН трансформатора Т1;

– отстраивается от суммарных токов намагничивания I_НАМ.КЛ1, возникающих при одновремённом включении трёх трансформаторов Т1, Т3, Т5 – см. выражение 17.9;

– согласуется с наибольшим током срабатывания мгновенных токовых отсечек, установленных на трансформаторах Т1, Т3, Т5 – см. выражение 17.11.

При рассмотренном выборе тока срабатывания мгновенной токовой отсечки в зону её действия попадают линия КЛ1 и первичная обмотка трансформатора Т1. При определённых соотношениях параметров магистральной линии в зону действия её мгновенной токовой отсечки могут попасть и линии КЛ3 и КЛ5.

17.2.3. Защита радиальной линии, питающей рп

Распределительные пункты напряжением 6–10 кВ, как правило, питаются от сборных шин ПС 110/10 кВ по двум радиальным линиям, например, КЛ1 и КЛ2 (рис. 17.5). В начале каждой линии, устанавливаются выключатель Q1, три фазных трансформатора тока ТА1 и один трансформатор тока нулевой последовательности ТА2, позволяющие выполнять соответствующие защиты линии.

Согласно ПУЭ защита линии должна выполняться двухступенчатой, т.е. иметь селективную защиту с зависимой или независимой от тока выдержкой времени и мгновенную токовую отсечку.

Защита в начале линии выполняется одноступенчатой, как правило, в виде селективной защиты с зависимой от тока выдержкой времени. Методика расчета уставок по току и времени подробно рассмотрена выше – в разделе 17.3.1. В то же время имеются особенности в определении пикового тока I_ПИК для промышленных электрических сетей. Для городских электрических сетей коэффициент самозапуска К_СЗП принимается в пределах 1,1–1,3, как и для расчета радиальных линий, питающих ТП.

Для промышленных сетей пиковый ток I_ПИК могут создавать высоковольтные электродвига­тели, также различные электроприемники, имеющие специфические резкопеременные графики электрических нагрузок, например, сталеплавильные печи, прокатные станы и др.

Рассмотрим пиковый ток, возникающий при пуске или самозапуске высоковольтных электродвигателей. Строгое определение пико­вого тока I_ПИК было дано в разделе 11.2, пример 2. Ниже приведены упрощенные методы рас­чета пикового тока, но имеющие достаточно хо­рошую точность [6, 7].

1.1. Выражение (17.1) для тока срабатывания при пуске одного электродвига­теля наибольшей мощности можно записать

.

(17.13)

где I_{РАБ.МАКС} – максимальный рабочий ток, потребляемый всеми электроприемниками, подключенными к сборным шинам РП в наиболее тяжелом режиме (питание РП по одной кабельной линии при включенном секционном выключателе); I_Д.Н - номинальный ток электродвигателя наибольшей мощности; I_Д.ПУСК - пусковой ток электродвигателя наибольшей мощности.

	1.2. Ток срабатывания при самозапуске электродвигателей после действия АВР
	,	(17.14)
	где IРАБ.МАКС – максимальный рабочий ток нагрузки линии за вычетом номинальных токов двигателей, участвующих в самозапуске; 0,7 – коэффициент, учитывающий самозапуск электродвигателей через сопротивление сети. 1.3. Условие согласования уставок по току вышестоящей (IС.СЗ.ВС) и нижестоящей (IС.СЗ.НС) защит выбирается из выражения
	IС.СЗ.ВС ≥ КСОГЛ ∙ IС.СЗ.НС,	(17.15)
	где КСОГЛ - коэффициент согласования, значения которого зависят от типа токовых реле и принимаются в пределах от 1,1 до 1,3–1,4. Вышестоящая защита установлена в начале линии, нижестоящая – в конце линии. Уставка по току срабатывания защиты принимается наибольшей, определённой из соотношений (17.12–17.15). 1.4. Время срабатывания селективной защиты линии принимается по условию селективности (нижестоящей) на ступень больше по отношению к предыдущей защите
	,	(17.16)
	где tС.СЗ.ПРЕД – время срабатывания предыдущей селективной защиты; Δt – ступень селективности по времени.
Рис.17.5. Организация защиты РП-10 кВ и питающих его линий

2.1. Коэффициент чувствительности защиты для кабельной линии КЛ1, питающей РП, при выполнении ею основной функции

,

(17.17)

где – ток двухфазного КЗ в конце кабельной линии КЛ1 в точке В для минимального режима работы сети.

2.2. Коэффициент чувствительности защиты при выполнении функции дальнего резервирования защиты и выключателя Q6 отходящей от РП кабельной линии КЛ3

,

(17.18)

где – ток двухфазного КЗ в конце самой кабельной линии КЛ3 (точка Б), отходящей от РП, для минимального режима работы сети (рис. 17.5).

Защита, установленная в конце линии, питающей РП (трансформаторы тока ТА3 и выключатель Q3, рис. 17.5). На приемных концах одиночных линий напряжением 6–10 кВ с односторонним питанием, питающих распределительные пункты, релейная защита от многофазных КЗ в целях экономии аппаратуры часто не устанавливается.

Однако выполнение этой релейной защиты имеет следующие достоинства:

1. При КЗ на сборных шинах РП раньше отключится выключатель Q2 на приемном конце и неповрежденная линия останется под напряжением (и под нагрузкой, если к ней подключены трансформаторные подстанции на ответвлениях – для случая, если линия выполнена воздушной).

2. Срабатывание защиты в конце линии (точка В) и несрабатывание на питающем пункте (точка Г) позволяет оперативному персоналу быстрее определить поврежденный элемент и восстановить электроснабжение потребителей.

3. По факту срабатывания релейной защиты в конце линии можно автома­тически запрещать действие устройства автоматического ввода резерва (АВР) РП, для того чтобы вторично не подавать напряжение на поврежденные шины РП. Последнее очень важно потому, что из опыта послед­них лет выявился преимущественно устойчивый характер КЗ в распределительных устройствах этих классов напряжения, выполненных в виде комплектных ячеек КРУ, КРУН и т. п. При этом действия АВР часто оказываются неуспешными и, более того, приводят к развитию аварии.

Релейная защита в конце линии выполняется такой же, что и в начале линии. При этом должна быть выполнена отстройка во времени срабатывания защиты, установленной в начале линии по отношению к защите, стоящей в конце линии.