Глава XVI
ТИПЫ ЗАЩИТ
§ 66. Максимальная токовая защита
Максимальная токовая защита относится к наиболее простым и распространенным типам защит, работающим от возрастания тока сверх определенного значения.
Основными аппаратами этой защиты являются токовое реле и реле времени.
Принципиальная схема применения максимальных токовых защит в радиальной сети с односторонним питанием приведена на рис. 66-1, а, б.
Рис. 66-1. Принципиальная схема применения максимальных токовых защит в радиальной сети с односторонним питанием: а — схема соединения; б — диаграмма выдержки времени
Для обеспечения селективной работы каждая следующая защита по направлению к источнику питания имеет ступень выдержки времени ∆t=0,5-0,7 сек (меньшие ступени выдержки времени не обеспечивают селективности в работе), такой подбор выдержек времени называется ступенчатым. В соответствии с этим защита 4 на тяговой подстанции Т-4 будет отключать выключатель 4 лишь при коротком замыкании в кабеле 4 или за шинами этой подстанции.
При большом числе подстанций выдержка времени защиты на подстанции Т-1 сильно возрастает, поэтому максимальная токовая защита радиальных сетей ограничивает число подстанций. При двустороннем питании селективную работу осуществить невозможно, поэтому максимальная токовая защита в этом случае не применяется.
Схема максимальной токовой защиты на постоянном оперативном токе с независимой выдержкой времени приведена на рис. 66-2, а. В этой защите использованы токовые реле типа PT-40 (Т), реле времени ЭВ-124 (В), промежуточное реле ЭП-103 (В) или РП-23 и указательное (сигнальное) реле ЭС-21 (У).
Рис. 66-2. Максимальная токовая защита на оперативном постоянном токе
Рис. 66-3. Схема максимальной токовой защиты с встроенными реле РТВ на оперативном переменном токе:
а — схема; б — ампер секундная характеристика защиты
Зависимая выдержка времени максимальной токовой защиты (рис. 66-2,б) осуществляется применением токового реле PT-83 (T/B) и указательного реле ЭС-21. Применение промежуточного реле в этом случае не требуется, так как контакты реле РТ-83 имеют достаточную мощность для замыкания цепи электромагнита отключения ЭО привода масляного выключателя. Размыкание цепи электромагнита отключения производится блок-контактом БК масляного выключателя.
Схемы максимальной токовой защиты на оперативном переменном токе с встроенными реле непосредственного действия типов РТВ и РТМ изображены, на рис. 66-3, а, б и 66-4, а, б, в. В первом случае защита имеет ограниченно-зависимую характеристику, во втором — ограниченно-зависимую с отсечкой. Так как количество встроенных электромагнитов в приводе не превышает трех, то при необходимости иметь катушку дистанционного отключения для защиты остается только два электромагнита — РТВ и РТМ (рис. 66-4,б).
Схема максимальной токовой защиты на оперативном переменном токе с вторичными реле изображена на рис. 66-5, а. Эта схема защиты обладает независимой характеристикой (рис. 66-5,б).
Выбор защиты с той или иной характеристикой зависит от конкретных условий, однако согласование выдержки времени при применении независимой характеристики проще.
Рис. 66-4. Схема максимальной токовой защиты с встроенными реле РТВ и РТМ на оперативном переменном токе: а — схема с тремя реле; б — схема с двумя реле; в — амперсекундная характеристика защиты
Приведенные схемы имеют трансформаторы тока только в двух фазах, поэтому они реагируют только на трех- и двухфазные короткие замыкания. Поскольку при однофазном коротком замыкании эти схемы не работают, то могут применяться только в системах с изолированной нейтралью.
Рис. 66-5. Схема максимальной токовой защиты на оперативном переменном токе с вторичными реле:
Т — РТ-40; В — PBM-12; П — РП-341
При применении двухфазных схем необходимо обращать внимание на то, чтобы трансформаторы тока на всех участках радиальной цепи стояли на одноименных фазах (например, на «желтой» и «красной»). Несоблюдение этого условия может привести к неселективному отключению при двойном коротком замыкании на землю.
Выбор тока срабатывания максимального токового реле должен производиться таким образом, чтобы обеспечить надежную отстройку защиты от допустимых максимальных токов нагрузки и, в то же время, необходимую чувствительность при отключении удаленных коротких замыканий.
При включении силовых трансформаторов иногда бросок тока намагничивания во много раз превосходит номинальный ток. Если максимальная токовая защита не имеет выдержки времени, то приходится отстраиваться также и от этого броска тока:
Рис. 66-6. Схема максимальной токовой защиты преобразовательного агрегата (к примеру 66-1)
сопротивление промежуточного реле
§ 67. Защита от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью
В сетях с изолированной нейтралью и с нейтралью, заземленной через большие сопротивления (дугогасящие катушки), ток однофазного короткого замыкания на землю соизмерим с током нагрузки и может протекать сравнительно длительное время без нарушения питания потребителя. Однако, если токи однофазного короткого замыкания на землю в сетях 6—10 кВ превышают 30—40 а, однофазное короткое замыкание может перейти в междуфазное. Кроме того, дуга однофазного короткого замыкания может вызвать перенапряжение, в результате чего произойдут пробой изоляции и образование двойного замыкания на землю.
Вследствие этого согласно ПУЭ защита от однофазных коротких замыканий на землю должна устанавливаться с действием на сигнал, когда место повреждения определяется путем поочередного отключения линий, и с действием на отключение, когда это отключение не вызывает перерыва в энергоснабжении вследствие двустороннего питания или резервирования.
Для уменьшения емкостных токов однофазного короткого замыкания на станциях применяются индуктивные дугогасительные катушки, но для этого требуется защита с повышенной чувствительностью. Защиты с применением обычных трансформаторов тока с коэффициентом трансформации 100/5 и более не могут в этом случае обеспечить необходимую чувствительность.
На тяговых подстанциях защита от однофазного короткого замыкания в кабельных линиях осуществляется при помощи специального трансформатора тока и токового реле.
Схема включения защиты изображена на рис. 49-4. Следует отметить, что заземляющий проводник от брони кабеля должен проходить сквозь окно сердечника трансформатора, как изображено на рис. 49-4. Это делается для того, чтобы блуждающие токи, проходящие по броне кабеля, не вызывали ложного срабатывания защиты.
Для проверки защиты без отключения линии через сердечник трансформатора пропускается специальный контрольный проводник с выводом на клеммы за пределами ячейки высокого напряжения.
Сигнальное (указательное) реле в схемы иногда включается через реле времени с выдержкой 0,1—0,2 сек. Это устраняет ложные срабатывания защиты от кратковременного нарушения симметрии в трехфазной линии (например, при включении выключателя на нагрузку при неодновременном касании контактов трех фаз).
Расчет тока уставки реле ранее рассмотрен в § 49.