А. Булычев - Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

Здесь C W1= 0,047 мкФ — емкость кабельной линии W1, значение которой получено путем умножения удельной емкости кабеля [9] на длину линии (0,2 км); С м= 0,085 мкФ — емкость обмоток статора электродвигателя (табл. П9.1).

Таблица 2.2

Если в рассматриваемой электрической сети имеются крупные электродвигатели, емкости фаз которых неизвестны, то приближенное значение составляющей емкостного тока (Т СМ), определяемой обмотками электродвигателя (при внешнем замыкании на землю), можно получить с помощью эмпирических формул [5]:

I СМ ≈ 0,017 × S НМ(при номинальном напряжении 6 кВ);

I СМ ≈ 0,03 × S НМ(при номинальном напряжении 10 кВ).

Здесь S НМ= Р НМ/(cos φ Н × η Н) — полная номинальная мощность электродвигателя (МВА); Р НМ— номинальная активная мощность электродвигателя (МВт); cos φ Н × η Н— номинальный коэффициент мощности и номинальный к.п.д. электродвигателя соответственно.

Первичный ток срабатывания защиты:

I СЗ W1= 1,2 × 2,5 × 0,7 = 2,1 А.

Коэффициент чувствительности защиты:

k ЧW1= ( I CW − I Сw1)/ I СЗW1= (27,4 — 0,7) / 2,1 = 12,7 > 1,25.

Требования по чувствительности защиты выполняются.

Ток срабатывания защиты, установленной на втором присоединении (линия магистрального типа, протяженность которой может изменяться), определяется так:

I CЗW2 k З k БР I CW2.

Значения коэффициентов (для реализации на реле типа РТЗ-51 и ТТ нулевой последовательности типа ТЗЛМ): k З= 1,2; k БР= 2,5.

Емкостной ток второго присоединения определяется суммарной емкостью отдельных участков кабельной линии:

Здесь C W2.1= 0,17 мкФ; C W2.2= 0,23 мкФ; C W2.3= 0,24 мкФ — емкости отдельных участков кабельной линии W2, значения которых получены путем умножения удельной емкости кабеля на длину участка линии [9].

Тогда первичный ток срабатывания защиты:

I CЗW2= 1,2 × 2,5 × 3,5 = 10,5 А.

Коэффициент чувствительности защиты:

k ЧW2= ( I CW − I CW2) / I СЗW2= (27,4 − 3,5) / 10,5 = 2,27 > 1,25

Требования по чувствительности выполняются.

Защита от однофазных замыканий на землю, способная действовать селективно, в электрических сетях с резистивным заземлением нейтрали может быть выполнена по принципу контроля тока нулевой последовательности в присоединениях (так же как и в сетях с изолированной нейтралью).

Методика выбора параметров срабатывания защит от однофазных замыканий на землю, устанавливаемых в сетях этого типа, определяется их особенностями.

Выбор тока срабатывания защит (так же как и защит, устанавливаемых в сетях с изолированной нейтралью) производится по условию отстройки от собственного тока присоединения при внешнем замыкании (этот ток равен емкостному току присоединения, как и в сети с изолированной нейтралью):

I СЗ> I СПР; I СЗ= k З k БР I СПР.

Однако значения коэффициента отстройки от бросков емкостного тока могут находиться в диапазоне от 1 до 1,5, что позволяет приблизить токи срабатывания к значениям I СПР. Это обусловлено сравнительно низким уровнем броска тока при внешних однофазных замыканиях на землю в сетях с резистивным заземлением нейтрали [5].

При низкоомном заземлении нейтрали активная составляющая тока в месте повреждения и в месте установки защиты на поврежденном присоединении значительно больше емкостной составляющей. Емкостной составляющей тока можно пренебречь и считать, что защита реагирует на активную составляющую контролируемого тока. Тогда коэффициент чувствительности защиты можно определить так:

k ЧWK= I RW/ I СЗWК.

Здесь I RW= Е ф/ R N— активная составляющая тока в месте установки защиты на поврежденном присоединении; Е ф— действующее значение фазной э.д.с. сети; R N— сопротивление заземляющего резистора; I СЗWК— ток срабатывания защиты, установленной на присоединении с номером К.

Если учесть, что ток при повреждении на контролируемом присоединении в этих сетях составляет несколько десятков ампер (определяется параметрами заземляющего резистора), то можно получить значительно более высокую чувствительность защиты от однофазных замыканий на землю, чем в сетях с изолированной нейтралью.

Пример

Пусть имеется электрическая сеть 10 кВ (рис. 2.37) с резистивным заземлением нейтрали. Основные параметры сети приведены в табл. 2.3. Требуется определить параметры срабатывания защит, установленных на первом и втором присоединениях, как и в предыдущем примере.

Ток срабатывания защиты, установленной на первом присоединении (питание электродвигателя), определяется так:

I СЗW1= k З k БР I СW1.

При реализации защиты на основе реле типа РТЗ-51 и ТТ нулевой последовательности типа ТЗЛМ можно принять: k З= 1,2;

Емкостной ток первого присоединения, определяемый суммарной емкостью кабельной линии и обмотки статора электродвигателя (табл. 2.3): I СW1= 0,7 А.

Таблица 2.3

Первичный ток срабатывания защиты: I СЗW1= 1,2 × 1,25 × 0,7 = = 1,05 А.

Коэффициент чувствительности защиты, установленной на первом присоединении:

k ЧW1= I RW/ I СЗW1= 57,8 / 1,05 = 55 > 1,25

Здесь I RW= Е Ф/ R N= 5,78 × 10 3/ 100 = 57,8 А. Требования по чувствительности выполняются.

Ток срабатывания защиты, установленной на втором присоединении:

I CЗW2= k З k БР I CW2.

Здесь можно принять следующие значения коэффициентов: k З= 1,2; k БР= 1,25. Емкостной ток второго присоединения (табл. 2.3) I СW2= 3,5 A.

Тогда первичный ток срабатывания защиты:

I СЗW2 = 1,2 × 1,25 × 3,5 = 5,25 А.

Коэффициент чувствительности защиты:

kЧW1 = I RW/ I СЗW2= 57,8 / 5,25 = 11 > 1,25.

Требования по чувствительности выполняются. Причем, как видно, чувствительность защит в сети с резистивным заземлением нейтрали значительно выше, чем в сети с изолированной нейтралью при аналогичных параметрах.

Более двух десятилетий назад появились и начали применяться для защиты объектов энергосистем микропроцессорные устройства. За прошедший период времени была оптимизирована структура их аппаратной части, значительно улучшены эксплуатационные характеристики. Цифровые средства релейной защиты постепенно заменяют аналоговые. Этому процессу способствует ряд преимуществ, которыми обладают современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики перед устройствами, выполненными на традиционной электромеханической базе: