Для особо ответственных линий напряжением 110–220 кВ на случай отказа или выведения из действия основной быстродействующей защиты, когда отключение КЗ на линии резервной защитой с выдержкой времени может привести к нарушению устойчивости нагрузки, к нарушению технологии особо ответственных производств, надежной работы АЭС, а также требований экологии, предусматривается, при наличии обоснования, вторая быстродействующая защита линии (например, выполненная с ускорением ступеней резервных защит линии с помощью передачи ВЧ сигналов).
На кабельных и кабельно-воздушных линиях, а также на ВЛ напряжением 110–220 кВ в местах массовой застройки (при достаточном обосновании) устанавливаются две основные быстродействующие защиты и максимальная защита от перегрузки (3.2.115).
Вопрос. Какие защиты применяются в качестве резервных при выполнении основной защиты?
Ответ. В качестве резервных применяются:
от многофазных КЗ – как правило, ступенчатые дистанционные защиты;
от КЗ на землю – ступенчатые токовые направленные или ненаправленные защиты нулевой последовательности.
На случай длительного выведения из действия основной защиты, когда эта защита установлена по требованию быстроты отключения повреждения, допускается предусматривать оперативное ускорение отдельных ступеней резервных защит.
На линиях 330–750 кВ предусматривается защита от неполнофазного режима, возникающего при отключении или включении линии не всеми фазами.
Защита выполняется с пуском от защит от непереключения фаз каждого выключателя линии с контролем по току нулевой последовательности в линии и с контролем положения тех выключателей, отключение любого из которых при непереключении фаз данного выключателя приводит к возникновению неполнофазного режима. Защита действует с выдержкой времени на отключение линии с запретом трехфазного АПВ (ТАПВ), передачу отключающего сигнала с запретом ТАПВ на другой конец линии и пуск УРОВ.
Допускается предусматривать защиту от неполнофазного режима на линиях напряжением 110–220 кВ с выключателями с пофазным приводом, если ложное срабатывание защит смежных линий в этом режиме не может быть предотвращено другими средствами (например, согласованием защит в неполнофазном режиме). Защита выполняется с действием на данном конце линии на останов передатчика ВЧ защиты и на отключение выключателей (3.2.116).
Вопрос. В каком исполнении применяются измерительные органы основных защит, быстродействующих ступеней резервных защит и устройств ОАПВ для линий напряжением 330–750 кВ?
Ответ. Применяются специального исполнения, которое обеспечивает нормальное функционирование защит и ОАПВ в условиях интенсивных переходных электромагнитных процессов и значительных емкостных проводимостей линий.
При включении быстродействующих защит на сумму токов двух ТТ или более в случае невозможности выполнения указаний п. 3.2.29 Правил или в случаях, когда защита может излишне срабатывать вследствие влияния тока небаланса при внешних повреждениях, рекомендуется предусматривать специальные мероприятия для исключения излишнего срабатывания (например, устанавливать в цепи линии отдельный комплект ТТ для питания защиты).
На электропередачах, оборудованных устройствами продольной емкостной компенсации, в защитах линий в случае необходимости предусматриваются мероприятия, обеспечивающие правильное функционирование защит при КЗ (3.2.117).
Вопрос. Как выполняются устройства РЗ в случае применения ОАПВ?
Ответ. Выполняются так, чтобы:
при КЗ на землю одной фазы было обеспечено отключение только одной фазы (с последующим ее АПВ);
при неуспешном повторном включении на повреждения одной фазы производилось отключение одной или трех фаз в зависимости от того, предусматривается длительный неполнофазный режим работы линии или не предусматривается;
при других видах повреждений защита действовала на отключение трех фаз (3.2.118).
Защита шин и ошиновок. Защита на обходном, шиносоединительном и секционном выключателях
Вопрос. Для каких шин предусматриваются отдельные устройства РЗ?
Ответ. Для сборных шин электростанций и подстанций напряжением 110 кВ и выше (3.2.119).
Вопрос. В каких случаях предусматриваются отдельные устройства РЗ для сборных шин электростанций и подстанций напряжением 35 кВ?
Ответ. Отдельные устройства РЗ предусматриваются:
по условиям, приведенным в п. 3.2.108 Правил;
для двух систем или секций шин, если при использовании для их разделения защиты, установленной на шиносоединительном (секционном) выключателе, или защит, установленных на элементах, которые питают данные шины, не удовлетворяются требования надежности питания потребителей (с учетом возможностей, обеспечиваемых устройствами АПВ и АВР);
для секций шин КРУ (3.2.120).
Вопрос. Какая защита предусматривается для сборных шин электростанций и подстанций напряжением 35 кВ и выше?
Ответ. Предусматривается дифференциальная токовая защита, охватывающая все элементы, которые присоединены к системе или секции шин.
Защита осуществляется с применением специальных органов тока, отстроенных от переходных и установившихся токов небаланса (например, органов, включенных через насыщающиеся ТТ, органов с торможением и др.).
При присоединении трансформатора (автотрансформатора) напряжением 220 кВ и выше более чем через один выключатель рекомендуется предусматривать для защиты ошиновки отдельную дифференциальную токовую защиту, а при присоединении к сборным шинам (например, при схеме "шины-трансформатор") использовать дифференциальную защиту шин.
Для электроустановок напряжением 500–750 кВ предусматриваются две дифференциальные токовые защиты шин (ошиновки).
В отдельных случаях допускается установка двух защит шин (ошиновок) напряжением 35-330 кВ по условию сохранения устойчивости нагрузки, обеспечения надежной работы АЭС, а также предотвращения нарушения технологии особо ответственных производств и обеспечения требований экологии (3.2.121).
Вопрос. Какая защита предусматривается для секционированных шин генераторного напряжения 6-10 кВ электростанций?
Ответ. Предусматривается двухступенчатая неполная дифференциальная защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, отсечки по току и напряжению или дистанционной защиты, а вторая – в виде максимальной токовой защиты. Защита выполняется с действием на отключение питающих элементов и трансформатора СН.
Если при указанном выполнении второй ступени защиты не обеспечивается требуемая чувствительность при КЗ в конце питаемых реактиро-ванных линий (нагрузка на шинах генераторного напряжения большая, выключатели питаемых линий установлены за реакторами), то эта защита выполняется в виде отдельных комплектов максимальных токовых защит с пуском или без пуска напряжения, устанавливаемых в цепях реакторов; действие этих комплектов на отключение питающих элементов контролируется дополнительным устройством, срабатывающим при возникновении КЗ. Предусматриваются дифференциальная токовая защита секционного реактора, а также токовая защита в цепи секционного выключателя.
При выделении части питающих элементов на резервную систему шин предусматривается неполная дифференциальная защита шин в исполнении для фиксированного распределения элементов.
Рекомендуется выполнять защиту шин с учетом перевода генераторов с одной секции на другую в ремонтных режимах (3.2.124).
Вопрос. Следует ли предусматривать специальные устройства РЗ для одиночной секционированной и двойной систем шин напряжением 6-10 кВ, не размещенных в КРУ и КРУН понижающих подстанций?
Ответ. Как правило, не следует. Ликвидация КЗ на шинах осуществляется действием защит трансформаторов от внешних КЗ и защит, установленных на секционном или шиносоединительном выключателе. В целях повышения чувствительности и ускорения действия защиты шин мощных подстанций допускается применять защиту, включенную на сумму токов питающих элементов. При наличии реакторов на линиях, отходящих от шин подстанций, допускается защиту шин выполнять по аналогии с защитой шин электростанций.
Для ячеек 6-35 кВ КРУ и КРУН используются устройства защиты, обеспечивающие локализационную способность ячейки при отключении КЗ, сопровождающегося горением дуги (3.2.126).
Вопрос. Как используются ТТ в защите шин?
Ответ. При наличии ТТ, встроенных в выключатели, для дифференциальной защиты шин и для защит присоединений, отходящих от этих шин, используются ТТ, размещенные с разных сторон выключателя, чтобы повреждения в выключателе входили в зоны действия этих защит.
Если выключатели не имеют встроенных ТТ, то предусматриваются выносные ТТ только с одной стороны выключателя и устанавливаются, по возможности, так, чтобы выключатели входили в зону действия дифференциальной защиты шин. При этом в защите двойной системы шин с фиксированным распределением элементов предусматривается использование двух сердечников ТТ в цепи шиносоединительного выключателя.
При применении отдельных дистанционных защит в качестве защиты шин ТТ этих защит в цепи секционного выключателя устанавливаются между секцией шин и реактором (3.2.127).
Вопрос. Какие устройства защиты предусматриваются для обходного выключателя 110–220 кВ?
Ответ. Предусматриваются устройства защиты на случай замены этим выключателем выключателя любой из линий и вывода из работы устройств защиты этой линии. Как правило, для обходного выключателя предусматриваются следующие защиты:
ступенчатая дистанционная защита и токовая отсечка от междуфазных КЗ;
ступенчатая токовая направленная защита нулевой последовательности от КЗ на землю (3.2.129).
Вопрос. Какие защиты предусматриваются на шиносоединительном и секционном выключателях?
Ответ. Предусматриваются защиты для резервирования защиты шин на случай ее отказа или вывода ее из работы, а также для разделения систем или секций шин при КЗ на присоединениях с целью обеспечения селективной ликвидации КЗ. Как правило, на шиносоединительном и секционном выключателях предусматриваются:
ступенчатая токовая защита от многофазных КЗ;
ступенчатая токовая защита нулевой последовательности от КЗ на землю.
В случае необходимости допускается применение направленных токовых или дистанционных защит.
На шиносоединительном и секционном выключателях 35 кВ предусматривается ступенчатая токовая защита от многофазных КЗ.
На шиносоединительном и секционном выключателях 110–220 кВ, предназначенных для выполнения также и функции обходного выключателя, предусматриваются те же защиты, что и для отдельного обходного выключателя.
Рекомендуется предусматривать перевод основных быстродействующих защит линий и трансформаторов 110–220 кВ на обходной выключатель.
На шиносоединительном и секционном выключателях 6-10 кВ предусматривается максимальная токовая защита от многофазных КЗ (3.2.130).
Защита синхронных компенсаторов
Вопрос. Как выполняются устройства РЗ синхронных компенсаторов?
Ответ. Выполняются аналогично предусматриваемым для генераторов соответствующих мощностей со следующими отличиями:
защита оттоков, обусловленных симметричной перегрузкой, действующая на сигнал, выводится на период пуска, если в этом режиме возможно ее действие;
предусматривается минимальная защита напряжения, действующая на отключение выключателя синхронного компенсатора. Напряжение срабатывания защиты принимается равным (0,1–0,2) Uном, выдержка времени – около 10 с;
предусматривается защита, действующая при кратковременном исчезновении питания подстанции (например, в бестоковую паузу АПВ питающей линии). Защита выполняется в виде минимальной защиты частоты и выполняется с действием на отключение выключателя синхронного компенсатора или на АГП. Допускается использование защиты, выполненной на других принципах, например, реагирующей на скорость снижения частоты;
на синхронных компенсаторах мощностью 50 Мвар и более предусматривается защита от потери возбуждения (снижения тока возбуждения ниже допустимого предела) с действием на отключение синхронного компенсатора или на сигнал.
Для синхронных компенсаторов, на которых предусматривается возможность перевода в режим работы с отрицательным током ротора, эту защиту допускается не применять (3.2.131).
Вопрос. Как выполняется защита от перегрузки синхронного компенсатора на подстанциях без постоянного дежурства персонала?
Ответ. Выполняется с независимой выдержкой времени и с действием с меньшей выдержкой времени на сигнал и снижение тока возбуждения, а с большей – на отключение синхронного компенсатора (если предотвращение длительных перегрузок не обеспечивается устройствами автоматического регулирования возбуждения) (3.2.132).
Вопрос. Как выполняется защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения синхронного компенсатора?
Ответ. Выполняется с действием на отключение. Защита обеспечивается выдержкой времени для отстройки от переходных режимов (3.2.133).
Электромагнитная совместимость (ЭМС) устройств релейной защиты
Вопрос. По какому условию выбираются устройства РЗ?
Ответ. Выбираются по условию помехозащищенности, достаточной для выполнения ее основных функций при наихудших возможных параметрах электромагнитной обстановки. Устройства РЗ, содержащие микроэлектронные и микропроцессорные элементы, проходят испытания по ЭМС согласно действующим нормативным документам (3.2.134).
Вопрос. Как выполняется защитное заземление устройств РЗ?
Ответ. Выполняется путем присоединения всех шкафов, панелей и корпусов устройств РЗиА к закладным протяженным элементам (полосам, швеллерам), проложенным в полу, к которым крепятся эти устройства (3.2.136).
Закладные части присоединяются к заземлению здания стальной шиной сечением не менее 100 мм (3.2.137).
Рабочее заземление устройств РЗиА допускается осуществлять присоединением рабочих (схемных) точек заземления устройств кратчайшим путем к зажимам защитного заземления панелей (шкафов) и корпусов этих устройств (3.2.138).
Вопрос. Какие требования предъявляются к закладным элементам, проложенным в полу параллельно, для снижения входного сопротивления рабочего заземления?
Ответ. Закладные элементы должны быть соединены друг с другом по концам и в промежуточных точках с шагом 4–6 м стальной полосой сечением не менее 100 мм с помощью сварки (3.2.139).
Вопрос. Какие помещения допускается использовать для размещения устройств РЗ?
Ответ. Допускается использовать помещения, электромагнитная обстановка которых по одному или нескольким параметрам не удовлетворяет предъявленным требованиям. Однако в этом случае все устанавливаемые в таком помещении устройства РЗ испытываются на ЭМС со степенями жесткости, гарантирующими нормальную работу этих устройств в данном помещении (3.2.141).
Глава 3.3. АВТОМАТИКА
Область применения. Общие указания
Вопрос. На какие средства автоматики распространяется настоящая глава Правил?
Ответ. Распространяется на средства автоматики, предназначенные для осуществления:
автоматического повторного включения (АПВ) линий или фаз линий, шин и прочих электроустановок после их автоматического отключения;
автоматического включения резервного питания или оборудования (АВР);
автоматического включения синхронных генераторов на параллельную работу;
автоматического регулирования возбуждения, напряжения и реактивной мощности;
автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ); автоматического противоаварийного управления, в том числе: автоматического предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ);
автоматической ликвидации асинхронного режима (АЛАР); автоматического ограничения снижения частоты (АОСЧ), в том числе автоматической частотной разгрузки (АЧР);
автоматического ограничения повышения частоты (АОПЧ); автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН); автоматического ограничения повышения напряжения (АОПН); автоматической разгрузки оборудования (АРО) (ограничение перегрузки).
На средства противоаварийной автоматики (ПА) возлагается задача предотвращения и ограничения развития аварийных процессов в энергосистеме с целью сведения к минимуму ущерба у потребителей. Важнейшей задачей ПА является предотвращение общесистемных аварий, сопровождающихся нарушением электроснабжения потребителей на значительной территории.
В качестве аварийных процессов рассматриваются:
процесс нарушения устойчивости, вызванный аварийным возмущением, то есть внезапным резким и существенным изменением состояния энергосистемы в результате КЗ, непредвиденного отключения элементов из-за их повреждения или ошибочных действий защиты, автоматики или персонала;
асинхронный режим, аварийное снижение или повышение частоты или напряжения, вне зависимости от вызывающей его причины.
Все энергообъекты, электростанции и подстанции оснащаются устройствами автоматики в соответствии с указаниями данной главы Правил применительно к конкретным условиям работы (3.3.1).
Автоматическое повторное включение (АПВ)
Вопрос. С какой целью и для каких электросетей и электрооборудования предусматривается АПВ?
Ответ. Предусматривается для быстрого восстановления питания потребителей, межсистемных и внутренних связей, а также для улучшения условий сохранения устойчивости путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами РЗ или отключившимися самопроизвольно тремя фазами.
Предусматривается АПВ:
воздушных и кабельно-воздушных (смешанных) линий напряжением выше 1 кВ. Отказ от применения АПВ должен быть в каждом отдельном случае обоснован;
шин и ошиновок электростанций и подстанций.
Рекомендуется также предусматривать АПВ трансформаторов (кроме случаев отключения трансформаторов защитами от внутренних повреждений), ответственных электродвигателей, отключаемых для обеспечения самозапуска других электродвигателей, КЛ 35 кВ и ниже в случаях, когда оно может быть эффективным при повреждениях вне кабеля (например, наличие нескольких промежуточных сборок, питание по одной линии нескольких подстанций).
На КЛ 110–220 кВ АПВ, как правило, не применяется.
Как правило, предусматриваются также устройства АПВ на обходных, шиносоединительных и секционных выключателях, если на них не предусматривается АВР (3.3.2).
Вопрос. Как выполняются устройства АПВ?