4.4. Поведение мтз при двойных замыканиях на землю

В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух разных точках сети (рис.4.6). В этих случаях желательно отключить не обе поврежденные ЛЭП, а только одну из них – W1 или W2.

П ри случайном расположении ТТ (на разных участках, на разноименных фазах) МТЗ может работать неправильно, если оба замыкания на землю возникнут на тех фазах, где ТТ нет, как это показано на рис.4.6. В этом случае МТЗ обеих поврежденных ЛЭП не подействуют, что повлечет неселективное отключение источника питания сети.

Из рис.4.7 нетрудно установить, что при размещении ТТ на одноименных фазах А и С повреждения будут отключаться селективно (т.е. в одной точке сети), за исключением следующих случаев:

а) если более удаленное от источника питания замыкание на землю (в точке К2) окажется на фазе В, не имеющей ТТ, а второе на фазе А или С (рис.4.7, а), то в этом случае подействует МТЗ и отключит ближнюю к источнику питания ЛЭП W1. Трехфазная МТЗ в этих условиях обеспечивает селективное отключение W2;

б) если оба замыкания на землю возникнут на ЛЭП W1 и W2, имеющих МТЗ с одинаковыми выдержками времени и на тех фазах (А и С), которые оборудованы ТТ (рис.4.7, б), то двухфазные МТЗ обеих ЛЭП отключат обе точки повреждения одновременно, т.е. обе МТЗ работают неселективно. Совершенно так же в этом случае действует МТЗ и в трехфазном исполнении;

в) если одно повреждение (К1) возникает на фазе В, не имеющей ТТ, а второе (К2) – на фазе А или С, имеющей его (рис.4.7, в), то двухфазная МТЗ работает только на одной из двух поврежденных ЛЭП, в результате чего одна из поврежденных ЛЭП остается в работе. Трехфазная МТЗ в приведенном случае действует неселективно, отключая обе ЛЭП при любом сочетании поврежденных фаз.

Таким образом, в первом из трех приведенных случаев (рис.4.7, в) имеет преимущество трехфазная схема, а в третьем (рис.4.7, в) – двухфазная, которая действует правильно в 2/3 случаев повреждений. С точки зрения ликвидации двойных замыканий на землю двухфазная схема имеет преимущество перед трехфазной, что и обусловливает ее применение.

4.5. Выбор тока срабатывания

Исходным для выбора тока срабатывания МТЗ является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях на защищаемом участке, но в то же время не действовала при максимальном рабочем токе нагрузки I_н mах и кратковременных перегрузках, вызванных пуском и самозапуском электродвигателей (см. гл. 18), а также нарушением нормального режима электрической сети.

Электродвигатели имеются в составе большей части электрических нагрузок. При понижении или исчезновении напряжения, вызванном КЗ либо кратковременным перерывом электроснабжения потребителей при действии АПВ или АВР, электромагнитный момент вращения электродвигателей уменьшается, и они начинают тормозиться. При этом наиболее важные для производства электродвигатели оказываются полностью или частично заторможенными, оставаясь подключенными к сети. При восстановлении напряжения они начинают разворачиваться (самозапускаются), потребляя из сети повышенные пусковые токи. Суммарный ток во время самозапуска может существенно превосходить суммарный максимальный рабочий ток нагрузки I_р mах установившегося режима.

У величение тока нагрузки из-за самозапуска электродвигателей принято оценивать коэффициентом самозапуска k_сзп, показывающим, во сколько раз возрастает ток I_р mах. Для отстройки МТЗ от I_н mах необходимо выполнить два условия.

П о первому условию МТЗ, пришедшая в действие при КЗ в сети (вне защищаемой ЛЭП), должна надежно возвращаться в исходное состояние после отключения КЗ при наличии в защищаемой ЛЭП тока нагрузки I_н mах (рис.4.9, а). Так, например, при КЗ в точке К1 (рис.4.8) токовые реле МТЗ1 и МТЗ2 приходят в действие. После отключения действием МТЗ2 поврежденной ЛЭП W2 ток КЗ прекращается и в неповрежденной ЛЭП W1 остается ток I_н mах, питающий нагрузку Н_В. При этом ИО МТЗ1, пришедшие в действие при КЗ, должны возвратиться в исходное положение.

Для обеспечения возврата МТЗ1 (рис.4.8) ее ток возврата I_воз должен быть больше максимального тока нагрузки I_н mах. проходящего по ЛЭП W1 и ее МТЗ1 после отключения КЗ (I_воз > I_н mах):

(4.1)

где k_отс - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность токового реле МТЗ; I_н mах в общем случае равен k_сзп I_р mах. Подставив это значение вместо I_н mах (4.1), найдем

(4.la)

Коэффициент отстройки k_отс для реле типов РТ-40, РТ-80 и статических реле принимается равным 1,1-1,2. Учитывая, что соотношение I_воз/I_с.з определяется k_в (см. §2.2), подставляем в это соотношение I_воз из (4.1 а). Зная значение k_в для рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при I_н mах по первому условию:

(4.2)

kb

По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении I_н mах:

(4.3)

Наибольшее значение I_н mах имеет обычно в трех послеаварийных режимах:

а) при отключении одной из параллельных линий нагрузка на оставшейся удваивается (рис.4.9, а);

б) при успешном включении от АПВ (или вручную) поврежденной ЛЭП с подключенной к ней нагрузкой (например, на рис.4.9, в при включении от АПВ W1);

в) если к ЛЭП с рассматриваемой МТЗ (рис.4.9, в), находящейся в работе и питающей нагрузку с током I_раб1, при действии АВР подключается дополнительная нагрузка, оставшаяся без напряжения из-за отключения питавшей ее ЛЭП (W2 на рис.4.9, б).

Характер изменения токов в режиме б) и в) аналогичен показанному на рис.4.10, а. В режиме б) в защищаемой ЛЭП W1 и МТЗ появляется ток I'_н mах = k_сзпI_p max. Ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению

(4.4)

В третьем режиме после отключения W2 АВР подает напряжение на нагрузку Н_С от W1. Начинается самозапуск. Полный ток нагрузки W1 после действия АВР

Ч тобы исключить срабатывание МТЗ на W1, ток срабатывания РЗ согласно условию (4.3) рассчитывается по выражению

(4.5)

Из двух значений I_с.з, полученных по (4.2) и (4.4) или (4.5), принимается большее.

Вторичный ток срабатывания реле I_с.р находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы k_сх (см. §3.6):

(4.6)

Д ля схемы соединения в звезду (полную и неполную) k_сх = 1. При включении реле на разность токов двух фаз k_сх = .

Из выражений (4.2), (4.4), (4.5) следует, что значение I_с.з зависит не только от I_{р mах}, но также от k_в и k_сзп. В целях уменьшения I_с.з для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким k_в.

Значения k_сзп принимаются равными 3-6 для нагрузки с преобладанием электродвигателей; 1,5-2 – при малом удельном значении электродвигателей. Когда электродвигатели составляют почти 100% нагрузки, ток самозапуска можно рассчитывать как трехфазное КЗ за сопротивлением полностью заторможенных электродвигателей.

Выбрав ток срабатывания МТЗ, следует проверить согласование ее по чувствительности с МТЗ следующего смежного участка радиальной сети. В общем случае МТЗ п, ближе расположенная к источнику питания, должна быть грубее, чем МТЗ п + 1, расположенная дальше.

Для этого необходимо выполнить условие

(4.6а)

где k_отс – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле по току срабатывания, равный 1,1-1,5.

Поскольку I_с.з выбирается по току нагрузки, то практически условие согласования чувствительности смежных МТЗ всегда выполняется, так как чем ближе ЛЭП (и МТЗ) к источнику питания, тем больше ее нагрузка, а следовательно, и ток I_с.з.

Чувствительность МТЗ. Проверка ведется по минимальному значению тока КЗ I_K min при повреждении в конце зоны МТЗ, которая должна охватывать защищаемую ЛЭП и резервировать РЗ следующего участка (второго), т.е. линию W2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной подстанции В (рис.4.11). Минимальный ток КЗ рассчитывается для реального минимального режима на электростанциях и в сетях, питающих ЛЭП. Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности

(4.7)

К оэффициент чувствительности для защищаемой ЛЭП считается допустимым, если k_ч ≥ 1,5, при КЗ на резервируемом участке допускается k_ч ≥ 1,2.