Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ - Дополнительная ступень ДР, выводы

1. Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ
2. Группы условий срабатывания ДР
3. Дополнительная ступень ДР, выводы

Дополнительная ступень ДР с зависимой от тока характеристикой (ЗДР). Эту функцию рекомендуется использовать, если токовая отсечка автоматического выключателя отходящей от шин 0,4 кВ линии не охватывает всю длину линии, а ее последний участок защищается зависимой от тока защитой этого выключателя.

Зависимая от тока характеристика ЗДР описывается уравнением

где t - время срабатывания защиты; I/Iс 3 - отношение тока, протекающего через защиту, к току ее срабатывания; Т - уставка времени срабатывания защиты на независимой части характеристики.

Ток срабатывания (обозначение на дисплее реле I3) выбирается из условия согласования с зависимой характеристикой автоматического выключателя отходящей от щита 0,4 кВ линии, имеющего наибольший номинальный ток, без учета нагрузки, поскольку эта защита реагирует на приращения тока

где Iс.п. - ток срабатывания защиты от перегрузки автоматического выключателя, с защитой которого производится согласование; Кн.с - коэффициент надежности согласования, принимается равным 1,2-1,3.

Время срабатывания tс.з. (обозначение по шкале Tздр) задается при 10-кратном токе I3 и принимается по согласованию с зависимой характеристикой автоматического выключателя отходящей линии. Значение 4.3 принимается по выражению

где tc.з. лин - время срабатывания зависимой от тока защиты отходящей линии при токе согласования; t - ступень селективности, принимается в зависимости от разбросов зависимой характеристики защиты отходящей линии в пределах 2 - 10 с.

Таблица 3

Ориентировочная протяженность зон резервирования для медного кабеля при трехфазном металлическом КЗ

Дополнительная ступень ЗДР действует с выдержкой времени Т3 на отключение секционного выключателя и с выдержкой времени, равной T3 + (Tдр2 - Tдр1) на отключение выключателя ввода. Поэтому для обеспечения ее действия на выключатель ввода должны быть введены уставки TДР1 и Tдр2 независимо от того, введена ли функция ДР.

Эффективность дальнего резервирования можно оценить по данным табл. 2 и 3, где rуд, худ - удельные сопротивления кабелей; Iдоп - допустимая нагрузка на кабель; Lдоп - допустимая длина кабеля по условию падения напряжения.

Устройство может применяться в кабельных сетях для кабелей с алюминиевыми и медными жилами любого сечения, в воздушных сетях с алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами сечением 70 мм2 и менее, с медными проводами сечением 50 мм2 и менее. Для больших сечений воздушных проводов устройство не работает из-за того, что активное сопротивление проводов меньше индуктивного.

Используя принципы, заложенные в устройство дальнего резервирования, удалось попутно решить обратную задачу - выполнить блокировку максимальной токовой защиты (МТЗ) ввода при пуске и самозапуске электродвигателей.

Как известно, для сетей 0,4 кВ блокировка МТЗ по напряжению обычно не применяется, поскольку пусковой орган напряжения оказывается нечувствительным из-за большого остаточного напряжения при дуговых КЗ [3]. Вследствие этого уставку МТЗ по току приходится отстраивать от токов самозапуска, поэтому в ряде случаев защита находится на пределе чувствительности. Введение указанной блокировки позволяет значительно снизить ток срабатывания МТЗ и обеспечить ее хорошую чувствительность.

Принцип действия блокировки МТЗ основан на анализе соотношений между приращениями активной и реактивной составляющих тока прямой последовательности. При самозапуске (пуске) электродвигателей увеличение тока происходит в основном за счет реактивной составляющей. Поэтому блокировка вводится, если одновременно выполняются условия (9), (10), (11)

где Iс мтз - ток срабатывания максимальной токовой защиты ввода (трансформатора, генератора).

Для обеспечения надежного срабатывания МТЗ в условиях КЗ блокировка запрещается при глубоком снижении напряжения

а также в условиях появления большой несимметрии токов

В условиях внешнего КЗ, когда имеют место соотношения (6) и (7), блокировка МТЗ вводится в работу. Это предотвращает излишнее срабатывание МТЗ из-за увеличения тока, потребляемого электродвигателями 0,4 кВ.

В блоке БМРЗ-0,4 блокировка МТЗ выведена на отдельное выходное реле, что позволяет блокировать внешнюю МТЗ, например, установленную со стороны ВН трансформатора. Осуществляется также блокировка МТЗ, предусмотренной в самом блоке. Попутно заметим, что в блоке имеются также защита от замыканий на землю З/о, функционирующая от отдельного трансформатора тока, устанавливаемого в нейтрали силового трансформатора, и алгоритмы АВР секционного выключателя и АВР аварийного дизель-генератора 0,4 кВ с автоматическим возвратом.

Все алгоритмы опробованы на функционирование на физической модели НИИПТ и показали надежную работу в условиях КЗ разного вида в сети и “за спиной”, с учетом влияния двигательной и статической нагрузок. Первые блоки с этими алгоритмами установлены на подстанции нового поколения 2КТП 10/0,4 кВ производства “Новая Эра” (Санкт-Петербург).

Выводы

1. Разработаны новые принципы выполнения дальнего резервирования отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ.
2. Разработаны новые принципы выполнения блокировки МТЗ при пуске и самозапуске электродвигателей для сетей 0,4 кВ и трансформаторов 6(10)/0,4 кВ.
3. Функции дальнего резервирования, блокировки МТЗ, а также защиты от замыканий на землю и АВР секционного выключателя и аварийного дизель-генератора 0,4 кВ с автоматическим возвратом реализованы в цифровом устройстве типа БМРЗ-0,4.
4. Устройство успешно испытано на физической модели подстанции 6(10)/0,4 кВ.

Список литературы

1. О защитах от междуфазных КЗ на трансформаторах собственных нужд 6 / 0,4 кВ ТЭС и АЭС. Директивное указание № 2768-Э. М.: Атомтеплоэлектропроект, 1985.
2. Зильберман В. А. Релейная защита сети собственных нужд атомных электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1992.
3. Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. Л.: Энергоатомиздат, 1988.