4. Особенности применения токовых защит от междуфазных кз в сетях 110 – 220 кВ

В сетях 110÷220 кВ на линиях с двухсторонним питанием, как правило, применяются более совершенные дистанционные защиты. Однако, существует целый ряд случаев, когда токовые защиты в сетях данных напряжений считаются целесообразными к применению как более простые, более надежные и дешевые.

4.1. Токовые защиты радиальных сетей с односторонним питанием

В таких сетях напряжением 35÷110÷220 кВ для защиты от междуфазных КЗ обычно используют ступенчатые токовые защиты. Классический пример – трехступенчатая защита: МТО, ТОВВ и МТЗ. Токовая отсечка с выдержкой времени согласуется по току и времени с мгновенными отсечками смежных участков, а если такое согласование не обеспечивает требуемый коэффициент чувствительности в конце линии, то – со вторыми (ТОВВ) ступенями смежных линий.

На тупиковых линиях, питающих только понижающие трансформаторные подстанции, защиту стремятся сделать двухступенчатой (МТО и МТЗ). В этом случае (рис.18) токовую отсечку без выдержки времени делают без мертвой зоны.

Ее ток срабатывания отстраивается от максимального тока КЗ, протекающего через защиту при КЗ в точках К1 и К2. В точке К3 – должен быть обеспечен не менее 1,3. Тогда нет необходимости иметь отсечку с выдержкой времени. Второй ступенью является резервная защита – МТЗ. Однако при КЗ на выводах трансформаторов МТО будет неселективно отключать головной выключатель. Но при этом одновременно сработает дифференциальная защита трансформатора, отключив свой выключатель, что приведет к тому, что АПВ на головном выключателе будет успешным. Такое выполнение защиты исключает длительное снижение напряжения на шинах системы, связанных с КЗ на линии. Вероятность же КЗ в трансформаторах, приводящих к неселективным отключениям, несоизмеримо мала, по сравнению с КЗ на самой линии.

Точно также выполняется защита линий, когда на понижающих трансформаторных подстанциях на стороне высшего напряжения отсутствуют выключатели (рис.19). В этом случае используются короткозамыкатели QN и отделители QR. Это простейшие устройства, представляющие разъединители с приводами. При КЗ в трансформаторе от его защиты включится короткозамыкатель и устроит металлическое КЗ на стороне высшего напряжения, на которое среагирует защита линии и отключит головной выключатель. В бестоковую паузу произойдет отключение отделителя, что обеспечит успешность последующего АПВ.

На коротких линиях и мощных трансформаторах выполнение токовой отсечки затруднительно ввиду малой разницы между токами КЗ в начале линии и за трансформаторами. Напряжение же на шинах изменяется от нуля при близких КЗ до значения, равного произведению тока КЗ на сопротивление защищаемого элемента. В этом случае целесообразно применять комбинированную отсечку по току и напряжению. Ток срабатывания токового органа выбирается из условия требуемого коэффициента чувствительности при двухфазном КЗ в конце линии в минимальном режиме:

Кроме того, ток срабатывания отсечки должен быть надежно отстроен от максимального тока самозапуска. Напряжение срабатывания отсечки по напряжению согласуется с током срабатывания токовой отсечки:

где: – коэффициент отстройки.

Реле минимального напряжения включается на все линейные напряжения, что позволяет осуществить пуск защиты при любом междуфазном КЗ (рис.20).

Для надежного функционирования комбинированной отсечки необходимо, чтобы коэффициент чувствительности по напряжению при КЗ в конце линии был порядка 1,4÷1,5: