50. Неселективные отсечки. Отсечки с выдержкой времени

С целью расширения зоны, контролируемой токовой отсечкой, можно допустить возможность ее действия при КЗ на смежной линии (4). Селективное действие неселективной отсечки в этом случае можно обеспечить за счет ограничения зоны ее действия пределами действия быстродействующей защиты следующей линии и небольшой выдержкой времени срабатывания.

Так, установка токовой отсечки мгновенного действия ТО1 на линию W1, очевидно, неэффективна ввиду очень ограниченной зоны действия (l(_TO1)). Для защиты линии W1 в этом случае целесообразно использовать неселективную отсечку НО1, которую и по току, и по времени следует отстроить от токовой отсечки ТО2 линии W2:

где I_{C TO2} — ток срабатывания токовой отсечки ТО2 линии W2;

k ₃ — коэффициент запаса неселективной отсечки;

I _{C HO1} — время срабатывания токовой отсечки ТО2, t_{C HO1} ≈ 0,1 с;

Δt — ступень селективности, Δt = 0,4–0,6 с.

Выдержка времени неселективной отсечки обычно составляет 0,3–0,8 с . За это время апериодическая составляющая тока КЗ практически полностью затухает, поэтому значения коэффициента запаса принимают в пределах 1,1–1,2 независимо от типа реле . Кроме того, по этой же причине (наличие выдержки времени) нет необходимости в дополнительной отстройке от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов.

При таком выборе уставок на линии W2 образуется общая зона действия l_ОБЩ. При КЗ за пределами этой зоны, но в пределах зоны действия l_ТO2 отсечки ТO2 (точка К2) срабатывает только токовая отсечка ТО2, отключая поврежденную вторую линию. На КЗ в зоне l_ОБЩ (точка К1) реагируют обе отсечки: селективная ТО2 и неселективная первой линии НО1, однако «своя» отсечка ТО2 сработает быстрее (практически, мгновенно), и точно так же будет отключена только поврежденная линия W2. Неселективная отсечка при этом вернется в исходное состояние, так и не успев сработать. При КЗ в пределах линии W1 будет селективно работать неселективная отсечка НО1.

Схема токовой отсечки с выдержкой времени приведена на 5. Требуемая выдержка времени неселективной отсечки создается при помощи реле времени KT1.

Неселективная токовая отсечка без выдержки времени.

Применяется в тех случаях, когда требуется мгновенное отключение таких КЗ, которые приводят к аварии, если их отключать с выдержкой времени. Например трехфазное КЗ у шин электростанции или подстанции с синхронными электродвигателями может вызвать значительное понижение напряжения на зажимах генераторов и синхронных электродвигателей. Если быстро не отключить такое КЗ, произойдет нарушение синхронной параллельной работы этих электрических машин с энергосистемой, что приведет к расстройству энергоснабжения, а возможно, и к повреждению электрооборудования.

Большую опасность для электрооборудования представляет термическое воздействие сверхтоков КЗ. Как известно, степень термического воздействия электрического тока прямо пропорциональна значению тока (в квадрате) и времени его прохождения. Если по каким-либо причинам нельзя уменьшить значение тока КЗ до такого, при котором можно без опасений отключать поврежденный элемент с выдержкой времени селективной максимальной токовой защиты, то необходимо уменьшить время отключения КЗ. Одним из наиболее простых и дешевых способов быстрого отключения КЗ является использование неселективных токовых отсечек без выдержки времени в сочетании с устройствами автоматики (АПВ, АВР), которые полностью или частично ликвидируют отрицательные последствия работы неселективных отсечек.

Ток срабатывания неселективной токовой отсечки, предназначенной для обеспечения устойчивой параллельной работы синхронных электрических машин, выбирается из условия ее надежного срабатывания в тех зонах, где трехфазные КЗ вызывают снижение напряжения в месте установки отсечки ниже допустимого значения остаточного напряжения U_ост (рис. 30, а). Значение тока срабатывания неселективной отсечки (в амперах) определяется по выражению

                                                                                             (13)

где с U_с.min — междуфазное напряжение (ЭДС) питающей энергосистемы в минимальном режиме ее работы, может приниматься в пределах 0,9— 0,95 номинального, В; Z_с.min — сопротивление энергосистемы (в минимальном режиме ее работы) до места установки отсечки, Ом; k₀ — коэффициент, отражающий зависимость остаточного напряжения U_ост в месте установки рассчитываемой отсечки от удаленности трехфазного КЗ (Z_к = k₀Z_с.min), определяется по зависимости U_*ост =f(k₀), приведенной на рис. 30, б; k_н — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1—1,2. Значения остаточного напряжения U_*ост необходимые для обеспечения параллельной работы синхронных электрических машин и различных категорий потребителей, определяются для конкретных случаев службами (группами) электрических режимов; в приближенных расчетах принимают, что для обеспечения динамической стойкости синхронных генераторов необходимо обеспечить U_*ост ≥ 0,6; синхронных электродвигателей — не менее 0,5 [1].