Токовая отсечка ЛЭП. Принцип действия, выбор параметров срабатывания.

Ответ: Токовая отсечка, селективная без выдержки времени.

Токовая отсечка защищает только часть обмотки трансформатора или часть линии электропередачи (рис. 1). Из этого определения и происходит, по-видимому, название “отсечка”, т.е. защита, охватывающая только часть элемента — отсек.

Селективность токовой отсечки мгновенного действия обеспечивается выбором ее тока срабатывания I_с.обольшим, чем максимальное значение тока КЗ при повреждении в конце защищаемой линии электропередачи (точки К3 и К5 на рис. 28) или на стороне НН защищаемого понижающего трансформатора (точка К3 на рис. 29):

(11)

Значения коэффициента надежности k_н для токовых отсечек без выдержки времени, установленных на линиях электропередачи и понижающих трансформаторах, приведены в табл. 8. Расчетные условия для токовых отсечек, установленных на генераторах и электродвигателях, рассмотрены в § 10.

Таблица 8

Значения коэффициента надежности k_н для токовых отсечек линий и трансформаторов.

При определении максимального значения тока КЗ при повреждении в конце линии электропередачи напряжением 35 кВ и ниже рассматривается трехфазное КЗ при работе питающей энергосистемы в максимальном режиме, при котором электрическое сопротивление энергосистемы является минимальным. Для линий 110 кВ и выше максимальное значение тока КЗ в выражении (11) может соответствовать однофазному КЗ на землю. При этом виде короткого замыкания на землю (фаз А или С) запускаются реле токовой отсечки, включенные на токи этих фаз (РТ4, РТ5 на рис. 7).

Определение максимального значения тока трехфазного КЗ за трансформатором с регулированием напряжения необходимо производить при таком положении регулятора напряжения, которое соответствует наименьшему сопротивлению трансформатора.

Кроме отстройки токовой отсечки от максимального значения тока КЗ по условию (11), необходимо обеспечить ее несрабатывание при бросках тока намагничивания (БТН) силовых трансформаторов. Эти броски тока возникают в момент включения под напряжение ненагруженного трансформатора и могут в первые несколько периодов превышать номинальный ток трансформатора в 5—7 раз. Однако выбор тока срабатывания отсечки трансформатора по условию (11), как правило, обеспечивает и отстройку отсечки от бросков тока намагничивания.

При расчете токовой отсечки линии электропередачи, по которой питается несколько трансформаторов, необходимо в соответствии с условием (11) обеспечить несрабатывание отсечки при КЗ за каждым из трансформаторов на ответвлениях от линии (если они имеются) и дополнительно проверить надежность несрабатывания отсечки при суммарном значении бросков тока намагничивания всех трансформа торов, подключенных как к защищаемой линии, так и к предыдущим линиям, если они одновременно включаются под напряжение. Условие отстройки отсечки от БТН бросков тока намагничивания трансформа торов имеет вид

(12)

где — сумма номинальных токов всех трансформаторов, которые могут одновременно включаться под напряжение по защищаемой линии; k_н — коэффициент надежности, значение которого зависит от времени срабатывания токовой отсечки; например, при выполнении отсечки на реле РТМ, собственное время срабатывания которых может составлять всего лишь один период (20 мс), следует принимать наибольшее значение k_н ≥ 5, а при выполнении отсечки по схеме с промежуточными реле (рис. 5 или 13) принимается меньшее значение k_н ≈ 3 - 4, поскольку суммарное время срабатывания максимального реле тока и промежуточного реле этих схем составляет около 5 периодов (100 мс) и значение бросков тока намагничивания за это время заметно снижается.

На линиях 10 и 6 кВ с трансформаторами на ответвлениях, которые защищаются плавкими предохранителями (например, типа ПКТ-10), в условии (11) значение должно соответствовать току трехфазного К3 за наиболее мощным из трансформаторов. Далее следует определить время плавления вставок предохранителей этого трансформатора при расчетном токе КЗ, равном току срабатывания отсечки, выбранному из условий (11) и (12). Для учета допускаемого стандартом разброса времятоковых характеристик плавких предохранителей ПКТ следует значение этого тока уменьшить на 20%: . Если время плавления t_пл ^≤0,1 с, то отсечка с таким током срабатывания может быть использована, но при условии, что эащищаемая линия имеет устройство автоматического повторного включения (АП В). Если t_пл ^≥ 0,1 с, то следует либо увеличить ток срабатывания отсечки до такого значения, при котором обеспечивается расплавление вставок предохранителей до момента отключения защищаемой линии, т.е. не более 0,1 с, либо увеличить время срабатывания отсечки.

Чувствительность токовых отсечек оценивается коэффициентом чувствительности, требуемые значения которых указаны в Правилах [1], а также величиной (протяженностью) защищаемой части линии электропередачи. Коэффициент чувствительности определяется по выражениям (2) и (9).

Для токовых отсечек, устанавливаемых на понижающих трансформаторах и выполняющих функции основной быстродействующей токовой защиты (при отсутствии дифференциальной защиты), чувствительность определяется по току наиболее неблагоприятного вида повреждения — как правило, двухфазного К3 на выводах ВН трансформатора (точка К2 на рис. 29) в минимальном, но реально возможном режиме работы энергосистемы. Значение коэффициента чувствительности должно быть около 2,0 [1]. Такие же требования существуют для токовых отсечек на блоках линия — трансформатор (рис. 29).

Для токовых отсечек без выдержки времени, устанавливаемых на линиях электропередачи и выполняющих функции дополнительных защит (рис. 28), коэффициент чувствительности должен быть около 1,2 при КЗ в месте установки отсечки в наиболее благоприятном по условию чувствительности режиме [1].

Коэффициент чувствительности токовых отсечек, выполненных на реле прямого действия типа РТМ (рис. 11, а), должен проверяться с учетом действительного значения токовой погрешности трансформаторов тока, если оно превосходит 10%. Для токовых отсечек, выполненных на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения ЭО (рис. 12 или 13), чувствительность определяется как для режима до дешунтирования ЭО, так и для режима после дешунтирования ЭО, если после дешунтирования ЭО токовая погрешность трансформаторов тока превышает 10%. Это необходимо для того, чтобы убедиться в невозможности возврата дешунтирующих реле из-за уменьшения тока, хотя для конкретных дешунтирующих реле типа РТ-85 и РП-341 возврат маловероятен даже при максимально возможных значениях токовой погрешности 70—80% из-за низких значений коэффициента возврата этих реле. Кроме того, должны быть определены коэффициенты чувствительности для электромагнитов отключения (или включения) и, при необходимости, для реле времени типа РВМ-12 (РВМ-13) и промежуточных реле типа РП-341.

Для оценки эффективности токовой отсечки, установленной на линии электропередачи, полезно определить зону действия отсечки в процентах от всей длины линии. Протяженность зоны действия отсечки зависит от характера изменения расчетных значений тока при перемещении точки КЗ вдоль защищаемой линии. По нескольким значениям тока КЗ строится кривая спада тока (рис. 28). Могут быть построены две кривые: для трехфазных КЗ в максимальном режиме работы энергосистемы и для двухфазных КЗ в минимальном режиме. Кривые достаточно точно строятся по трем значениям токов: при КЗ в начале, середине и в конце линии, далее проводится горизонтальная прямая, ордината которой соответствует большему значению тока срабатывания отсечки, выбранному по выражениям (11) и (12). Абсцисса точки пересечения горизонтальной прямой с кривой спада тока КЗ соответствует длине зоны действия отсечки в выбранном режиме работы питающей энергосистемы и при выбранном виде КЗ. Приведенный пример построения кривых тока КЗ (первичного) и определения зоны действия отсечки по первичному значению ее тока срабатывания является правильным лишь при условии, что погрешность трансформаторов тока не превышает 10%. С увеличением погрешности трансформаторов тока зона действия отсечки уменьшается.

Как видно из примера графического определения зон действия отсечек (рис. 28), протяженность этих зон может быть весьма значительной: примерно 70% длины линии Л1 и около 50% длины линии Л2. Надо отметить, что Правилами [1] длина зоны действия отсечки не регламентируется.