99. Токовые защиты с измерительными органами тока и напряжения.

И змерительная часть защиты содержит реле тока и реле напряжения, что повышает чувствительность токовых отсечек (первой и второй ступеней защиты). Третья ступень – максимальная токовая защита с комбинированным измерительным органом – применяется в качестве защиты генераторов и трансформаторов от внешних КЗ. Выбор параметров защиты рассмотрим на примере токовой отсечки без выдержки времени.

На рис. 2.12 приведена линия с односторонним питанием в блоке с трансформатором Т. Кривая 1 – изменение остаточного напряжения Uост на шинах (действующее значение периодической составляющей при t = 0) по мере приближения точки трехфазного КЗ к шинам подстанции А. При других многофазных КЗ аналогично изменяется Uост между поврежденными фазами.

В схеме токовой отсечки, как правило, используют три минимальных реле напряжения. Параметрами этой защиты являются ток I'c.з и напряжение U'c.з . Путем согласования их между собой удается расширить зону действия защиты, обеспечивая селективность при внешних КЗ в любых режимах питающей системы.

Ток I'c.з определяется исходя из требования достаточной чувствительности защиты по току при металлическом двухфазном КЗ в конце защищаемой линии (точка К2): где К'чА – коэффициент чувствительности по току.

Из рис. 2.12 видно, что ток I(к .з при перемещении точки К3 изменяется по кривой 3, а ток I'с.з определяется прямой 4. Для обеспечения правильной работы защиты ток I'с.з отстраивается от Iраб.max по условию

Окончательно выбирается по большему значению из (2.9) и (2.10).

Для исключения неселективной работы защиты при внешних КЗ напряжение выбирают меньше Uост в месте включения защиты (на шинах А) при трехфазном КЗ за трансформатором (точка К1). Предполагается, что при этом по линии проходит ток т. е. или с учетом коэффициента надежности (отстройки) К'над = 1,2

При таком выборе напряжения U'с.з исключается срабатывание защиты при любых токах повреждения, проходящих по линии при внешних КЗ. Так, при селективность действия защиты достигается несрабатыванием реле тока, а при – не действием реле напряжения, т. к. при этом

Реле напряжения не должно срабатывать в нормальном режиме, поэтому вторым условием выбора U'с.з является отстройка от Uраб.max по условию

При КЗ в конце защищаемой линии (точка К2) защита должна обладать достаточной чувствительностью по напряжению. Допустимый минимальный Кv'ч = 1,4...1,5.

Если по условиям чувствительности значение U'с.з необходимо принять больше расчетного, то нужно увеличить и ток I'с.з , чтобы сохранить условие (2.11). В противном случае селективность защиты при внешних КЗ. нарушается. Для второй ступени защиты расчет параметров защиты производится аналогично.

100. Защита от замыкания на землю, реагирующая на токи и напряжения нулевой последовательности установившегося режима.

Устройство общей неселективной сигнализации от замыкания на землю. Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью не является аварией. Электроприемники, включенные на междуфазное напряжение, продолжают нормально работать, что позволяет выполнить защиту от замыкания на землю, действующую на сигнал.

В сетях простой конфигурации допускается применение только общего устройства неселективной сигнализации, контролирующего состояние изоляции в системе данного напряжения. На рис. 3.1, а представлена схема устройства на трех минимальных реле напряжения КV, включенные на фазное напряжение. На рис. 3.1, б – одно максимальное реле напряжения, включенное на напряжение нулевой последовательности. Устройство сигнализации обычно подключается через трансформаторы напряжения, установленные на шинах.

Токовая защита нулевой последовательности. В протяженных сетях сложной конфигурации, когда определение поврежденного участка затруднено, наряду с рассмотренной выше защитой предусматривая селективная защита на каждом присоединении (каждой отходящей от шин линии). Обычно это токовая защита.

Для предотвращения перехода однофазного замыкания в междуфазное максимальный ток замыкания на землю в сетях напряжением 3–20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры, и во всех сетях 35 кВ должен быть не более 10 А, т. е. в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор при напряжении 3–6 кВ – не более 30 А, т. е. , при напряжении 10 кВ – не более 20 А, т. е. и при напряжении 15–20 кВ – не более 15 А, т. е. .

Таким образом, допустимые токи замыкания на землю обычно меньше рабочих токов защищаемого элемента, поэтому токовая защита от замыкания на землю выполняется с включением реле на фильтр тока нулевой последовательности. Защита приходит в действие при прохождении по поврежденному участку тока нулевой последовательности , обусловленного емкостью всей электрически связанной сети без учета емкости С_о поврежденной линии. При трех отходящих от шин линиях и однофазном замыкании, например на первой линии, от шин по поврежденной линии направляется ток нулевой последовательности, обусловленный емкостью 2-й и 3-й линии относительно земли, т. е.

Защита не должна срабатывать при повреждении на других присоединениях сети, когда по защищаемой линии проходит ток обусловленный собственной емкостью линии. При этом для обеспечения недействия защиты ее ток срабатывания выбирают по условию Кнад = 4...5 для защит без выдержки времени и Кнад = 2,0...2,5 – для

з ащит с выдержкой времени. Без выдержки времени выполняются защиты, действующие на сигнал: защиты линий торфоразработок и других сетей, находящихся в подобных условиях. При замыкании на землю в этих линиях для безопасности они должны отключаться без замедления. В таких сетях токи однофазного замыкания на землю I(3) обычно не превышают < 1,0...1,5 А. При этом напряжение прикосновения ограничивается на допустимом уровне (< 40 В) и однофазные замыкания на землю не представляют опасности для обслуживающего персонала.

Чувствительность защит . Ток I(оэкв определяется по режиму с минимально возможным числом включенных линий.

Чувствительность защиты считается достаточной, если для воздушных линий Кч ≥ 1,5, а для кабельных ≥ 1,25.

В качестве фильтра нулевой последовательности обычно используется трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП) ТАZ

(рис. 3.2).

При замыкании в сети на землю токи повреждения могут замыкаться как через землю, так и по проводящей оболочке кабеля, в том числе и неповрежденного, что может вызвать неправильные действия защиты. Поэтому воронку и кабель на участке от ТНП до воронки изолируют от земли, а заземляющий провод присоединяют к воронке кабеля и пропускают через отверстие магнитопровода ТНП в направлении кабеля. При таком исполнении цепей защиты токи, проходящие по броне и проводящей оболочке кабеля, компенсируются токами, возвращающимися по заземляющему проводу.

Чувствительность защиты характеризуется минимальным первичным током замыкания на землю. При использовании электромагнитного реле с ТНП можно выполнить защиту, действующую при минимальном первичном токе замыкания на землю I3 = 5 А, поэтому эту защиту нельзя применить, например, на линиях торфоразработок.

Другие виды защит от замыкания на землю, в частности направленная защита нулевой последовательности, токовая защита, реагирующая на высшие гармонические в установившемся токе нулевой последовательности, а также устройство контроля изоляции в сетях с изолированными нейтралями без использования трансформаторов напряжения подробно описаны в [1, 22], поэтому здесь не рассматриваются.