13.3. Селективность

Защиты представляют собой набор связанных функций, использование которых обусловлено структурой сети и способом заземления нейтрали. Таким образом, функции защиты должны рассматриваться как некая система, основанная на принципе селективности, который заключается в том, чтобы как можно быстрее изолировать поврежденный участок сети (и не только этот участок), не отключая при этом, нормально работающие звенья СЭС.

Различают следующие виды селективности защиты электрической сети:

– временная селективность с выдержкой времени;

– селективность по току;

– селективность путем обмена данными, называемая логической селективностью;

– селективность, используемая с функциями направленной защиты;

– селективность, используемая с функциями дифференциальной защиты;

– комбинированное использование различных вариантов селективности для обеспечения наилучших общих показателей (технических и экономических) или должного уровня резервирования (аварийной защиты).

Рассмотрим последовательно различные виды селективности.

13.3.1. Временная селективность

Алгоритм работы. Принцип временной селективности заключается в создании разной выдержки времени для защит максимального тока, распределенных по сети. Чем ближе реле к источнику питания, тем больше эта выдержка времени t_S.

На схеме (рис. 13.7) показано, что неисправность (КЗ в точке В) фиксируется всеми защитами (уровни А, Б и В). Защита на уровне В срабатывает быстрее, чем защита на уровне Б, которая, в свою очередь, быстрее защиты на уровне А. Выдержки времени t_S.В, t_S.Б, t_S.А, устанавливаемые у защит на разных уровнях, необходимы для обеспечения временной селективности их срабатывания. Поэтому необходимо проводить согласованную регулировку пороговых уставок реле защиты.

После отключения выключателя Q_В и исчезновения тока повреждения защиты на уровнях А и Б возвращаются в дежурный режим. Разность времени срабатывания двух последовательных защит называется ступенью селективности Δt. При определении величины ступени селективности учитывается следующие параметры (покажем на примере ступеней защиты на уровнях В и Б, рис. 13.8):

– время отключения t_О.QВ выключателя Q_В включает время срабатывания выключателя при отключении;

– погрешности времени срабатывания смежных защит нижестоящей dt_В и вышестоящей dt_Б (допуски выдержки времени срабатывания);

– время превышения защиты со стороны источника питания t_rБ ;

– запас безопасности m.

Таким образом, значение ступени селективности ∆t должно удовлетворять отношению

∆t > t_О.QВ + dt_В + dt_Б + t_r.Б + m.

	Рис. 13.8. Разложение на составляющие интервала селективности
	С учетом имеющихся характеристик выключателей и для микропроцессорных реле защиты ступень селективности ∆t принимается равным 0,3 с. Например, при значениях tО = 95 мс, dt = 25 мс, tr = 55 мс запас безопасности составляет 100 мс. При использования статических реле защиты ступень селективности принимается равной 0,4 с, а электромеханических реле защиты – 0,5 с. Преимущества временной селективности: 1. Обеспечение собственного резервирования, например, в случае отказа защиты на уровне В срабатывает защита на уровне Б позже – через интервал времени ∆t; 2. Простота использования системы.
Рис. 17.7. Принцип временной селективности

Недостатки. Когда используется большое количество соединенных в каскад реле, то в связи с тем, что защита, расположенная ближе всего к источнику питания, имеет наибольшую выдержку времени, иногда не совместимое с устойчивостью оборудования к току короткого замыкания.

Применение. Данный принцип селективности используется в радиально-ступенчатых сетях.

Различают два варианта построения схемы временной селективности в зависимости от используемого типа выдержки времени (см. рис. 13.5):

1. Реле защиты с независимой выдержкой времени t_S (рис. 13.9,а). Для реализации этой схемы должны быть выполнены следующие соотношения между уставками по времени и току

t_SA > t_SБ > t_SВ;

I_SA > I_SБ > I_SВ.

Уставки по времени t_S для реле защит разных уровней должны отличаться на величину ступени селективности ∆t, уставки по току определяются, исходя из отстройки от нагрузочных или иных характеристик защищаемого участка электрической сети.

Рис. 13.9. Радиальная сеть (а) с использованием временной селективности с независимой (б) и зависимой (в) выдержками времени

2. Реле защиты с зависимой выдержкой времени (рис. 13.9,б). Пусть соотношения между уставками по току будут следующие

I_SA > I_SБ > I_SВ.

Тогда ступень селективности ∆t выставляется при максимальном значении тока, фиксируемом защитой. Например, ступень селективности ∆t между защитами на уровнях В и Б устанавливается при максимальном токе КЗ на уровне В – т.е. при токе I_{К.МАКС.В} (см. рис. 13.7). При этом должно использоваться одно и то же семейство кривых во избежание их пересечения в какой-либо части области координат.