ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 9

Рисунок 8 – Внешнее КЗ (КЗ на присоединении)

▪Ток КЗ протекает от энергосистемы, через ТТ защиты ввода и ТТ защиты фидера, к точке КЗ;

▪Происходит пуск защиты ввода (МТЗ и отдельной ускоренной ступени ЛЗШ) и защиты фидера (МТЗ и, возможно, ТО);

▪Защита присоединения (фидера) мгновенно выдает сигнал пуска собственных защит (Блокировка ЛЗШ) на защиты ввода (через сухой контакт);

▪Защита ввода принимает сигнал “Блокировка ЛЗШ” и блокирует ускоренную ступень ЛЗШ (МТЗ ввода остаётся в работе);

▪Защита фидера отключает свой выключатель для устранения КЗ, МТЗ ввода возвращается;

▪При отказе защиты фидера, КЗ устраняет МТЗ ввода с выдержкой времени.

Замыкание на шинах 6-35 кВ (в зоне действия ЛЗШ)

111

Рисунок 9 – Внутреннее КЗ (КЗ на шинах секции 1)

▪Ток КЗ протекает от энергосистемы и идёт через ТТ защиты ввода к точке КЗ;

▪Защита ввода (и МТЗ, и отдельная ускоренная ступень ЛЗШ) пускается от данного тока;

▪Защиты присоединений не пускаются, потому что через них ток КЗ не протекает (подпитки “снизу” нет); подпитка от секции 2 через СВ не пускает направленную МТЗ и ЛЗШ СВ (ток в секционном выключателе направлен к секции 1); либо если МТЗ СВ ненаправленная, то пускаются МТЗ СВ и ЛЗШ СВ, отдавая сигнал «Блокировка ЛЗШ» на ВВ1 (после отключения СВ логической защитой шин на СВ блокировка ЛЗШ ВВ1 выводится по факту отключенного положения СВ).

▪Если сигнал “Блокировка ЛЗШ” нижестоящими защитами не выдается, то защита ввода (ускоренная ступень ЛЗШ) отключает выключатель ввода со временем 0,1-0,15 с.

Параллельная схема ЛЗШ

112

Рисунок 10 – Параллельная схема ЛЗШ

Параллельная схема отличается простотой организации вторичных цепей. Од-

нако, в данной схеме отсутствует диагностика обрыва вторичных цепей, поэтому ре-

комендуется контролировать положения автомата шинки ЛЗШ. При КЗ на отходящем присоединении с оборванной цепью ЛЗШ происходит отключение ВВ с выдержкой времени ЛЗШ.

113

Последовательная схема ЛЗШ

Рисунок 11 – Последовательная схема ЛЗШ

Последовательная схема ЛЗШ позволяет вести постоянный контроль вторичной цепи ЛЗШ на обрыв. При выявлении обрыва цепи ЛЗШ происходит срабатывание сиг-

нализации. При обрыве цепи ЛЗШ КЗ на шинах отключаются с выдержкой времени МТЗ.

При выявлении обрыва возможно ускорение МТЗ ВВ и СВ. В этом случае, при обрыве цепи ЛЗШ, КЗ на шинах и на отходящих присоединениях отключаются с вы-

держкой времени ЛЗШ.

Недостатки ЛЗШ

На подстанции, где используются мощные синхронные двигатели (СД) или ге-

нераторы – ЛЗШ не используется. Причиной этого является возможность ложного срабатывания при внешних КЗ и в послеаварийных качаниях, когда через вводную ячейку проходит ток подпитки от СД (генераторов) или ток качаний. Данного тока достаточно, чтобы пустить ЛЗШ, при этом блокирующий сигнал отсутствует, так как в этом режиме защиты СД и генераторов по принципу действия (дифференциальная или токовая отсечка) не работают.

Также ЛЗШ не блокируется, если КЗ происходит в ячейке после трансформато-

ров тока защиты отходящей линии (ну, то есть КЗ произошло на отходящем присоеди-

нении, но не дальше расположения ТТ, если смотреть от шин). [P.S. Но оно и не должно блокироваться, т.к. защиты на отходящих присоединениях не сработают при таком КЗ.]

Для защиты шин подстанций с мощными СД и генераторами на напряжение

6 (10) кВ используют дифференциальную защиту шин.

114

11. Максимальная токовая защита: Особенности защиты линий с двусторонним питанием с ответвлениями и без. (Возможные неправильные действия защиты при качаниях, выбор уставок без использования ОНМ). Определение необходимости использования направленной МТЗ. Пример схем, в которых возможно и невозможно обеспечить селективность. [Л2 5.3-5.8]

Федосеев, 5.3. (максимальные токовые направленные защиты).

Выдержки времени. Они выбираются согласно встречно-ступенчатому прин-

ципу, по которому все защиты цепочки линий (рисунок 11.1 (а)) разделяются по направленности действия на две группы (защиты 2, 4, 6 и 5, 3, 1), в каждой из которых выдержки времени устанавливаются уже, как у ненаправленных защит, по ступенча-

тому принципу согласно выражениям:

.

Рисунок 11.1 – Защищаемая сеть (а) и характеристики выдержек времени токовых направленных защит (б)

На рисунке 11.1 (б) приведены выдержки времени, выбранные по рассматрива-

емому принципу. Как видно, КЗ в любом месте правильно ликвидируется защитами двух сторон только поврежденного участка. Так, например, при КЗ на участке БВ сра-

батывают только защиты 3 и 4.

115

Необходимость в органах направления мощности. При выбранных указан-

ным способом выдержках времени не все защиты сети должны иметь ОНМ. Рассмот-

рение показывает, что для приведенного на рисунке 11.1 конкретного случая защита 6

может не иметь ОНМ, так как её t6 больше времен срабатывания других защит присо-

единений подстанции Г. По той же причине могут не иметь ОНМ защита 1 (t1>tA, t1>t2), а также защиты 3 и 4 (t3=t4). Таким образом, на каждом участке сети обязательно должна иметь ОНМ только одна защита – с меньшей выдержкой времени. При одина-

ковых временах обе защиты могут быть ненаправленными. Это положение формули-

руется и так: ОНМ может не иметь n-я защита подстанции с tn>t всех других защит подстанции. С учётом этого иногда используется возможность за счёт повышения tn

иметь бОльшее число защит ненаправленными.

Следует, однако, отметить, что часто в таких защитах предусматривается ОНМ,

для того, чтобы при изменении уставок защит иметь возможность сделать их в случае необходимости направленными.

Ток срабатывания. Ток срабатывания Iс,з выбирается вне зависимости от направления прохождения через неё (от шин или к шинам) мощности нагрузки Sн.

Последняя, как и мощность КЗ, обычно имеет активно-индуктивный характер. По-

этому принципиально можно было бы иногда не учитывать токи Iраб, определяемые

Sн, направленной к шинам. Принимается, однако, во внимание возможность наруше-

ний цепей напряжения от TV (например, перегорание части предохранителей в них),

когда ОНМ может неправильно сработать при направлении Sн к шинам. В том случае,

если это условие является расчётным, для повышения чувствительности защиты ино-

гда допускается учитывать не Iраб.mах, а Iраб.норм, принимая во внимание малую вероят-

ность нарушения цепей напряжения при наличии Iраб.mах.

Более тяжелыми обычно являются условия, подобные рассмотренным выше для ненаправленных защит:

1) отстройка от переходных токов после отключения внешних КЗ по

, где Iраб.mах – максимальный рабочий ток в защите, определяемый

116

при наличии ОНМ мощностью Sн mах, которая может быть направлена от шин. В этом случае, в отличие от рассмотренного выше, наложение на рассматриваемый режим нарушения цепей напряжения ОНМ – не учитывается, как маловероятное событие;

2) отстройка от переходных токов после успешного АПВ повредившейся линии

(с учётом соображений, приведённых для предыдущего случая);

3) согласование Iс,з смежных участков (т.е. ток срабатывания защиты должен

быть не меньше суммы рабочих токов питающихся присоединений в нормальном режиме

работы). Оно должно проводиться для защит, имеющих возможность срабатывать при одинаковом направлении Sк.

Дополнительным условием является отстройка от токов неповрежденных фаз. При некоторых видах КЗ, например К(1), К(1,1), токи неповрежденных фаз, складываю-

щиеся из Iраб и токов повреждения в этих фазах, бывают бОльшими, нежели в повре-

ждённой фазе. Органы направления мощности, включенные на эти токи, могут непра-

вильно фиксировать знак мощности КЗ, поэтому было бы необходимо иметь Iс,з>Iне-

повр.mах (однако, это может сильно заглублять защиту).

В связи с изложенным, в сетях с глухозаземленными нейтралями (110 кВ и выше) такая защита часто автоматически, при появлении составляющих I0 в токах фаз,

выводится из работы. Защита от К(1) и К(1,1) тогда осуществляется специальной токо-

вой направленной защитой нулевой последовательности (ТНЗНП).

Ток Iс,з выбирается по тому из условий, перечисленных выше, которое опреде-

ляет бОльшее его значение.

Чувствительность. Чувствительность последних ступеней защит определя-

ется их ИО (измерительными органами) – тока и направления мощности.

Чувствительность по току вычисляется, как и для ненаправленных защит

(min ток КЗ/ток срабатывания защиты):

117

кз(2)мин

ч = сз .

Необходимость проверки чувствительности по ОНМ возникает при близких ме-

таллических КЗ(3), когда Uр(3) в пределе оказываются равными нулю. В этих условиях ОНМ могут отказывать в срабатывании, обусловливая и отказ защиты.

Нечувствительность, обусловленную ОНМ, характеризуют мёртвой зоной – до-

лей длины защищаемого участка, в пределах которой при металлическом К(3) проис-

ходит отказ защиты из-за недостаточного остаточного напряжения, подводимого к ОНМ. Мёртвые зоны в воздушных сетях маловероятны. Более вероятны они в кабельных сетях, вследствие возможного перехода К(2) и К(1,1) в К(3) (при значительных вы-

держках времени срабатывания защиты). Устранение мёртвых зон возможно приме-

нением ненаправленных токовых отсечек. Более сложные решения этого вопроса, ис-

пользуемые в дистанционных защитах, для рассматриваемых защит обычно не при-

меняются.

Оценка и область применения защиты. Максимальные токовые направлен-

ные защиты обычно в сочетании с ненаправленными обеспечивают селективность несрабатывания в рассмотренной сети, состоящей из цепочки одиночных линий с дву-

сторонним питанием, и в простой кольцевой сети с односторонним питанием. Не-

трудно показать, что эта селективность может быть также обеспечена в сетях и в виде цепочек одиночных линий с любым числом источников питания (рисунке 11.5 (а и б)),

и в кольцевой сети с диагональными линиями, соединяющими источник питания с другими подстанциями (рисунке 11.5 (в)).

118

Рисунок 11.5 – Примеры схем сетей, в которых максимальная токовая

направленная защита ОБЕСПЕЧИВАЕТ селективное отключение КЗ

Вкольцевых сетях с числом источников питания, бОльшим одного (рисунок

11.6(а)), а также в кольцевых сетях, имеющих один источник питания и диагональные линии, не проходящие через источник питания (рисунок 11.6 (б)), а также во многих других случаях, селективность несрабатывания с помощью направленных МТЗ не обеспечивается, так как отсутствуют условия для выбора выдержек времени по встречно-ступенчатому принципу.

Рисунок 11.6 – Примеры схем сетей, в которых максимальная токовая направленная защита НЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ селективное отключения КЗ

119

[красной пунктирной линией показан вариант расположения линии,

в случае которого селективность обеспечить – удаётся]

Примеры кольцевых сетей, в которых МОЖНО ОБЕСПЕЧИТЬ селективность

(практика 4-го курса РЗ)

Рисунок 11.7 – Пример с практики РЗ, где селективность ОБЕСПЕЧИТЬ МОЖНО

(речь именно про использование направленных МТЗ)

[Как видно, схема перерисовуется в более удобном виде, т.е. кольцевая сеть

«разрезается» по источнику. Далее определяются времена срабатывания для каждой защиты с учётом соблюдения селективности (∆ = 0,5 с).]

120