6.5.Максимальная токовая защита от замыканий на землю

6.5.1.Особенности выполнения защит

1. Выбор схем максимальной токовой защиты нулевой после­довательности на сторонах с эффективно заземленной нейтралью зависит от типа защищаемого оборудования (трансформатор или автотрансформатор) и схемы подключения объекта на стороне высшего напряжения (сборные шины, четырехугольник, мостик).

2. Для трансформаторов МТЗ от замыканий на землю устанавливается на стороне ВН только при наличии двухстороннего питания и выполняется одноступенчатой. Защита подключается к трансформатору тока установленного в нейтрали трансформатора и действует на отключение с двумя выдержками времени: с первой – отключается выключатель стороны ВН, со второй – все выключатели трансформатора.

3. Для автотрансформаторов МТЗ от замыканий на землю устанавливается на сторонах ВН и СН и подключается, как правило, к трансформаторам тока, встроенным во втулки на сторонах ВН и СН автотрансформаторов. На стороне СН защита выполнена трехступенчатой и направленной в сторону отходящих линий сети СН. Каждая ступень действует на отключение с двумя выдержками времени: с первой – отключается выключатель стороны СН, со второй – все выключатели автотрансформатора. На стороне ВН при наличии сборных шин или многоугольника защита также выполняется трехступенчатой и направленной в сторону отходящих линий сети ВН, т.е. аналогично защите стороны СН. При наличии на стороне ВН схемы мостика МТЗ от замыканий на землю на стороне ВН выполняется одноступенчатой и ненаправленной.

Токовые органы третьих ступеней земляных защит совместно с реле контроля непереключения фаз образует защиту от неполнофазного режима автотрансформатора.

При выводе из работы защит шин СН или ВН вводится оперативное ускорение по времени первой (или второй) ступеней защит от замыканий на землю. Защита действует последовательно на разделение систем (секций) шин, отключение выключателя на стороне установки защиты и отключение всех выключателей автотрансформатора.

6.5.2.Расчет уставок срабатывания

При расчете уставок максимальных токовых защит от замыканий на землю используются те же подходы, что и при выборе уставок вторых и третьих ступеней земляных защит линии с эффективно заземленной нейтралью (§ 2.3). Обязательное заземление нейтралей автотрансформаторов ухудшает связь по нулевой последовательности между сетями СН и ВН, что позволяет выполнить земляные защиты селективными по отношению к сетям смежных напряжений СН и СН.

1. Ток срабатывания первой ступени защиты выбирается по большему из двух условий:

а) согласование с уставками первых (вторых) ступеней защит от замыканий на землю отходящих линий данной стороны автотрансформатора (защиты 1, 2 с защитами 5, 6; защиты 3, 4 с защитами 7, 8, рис.36);

б) отстройка от тока 3I₀ неполнофазного режима сети.

Рис.36. Расчетные условия для выбора уставок МТЗ от замыканий

на землю для автотрансформаторов

Согласование с защитами смежных линий производится как:

(6.78)

где к_з = 1,1 – коэффициент запаса по избирательности; – уставки срабатывания первых (вторых) ступеней земляных защит отходящих линий; к_токАТ = 3I_{0 АТ}/3I_{0 з.см} – коэффициент токораспределения равный отношению тока нулевой последовательности, протекающего по стороне автотрансформатора, для которой выбирается уставка, к току нулевой последовательности защиты, с которой производится согласование, при КЗ в конце зоны действия этой ступени.

При нескольких отходящих линиях от шин данной стороны автотрансформатора согласование производится с защитой каждой линии в режимах, когда значение к_ток.АТ наибольшее значение. Из всех полученных по (6.78) значений тока срабатывания защиты в качестве расчетного принимается наибольшее.

Отстройка от тока неполнофазного режима линий или из-за цикла ОАПВ на смежных линиях производится как

(6.79)

где к_з – коэффициент запаса по избирательности, принимается равным 1,3 при напряжении сети 110-220 кВ и 1,4-1,5 при напряжении 330-500 кВ. – определяется расчетом по схемам замещения в соответствующем режиме.

При выполнении курсового проекта можно принять, что отстройка от цикла ОАПВ обеспечивается по времени срабатывания защиты, а ток неполнофазного режима принять приближенно равным 0,75I_нагр линии, работающей в неполнофазном режиме.

2. Ток срабатывания второй ступени защиты согласуется по (6.78) со вторыми (третьими) ступенями земляных защит смежных линий, проверяется по условию (6.79) и должен быть отстроен от тока небаланса на выходе фильтра токов нулевой последовательности при трехфазном КЗ на стороне НН автотрансформатора с учетом нагрузочного режима

(6.80)

где к_з = 1,25 – коэффициент запаса по избирательности; к_в – коэффициент возврата реле (РТ-40 – 0,8; РНТ-560 – 0,6); к_нб – коэффициент небаланса фильтра, принимается равным 0,05 при кратности тока КЗ равной 3, и 0,1 при больших кратностях; I_{КЗ расч} – ток в месте установки защиты при трехфазном КЗ (асинхронном ходе, качаниях) в расчетном режиме; – ток нулевой последовательности, обусловленный возможной работой линий в неполнофазном режиме.

При выполнении учебного проекта можно принять, что отстройка от тока качаний, асинхронного хода и неполнофазного режима в цикле ОАПВ выполнена по времени ( ).

3. Ток срабатывания третьей ступени защиты согласуется по (6.78) с третьими (четвертыми) ступенями земляных защит смежных линий и отстраивается по (6.80) от тока небаланса на выходе фильтра при трехфазном КЗ на стороне НН автотрансформатора.

4. Ток срабатывания ускоряемой ступени земляной защиты должен быть отстроен от броска намагничивающего тока автотрансформатора в режиме разновременного включения фаз выключателя (см.п.2.3.4).

5. Выдержка времени первой, второй и третьей ступеней защиты принимается на ступень селективности t = 0,5 с больше выдержек времени тех защит, с которыми производится согласование.

6. Чувствительность защиты проверяется в минимальном режиме при однофазном металлическом КЗ

(6.81)

Для первой и второй ступеней защит чувствительность (к_ч  1,3-1,5) проверяется при КЗ на шинах в месте установки защиты (для защит 1, 2 точка К1; для защит 3, 4 точка К2, рис.36), при условии, что выбранные уставки срабатывания обеспечивают чувствительность земляных защит в сети смежного напряжения.

Для третьей ступени защиты чувствительность (к_ч  1,2) проверяется при однофазных замыканиях на землю в конце смежных линий (для защит 1, 2 точки К3, К4; для защит 3, 4 точки К5, К6, рис.36).