Захист електричних мереж напругою 6-10 кв, довідник будівельника, захист електрообладнання,

ЗАХИСТ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ НАПРУГОЮ 6-10 кВ

До пошкоджень в мережах напругою 6-10 кВ відносяться замикання однієї фази на землю і багатофазні (дво-і трифазні) КЗ, в тому числі замикання на землю різних фаз (подвійні і потрійні КЗ). Зазвичай замикання на землю двох фаз є результатом розвитку замикання однієї фази на землю (однофазного замикання на землю).

Однофазні замикання на землю є основним видом ушкоджень і характеризуються підвищенням напруги непошкоджених фаз щодо землі в раз при металевому замиканні і в 3 ÷ 4 рази при дугових замиканнях. Це часто призводить до пробою ізоляції, переходу однофазного замикання в подвійні і потрійні замикання і появи багатомісних замикань на землю з пошкодженням до 4-5 кабелів. При цьому по пошкодженим фаз проходять струми КЗ. Сказане пояснює необхідність застосування в цих мережах захисту від однофазних замикань на землю. ПУЕ наказують виконувати цей захист в одному з наступних видів:

селективного захисту (яка встановлює пошкоджене приєднання), що діє на сигнал;

селективного захисту (яка встановлює пошкоджене приєднання), що діє на відключення, коли це необхідно за вимогами безпеки. Захист повинна бути встановлена ​​на живильних елементах мережі;

пристрою контролю ізоляції. Відшукання пошкодженого елемента допускається здійснювати почерговим відключенням приєднань.

Захист від однофазних замикань, як правило, використовує інформацію від трансформаторів струму нульової послідовності.

Захист від багатофазних КЗ одиночних ліній з одностороннім харчуванням виконується у вигляді двоступеневої струмового захисту. Перший ступінь - струмовий відсічення, найчастіше, без витримки часу; друга - максимальний струмовий захист з незалежною чи залежною від струму витримкою часу. Захист ліній з двостороннім живленням часто має додатковий орган - реле напрямку потужності. Більш складні захисту, наприклад, дистанційна, зазвичай не застосовуються.

Захист від замикань на землю найчастіше виконується з трансформаторами струму нульової послідовності (ТНП) і реле струму типу РТЗ-50, РТЗ-51. ТНП є трансформатор струму, який має в якості первинної обмотки дроти трьох фаз лінії (рис. 1). Магнітний потік, створений струмами трьох фаз лінії, містить тільки потрійну складову нульової послідовності 3Ф0. тому по вторинному ланцюзі цього трансформатора проходить струм I2 = 3I0 / К1. де К1 коефіцієнт трансформації ТТ. Складові нульової послідовності (струм, напруга) з'являються при пошкодженнях, пов'язаних із землею, т. Е. Вони є ознаками замикання на землю.

Малюнок 1. Захист від замикань на землю

Щоб захист діяла правильно, воронку кабелю і сам кабель на ділянці від ТТ до воронки ізолюють від землі, а провід, заземляющий воронку, пропускають у вікно сердечника ТТ, як показано на рис. 1. При цьому блукаючі струми, що проходять по оболонці або броні кабелю, компенсуються струмами, що повертаються по заземлювального проводу. Слід зазначити, що струми замикання на землю відносно невеликі (зазвичай не перевищують 100 А), тому вторинний струм ТТ при замиканні на землю становить частки ампера. Це є причиною застосування чутливих напівпровідникових, а не електромеханічних реле захисту від замикання на землю.

На рис. 2 наведені схеми, що пояснюють дію захисту від замикання на землю на РП. Так, зокрема, на рис. 2, а показано підключення реле напруги KU неселективного контролю ізоляції. Утроенное напруга нульової послідовності, що служить ознакою замикання на землю, з'являється на затискачах обмотки трансформатора напруги TV, з'єднаної в розімкнутий трикутник. Щоб знайти місце замикання на землю, необхідно по черзі відключати приєднання - відходять лінії W2-WN. Якщо після відключення приєднання реле KU не спрацьовує (зникає сигнал про замиканні на землю), то замикання на землю має місце на цій лінії. Якщо ж замикання на землю виникає на шинах РП, в ланцюзі лінії живлення W1 або в живильної системі, то сигнал від реле KU зникає тільки після відключення вимикача живильної лінії.

Малюнок 2. Контроль ізоляції фаз в мережі з ізольованою нейтраллю: а - неселективний; б - селективний

Селективні пристрої захисту або сигналізації про замиканні на землю (рис. 2, б) підключаються до вторинних обмоток ТНП кожного приєднання. Спрацьовування тільки одного реле КА1 свідчить про замиканні на збірних шинах РП. Якщо ж спрацьовують реле КА1 і, наприклад, КАЗ, то це сигналізує про замиканні на землю в ланцюзі лінії W3.

Двоступенева струмовий захист від багатофазних КЗ виконується за допомогою електромагнітних реле струму РТ-40, реле часу серії РВ і проміжних реле, або ж за допомогою індукційних реле з залежною витримкою часу серії РТ-80. У другому випадку спеціальні реле часу і проміжні реле не потрібні. На рис. 3 показана принципова схема однієї фази двоступеневої захисту з електромагнітними реле струму.

Малюнок 3. Двухступенчатая максимальний струмовий захист лінії

Перший ступінь - струмовий відсічення - виконується за допомогою реле максимального струму КА1, проміжного реле KL1 і вказівного (сигнального) реле КН1. Проміжне реле має більш потужні контакти, ніж у реле струму, і тому з їх допомогою підключений до джерела живлення на електромагніт відключення вимикача YAT. Другий ступінь - максимальний струмовий захист - виконується за допомогою реле струму КА2, реле часу КТ1, проміжного реле KL2 і вказівного реле КН2. Сигналізація про спрацювання ступенів захисту проводиться вказівними реле КН1, КН2.

Перший ступінь діє таким чином. При перевищенні струму в головній ланцюга (КЗ в точці К) струм у вторинному ланцюзі ТА перевищує поріг спрацьовування струмового реле КА1. Це реле спрацьовує, т. Е. Замикає свої контакти. Напруга оперативного струму через контакти реле КА1 подається на обмотку проміжного реле KL1, викликаючи його спрацьовування. Напруга оперативного струму через замкнуті контакти KL1 і обмотку вказівного реле КН1 (воно має малий опір і спрацьовує при проходженні через нього струму) подається на електромагніт відключення вимикача YAT. В результаті вимикач Q відключається. Проходження струму через YAT викликає спрацьовування реле КН1, що призводить до видачі сигналу персоналу про спрацювання струмового відсічення. Другий ступінь діє практично так само, як і перша. Відмінність полягає в тому, що другий ступінь працює з витримкою часу, створюваної реле часу КТ1.

Функціонування струмового захисту показано на рис. 4 для ділянки мережі (рис. 3), що містить лінію W1, що відходить від центру харчування ЦП, розподільний пункт РП, що відходить від РП лінію W2 і підключену до кінця цієї лінії ТП. Кожна з ліній захищена двоступінчастими захистами на реле КА1, КА2 і КА3, КА4. Реле КА1, КА3 - струмові відсічення, вони захищають невеликі ділянки ліній 11 і 13 в мінімальному режимі. Решта ділянок ліній захищені другими ступенями захисту на реле КА2, КА4.

Малюнок 4. Максимальний струмовий захист ділянки ГРС

Слід зазначити, що другий ступінь захисту лінії W1 здійснює далеке резервування захисту лінії W2 і ближнє резервування струмового відсічення лінії W1.

Струм спрацьовування відсічення лінії W1 повинен бути вище струму трифазного КЗ I (3) kmax1. в максимальному режимі в кінці зазначеної лінії. Це необхідно для того, щоб забезпечувалася селективність отсечек ліній W1 і W2. Завдяки цьому відсічення лінії W1 не реагує на КЗ на початку лінії W2.

Токи спрацьовування друге ступенів захисту вибираються по найбільшому току навантаження ліній з урахуванням необхідності забезпечення умови повернення цих реле після відключення КЗ. Час спрацювання захисту лінії W2 можна прийняти рівним ступені селективності (наприклад, 0,5 с). Таким чином, максимальний струмовий захист є захистом з відносною селективністю, що досягається вибором струму і витримки часу спрацьовування.

Основним недоліком струмового відсічення є незначна довжина зони, що захищається лінії. Цей недолік може бути частково усунутий за рахунок спільної дії струмового відсічення і АПВ. Нехай на лінії W1 (рис. 4) є пристрій АПВ. У цьому випадку струм спрацьовування відсічення вибирається нижче I (3) kmax1, завдяки чому струмовий відсічення лінії W1 резервує захисту лінії W2. При цьому струмовий відсічення лінії W1 спрацьовує при КЗ на лінії W2, т. Е. Діє неселективно. В результаті відключаються обидві лінії за рахунок дії їх струмових відміток. Потім діє АПВ лінії W1 і остання, знову вводиться в роботу, а пошкоджена лінія W2. не має АПВ, залишається відключеною. Описаний пристрій називається струмовим захистом з прискоренням до АПВ.

Використовують також струмові захисту з прискоренням після АПВ. В цьому випадку КЗ на лінії W1, а при відмові захистів лінії W2 - і при КЗ на лінії W2 - відключається за рахунок дії максимального струмового захисту лінії W1 (з витримкою часу). Неселективна струмовий відсічення при цьому не діє, а вводиться в роботу тільки після дії АПВ. Цей прийом називають прискоренням струмового захисту після АПВ. Прискорення захисту після АПВ особливо доцільно при близьких до джерела живлення КЗ на лінії W1. В цьому випадку проводи лінії нагріваються до високої температури при КЗ, і після АПВ лінію необхідно відключити якомога швидше. Прискорення струмового захисту після АПВ дозволяє зменшити час повторного проходження струмів КЗ по провідникам, нагрітим до високої температури (т. К. КЗ відключалася з витримкою часу), що зменшує можливість їх термічного пошкодження.

Струмові захисту можуть виконуватися за допомогою індукційних струмових реле серії РТ-80, що мають залежну витримку часу, а також реле прямої дії серії РТВ і РТМ. Застосування зазначених реле пояснюється прагненням здешевити захист, не використовувати спеціальні джерела оперативного струму (акумуляторні батареї, випрямлячі, блоки живлення). Ці реле працюють на змінному оперативному струмі, т. Е. Немає спеціальних джерел струму для відключення вимикачів. Відключення вимикачів проводиться безпосередньо вторинними струмами трансформаторів струму. Однак зазначені реле катастрофічно морально застаріли.