13.3.2. Токовая селективность

Прежде чем перейти к рассмотрению следующего вида селективности, рассмотрим, как изменяются токи КЗ в зависимости от уровня напряжения СЭС. На рис. 13.10 показана СЭС с тремя характерными уровнями напряжения. Максимальные значения токов на уровнях с разными классами напряжения (I_С.Т1, I_С.Т2, I_С.Т3) соизмеримы и для большинства СЭС составляют порядка 30–50 кА (см. рис. 13.10,б), а минимальные с учетом особенностей электрических сетей находятся в пределах 2–10 кА.

Если токи низших ступеней привести к напряжению высшей ступени (через коэффициенты трансформации силовых трансформаторов), то увидим, что в общем случае имеет место, во-первых, плавное уменьшение токов КЗ в зависимости от длины питающих линий Лi, во-вторых, ступенчатое уменьшение токов при переходе через силовые трансформаторы Т. При этом мощности КЗ S_{К.МАКС.СТ} электрических сетей разных уровней различаются как минимум на порядок.

Существенным выводом из данного рассмотрения является соотношение между токами КЗ на стороне высшего и низшего напряжения трансформатора, причем ток КЗ на стороне НН должен быть приведен к стороне ВН (см. рис. 13.10,в). Это соотношение по величине примерно составляет несколько единиц.

Рис. 13.10. Изменение токов КЗ на разных уровнях СЭС

Алгоритм работы токовой селективности. Данный принцип основан на том, что чем дальше от источника питания произошло повреждение в сети, тем меньше ток повреждения (с учетом приведения токов к напряжению первой ступени СЭС). Токовые защиты размещаются в начале каждого участка сети – устройство защиты КА_А на стороне ВН трансформатора Т, автоматические выключатели QF1 и QF2 на стороне НН (рис. 13.11,а). Соответственно, уставки тока выполняются тем меньше, чем ниже по схеме электроснабжения располагаются защиты. Например, уставки токов защит от перегрузки и токовых осечек (с учётом приведения к одному напряжению) должны соотноситься следующим образом (рис. 13.11,б)

I_r.Q1 > I_r.QF1 > I_r.QF2;

I_sd.Q1 > I_sd.QF1 > I_sd.QF2.

Рис. 13.11. Принцип работы селективности по току и кривые селективности

Кроме того, ток срабатывания защиты выбирается больше максимального значения тока, вызванного повреждением в конце защищаемого участка сети, но меньше минимального значения тока КЗ со стороны питания. Например, ток срабатывания защиты КА_А трансформатора со стороны ВН выбирается из условия (рис. 13.11,в)

> I_SA > .

Преимущества. При таком выборе параметров уставок каждая защита срабатывает только при повреждениях внутри защищаемой зоны, и не чувствительна к повреждениям, возникшим вне защищаемой зоны. Защита получается простой, недорогой и быстродействующей, обеспечивающей немедленное отключение.

Недостатки. На практике трудно выполнить регулировку двух защит, расположенных последовательно (QF1 и QF2) и обеспечить хорошую селективность, поскольку не наблюдается значительного уменьшения тока при прохождении двух соседних зон. Такие явления наблюдаются в электрических сетях напряжения 6–10 кВ, за исключением участков с трансформатором.