Защита воздушных и кабельных линий в сетях напряжением 6-10 кВ
Вопрос. Какие устройства РЗ предусматриваются для линий в сетях напряжением 6-10 кВ с изолированной нейтралью, а также с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор?
Ответ. Предусматриваются устройства защиты от многофазных КЗ и от однофазных замыканий на землю (3.2.91).
Вопрос. Как выполняется защита от многофазных КЗ?
Ответ. Выполняется, как правило, с отключением одного места повреждения в большинстве случаев двойных замыканий на землю (3.2.92).
Вопрос. Какая защита от многофазных КЗ устанавливается на одиночных линиях с односторонним питанием?
Ответ. Устанавливается, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая – в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени. На линии группового питания силовых трансформаторов зона действия первой ступени защиты, по возможности, охватывает всю линию до выводов высшего напряжения питаемых трансформаторов. При необходимости обеспечения термической стойкости линии или устойчивости нагрузки допускаются действие первой ступени защиты без выдержки времени и неселективная ее работа по отношению к предохранителям, установленным для защиты трансформаторов, а также поочередное АПВ. Рекомендуется, чтобы вторая ступень защиты обеспечивала отключение КЗ на выводах низшего напряжения трансформаторов, присоединенных к линии.
На нереактированных КЛ с односторонним питанием, отходящих от шин генераторного напряжения электростанций, токовые отсечки выполняются без выдержки времени, и зона их действия определяется из условия отключения КЗ, сопровождающихся снижением напряжения на шинах указанных электростанций ниже 0,5–0,6 номинального. Для выполнения указанного условия допускается выполнять защиту неселективной в сочетании с устройствами АПВ и АВР, исправляющими полностью или частично неселективное действие защиты. Допускается устанавливать указанные отсечки также на линиях, отходящих от шин подстанций, питающих крупные синхронные электродвигатели.
Если на нереактированных КЛ с односторонним питанием, отходящих от шин электростанций, неселективные токовые отсечки не могут быть применены по условию надежности питания потребителя, то для обеспечения быстродействия допускается предусматривать защиты по п. 3.2.94 Правил, п. 2 или п. 3. Применение этих защит допускается также для рабочих линий СН тепловых электростанций и подстанций, питающих синхронные электродвигатели.
На реактированных линиях, выключатели которых не рассчитаны на отключение КЗ до реактора, токовые отсечки не допускаются (3.2.93).
Вопрос. Какие защиты рекомендуется применять на одиночных линиях с двухсторонним питанием при наличии или отсутствии обходных связей, входящих в кольцевую сеть с одним источником питания?
Ответ. Рекомендуется применять те же защиты, что и на одиночных линиях с односторонним питанием, выполняя их, при необходимости, направленными.
В целях упрощения защит и обеспечения их селективного действия допускается применять автоматическое деление сети на радиальные участки в момент возникновения повреждения с последующим автоматическим ее восстановлением.
Если ненаправленная или направленная токовая ступенчатая защита не обеспечивает требуемых быстродействия и селективности, допускается предусматривать следующие защиты:
дистанционную;
поперечную дифференциальную токовую (для сдвоенных КЛ);
продольную дифференциальную токовую для коротких участков линий; при необходимости прокладки специального кабеля только для продольной дифференциальной защиты длина его должна быть не более 3 км.
Для указанных защит в качестве резервной защиты предусматривается максимальная токовая защита (3.2.94).
Вопрос. В каком виде выполняется защита от однофазных замыканий на землю?
Ответ. Выполняется в виде:
селективной защиты, действующей на сигнал; допускается также выполнение селективной защиты с действием на отключение линий, питающих электроустановки, имеющие резервное питание, а также электроустановки сети СН электростанций;
селективной (устанавливающей поврежденное присоединение или направление) и неселективной резервной защит, действующих на отключение, когда это необходимо по требованиям безопасности; селективная защита устанавливается на всех отходящих линиях, питающих сеть, где отключение необходимо по требованиям безопасности;
устройства контроля изоляции; при этом отыскание поврежденного элемента осуществляется специальными устройствами (3.2.96).
Вопрос. Как выполняется селективная защита от однофазных замыканий на землю?
Ответ. Выполняется, как правило, с использованием ТТ нулевой последовательности.
Защита в первую очередь реагирует на установившиеся замыкания на землю; допускается также применение устройств, регистрирующих кратковременные замыкания, без обеспечения повторности действия.
Защита от однофазных замыканий на землю, действующая на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности, отключает только линию поврежденного направления; при этом резервная защита, выполненная в виде защиты напряжения нулевой последовательности, действует с выдержкой времени около 0,5 с на отключение шин или питающего трансформатора с запрещением АПВ и АВР.
Увеличение тока промышленной частоты специально для обеспечения действия защиты в сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (например, с помощью расстройки реактора), как правило, не допускается (3.2.97).
Защита воздушных и кабельных линий в сетях напряжением 20 и 35 кВ
Вопрос. Какие устройства РЗ предусматриваются для линий в сетях напряжением 20 и 35 кВ?
Ответ. Предусматриваются устройства защиты от многофазных КЗ и однофазных замыканий на землю (3.2.98).
Вопрос. Как выполняется защита от многофазных КЗ?
Ответ. Выполняется, как правило, с отключением одного места повреждения в большинстве случаев двойных замыканий на землю. В целях повышения чувствительности к повреждениям за трансформаторами с соединением обмоток "треугольник/звезда" и "звезда/треугольник" допускается выполнение трехрелейной защиты (3.2.99).
Вопрос. Какие требования учитываются при выборе типа основной защиты?
Ответ. Учитываются требования обеспечения устойчивости работы энергосистемы и надежной работы потребителя, аналогично тому, как это учитывается для защиты линий напряжением 110 кВ (3.2.100).
Вопрос. Какие защиты от многофазных замыканий устанавливаются на одиночных линиях с односторонним питанием?
Ответ. Устанавливаются преимущественно токовые ступенчатые защиты или ступенчатые защиты тока и напряжения, а если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстроты отключения повреждения, например, на головных участках, – дистанционная ступенчатая защита. В последнем случае в качестве вспомогательной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени.
Для линий, состоящих из нескольких последовательных участков, в целях упрощения допускается использование неселективных ступенчатых защит тока и напряжения в сочетании с устройствами поочередного АПВ (3.2.101).
Вопрос. Какие защиты рекомендуется применять на одиночных линиях, имеющих питание с двух сторон или более (последнее – на линиях с ответвлениями), как при наличии, так и при отсутствии обходных связей, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть с одним источником питания?
Ответ. Рекомендуется применять те же защиты, что и на одиночных линиях с односторонним питанием, выполняя их, при необходимости, направленными. При этом допускается неселективное отключение смежных элементов при КЗ в "мертвой" зоне по напряжению реле направления мощности, когда токовая отсечка, используемая в качестве вспомогательной защиты, не устанавливается, например, из-за недостаточной ее чувствительности (3.2.102).
Вопрос. Применение какой защиты допускается на коротких одиночных линиях с двусторонним питанием, когда это требуется по условию быстродействия?
Ответ. Допускается применение продольной дифференциальной защиты в качестве основной. Для контроля исправности вспомогательных проводов защиты предусматриваются специальные устройства.
В дополнение к продольной дифференциальной защите в качестве резервной применяется одна из защит по п. 3.2.102 Правил (3.2.103).
Вопрос. Какие защиты могут быть использованы на параллельных линиях, имеющих питание с двух или более сторон, а также на питающем конце параллельных линий с односторонним питанием?
Ответ. Могут быть использованы те же защиты, что и на соответствующих одиночных линиях.
Для ускорения отключения повреждения, особенно при использовании токовых ступенчатых защит тока и напряжения, на линиях с двусторонним питанием можно применять дополнительно защиту с контролем направления мощности в параллельной линии. Эта защита может быть выполнена в виде отдельной поперечной дифференциальной токовой направленной защиты или только в виде цепи ускорения установленных защит (максимальной токовой, дистанционной) с контролем направления мощности в параллельной линии.
На приемном конце двух параллельных линий с односторонним питанием, как правило, используется поперечная дифференциальная направленная защита (3.2.104).
Вопрос. Какая защита в качестве основной защиты (при работе двух параллельных линий) применяется на двух параллельных линиях с двухсторонним питанием и на питающем конце двух параллельных линий с односторонним питанием?
Ответ. Применяется поперечная дифференциальная направленная защита, если защита по п. 3.2.104 Правил не удовлетворяет требованиям быстродействия, а защита с контролем направления мощности в параллельной линии неприменима или нежелательна.
При этом в режиме работы одной линии, а также в качестве резервной при работе двух линий используется ступенчатая защита по пп. 3.2.101 и 3.2.102 Правил. Допускается включение этой защиты или отдельных ее ступеней на сумму токов обеих линий (например, резервной ступени – в целях увеличения ее чувствительности к повреждениям на смежных элементах). Допускается также использование поперечной дифференциальной направленной защиты в дополнение к ступенчатым токовым защитам для уменьшения времени отключения повреждения на защищаемых линиях, если по условию быстродействия ее установка не обязательна. В отдельных случаях на коротких параллельных линиях допускается применение продольной дифференциальной защиты (3.2.105).
Защита линий в сетях напряжением 110–750 кВ
Вопрос. Какие устройства РЗ предусматриваются для линий напряжением 110–750 кВ, работающих в сетях с глухо и эффективно заземленной нейтралью?
Ответ. Предусматриваются устройства защиты от многофазных КЗ, от КЗ на землю, а на линиях, оборудованных выключателями с пофазным приводом, – отнеполнофазного режима (3.2.106).
Вопрос. Какие системы защит предусматриваются для обеспечения надежного отключения КЗ при возникновении одного отказа в срабатывании любого из устройств (систем) РЗ в расчетном режиме на всех элементах сети 500–750 кВ?
Ответ. Предусматриваются две независимые системы защит.
Для линий напряжением 500–750 кВ предусматриваются две быстродействующие защиты от всех видов КЗ на всей длине линии. В качестве одной из этих защит применяется защита абсолютной селективности (например, ВЧ), в качестве второй – например, ускоряемые с помощью передачи ВЧ сигналов ступени резервных защит линии. При этом ВЧ каналы этих защит осуществляются по разным фазам.
Для ВЧ защит и передачи сигналов на ускорение действия защит используется аппаратура и ВЧ каналы, удовлетворяющие указаниям гл. 3.6 Правил.
Случай одновременного отказа в срабатывании обеих систем защиты (по одному отказу в каждой из систем; вывод защиты одной системы и отказ второй системы) принимается нерасчетным.
Для отключения КЗ в нерасчетных случаях, а также для обеспечения отключения КЗ в особых условиях предусматривается дальнее резервирование.
В случае недостаточной чувствительности части защит, осуществляющих дальнее резервирование, допускается их поочередное действие.
Если дальнее резервирование не обеспечивается по чувствительности с учетом поочередного действия, предусматривается разделение сети на линиях станции (подстанции).
В отдельных случаях (например, при наличии секционных выключателей) может предусматриваться разделение с целью повышения селективности дальнего резервирования.
При недостаточной эффективности деления или невозможности его осуществления (например, деление с отключением большого количества выключателей) на данном объекте предусматриваются дополнительные резервные защиты на линии, при повреждении которой не обеспечивается дальнее резервирование (3.2.107).
Вопрос. Как определяется необходимость установки основной быстродействующей защиты абсолютной селективности для линий напряжением 110–220 кВ?
Ответ. Необходимость установки такой защиты определяется исходя из следующих указаний:
сохранение устойчивости работы энергосистемы. При этом может быть принято, что указанное требование, как правило, удовлетворяется, когда трехфазные КЗ на линии, при которых остаточное напряжение на шинах электростанций и подстанций для линий напряжением 110–220 кВ ниже (0,6–0,7) Uном, отключаются без выдержки времени;
сохранение устойчивости синхронной нагрузки;
обеспечение надежной работы электроустановок потребителей. С этой целью должны отключаться без выдержки времени, например, повреждения с остаточным напряжением прямой последовательности на шинах электростанций и подстанций ниже 0,6 Uном, если отключение их с выдержкой времени может привести к саморазгрузке вследствие лавины напряжения, или повреждения с остаточным напряжением прямой последовательности 0,6 Uном и более, если отключение их с выдержкой времени может привести к нарушению технологии или значительному сбросу нагрузки;
допускается применение быстродействующих защит в сложных сетях и при отсутствии изложенных выше условий, если необходимая селективность не обеспечивается ступенчатыми защитами (3.2.108).
Вопрос. Чем необходимо руководствоваться при оценке обеспечения требований устойчивости исходя из значений остаточного напряжения?
Ответ. Необходимо руководствоваться следующим:
для одиночной связи между электростанциями или энергосистемами остаточное напряжение проверяется на шинах подстанций и электростанций, входящих в данную связь, при КЗ на линиях, отходящих от этих шин, кроме линий, образующих связь; для связи, содержащей часть участков с параллельными линиями, также при КЗ на каждой из этих параллельных линий;
при наличии нескольких связей между электростанциями или энергосистемами значение остаточного напряжения проверяется на шинах только тех подстанций или электростанций, где соединяются эти связи, при КЗ на связях и на других линиях, питающихся от этих шин, а также на линиях, питающихся от шин подстанций связей;
остаточное напряжение проверяется при КЗ в конце зоны, охватываемой защитой (ступенью) без выдержки времени в режиме каскадного отключения повреждения, то есть после отключения выключателя с противоположного конца линии защитой без выдержки времени (3.2.109).
Вопрос. Какие защиты устанавливаются на одиночных линиях напряжением 110–220 кВ с односторонним питанием?
Ответ. Устанавливаются ступенчатые токовые защиты или ступенчатые защиты тока и напряжения от многофазных КЗ. Если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстродействия, например, на головных участках, или если это целесообразно по условию согласования защит смежных участков с защитой рассматриваемого участка, предусматривается ступенчатая дистанционная защита. В последнем случае в качестве вспомогательной защиты рекомендуется дополнительно использовать токовую отсечку без выдержки времени.
От КЗ на землю предусматривается, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности.
Защита устанавливается, как правило, только с тех сторон, откуда может быть подано питание. В необходимых случаях предусматривается ближнее резервирование защит.
Для сетей, состоящих из нескольких последовательных линий, с целью упрощения допускается использование неселективных ступенчатых защит тока и напряжения от многофазных КЗ и ступенчатых токовых защит нулевой последовательности от КЗ на землю в сочетании с устройствами поочередного АПВ (3.2.110).
Вопрос. Какие защиты рекомендуется применять на одиночных линиях, имеющих питание с двух или более сторон (на линиях с ответвлениями), как при наличии, так и при отсутствии обходных связей, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть с одной точкой питания?
Ответ. Рекомендуется применять ступенчатые защиты от междуфазных КЗ и КЗ на землю, например: от многофазных КЗ – дистанционную защиту; от КЗ на землю – токовую направленную или ненаправленную защиту нулевой последовательности; эти защиты могут использоваться в качестве резервных или (и) основных (последнее – только на линиях напряжением 110–220 кВ).
В качестве вспомогательной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени (3.2.111).
Вопрос. Какие защиты рекомендуется устанавливать на приемном конце головных участков кольцевой сети с одной точкой питания, не содержащих ответвлений?
Ответ. Рекомендуется устанавливать одноступенчатые направленные защиты без выдержки времени (токовую или дистанционную от многофазных КЗ и токовую нулевой последовательности от КЗ на землю) (3.2.112).
Вопрос. Какие защиты предусматриваются для одиночных и параллельных линий напряжением 110–220 кВ с двух– и многосторонним питанием?
Ответ. Предусматриваются основные защиты абсолютной селективности (ВЧ или продольные дифференциальные).
При необходимости прокладки специального кабеля использование продольной дифференциальной защиты обосновывается.
Предусматривается контроль исправности вспомогательных проводников защиты.
В отдельных случаях, когда это требуется по условиям быстродействия или чувствительности (например, на линиях с ответвлениями), вместо вышеуказанных защит рекомендуется предусматривать быстродействующую защиту линии, выполненную с ускорением ступеней резервных защит линии с помощью передачи ВЧ сигналов.