9.4. Защита воздушных и кабельных линий

В соответствии с требованиями ПУЭ объем устройств релейной защиты линий электропередачи определяется уровнем номинальных напряжений.

Для линий 6-35кВ с изолированной нейтралью предусматриваются защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю. Защиту от многофазных замыканий выполняют в двухфазном исполнении (фазы А, С).

На одноцепных линиях с односторонним питанием устанавливают двухступенчатую защиту: I степень - токовая отсечка. II сту­пень - МТЗ. Максимальная токовая защита может выполняться одно-, двух- или трехрелейной в зависимости от требований чувствитель­ности и надежности.

МТЗ отстраивается от максимального тока нагрузки с учетом возможного его увеличения, обусловленного самозапуском электрод­вигателей. Ток срабатывания защиты

где Кн - коэффициент надежности, учитывает погрешности ре­ле, принимается

Кн=1.1 - 1.2;

Кв - коэффициент возврата, для реле токовых защит

Кв=0,8- 0,85;

Кз - коэффициент запуска Кз= 2 - 3;

Iн.макс - ток нагрузки максимальный.

Ток срабатывания реле:

где Ксх - коэффициент схемы;

- коэффициент трансформации трансформатора тока. Максимальный ток нагрузки определяется с учетом возможного увеличения нагрузки, возникающего в результате нарушения нормаль­ной схемы сети, например, отключение параллельной линии и т. п.

Ток срабатывания, выбранный по условию отстройки от нагрузки, проверяется по условию чувствительности защиты. Коэффициент чувствительности

где - минимальный ток двухфазного КЗ в конце защищаемой линии.

Значение коэффициента чувствительности принимается для основ­ных защит

Кч=1.5, для резервных защит Кч=1,2.

Зона действия МТЗ должна охватывать защищаемую линию и сле­дующий за ней второй участок сети.

Селективность действия смежных МТЗ достигается путем согласо­вания их срабатывания во времени по ступенчатому принципу. На практике ступень времени или ступень селективности для защит с независимой выдержкой времени может быть принята 0,35 - 0,6 с, для защит с зависимой или ограниченно-зависимой выдержкой време­ни - 0.6 - 1,0 с U5].

Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного дейст­вия и отсечки с выдержкой времени (0,3 - 0,6 с.).

Селективность токовых отсечек достигается за счет ограничения зоны их действия. Применение отсечки считав; я эффективным, 'если ее рабочая зона охватывает не менее 20% длины защищаемой линии

Ток срабатывания отсечки

где Кн - коэффициент надежности;

Iк.макс - максимально возможный ток КЗ в начале смежного участка сети.

Чувствительность отсечки характеризуется коэффициентом чувст­вительности

где 1к.мин - минимальный ток КЗ в начале защищаемого участка.

На линиях, защищенных от перенапряжений трубчатыми разрядни­ками, отсечка может ложно срабатывать при их действии. Для исклю­чения возможности ложного срабатывания в схему отсечки включает­ся промежуточное реле, время действия которого составляет 0,06 - 0.08 с.

Из рассмотренного ваш. можно заключить, что отсечка без вы­держки времени защищает только часть линии. ;Чтобы выполнить защи­ту всей линии, совместно с мгновенной отсечкой применяется токо­вая отсечка с выдержкой времени. Такой комплект носит название двухступенчатой защиты.

Двухступенчатая защита обладает тем недостатком, что она не резервирует защиту смежного участка по всей длине. Для обеспече­ния резервирования двухступенчатую защиту дополняют на каждом участке максимальной токовой защитой, которая согласуется по сту­пенчатому графику. Такой комплект защит носит название трех­ступенчатой защиты. Она удовлетворяет всем тре­бованиям резервирования и во многих случаях успешно заменяет бо­лее сложные защиты.

На линиях с двухсторонним питанием, а также на линиях, вхо­дящих в кольцевую сеть применяют те же защиты, а при необходимос­ти их выполняют направленными.

Если указанные защиты не удовлетворяют требованиям чувстви­тельности или условиям применения, то для защиты от многофазных замыканий могут быть установлены дистанционная или дифференциаль­ная защита. В этом случае в качестве резервной устанавливают мак­симальную токовую защиту.

Защита от однофазных замыканий на землю выполняется, как правило, с использованием трансформаторов тока нулевой последова­тельности, и действует от емкостного тока на сигнал. Защита на отключение (вторая ступень) применяется только в тех случаях, когда это необходимо по технике безопасности и на предприятиях нефтяной и газовой промышленности не применяется.

Линии напряжением 110 кВ и выше выпол­няются с заземленной нейтралью. Для линий 110-500 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю.

В качестве основных защит от многофазных КЗ одиночных линий с односторонним питанием применяют, как правило, отсечки по току и напряжению без выдержки и/и с выдержкой времени, а в качестве резервных - НТЗ. согласованные во времени по ступенчатому принци­пу селективности со смежными защитами.

Указанные защиты рекомендуется применять также в радиальных сетях с двухсторонним питанием и кольцевых сетях. При недостаточ­ной чувствительности и селективности отсечек по току и напряже­нию в сложных сетях в качестве основных применяют дистанционные зашиты. В этом случае дополнительной защитой является токовая от­сечка.

Если указанные защиты не удовлетворяют требованиям быстро­действия, то в качестве основной могут применяться высокочастот­ная или продольная и поперечная дифференциальные защиты.

Защита от однофазных КЗ может быть осуществлена основными токовыми защитами от многофазных замыканий. В тех случаях, когда требуется повысить чувствительность или уменьшить выдержки време­ни отключения, предусматривается максимальная токовая защита ну­левой последовательности.

Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу и нарастает от конца линии в сторону расположения головной питаю­щей подстанции.