Общая оценка. Токовые защиты от междуфазных КЗ выполняются, правило, по двухфазной двухрелейной схеме и в сетях с изолированной, и в сетях с заземленной нейтралью. При этом для отключения однофазных КЗ в сетях с заземленной нейтралью используют токовую защиту нулевой последовательности, как более чувствительную и имеющую меньшую выдержку времени, чем токовая защита с включением на полные фазные токи. Обе защиты могут содержать три ступени.
Токовые отсечки без выдержки и с выдержкой времени и максимальная токовая защита образуют первую, вторую и третью ступени трехступенчатой токовой защиты. Вместе с тем каждая из них может использоваться и как отдельная защита. Основными достоинствами токовых отсечек без выдержки времени являются: селективное действие и в сетях сложной конфигурации с любым числом источников питания; быстрое отключение наиболее тяжелых коротких замыканий, возникающих вблизи шин станций и подстанций; простота схемы. Основные недостатки: защита только части длины линии; зависимость защищаемой зоны от режима работы системы и переходного сопротивления в месте короткого замыкания. В связи с указанным токовые отсечки без выдержки времени как отдельные защиты применяются в виде дополнительных защит, предназначенных для сокращения времени отключения наиболее тяжелых повреждений. При этом защищаемая зона должна быть не менее (0,15...0,2) длины линии.
|
|
Токовая отсечка с выдержкой времени имеет сравнительно небольшое время срабатывания, способна осуществлять дальнее и ближнее резервирование, селективна в сетях с двусторонним питанием. Однако в ряде случаев чувствительность ее оказывается недостаточной. Максимальная токовая защита обеспечивает отключение повреждения только в радиальных сетях с односторонним питанием. При этом в связи с выбором выдержек времени по ступенчатому принципу могут быть недопустимо большие времена отключения повреждений вблизи источников питания. Требуемая чувствительность защиты обеспечивается не всегда, особенно при дальнем резервировании. Вместе с тем максимальная токовая защита сравнительно проста и достаточно надежна. Несмотря на отмеченные недостатки, она широко применяется в радиальных сетях всех напряжений с одним источником питания; в системах электроснабжения напряжением 10 кВ и ниже она является основной защитой. Максимальная токовая защита обычно объединяется с токовыми отсечками, образуя вместе с ними защиту со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Такая защита дает возможность, особенно при наличии УАПВ, сравнительно быстро отключать повреждения в любой точке сети и во многих случаях отказаться от более сложных защит. Однако следует иметь в виду, что в целом токовые защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени обеспечивают селективное действие только в сетях с односторонним питанием. При этом чувствительность в ряде случаев оказывается недостаточной. Это характерно прежде всего для сетей сельскохозяйственного электроснабжения. Уменьшить ток срабатывания и тем самым повысить ее чувствительность можно либо применением комбинированного измерительного органа (реле тока и реле напряжения), либо введением в схему различных блокировок, предотвращающих излишние срабатывания защиты, например, блокировку токами третьей гармонической.
|
|
Схемы защиты на основе аппаратных функциональных элементов. Для осуществления измерительной части токовой защиты можно использовать одну из рассмотренных схем (см. п. 5.2) соединения измерительных преобразователей тока и цепей тока вторичных измерительных органов, или фильтр тока нулевой последовательности. Выбор схемы определяется назначением защиты и предъявляемыми к ней требованиями. Измерительная часть у всех ступеней одинакова, поэтому если защита содержит несколько ступеней, их измерительные органы соединяются между собой последовательно. При наличии отдельного органа выдержки времени логическая часть второй ступени и логическая часть третьей ступени защиты тоже одинаковы. В этом случае одна и та же схема защиты может быть использована как для выполнения токовой отсечки с выдержкой времени, так и для выполнения максимальной токовой защиты. Нет различия и между схемами максимальной токовой защиты и токовой отсечки без выдержки времени, выполненными на основе вторичных реле прямого действия типа РТВ и РТМ. В системах электроснабжения часто используют комбинированное реле РТ-80 или аналогичные реле на основе аналоговых интегральных микросхем. Они позволяют выполнить токовую защиту двухступенчатой, содержащей первую и третью ступени. Для изображения устройств защиты и автоматики используются принципиальные (полные), структурные, функциональные и монтажные схемы.
Принципиальные (полные) схемы изображают в совмещенном и разнесенном видах.
На рис. 5.31, а показана принципиальная совмещенная схема, одинаковая и для второй и для третьей ступеней защиты на постоянном оперативном токе от междуфазных повреждений. На схеме контакты и выводы обмоток реле даны в совмещенном виде так, что видна их взаимная принадлежность. Обычно наряду схемой релейной защиты изображают схему первичных соединений защищаемого присоединения. По мере усложнения схем релейной защиты появляется большое количество реле, контактов и пересекающихся цепей, поэтому принципиальные совмещенные схемы теряют наглядность и становятся сложными. Схему можно упростить путем раздельного построения цепей переменного тока, напряжения, цепей управления и др. Такой способ изображения схем называется разнесенным.
На рис. 5.31, б, в изображена та же токовая защита разнесенным способом. В этой схеме реле как единого условного обозначения не существует. В частности, контакты и обмотки реле тока размещаются в разных местах (контакты - в цепях управления, обмотки - в цепях тока). Их взаимная принадлежность определяется соответствующими буквенными и цифровыми обозначениями.
В структурных схемах устройства защиты и автоматики разбиваются на отдельные части, которые изображают в виде прямоугольников с соответствующими обозначениями. Схема, не выявляя существа работы этих частей, показывает лишь структуру устройства и взаимосвязь между отдельными частями.
Функциональные схемы являются развитием структурных схем. Они более детализированы. Это позволяет отразить взаимосвязь и существо процессов, протекающих в отдельных частях устройства. Функциональная схема рассматриваемой защиты показана на рис. 5.31, г.
|
|
7.2. Установившийся режим и переходный процесс при однофазных замыканиях
на землю в сетях с изолированными и компенсированными нейтралями
На рис. 7.2, г показана в однофазном исполнении схема сети, состоящей из трех линий Л1-Л3, подключенных к шинам генераторного напряжения. При замыкании на землю, например в точке К(1) через место повреждения проходит ток Iз(1), обусловленный не только емкостью поврежденной линии С01, но и емкостями неповрежденных линий С02 и С03, т. е.
Iз(1) = 3I01(1) + 3I02(1) + 3I03(1)
где
I01(1) = jωC01Uф; I02(1) = jωC02Uф; I03(1) = jωC03Uф;
При этом распределение токов нулевой последовательности в системе таково, что при условном направлении тока Iз(1) к месту повреждения токи нулевой последовательности неповрежденных линий 3I02 и 3I03, проходя через емкости С02 и С03, направляются к шинам подстанции далее по поврежденной линии от шин к месту замыкания К(1). Ток 3I01, как и ток в случае одиночной линии, проходит по участку между местом повреждения и точкой присоединения конденсатора С01. Таким образом, от шин по поврежденной линии направляется ток нулевой последовательности 3I0эк(1), определяемый емкостью всех неповрежденных линий:
I0эк(1) = I02(1) +I03(1) = jωUф(С02+С03) = jωС0экUф.
В случае замыкания на землю на линии Л2 или Л3 по линии Л1 (неповрежденной) к шинам проходит ток 3I01(1). Если I0эк(1) > I01(1), то на линии Л1 в качестве защиты от замыкания на землю можно использовать токовую защиту нулевой последовательности.