2. Разновидности схем дифференциальной защиты шин

Распределительные устройства высокого напряжения электростанций и подстанций имеют различные по сложности схемы первичных электрических соединений. Дифференциальные защиты сборных шин для различных первичных схем также отличаются по степени сложности и по количеству релейной аппаратуры используемой для реализации защит.

Дифференциальная защита шин для распределительных устройств с одной рабочей и второй резервной системами шин

Для распределительных устройств напряжением 110-220 кВ нормально работающих на одной системе сборных шин (вторая система шин находится без напряжения) применяется наиболее простая схема продольной диф. защиты шин (рис. 11-4).

Рис. 11-4. Упрощённая принципиальная схема диф. защиты шин для РУ с одной рабочей и второй резервной системами шин.

В схему диф. защиты шин входят три токовых реле Т (типа РНТ) с быстро насыщающимися трансформаторами (БНТ), каждое из которых включено на разность токов ТТ одноимённых фаз всех присоединений.

Реле Т, срабатывая при к.з. в зоне защиты, действуют на промежуточные реле П5 и П7, первое из которых отключает шиносоединительный выключатель В-3, а второе – выключатели В‑1 и В‑2 остальных присоединений.

Трансформаторы тока шиносоединительного выключателя нормально не подключены к токовым цепям диф. защиты шин поэтому при подаче напряжения на резервную систему шин включением шиносоединительного выключателя В‑3 вторая система шин автоматически попадает в зону действия защиты. Для того, чтобы при опробовании резервной (второй) системы шин не отключалась рабочая (первая) система шин в схеме защиты предусмотрена блокировка с помощью размыкающего контакта промежуточного реле П-6 включаемого в цепь обмотки промежуточного реле П-7, действующего на отключение всех выключателей, кроме шиносоединительного В-3. При опробовании резервной системы шин включением шиносоединительного выключателя В-3 от ключа управления КУ промежуточное реле П-6 приходит в действие и выводит из действия промежуточное реле П-7 (с обмотки реле П-7 снимается минус нормально замкнутыми контактами реле П-6. В качестве реле П-6 обычно применяют промежуточное реле типа РП-252, имеющее замедление на возврат порядка 1-2 с.

Трансформаторы тока шиносоединительного выключателя подключаются к токовым цепям защиты шин только при переводе какого-либо присоединения на работу через шиносоединительный выключатель (при выводе в ремонт выключателя одного из присоединений подстанции).

В схеме предусмотрено устройство контроля исправности токовых цепей защиты при помощи токового реле Т₀ включённого в нулевой провод токовых цепей диф. защиты. В случае обрыва провода одной из фаз трансформатора тока любого из присоединений происходит срабатывание реле Т₀, которое подаёт плюс на обмотку реле времени В, последнее отработав установленную на нём выдержку времени воздействует на промежуточное реле П-4. Это реле самоудерживается, а размыкающими контактами снимает плюс с контактов диф. реле Т, выводя защиту шин из действия. Кроме того, для контроля за исправностью токовых цепей предусматривается миллиамперметр, установленный в нулевом проводе токовых цепей защиты. При помощи кнопки 11 дежурный персонал периодически (обычно один раз в смену, производит измерения тока небаланса в нулевом проводе защиты).

Трансформаторы тока присоединений, как правило, подключаются к токовым цепям диф. защиты шин через испытательные блоки (в схеме защиты не показаны), которые предназначены для отсоединения от защиты токовых цепей выключателей при их ремонтах.

Дифференциальная защита шин для распределительных устройств с двумя рабочими системами шин

На распредустройствах, работающих нормально на 2-х системах шин с двумя выключателями на присоединения (полуторная схема, схема «⁴/₃», схема с двумя выключателями на присоединение, схема многоугольника) для каждой системы шин устанавливается отдельный комплект диф. защиты шин по схеме аналогичной рис. 11-3. При к.з. на одной из систем шин срабатывает только одна из защит, которая отключает все выключатели, подключённые к повреждённой системе шин. Вторая система сборных шин остаётся в работе, так как второй комплект диф. защиты шин не сработает.

В распределительных устройствах с 2-мя системами шин с фиксированным распределением присоединений по системам сборных шин выполнение диф. защиты шин имеет свои особенности. В этой схеме первичных соединений каждое присоединение имеет один выключатель на присоединение и два разъединителя, с помощью которых можно подключать (фиксировать) каждое присоединение на определённую (свою) систему шин. В процессе эксплуатации фиксация может изменяться т.к. любое присоединение можно переключать на другую систему сборных шин. Для обеспечения правильной работы защиты шин дежурный персонал подстанции должен производить переключения не только в первичной схеме коммутации распредустройства, но и в токовых и оперативных цепях обеих комплектов диф. защиты шин. При этом на время переключений защита каждой системы шин будет неселективной так как может сработать неселективно при к.з. на другой системе сборных шин.

На рис. 11-5 представлена диф. защита шин распредустройства с двумя рабочими системами сборных шин с фиксированным распределением присоединений выполненная при помощи 3-х комплектов диф. реле: индивидуальных (Т1 и Т2) включённых на сумму токов присоединений своей системы шин для каждой системы сборных шин и общий комплект (Т3) включенный на сумму токов всех присоединений подстанции.

Рис. 11-5. Упрощённая принципиальная схема дифференциальной защиты шин с фиксированным распределением присоединений между шинами.

При фиксированном режиме работы присоединений все три комплекта защиты находятся в работе и при внешнем к.з. не срабатывают т.к. ток срабатывания защиты отстроен от этого режима.

При к.з. на одной из систем сборных шин срабатывает общий комплект и один из индивидуальных комплектов защиты шин при этом отключается только повреждённая система сборных шин.

При нарушении фиксации присоединений индивидуальные комплекты (Т1 и Т2 становятся неселективными и на время переключений их временно выводят из работы с помощью рубильника Р1, шунтирующего контакты диф. реле индивидуальных комплектов защиты. Функции защиты обеих систем шин в этом случае осуществляет общий комплект Т3, который подействует на отключение всех присоединений при к.з. на любой из систем сборных шин.

Для уменьшения нагрузки на трансформаторы тока и снижения токов небаланса при внешних к.з. в режимах с нарушением фиксации целесообразно объединять вторичные цепи трансформаторов тока всех присоединений с помощью рубильника Р2.

Замкнутое положение обоих рубильников сигнализируется, предупреждая дежурный персонал о нарушении фиксации защиты.

Обычно на шиносоединительном выключателе трансформаторы тока устанавливаются со стороны одной системы шин. При таком расположении трансформаторов тока в случае к.з. между ними и выключателем сработает один индивидуальный комплект диф. защиты (на схеме рис. 11-4 - индивидуальный комплект первой системы шин) однако, это не приведёт к ликвидации к.з., которое остается связанным со второй системой сборных шин. Второй индивидуальный комплект защиты при этом повреждении не сработает, так как повреждение находится вне зоны его действия. В этом случае ликвидация к.з. будет осуществляться специальным устройством резервирования отказа выключателей (УРОВ), которым обычно оснащаются подстанции и которое в данном случае с небольшой выдержкой времени порядка 0,3-0,5 с отключить все присоединения второй системы сборных шин.

Выводы:

1. Дифференциальные защиты сборных шин для различных первичных схем отличаются по степени сложности и по количеству комплектов защиты используемых для реализации защиты шин.

2. Для распределительных устройств подстанций напряжением 110-220 кВ с одиночной несекционированной системой сборных шин, а также для подстанций с одной рабочей и второй резервной системой шин обычно применяют один комплект диф. защиты шин с использованием реле с БНТ типа РНТ.

3. Для распределительных устройств подстанций напряжением 110 кВ и выше, работающих нормально на 2-х системах сборных шин (с двумя выключателями на присоединение, полуторные схемы, схемы «⁴/₃», схемы многоугольников) для каждой системы сборных шин предусматривается отдельный (индивидуальный) комплект диф. защиты шин, а также общий комплект диф. защиты, осуществляющий защиту шин в режимах нарушения фиксации присоединений.