5.2.2. Электроустановки напряжением выше 1000 в

Защита электроустановок поверхности напряжением выше 1000 В от токов к. з., как правило, осуществляется максималь­ными токовыми защитами без выдержки времени — токовыми отсечками, исполнение которых зависит от мощности и значимости защищаемой электроустановки, режима ее работы, величины токов к. з., а также от рода оперативного тока.

Схемы защиты основаны на применении токовых реле прямого или косвенного действия и имеют двухфазное одно- или двухрелейное исполнение. Однорелейная схема проще и эко­номичнее, однако имеет неодинаковую чувствительность к раз­ным видам к. з. Схемы токовой отсечки приведены в [9].

В последние годы для защиты мощных и ответственных электроустановок начали применяться модульно-кассетные уст­ройства защиты на полупроводниковых элементах. Под моду­лем понимается нормализованная блочная конструкция, в ко­торой с помощью типовых функциональных и логических элементов определенной серии и релейной аппаратуры реали­зуются схемы отдельных, выполняющих определенные функ­ции, законченных узлов устройств защиты. Отдельные модули объединяются в кассеты, имеющие двух-, четырех- и шестимо-дульные исполнения.

Рис. 5.4. Схема защиты трансформатора ГПП шахты (рудника)

Для мощных и ответственных двигателей (Р≥5000 кВт) и трансформаторов (S _тр ≥6300 кВ-А) ПУЭ рекомендуют защиту от к. з. осуществлять дифференциальной токовой защитой, особенность которой заключается в том, что по реле в нор­мальном режиме или в режиме внешних к. з. протекает разность рабочих (или аварийных) токов начала и конца за­щищаемой электроустановки, а при повреждениях в зоне — сумма аварийных токов (или один из них). Преимуществами этой защиты являются высокая чувствительность, селектив­ность, т. е. Свойство срабатывать только при повреждениях на защищаемом элементе, быстродействие. Принципиальные схемы дифференциальных защит описаны в [9].

На рис. 5.3 приведена схема защиты электродвигателя на­пряжением 3—10 кВ мощностью менее 2 МВт на оперативном переменном токе. Схема предусматривает применение для управления двигателей привода ППМ-10, имеющего четыре отключающие катушки: реле мгновенного действия РТМ1, РТМ2, реле напряжения РНВ с выдержкой времени и электро­магнит дистанционного отключения ЭО. В качестве источников оперативного тока используются трансформаторы тока для защиты от междуфазных к. з. и трансформаторы напряжения для остальных защит.

Защита от междуфазных коротких замыканий выполнена в виде двухфазной двухрелейной токовой отсечки с использо­ванием реле прямого действия.

Защита от однофазных замыканий на землю осуществля­ется при помощи трансформатора тока ТАЗ и реле тока 8. Трансформатор тока ТАЗ установлен на питающем двигатель кабеле, что приводит к мгновенному отключению двигателя при замыканиях на землю кабеля. Учитывая, что собственная емкость кабелей для двигателей до 5000 кВт невелика, такое решение, не снижая чувствительности и быстродействия за­щиты, обеспечивает значительный экономический эффект, так как отпадает необходимость прокладки специального конт­рольного кабеля к двигателю только для защиты от замыка­ний на землю.

Защита от перегрузки (элементы ТА2 и реле 7) в зависи­мости от положения перемычки может действовать на сигнал, на разгрузку или через указательное реле 12 и промежуточное реле 9 на отключение двигателя. Эта же схема обеспечивает защиту синхронных двигателей от асинхронного режима. Но если асинхронный режим сопровождается снижением напря­жения, схема может отказать в действии из-за малого опера­тивного тока (напряжения). В этом случае отключение двига­теля происходит от защиты минимального напряжения, которая осуществляется с помощью реле РНВ, подключенного к транс­форматору напряжения. Чтобы предотвратить ложные дейст­вия реле при повреждениях цепи трансформатора напряжения, защита выполняется групповой, охватывающей до четырех дви­гателей, питающихся от шин данной секции распределитель­ного устройства.

Когда двухрелейная отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется двухфазная двухрелейная диф­ференциальная отсечка, показанная на рис. 5.3 штриховой линией. При таком выполнении защиты реле перегрузки 7 включается в рассечку нулевого провода второго комплекта трансформатора тока ТА2, питающего измерительные приборы (на схеме не показано). Это делается для повышения чувст­вительности дифференциальной отсечки за счет снижения то­ков небаланса в нормальном режиме.

На рис. 5.4 приведена схема защиты трансформатора мощ­ностью до 40 MB *А на оперативном переменном токе.

В качестве защиты от междуфазных к. з. принята схема дифференциальной защиты в трехфазном двухрелейном испол­нении с применением реле РТМ1, РТМ2 (при коэффициенте чувствительности менее двух применяют реле РНТ). При сра­батывании защиты подается импульс на включение короткозамыкателя КЗ, создающего на стороне высшего напряжения (ВН) трансформатора искусственное короткое замыкание, под действием которого защиты, установленные на питающей под­станции, срабатывают и отключают линию. После отключения линии отделитель ОД поврежденного трансформатора отклю­чается, отсоединял его от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь устройством АПВ. Следует указать, что ПУЭ рекомендуют установку дифференциальной защиты для трансформаторов мощностью 6,3 MB-А и выше.

Защита от внутренних повреждений в трансформаторе (вит-ковых и междуфазных замыканий) осуществляется газовым реле Г. Газовая защита, действующая на сигнал и на отклю­чение, обязательна для трансформаторов мощностью 6,3 MB-А и выше, а также для внутрицеховых понижающих трансфор­маторов мощностью 630 кВ-А и выше. Для трансформаторов мощностью 1—4 MB-А газовая защита устанавливается только при отсутствии дифференциальной или максимальной токовой защиты с выдержкой времени 0,5—1 с.

Защита от токов в обмотках, обусловленных внешними к. з., осуществлена реле РТВ1 и РТВ2. Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока нагрузки в наиболее тя­желом режиме работы трансформатора (самозапуск двигате­лей, аварийная перегрузка и др.).

Защита от перегрузки осуществлена токовым реле с огра­ниченно зависимой характеристикой. Защита действует на сигнал или на отключение с выдержкой времени, которая на ступень больше выдержки времени максимальной токовой защиты от сверхтоков при внешних к. з.

Для трансформаторов меньшей мощности последние две защиты обычно объединяются. Для трансформаторов мощ­ностью менее 6,3 MB • А защиты выполняются в зависимости от установки на стороне ВН высоковольтных выключателей нагрузки или предохранителей. Схемы защит для трансформа­торов с выключателями и без них приведены в [8].

Согласно ПУЭ, для линий напряжением 3—10 кВ с малым током замыкания на землю должны предусматриваться за­щиты от многофазных к. з. и однофазных замыканий на землю.

Для кабельных линий, подверженных систематическим пе­регрузкам, допускается выполнение защиты от перегрузки, действующей в зависимости от вероятности и величины пере­грузки, периодичности осмотра и ответственности электроуста­новки на сигнал или отключение. Защита от многофазных за­мыканий на одиночных линиях в радиальных сетях с односторонним питанием должна предусматриваться только с питающей стороны и выполняться в виде максимальной то­ковой защиты со ступенчатой настройкой выдержек времени в сочетании с токовыми отсечками.

Защита от однофазных замыканий на землю должна уста­навливаться с действием:

на сигнал, когда при помощи устройств контроля изоля­ции и поочередного отключения присоединений может быть обеспечено достаточно быстрое отключение места повреж­дения;

на отключение (по всей электрически связанной сети), когда это необходимо по условиям техники безопасности.

Допускается также выполне­ние защиты от замыканий на землю с действием на отключе­ние на тех линиях, отключение которых не прекращает питание электроустановок и потребите­лей, имеющих двухстороннее питание или автоматическое включение резерва (АВР).

Защита от однофазных замы­каний на землю, как правило, выполняется с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности. Схемы за­щит от однофазных замыканий на землю приведены в [8, 9].

Конденсаторные батареи на­пряжением 6 кВ на ГПП дол­жны быть оснащены защитой от междуфазных к. з. и при необ­ходимости — защитой от одно­фазных замыканий на землю.

Защита от междуфазных к. з. отдельных батарей конденсаторов

осуществляется предохранителями, а всей установки кон­денсаторов—максимальной токовой отсечкой с применением реле РТМ (рис. 5.5). Двухрелейное исполнение защиты приме­няют только в тех случаях, когда мощность источника питания соизмерима с мощностью самой батареи.