21.3. Захист лінії електропередачі
21.3.1. Вказівки щодо виконання релейного захисту та автоматики
ліній електропередачі
У процесі проектування пристроїв релейного захисту та автоматики ліній електропередач заданої мережі треба враховувати:
а) конфігурацію мережі, режими її нормальної роботи, при аварійних вимкненнях і при ремонті ліній;
б) режим заземлення нульових точок трансформаторів;
в) типи вимикачів, що встановлені на лініях, та джерел оперативного струму на підстанціях.
У заданій мережі нульова точка трансформатора ізольована. Можливість установки у мережах напругою 37 і 6 кВ пристроїв, що компенсують ємнісний струм, у даній роботі не розглядається. Необхідно передбачувати установку на шинах підстанції пристроїв контролю ізоляції, а у розгалужених кабельних мережах - захист від замикання на землю, що діє на сигнал. Основний захист має працювати при міжфазних коротких замиканнях. Його виконують за двофазними двофазними схемами. На вибір типів трансформаторів струму на напругу 37 кВ впливає прийнятий тип вимикачів, і вимикачів з вмонтованими трансформаторами струму останні використовуються для живлення кіл релейного захисту. У разі їх відсутності у вимикачів необхідно встановлювати окремі трансформатори струму. Якщо на підстанції немає джерела постійного оперативного струму, то при доборі вимірювальних трансформаторів треба також передбачити їх потребу для живлення оперативних кіл захисту. З основному вид оперативного струму впливає на виконання схеми релейного захисту та автоматики, але не впливає на вибір принципу релейного захисту. За конфігурацією у завданнях треба розрізняти такі схеми ділянок мережі:
а) одиничні лінії з одностороннім живленням з відгалуженнями до знижувальних підстанцій;
в) одиничні лінії у кільцевій мережі з одним джерелом живлення;
г) паралельні лінії без відгалужень з одним джерелом живлення у радіальній або кільцевій мережі.
21.3.2. Одиничні лінії без відгалужень при односторонньому живленні
На одиничних лініях без відгалужень здійснюють ступінчастий максимальний струмовий захист. Розпочинають добір захисту з найвіддаленішого від джерела живлення елемента мережі. Намічають тип максимального струмового захисту з реле прямої чи непрямої дії на вимикач, а потім з незалежною чи обмежено залежною від струму характеристикою витримки часу. Якщо допускає чутливість, треба встановлювати захист з реле посередньої дії/типу РТ 80-РТ...90/ з обмежено залежною від струму характеристикою витримки часу. Як відомо, для визначення прийнятної тої чи іншої схеми максимального струмового захисту треба спочатку обчислити її струм спрацьовування за умови, щоб захист не діяв при всіх можливих короткочасно протікаючих надструмів самозапуску, а також струмах перевантаження а потім визначити ступінь надійності її дії при коротких замиканнях у передбачуваній зоні її роботи. Останнє характеризується коефіцієнтом чутливості, мінімальне значення якого на своїй ділянці має бути 1.5, а на ділянці дальнього резервування -1.2. Для виконання першої умови значення струму спрацьовування захисту обчислюють за формулою
де Іроб.макс - допустимий струм для лінії, що захищається, з урахуванням імовірної тривалості її перевантаження.
Якщо на шкалі уставок немає уставки, визначеної розрахунком, то приймають найближче більше значення та обчислюють фактичне значення Іс.з за прийнятої уставки Іф.
Для визначення Кz, на своїй ділянці вводять значення Ік.мін при двофазному короткому замиканні у кінці даного елемента, що захищається, а для з’ясування умови резервування Кz2 вводять значення ІКмін у кінці суміжного по шляху струму елемента.
У разі відсутності даних про величину Кс.зап для максимального захисту з незалежною від струму характеристикою витримки часу можна наближено прийняти її такою, що дорівнює 2,5...1,5 залежно від складу навантаження. При сумарній потужності електродвигунів 0,7; 0,5 та 0,3 від повної потужності, коефіцієнт Кс.зап може бути прийнятий відповідно 2,5; 2,0
Якщо розглянутий захист задовольняє чутливість, то визначають мінімальну необхідну витримку часу її дії й добирають за каталогом або довідником реле, що потрібні для її здійснення.
Після цього переходять до захисту наступного елемента мережі по шляху струму в бік джерела живлення.
На ділянках, де може бути застосована відсічка, її обов'язково установлюють. При узгодженні захисту суміжних ліній треба пам’ятати, що захист має бути узгоджений не тільки за часом, але й за струмом (рис. 21.10). Захист, що знаходиться нижче по шляху струму, має бути чутливіший від того, що розміщений вище. Ця вимога може бути задоволена, якщо
Якщо чутливість захисту при його роботі в основній і резервній зонах виявиться недостатньою, то слід прикласти зусилля, щоб її підвищити (зменшенням значення Іс.з). Цього можна досягти вмиканням реле у вторинні обмотки трансформаторів струму за неповною зіркою (а не на різницю струмів двох фаз трансформаторів струму); заміною типів реле, наприклад РТЗ на РТ 81 або РТ 91, що мають вищі Кв і точність роботи (отже, можна застосувати значення Кн трохи меншим); блокуванням від реле мінімальної напруги. В останньому випадку значення Кс.зап можна прийняти 1,0...1,1. Напруга спрацьовування блокуючого реле напруги добирається за формулою
Приблизний графік узгодження за часом максимального струмового захисту одиничних ліній з одностороннім живленням зображений на рис. 21.10.
На всіх лініях слід установити пристрої АПВ одно - чи двократної дії.
На лініях, де витримка часу максимального захисту дорівнює 1с і більше, доцільно установити додатково струмову відсічку миттєвої дії, відстроєну від максимального значення струму при короткому замиканні на протилежному кінці лінії – Ік.макс.
Чутливість цього захисту визначають розрахунком, де Ік.мін –мінімальне значення струму при двофазному короткому замиканні в місці установлення захисту. Бажано, щоб К2≥2.
Рис. 21.10. Характеристики часу релейного захисту ДЕП при односторонньому живленні
Для реле струму типу РТ 40 приймають Кн≈1,2...1,3; для реле струму типу РТ 80 та РТ 90 Кн≈1,4...15.
Якщо чутливість струмової відсічки недостатня, можна здійснити неселективну відсічку (рис. 21.11), яка діятиме і на частині суміжної лінії, і виправить неселективність з допомогою пристрою АПВ. Треба ще поміркувати про ефективність застосування АПВ до чи після дії релейного захисту.
Рис. 21.11. Характеристики часу релейного захисту ЛЕП, що живить тупикову підстанцію