Марка • Оборудование

МЕХАНОТРОНИКА:
Двойные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.
Селективная дистанционная защита

Открыть в формате PDF

Михаил Пирогов, заместитель генерального конструктора, начальник отдела РЗА
Евгений Илюхин, главный специалист отдела РЗА
ООО «НТЦ «Механотроника», г. Санкт-Петербург

В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух разных точках сети. В этих случаях желательно отключить не оба места повреждения, а только одно.
Селективный вариант дистанционной защиты от двойных замыканий предлагают специалисты НТЦ «Механотроника».

В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух разных точках сети. В этих случаях желательно отключить не оба места повреждения, а только одно. Селективный вариант дистанционной защиты от двойных замыканий предлагают специалисты НТЦ «Механотроника».

Согласно действующей редакции ПУЭ [1] для защиты от многофазных замыканий воздушных и кабельных линий в сетях с изолированной нейтралью следует предусматривать двухфазное двухрелейное выполнение защиты. При включении защиты в одни и те же фазы по всей сети такая реализация защиты в большинстве случаев обеспечивает отключение только одного места повреждения при двойном замыкании на землю.

Выполнение трехрелейной схемы допускается в целях повышения чувствительности защиты [1].

После ликвидации двойного замыкания сеть остается в работе с однофазным замыканием на землю. Такой принцип работы защиты позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей.

Тем не менее может произойти отключение двойного замыкания на землю в двух местах, если поврежденными окажутся фазы, на токи которых включены устройства релейной защиты сети. Большая часть потребителей может остаться без электроэнергии.

Для устранения этого недостатка НТЦ «Механотроника» предлагает использовать трехфазную трехрелейную схему защиты, фазные органы которой обладают индивидуальными выдержками времени. Данный принцип использован в дистанционной защите от двойных замыканий на землю в блоках БМРЗ-152-КСЗ.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ

Реле сопротивления дистанционной защиты блока БМРЗ-152-КСЗ включены на междуфазные напряжения и разность соответствующих фазных токов. При появлении тока нулевой последовательности, всегда возникающего на участке между точками замыкания на землю, происходит автоматическое переключение работы алгоритма защиты на реле сопротивления, включенные по схеме с токовой компенсацией.

Сопротивление контуров «фаза–земля» рассчитывается при этом по формуле [2]:

,

где Z_Ф0 – сопротивление контура «фаза–земля», Ом;
Û_Ф0 – фазное напряжение контура, В;
Î_Ф – фазный ток контура, А;
k_КОМП – коэффициент компенсации тока нулевой последовательности;
Î₀ – ток нулевой последовательности, А.

Отключение только одного места повреждения при двойном замыкании на землю обеспечивается наличием собственной выдержки времени для каждого контура всех ступеней дистанционной защиты от двойных замыканий на землю.

Данная возможность реализована с помощью выдержек времени защиты [3]: выдержек времени контуров (Т_А0, Т_В0, Т_С0) и выдержек времени ступеней (Т₁, Т₂). Суммарная выдержка времени соответствующего контура и соответствующей ступени определяет время срабатывания защиты. Таким образом, селективность действия защиты зависит от правильности выбора выдержек времени защиты.

Выдержки времени контуров Т_А0, Т_В0, Т_С0 следует выбирать так, чтобы они отличались друг от друга не менее чем на ступень селективности.

Выдержка времени второй ступени защиты Т₂ должна быть больше суммы выдержки времени первой ступени Т₁ и максимальной из выдержек времени контуров Т_А0, Т_В0, Т_С0 не менее чем на ступень селективности.

Значения соответствующих выдержек времени защиты должны быть одинаковыми во всей защищаемой сети. При этом необходимо принять во внимание, что маркировка фаз на различных подстанциях сети может отличаться.

ПРИМЕР

Рассмотрим работу защиты при двойных замыканиях в сети, схема которой приведена на рис. 1 (питание осуществляется со стороны ПС1).

Рис.1. Двойное замыкание на землю

Выдержки времени защит от двойных замыканий на землю имеют следующие значения: Т_А0 = 0, Т_В0 = 0,3 с, Т_С0 = 0,6 с, Т₁ = 0, Т₂ = 0,9 с, что удовлетворяет условиям обеспечения селективной работы защиты.

При возникновении двойного замыкания на землю в точках К1 и К2 в зонах действия первых ступеней защит КСЗ-1 и КСЗ-2 произойдет пуск обеих защит. С выдержкой времени Т_В0 = 0,3 с (Т₁= 0) сработает защита КСЗ-2 на отключение линии ВЛ2 со стороны ПС2. После этого произойдет возврат защиты КСЗ-1.

В результате ликвидации двойного замыкания на землю сеть останется в работе с однофазным замыканием на землю. Питание потребителей ПС2, за исключением ВЛ2, сохраняется.

При возникновении двойного замыкания на землю в точках К1 и К3 в зонах действия первой ступени защиты КСЗ-1 и второй ступени защиты КСЗ-2 произойдет пуск обеих защит. С выдержкой времени Т_С0 = 0,6 с (Т₁ = 0) сработает защита КСЗ-1 на отключение линии ВЛ1 со стороны ПС1. После этого произойдет возврат защиты КСЗ-2 (выдержка времени КСЗ-2 составляет 1,2 с).

При наличии дополнительного питания ПС2 все потребители ПС2 и ПС3 сохранят питание.

Аналогичным образом нетрудно проанализировать любые другие комбинации замыканий на землю в рассматриваемой сети, приводящие к протеканию значительного тока нулевой последовательности через ПС2. Во всех случаях результат работы защиты будет соответствовать одному из двух рассмотренных вариантов.

УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Дополнительно стоит отметить тот факт, что дистанционная защита линии напряжением 35 кВ выполнена на той же аппаратной платформе, что и защиты, устанавливаемые на вводных и секционных выключателях, высоковольтных электродвигателях, устройствах компенсации реактивной мощности, отходящих линиях на напряжение 6–35 кВ.

Различие устройств данной серии определяется лишь программным обеспечением. Использование решений на базе БМРЗ-152 позволяет сократить до минимума количество устройств, находящихся в резерве. Кроме того, на базе БМРЗ-152 может быть выполнена общесекционная автоматика по частоте и напряжению, а также автоматика регулирования напряжения трансформатора.

Алгоритм дистанционной защиты от двойных замыканий на землю блока БМРЗ-152-КСЗ, использующий трехфазную трехрелейную схему защиты, позволяет значительно повысить надежность электроснабжения потребителей, обладают понятными принципами работы и выбора уставок защиты.