1.3.2. Дифференциальная защита шин

Для подстанций среднего, высокого и сверхвысокого напряжения разработаны и применяются дифференциальные токовые защиты сборных шин.

Дифференциальный принцип, как известно, позволяет получить высокую чувствительность защиты и абсолютную ее селективность.

Примером современной дифференциальной защиты шин с функцией УРОВ может служить цифровая защита Siprotec 7SS52 фирмы Siemens.

Индивидуальные устройства управления на присоединении измеряют токи в 3 фазах. Номинальный входной ток равен 1 или 5 А. Информация о состоянии разъединителя, включении защиты от отказов выключателя, о неработающих ячейках и о состоянии разъединении других ячеек поступает через двоичные входы в устройства управления ячейками. Передача полного объема информации осуществляется с помощью оптоволоконного интерфейса к центральному устройству. Устройство защиты на присоединении также имеет на лицевой стороне интерфейс для взаимодействия с персональным компьютером для выполнения различных действий и диагностирования. Команды отключения и телеотключения передаются на исполнение в устройство управления присоединением (ячейкой). Возможны два варианта стандартного корпуса 7XP20: с открытой и со скрытой проводкой (7SS523).

Центральное устройство соединено с устройством управления посредством оптоволоконных коммуникативных связей. Соединение выполнено на основе звездообразной конфигурации. Центральное устройство располагается в 19” модульном варианте кассетного исполнения SIPAC для установки в шкафу или закрепления на стене.

Каждое индивидуальное устройство управления ячейкой и центральное устройство имеет свой внутренний источник питания.

Функции защиты шин:

- оценка дифференциальных токов с торможением от сквозных токов;

- селективная защита сборных шин с числом секций не более 12 и присоединений не более 48;

- встроенная «ступень проверки» (определение токов всех секций сборных шин без использования модели коммутации);

- очень малое время отключения (стандартное 15 мс);

- селективное определение коротких замыканий, применяется с передачей сигнала отключения на противоположный конец линии;

- определение и устранение повреждений между трансформатором тока и выключателем с помощью измерения тока;

- отключение только после того, как все три модуля определения повреждения распознают повреждение сборной шины (2 измерительных процессора и процессор контрольной ступени);

- никаких особых требований к трансформаторам тока (гарантированная устойчивость срабатывания, даже когда трансформаторы тока насыщаются уже после 3 мс);

- селективное выходное реле отключения на каждую питающую линию в устройствах управления ячейкой.

1.3.3. Логическая защита шин

Основной недостаток простой и надежной максимальной токовой защиты состоит в том, что селективность ее действия достигается введением выдержки времени. Поэтому всегда существовало стремление избавиться от этого недостатка. Одним из выходов из положения является, как известно, применение в дополнение к МТЗ токовой отсрочки (ТО), особенно в зонах больших токов короткого замыкания. Но отсечка получается с ограниченной зоной действия.

Для сосредоточенных объектов, таких как распредустройства, подстанции, электростанции в качестве защиты шин в течение многих лет применялась, так называемая, логическая защита, позволяющая анализировать логику прохождения токов короткого замыкания и формирующая сигнал отключения соответствующих выключателей.

С внедрением цифровых защит появилась возможность весьма эффективно использовать логический принцип. Рассмотрим логическую защиту шин типа Sepam фирмы Shneidеr.

Покажем это на примере организации логической защиты шин распредустройства электростанции, выполненной по рис. 1.3.1. Схема объекта защиты аналогична схеме рис. 1.2.2.

На каждом из выключателей Q1, Q2, Q3, Q4, QB установлены две направленные МТЗ, одна срабатывает при токе КЗ, направленном к шинам, другая – при токе КЗ, направленном от шин. На рис. 1.3.1 эти защиты показаны прямоугольниками с широкими стрелками внутри.

При КЗ в точке К1 и всех включенных выключателях от всех четырех источниках питания текут токи к этой точке. По требованию селективности должна сработать защита Q1 и защита со стороны системы. Срабатывает МТЗ Q1 с направлениям от шин в линию. Данная защита при этом посылает сигнал блокировки (по терминологии Sepam – сигнал логического ожидания) на защиту Q3 и защиту QB. Сигнал блокировки (логического ожидания) налагает запрет на действия направленных МТЗ Q3 и QB. Этот сигнал существует в течение интервала времени, достаточного для срабатывания защиты Q1 и включателя Q1. Если защита или выключатель отказали в работе и отключения Q1 не произошло, то, как резервные, будут срабатывать направленные МТЗ Q3 и QB. Тем самым осуществляется УРОВ.

Рис. 1.3.1. Логическая защита шин

При КЗ в точке К2 срабатывают три МТЗ на выключателях Q1, Q3 и QB; МТЗ выключателя QB, направленная к левой секции шин, срабатывает и посылает сигналы блокировки на защиты Q2 и Q4. Сигналы блокировки на рис. 1.3.1 показаны тонкими стрелками. При КЗ в точке К3 защиты действуют аналогично тому, как это происходит при КЗ в точке К1.

Таким образом, логическая защита шин обеспечивает мгновенное и селективное отключение КЗ в любой точке распредустройства.