Надежность электроснабжения

В городских сетях напряжением 6–10 кВ после определения поврежденного направления при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) осуществляется поиск земли, который занимает продолжительное время. При поиске повреждения в кабельных сетях возможен переход ОЗЗ в двойное или многоместное замыкание на землю.
Принципы действия защит от ОЗЗ во многих случаях не удовлетворяют требованиям чувствительности и селективности, считают наши украинские авторы и предлагают способы определения поврежденного участка при ОЗЗ и его автоматического отделения при коротких замыканиях.

СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ
ПОВРЕЖДЕННОГО УЧАСТКА В ГОРОДСКИХ СЕТЯХ 6–10 кВ

Альфред Манилов, Андрей Барна, инженеры ОАО ПТИ «Киеворгстрой», г. Киев, Украина

Компенсация емкостных токов создает проблему выполнения защиты от ОЗЗ в сетях 6–10 кВ. Выполнение простых токовых защит от ОЗЗ, реагирующих на установившиеся токи, вызывает определенные трудности: при полной компенсации емкостного тока отличить поврежденное присоединение от неповрежденных невозможно ни по модулям токов, ни по фазовым сдвигам. Для обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ часто выполняется расстройка полной компенсации емкостных токов до более допустимых значений. Однако такая расстройка может привести к расширению аварийных исходов и выходу из строя трансформаторов напряжения из-за вспышек феррорезонанса, а также к существенному повышению напряжения на поврежденных и неповрежденных фазах.

В сетях с глухозаземленной нейтралью проблемы определения поврежденной линии нет. В этих сетях при однофазном коротком замыкании (ОКЗ) срабатывают токовые реле с действием на отключение линии.
Для обеспечения чувствительности и селективности защиты от ОЗЗ необходимо увеличить ток в месте повреждения. В сетях с изолированной нейтралью это может быть осуществлено путем кратковременного подключения трансформатора заземления нейтрали (ТЗН) к сборным шинам при возникновении ОЗЗ [1, 2]. В сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР), увеличение тока может быть осуществлено путем кратковременного включения низковольтного резистора R (рис. 1), который через контактор подключен к вторичной обмотке ДГР [3].

Рис. 1. Отделение поврежденного участка городской сети 6–10 кВ.

ЗАЩИТА ОТ ОЗЗ

Для выполнения защиты от ОЗЗ с целью определения места поврежденного участка необходимо на отходящих линиях ТП установить трансформаторы тока TA2 N – TA7 N нулевой последовательности, к которым подключить токовое реле.

Схема работает следующим образом. При ОЗЗ в точке К3 срабатывают защиты № 1 – № 3 с действием на сигнал. Срабатывание защиты № 4 свидетельствует об ОЗЗ на участке В–Г.

Сопротивление заземляющего устройства подстанции должно удовлетворять требованиям к допустимому току и напряжению прикосновения, которое состоит из максимально допустимого напряжения на теле человека и напряжения на сопротивление току, стекающему с ног человека [4].

Отсутствие в настоящее время релейной защиты на ТП с действием на отключение при КЗ дает возможность существенно уменьшить выдержку времени максимальной токовой защиты (МТЗ) на выключателе QF1. При КЗ в трансформаторе отключаются предохранители.

Однако при КЗ на любом участке линии срабатывает МТЗ, отключая выключатель QF1. Неселективное отключение поврежденного участка может привести к значительному ущербу, нарушению функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, нормальной деятельности значительного количества жителей, нарушению технологического процесса промышленного предприятия. Поиск места повреждения может занять значительное время.

УСТАВКИ РЗА

Для отделения поврежденного участка представляется целесообразным предусмотреть релейную защиту на каждом участке без увеличения выдержки времени на питающей линии.

Для этого на участке А–Б предусматривается многоступенчатая дистанционная защита, на остальных участках – одноступенчатая. Необходимо предусмотреть пружинные приводы на выключателях нагрузки, трансформаторы тока в двух фазах в их цепях, трансформаторы напряжения. Зона действия одноступенчатых защит принимается равной 0,9 сопротивления линии.

При КЗ в точке К1 отключается выключатель QF1. При КЗ в зоне действия первой ступени дистанционной защиты участка А–Б АПВ блокируется, для чего зона срабатывания первой ступени дистанционной защиты принимается равной примерно 1,1 сопротивления линии. Оперативные цепи подключаются к источнику питания UG, включенному в цепь трансформаторов тока и силового трансформатора.

При КЗ в точке К2 вторая ступень дистанционной защиты и МТЗ участка А–Б действуют на отключение этого выключателя. Дистанционная защита поврежденного участка Б–В (В–Г) также срабатывает при КЗ на нем. Контакт выходного реле защиты KZ2 (KZ3) этого участка действует с выдержкой времени на размыкание. Это необходимо для обеспечения отключения выключателя нагрузки Q2 (Q4) после отключения выключателя QF1, что фиксируется токовым реле КА2 (КА3) поврежденного участка.

Устройство автоматического повторного включения (АПВ) при КЗ в точке К2 (К3) включает выключатель QF1.

ВЫВОДЫ

Для ускорения определения места повреждения при ОЗЗ целесообразно применение защиты от ОЗЗ на участках городских электрических сетей. При необходимости для обеспечения ее чувствительности целесообразно кратковременно увеличить активный ток.

Для повышения надежности электроснабжения представляется целесообразным автоматическое отделение поврежденного участка средствами релейной защиты после неселективного отключения питающей линии с последующим ее автоматическим включением.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Кужеков С.Л., Хнычев В.А., Корогот А.А., Шарапов А.Н., Шупиков А.А., Бураков И.В., Сенчуков А.А. Предотвращение многоместных повреждений кабельных линий 6–10 кВ средствами релейной защиты и электроавтоматики / Релейная защита и электроавтоматика энергосистем, 2010. Сборник докладов ХХ конференции. Москва: Научно-инженерное информационное агентство, 2010.
2. Кужеков С.Л., Хнычев В.А. Предотвращение многоместных повреждений КЛ 6–10 кВ. Автоматизация отключений при однофазных замыканиях на землю // Новости ЭлектроТехники. 2010. № 3(63) – 4(64).
3. Титенков С.С. Режимы заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ и организация релейной защиты от однофазных замыканий на землю // Энергоэксперт. 2010. № 2.
4. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. Изменения: 1988. М.: Госкомстандарт, 1982.