ЗАХИСТ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕСИЛАННЯ

7.1. Пошкодження та особливі режими ліній електропересилання

В електроенергетичних системах найбільша кількість пошкоджень припадає на лінії електропересилання.

До основних пошкоджень ліній електропересилання належать:

– міжфазні короткі замикання – трифазні (K ⁽³⁾) та двофазні (K ⁽²⁾);

– однофазні короткі замикання в мережах з ефективнозаземленою нейтраллю (K ⁽¹⁾);

– двофазні короткі замикання на землю в мережах з ефективнозаземленою нейтраллю (K (1, 1));

– однофазні замикання на землю в мережах з ізольованою нейтраллю (K_з ⁽¹⁾).

Міжфазні к.з., двофазні к.з. на землю та однофазні к.з. в мережах із ефективнозаземленими нейтралями супроводжуються значним рівнем струмів, що зумовлює додаткові механічні навантаження на лінію, а також перегрівання провідників. Це може призвести до фізичних пошкоджень лінії та виходу її з ладу. Крім того, такі пошкодження супроводжуються пониженням напруги на підстанціях, що може бути причиною порушення динамічної стійкості енергосистеми. Тому при виникненні таких пошкоджень захисти повинні діяти з мінімально можливою витримкою часу на вимкнення пошкодженої лінії.

У мережах з ізольованою нейтраллю при виникненні однофазних замикань на землю рівень струмів замикання незначний – від кількох ампер до кількох десятків ампер (згідно з “Правилами влаштування електроустаткування” (ПВЕ) допускається струм замикання до 30 А для мереж 6 кВ, для мереж 35 кВ – до 10 А. При більших значеннях струмів необхідно встановлювати струмообмежувальні котушки). Але при виникненні таких пошкоджень можуть виникати ферорезонансні явища, для яких характерним є значне підвищення напруги (до чотирьох крат від номінальної), що може спричиняти пробій ізоляції обладнання. Під час цього явища, як правило, насамперед з ладу виходять трансформатори напруги (згідно з статистичними даними за рік виходить з ладу до 10 % трансформаторів напруги) та можуть пошкоджуватись кабелі. Крім того, є небезпека ураження струмом людей та тварин. Тому в мережах, які живлять промислові підприємства, умови функціювання яких підвищують небезпеку ураження електричним струмом людей (шахти, кар’єри, торфорозробки тощо) захисти від таких пошкоджень повинні діяти з мінімально можливою витримкою часу на вимкнення пошкодженої ділянки. У всіх інших випадках захист від однофазних замикань на землю може діяти на сигнал.

Під час розвитку аварій можливі переходи одного виду пошкодження в інші. Здебільшого пошкодження супроводжуються горінням дуги. Дуга має активний опір, який змінюється під час розвитку аварії. Величина цього опору може бути наближено визначена з виразу

де L_дуги – довжина дуги в метрах; I_дуги – струм дуги в амперах.

У перший момент часу опір дуги мінімальний і струм максимальний. Під час розвитку аварії довжина дуги зростає, збільшується опір дуги (до 5–20 Ом) і, як наслідок, струм

зменшується. При цьому можливе переміщення дуги по струмоведучих частинах. Так, швидкість переміщення дуги по шинах може становити до 30 м/с.

Як свідчить досвід експлуатації, залежно від загальної кількості пошкоджень, види пошкоджень розподіляються так:

– трифазні к.з. – 5 %;

– двофазні к.з. – до 30 %;

– однофазні к.з. – до 65 %.

До особливих режимів ліній електропересилання належать:

– перевантаження;

– асинхронний хід;

– синхронні хитання.

Перевантаження ліній виникають у разі збільшення навантаження, або під час виникнення зовнішніх к.з. Під час перевантажень відбувається перегрівання провідників лінії та понижується напруга на підстанціях, хоча не такою мірою, як під час виникнення багатофазних к.з. Тому захисти від перевантажень повинні діяти з витримкою часу на вимкнення перевантаженої лінії.

Асинхронний хід та синхронні хитання виникають, як правило, під час значних збурень в енергосистемі – вимкнення значних генеруючих потужностей, вимкнення зовнішніх к.з., увімкнення потужного навантаження тощо. Ці режими супроводжуються періодичними коливаннями координат режиму з значними амплітудами (за деяких умов рівень струмів у лінії під час асинхронного ходу може бути більшим, ніж під час к.з.). Ліквідація цих режимів здійснюється спеціальними пристроями автоматики. Пристрої захистів, навпаки, не повинні працювати під час виникнення цих особливих режимів та не діяти на вимкнення ліній.

7.2. Струмові захисти ліній з одностороннім живленням

Струмові захисти – це захисти з відносною селективністю, які реагують на струм – тому і назва “струмові”. Залежно від способу забезпечення селективності є три види струмових захистів:

– максимальний струмовий захист (МСЗ);

– струмова відсічка (СВ);

– струмова відсічка з витримкою часу.

У максимальному струмовому захисті селективність забезпечується вибором часу спрацювання, в струмовій відсічці селективність забезпечується вибором струму спрацювання, у струмовій відсічці з витримкою часу – вибором струму та часу спрацювання.

Струмові захисти застосовуються для захисту ліній до 35 кВ включно від міжфазних к.з., при цьому для мереж 6 та 10 кВ вони є основними. Для мереж вищого класу напруг струмові захисти використовуються в основному для захисту ліній від однофазних к.з. на землю, а також резервують дію основних захистів від міжфазних к.з.

7.2.1. Максимальний струмовий захист

Принципова схема МСЗ показана на рис. 7.1. Вимірним органом МСЗ є максимальне струмове реле КА, яке спрацьовує при збільшенні струму у первинному колі (і відповідно у вторинному) до рівня струму спрацювання реле – уставки реле. Реле КА спрацьовує, замикає свої контакти і подає живлення на обмотку реле часу КТ, яке слугує для внесення затримки у спрацюванні захисту. Це необхідно для забезпечення селективної роботи МСЗ. Реле часу

спрацьовує та з витримкою часу подає живлення на обмотки вказівного реле КН та проміжного реле КL. Вказівне реле КH слугує для сигналізації про спрацювання даного захисту. Це реле залишається у спрацьованому стані навіть після припинення живлення його обмотки, тобто після повернення схеми у попередній стан після спрацювання. Якір реле може бути повернений у вихідне положення тільки вручну. Це необхідно для того, щоб обслуговуючий персонал міг встановити, який саме захист спрацював, тому що вся схема після вимкнення пошкодження повернеться у вихідний стан. Реле КL призначене для розмноження контактів (якщо потрібно комутувати одночасно декілька кіл) та для комутації кіл із значними струмами. Наприклад, для спрацювання електромагніту вимкнення вимикача 10 кВ потрібне протікання струму 1–4 А. Тому реле КL виконуються з потужними контактами. Після спрацювання проміжного реле КL подається живлення на електромагніт вимкнення вимикача YАТ, електромагніт спрацьовує, вимикач Q вимикається. Щоб запобігти згорянню котушки електромагніту вимкнення YAT за рахунок протікання по ній струму після вимкнення к.з., що може відбуватись при залипанні контактів проміжного реле KL, послідовно в колі живлення електромагніту YAT передбачені блок-контакти вимикача Q. Ці блок-контакти розмикаються під час вимкнення вимикача.

 

Рис. 7.1. Принципова схема МСЗ

Розрахунок МСЗ зводитъся до:

- розрахунку первинного струму спрацювання;

- розрахунку вторинного струму спрацювання залежно від прийнятої схеми захисту та типу реле;

- розрахунку часу спрацювання. Для захистів із залежною витримкою часу - вибору характеристики спрацювання.

Крім розрахунку основних параметрів спрацювання МСЗ здійснюється перевірка трансформаторів струму, а також перевірка термічної стійкості лінії під час протікання струму к.з. протягом вибраного часу спрацювання МСЗ.

Параметрами спрацювання МСЗ є струм та час спрацювання.

Вибір часу спрацювання МСЗ

МСЗ можна виконувати з незалежною або залежною від величини струму витримкою часу.

Селективність МСЗ А1 та А2 (рис. 7.2) забезпечується у випадку, коли час спрацювання МСЗ, розташованого ближче до джерела живлення, у цьому випадку захисту А 7, буде більшим від часу спрацювання захисту більш віддаленого від джерела живлення - захисту А2, на величину At, яка називається ступенем селективності. Ця умова буде забезпечуватись, коли

де t _{1 з} t ₂ - час спрацювання відповідно захистів A1 та А2.

У випадку к.з. на лінії Л2 (рис. 7.2) спрацьовують вимірні органи двох захистів - А1 та А2, але за рахунок того, що час спрацювання захисту А2 є меншим від часу спрацювання захисту А], швидше спрацює захист А2 і подіє на вимкнення пошкодженої лінії Л2. Після вимкнення к.з. вимірний орган захисту А1 повертається у вихідний стан і не пошкоджена лінія Л1 не вимкнеться.

Ступінь селективності залежить від таких факторів:

де tq₂ - час спрацювання вимикача Q2 ( 0, 05-0, 3 с); t_{n 1}, t_n2 - похибки у часі дії захистів

А1 та А2 відповідно (для реле серії РТ-80 похибка становить 0, 05-0, 1 с, для реле РТВ - 0, 3 с для незалежної частини характеристики та 0, 8-1 с для залежної частини характеристики); t_{i н 1} -

інерційна похибка в дії захисту A1, якщо він виконаний на основі індукційного реле, яке внаслідок сили інерції деякий час продовжує працювати навіть після вимкнення к.з. захистом А2 на попередньому елементі (лінія Л2). Значения ∆ t знаходиться в межах 0, 4-1 с при застосуванні електромеханічних та напівпровідникових реле. Під час застосування цифрових захистів ступінь селективності можна зменшити до 0, 3 с.

Якщо захист попереднього елемента (для лінії Л1 попереднім елементом є лінія Л2, рис. 7.2) виконаний без витримки часу, то ∆ t приймається 0, 4 с. Це ж значения ∆ t можна приймати при застосуванні в схемі захисту реле часу типу ЭВ-120 (шкала 3, 5 с) та ЭВ-110 (шкала до 1, 3 с). Якщо в захистах, які узгоджуються, застосовуються реле часу типу ЭВ-130, ∆ t приймається 0, 6 с. Для захистів з реле типу РВМ-12 та РВМ-13 ∆ t = 0, 5-0, 6 с.

Рис. 7.2. Вибір витримок часу спрацювання МСЗ

Отже, вибір часу спрацювання максимальних струмових захистів послідовних ділянок мережі (рис. 7.2) здійснюється за ступінчастим принципом. Починається вибір із найвіддаленішої від джерела живлення ділянки. Час спрацювання МСЗ цієї ділянки вибирається на ступінь селективності більшим від максимального часу спрацювання захисту елементів, які живляться від підстанції, яку своєю чергою живить дана лінія. Час спрацювання МСЗ наступної ділянки вибирають на ступінь селективності більшим від часу спрацювання захисту попередньої ділянки. Тобто час спрацювання МСЗ елементів збільшується в міру наближення до джерела живлення.

Отже, при виборі часу спрацювання МСЗ необхідно користуватись таким правилом: час спрацювання наступного елемента (ближчого до джерела живлення) вибирається на ступінь селективності більшим від часу спрацювання попереднього елемента (більш віддаленого від джерела живлення).

Крім МСЗ з незалежною витримкою часу на практиці застосовують МСЗ із залежною витримкою часу. На відміну від МСЗ з незалежною витримкою часу в МСЗ із залежною витримкою часу час спрацювання залежить від величини струму. Так, під час к.з. в різних місцях лінії, яка захищається, час спрацювання МСЗ з залежною витримкою часу буде різний. Для цього використовують спеціальні реле, наприклад, реле серії РТ-80, цифрові реле з залежною характеристикою, в яких, чим більший струм, тим менший час спрацювання.

Вибір витримок часу із залежною від струму характеристикою здійснюється так (рис. 7.3). Будують залежну характеристику часу спрацювання від струму в реле для більш віддаленої ділянки, в даному випадку МСЗ А2. На цій характеристиці по осі абсцис відкладають значения струму в реле під час к.з. на початку лінії Л2 (точка К2) I р_К2. Для цього струмузнаходять час спрацювання реле МСЗ А2 (на кривій рис. 7.3 точка А). До цього часу t₂ додають час, що дорівнює ступеню селективності At, отримують точку Б. Після цього вибирають характеристику реле МСЗ A1, яка повинна проходити через точку Б.

Під час вибору значения ступеня селективності ∆ t необхідно користуватися такими правилами. Якщо захисти з залежною витримкою часу виконані на реле РТ-80 чи РТ-90, ∆ t приймається 0, 6 с, якщо на реле РТВ - ∆ t = 0, 7 с.

 

 

Рис. 7.3. Вибір витримки часу МСЗ із залежною характеристикою

У випадку, коли узгодження захистів за часом здійснюється за струмами у залежній частині часових характеристик реле, то ∆ t для реле РТВ приймається 1 с.

Рис. 7.4. Характеристики ви три мок часу МСЗ із залежною від струму витримкою часу

 

У МСЗ із залежною витримкою часу час спрацювання залежить від струму. Тому в міру наближення до джерела живлення із збільшенням струму к.з. час спрацювання є дещо меншим, ніж при застосуванні МСЗ із незалежною характеристикою витримки часу. Це ілюструється на рис. 7.4.

Вибір струму спрацювання

Уставка МСЗ за струмом вибирається з умови забезпечення таких вимог:

- неспрацювання захисту під час виникнення післяаварійних перевантажень;

- узгодження дії МСЗ з електромагнетами вимкнення та додатковими реле (останнє для схем захистів на змінному оперативному струмі з дешунтуванням електромагнетів вимкнення).

Струм спрацювання МСЗ вибираетъся з умови відлагодження від робочого максимального струму лінії. Як правило розрахунковими є післяаварійні режими, які супроводжуються значними перевантаженнями. Так, під час к.з. на лінії Л2 (рис. 7.2) спрацьовують пускові органи захистів А1 та А2. Після селективного вимкнення цього пошкодження захистом А2 пусковий органе/ повинен повернутись у вихідне положения. Тому струм повернення пускового органа МСЗ А1 повинен бути більшим від струму, який протікає через лінію Л1 після вимкнення пошкодження захистом А2.

Під час к.з. понижується напруга на шинах підстанції і двигуни, які живляться від цієї підстанції, загальмовуються. Після вимкнення к.з. та відновлення напруги на шинах підстанції двигуни починають самозапускатись. При цьому в лінії Л1 (рис. 7.2), яка живить підстанцію, зростає струм, що досягає значения, більшого від робочого максимального струму - струм самозапуску І_{самозапусК}у (рис. 7.5).

3 врахуванням вищенаведеного струм повернення вимірного органа МСЗ лінії Л1 (рис. 7.2) визначається з виразу

де k_від - коефіцієнт відлагодження, враховує неточність розрахунку, похибку реле, необхідний запас, k_від = 1Л-1, 2 для реле РТ-40, 1, 2-1, 4 для реле РТВ; k_{с 3} - коефіцієнт, який враховує самозапуск двигунів, визначає відношення струму самозапуску двигунів до робочого максимального струму лінії, знаходиться в межах 1–5; I_{робмакс} – робочий максимальний струм лінії; k_TA – коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

 

Рис. 7.5. Зміна струму в лінії під час та після вимкнення к.з.

Враховуючи, що коефіцієнт повернення реле визначається як к_пов = 1_пов /1_с.р.

отримуємо формулу для розрахунку струму спрацювання МСЗ (вторинного та первинного відповідно):

Рис. 7.6. До визначення коефіцієнту струморозподілу k_р

 

Для мережі (рис. 7.6а) значення коефіцієнту струморозподілу визначається як

Для мережі (рис. 7.6б) значення коефіцієнту струморозподілу визначається як

Для мережі (рис. 7.6в) значення коефіцієнту струморозподілу визначається як

З двох умов (7.3) та (7.4) вибирають більше значення.

Чутливість МСЗ оцінюється коефіцієнтом чутливості під час двофазного к.з. в кінці лінії у мінімальному режимі

де струм в реле під час двофазного к.з. в кінці лінії у мінімальному режимі;

струм спрацювання реле, визначається як

де k_с ⁽ _х ³⁾ – коефіцієнт схеми; k_TA – коефіцієнт трансформації трансформатора струму, до якого під’єднаний вимірний орган МСЗ.

Якщо МСЗ виконує функції основного захисту, коефіцієнт чутливості повинен бути більшим 1, 5.

У випадку, коли МСЗ виконує функції резервного захисту попереднього елемента (більш віддаленого від джерела живлення), чутливість МСЗ оцінюється під час двофазного к.з. в кінці попереднього елемента в мінімальному режимі. Коефіцієнт чутливості при цьому повинен бути не меншим 1, 2.

Таким чином, розглянутий максимальний струмів захист має наступні особливості:

– розглянутий захист призначений для захисту ліній з одностороннім живленням від міжфазних к.з.;

– МСЗ забезпечує селективне вимкнення пошкодженого елемента тільки в радіальній мережі;

– у зв’язку з вибором часу спрацювання МСЗ за принципом збільшення в міру наближення до джерела живлення, може виникати недопустимо великий час спрацювання МСЗ ділянок ліній біля джерела живлення, де струми к.з. особливо великі;

– достатня чутливість МСЗ забезпечується не завжди, особливо при використанні його як резервного;

– в системах електропостачання промислових підприємств, міст та сільського господарства напругою 10 кВ та нижче МСЗ є основним захистом.

7.2.2. Струмова відсічка без витримки часу

Основні органи СВ є ті самі, що і для МСЗ (рис. 7.1), за винятком того, що в логічній частині схеми пристрою відсутній орган витримки часу – реле КТ (рис. 7.1). Принцип роботи СВ аналогічний принципу роботи МСЗ. Проте в роботу СВ вводиться затримка часу порядку 0, 06–0, 1 с з метою узгодження роботи захисту з дією розрядників, які працюють під час атмосферних розрядів, коли блискавка попадає в лінію і виникає значна перенапруга. В цьому випадку струмова відсічка працювати не повинна. Неспрацювання струмової відсічки досягається за рахунок встановлення спеціального вихідного проміжного реле KL, яке має затримку часу на спрацювання, наприклад РП-231.

На рис. 7.7 зображена схема мережі та зміна струму к.з. залежно від віддаленості від початку лінії до місця к.з.

 

Рис. 7.7. Вибір струму спрацювання струмової відсічки без витримки часу

Параметром спрацювання СВ є струм спрацювання.

Струм спрацювання СВ вибирається з умови відлагодження від струму в місці встановлення захисту під час трифазного к.з. в кінці лінії, в максимальному режимі

де к_від - коефіцієнт відлагодження, який враховує похибку при розрахунках, похибку

реле, вплив аперіодичної складової та необхідний запас. Залежно від типу реле, яке використовується як вимірний орган СВ, к_від приймає такі значения: 1, 2-1, 3 для реле типу РТ- 40; 1, 4-1, 5 для реле типу РТ-80; 1, 5-1, 6 для реле типу РТМ.

При розрахунку струму спрацювання струмової відсічки лінії, яка живить декілька трансформаторів, необхідно відлагоджуватись від стрибка струму намагнічення трансформаторів. У цьому випадку друга умова вибору струму спрацювання мае вигляд

де номінальний струм та номінальна потужність і- го трансформатора, під’єднаного до шин протилежної підстанції, підстанції Б; N - кількість трансформаторів, під’єднаних до шин протилежної підстанції; U_HOM - номінальна напруга на шинах підстанції Б.

3 двох значень, отриманих із (7.6) та (7.7), вибирається більше значения.

На відміну від МСЗ селективність роботы СВ забезпечується выбором струму спрацювання і струмова відсічка захищає лише початок лінії.

Як видно з рис. 7.7 СВ захищає ділянку довжиною /; в максимальному режимі та ділянку довжиною h у мінімальному режимі. Отже, струмова відсічка не мае чіткої зоны спрацювання. Зона спрацювання СВ залежить від режиму системи. Тому СВ не можна застосовувати як єдиний захист лінії. її потрібно доповнювати МСЗ, який захищає кінець лінії та резервує роботу СВ під час к.з. на початку лінії, або струмовою відсічкою з витримкою часу, або струмовою відсічкою з витримкою часу та МСЗ. В останньому випадку МСЗ виконує функції резервного захисту лінії.

Чутливість струмової відсічки без витримки часу характеризуемся коефіцієнтом чутливості та зоною дії.

Коефіцієнт чутливості визначається під час двофазного к.з. в місці встановлення захисту в мінімальному режимі:

де I_рмін— струм у реле під час двофазного к.з. на початку лінії в мінімальному режимі; 1_Ср — струм спрацювання реле, визначається з виразу

де k_сх - коефіцієнт схеми; к_ТА - коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

Якщо струмова відсічка без витримки часу виконує функції основного захисту, то к_ч> 2. У випадку, коли струмова відсічка виконує функції додаткового захисту (наприклад,

основним є дистанційний захист), то к_ч > 1, 2.

Зопа дії струмової відсічки може визначатись графічно, або аналітично.

При графічному визначенні будують графік зміни струму к.з. від віддаленості до місця пошкодження для мінімального режиму (рис. 7.7). На цьому ж графіку проводять пряму, яка відповідає струму спрацюванню відсічки. Точка перетину цієї прямої з кривою зміни струму к.з. і визначає зону дії струмової відсічки (відрізок h на рис. 7.7).

Для аналітичного визначення зони дії струмової відсічки без витримки часу необхідно скористатись виразом:

де: x_* – довжина зони дії відсічки, виражена в долях реактивного опору лінії; x_C, x_Л

реактивні опори системи та лінії відповідно; U_C – фазне значення напруги системи; I_с^I _{. з} значення первинного струму спрацювання струмової відсічки без витримки часу.

7.2.3. Комбінована відсічка за струмом та напругою

Струмова відсічка може захищати цілу лінію, наприклад, радіальну лінію, яка живить один трансформатор (рис. 7.8). У цьому випадку струм спрацювання СВ вибирається з умови відлагодження від струму трифазного к.з. за трансформатором (на рис. 7.8 точка К1) в максимальному режимі за виразом (7.3), а чутливість перевіряється під час двофазного к.з. на високій стороні трансформатора в мінімальному режимі (на рис. 7.8 точка К2) за виразом (7.8). Таким чином, СВ захищає не тыъки цілу лінію, а йчастину обмотки трансформатора.

Рис. 7.8. Струмова відсічка радіальної лінії, яка живить один трансформатор

У випадку, коли чутливість СВ не забезпечується, застосовують комбіновану відсічку за струмом та напругою.

Параметрами спрацювання комбінованої відсічки за струмом та напругою є струм спрацювання та напруга спрацювання.

Струм спрацювання вибирається з умови забезпечення потрібної чутливості під час двофазного к.з. на високій стороні трансформатора в мінімальному режимі.

де кч - мінімальне значения коефіцієнта чутливості під час к.з. в точці К2, приймається

1, 3 (рис. 7.9а); Iк ( 2. з ). мін – струм в місці встановлення захисту під час двофазного к.з. в точці К2 в

мінімальному режимі.

 

Рис. 7.9. Комбінована відсічка за струмом та напругою

За такого вибору струму спрацювання СВ може неселективно працювати під час к.з. на приєднаннях, які живляться від трансформатора (точка К3), або хибно працювати від струму навантаження. Для блокування роботи СВ в таких випадках захист доповнюється органом мінімальної напруги, нормально замкнені контакти якого KV вмикаються послідовно з контактами струмового органа – максимального реле струму (рис. 7.9, б).

Під час к.з. за трансформатором (точка К3, рис. 7.9, а) буде спрацьовувати чутливий струмовий орган – реле КА – та замикатиме свої контакти. Реле мінімальної напруги під час цього к.з. буде знаходитись у збудженому стані, оскільки напруга на шинах підстанції буде більша, ніж уставка реле, і контакти реле напруги KV будуть знаходитись в розімкненому стані (нагадаємо, що на схемі стан контактів зображений для обезструмленого стану його обмотки). Тому захист загалом працювати не буде.

Під час к.з. на шинах протилежної підстанції в точці К2, спрацьовує струмове реле КА, а реле напруги KV повернеться у вихідний стан, тобто замкне свої контакти, тому що напруга на шинах підстанції понизиться до величини меншої уставки спрацювання реле напруги KV. Подасться живлення на реле часу КТ, яке з витримкою часу подіє через проміжне реле KL на вимкнення вимикача Q.

Отже, комбінована відсічка буде працювати, коли буде спрацъовувати максималъне струмове реле, а реле мінімальної напруги буде повертатисъ у вихідний стан.

Напруга спрацювання органу мінімальної напруги вибирається з умов

де I_C.3. - струм спрацювання струмового органа СВ, визначений з (7.9); к_від - коефіцієнт відлагодження, приймається таким, що дорівнює 1, 2; U_po6MiH, U_HOM- напруга лінії в мінімальному режимі та номінальна напруга лінії; Z_Л, Z_T - опір лінії та трансформатора.

3 двох значень приймається менше значения.

Чутливість захисту органа напруги визначається під час трифазного к.з. в кінці лінії в максимальному режимі

де Uк2.мак ~ напруга на шинах підстанції А під час трифазного к.з. в кінці лінії в максимальному режимі.

Значения коефіцієнту чутливості повинно мати наступні значения:

- під час к.з. в кінці основної ділянки k_ч> 1, 5;

- під час к.з. в кінці суміжної ділянки k_ч > 1, 2.

7.2.4. Неселективна струмова відсічка без витримки часу

Неселективна струмова відсічка - це захист, який реагує на пошкодження на всій лінії. Неселективна відсічка без витримки часу застосовується на лініях в наступних випадках:

- коли необхідно забезпечити динамічну стійкість синхронних гене-
раторів та двигунів, що живляться від тих самих шин, що і лінія, яка захищається. Динамічна
стійкість синхронних машин забезпечується, коли залишкова напруга на шинах, від яких
живиться дана лінія під час к.з. в кінці лінії, є в межах:

• для генераторів U₃ал (3) ≥ 0, 6;

• для синхронних двигунів U₃ал(3) ≥ 0, 5.

У випадку, коли залишкова напруга на шинах менша від цих значень, к.з. на лінії повинні вимикатись без витримки часу;

- коли необхідно забезпечити термічну стійкість лінії. Це в основному стосується
випадків, коли лінія виконана провідником малого перерізу і при довготривалому протіканні
струму к.з. по такій лінії можливе її механічне пошкодження. Тому к.з. у будь-якій точці лінії
повинно вимикатись без витримки часу.

Струм спрацювання неселективної струмової відсічки без витримки часу вибирається з умови надійного спрацювання під час к.з. у будь-якій точці лінії, де трифазне к.з. спричиняє пониження напруги на шинах підстанції нижче допустимого

де U_c.мін – напруга системи в мінімальному режимі; Z_{с . мін} – опір системи в мінімальному режимі; k ₀ – коефіцієнт, який визначає залежність залишкової напруги в місці встановлення відсічки від віддаленості до місця к.з. Ця залежність показана на рис. 7.10; k_від – коефіцієнт відлагодження, дорівнює 1, 1–1, 2.

Рис. 7.10. Залежність и_зал =f(к₀)

Неселективність роботи захисту, яка виникає після дії неселективної струмової відсічки (можливе вимкнення непошкодженої лінії під час к.з. на суміжній) виправляється роботою пристроїв АПВ.

7.2.5. Струмова відсічка з витримкою часу

Основним недоліком СВ є те, що вона захищає лише початок лінії. Зону дії СВ можна розширити, якщо зменшити уставку за струмом спрацювання, але при цьому може не забезпечуватись селективність роботи струмової відсічки, тобто вона хибно може працювати під час міжфазних к.з. на початку суміжного елемента. В цьому випадку забезпечення селективності СВ здійснюється за рахунок уведення в її роботу витримки часу. Така струмова відсічка називається струмовою відсічкою з витримкою часу. Розглянемо принцип роботи СВ із витримкою часу на прикладі захисту лінії, рис. 7.11.

Струм спрацювання СВ лінії Л2 згідно з (7.6) вибирається з умови відлагодження від

струму трифазного к.з. в кінці лінії в точці К2 у максимальному режимі і становить I_Л^I ₂. Струм спрацювання СВ лінії Л1 вибирається з умови відлагодження від струму трифазного к.з. в кінці

Л1 в точці К1 у максимальному режимі і становить І_Л1. Струмова відсічка лінії Л1 охоплює

початок лінії Л1. Для захисту кінця лінії можна застосувати струмову відсічку з витримкою часу, струм спрацювання якої вибирається з умови відлагодження від струмів спрацювання СВ усіх елементів, які відходять від шин Б, в даному випадку від СВ лінії Л2

де к_від- коефіцієнт відлагодження, значения якого знаходиться в межах 1, 05-1, 1.

 

 

 

Рис. 7.11. Струмова відсічка з витримкою часу

Час спрацювання струмової відсічки з витримкою часу вибирається на ступінь селективності більшим від часу спрацювання СВ без витримки часу і становить

(7.14)

де t_n_1 - час спрацювання швидкодійного захисту попереднього елемента (на рис. 7.11 це I ступінь захисту А2).

Чутливість струмової відсічки з витримкою часу перевіряється під час двофазного к.з. в кінці лінії, яка захищається - лінії Л1 в точці К1 у мінімальному режимі. Коефіцієнт чутливості повинен бути більшим 1, 3-1, 5.

Отже, як видно з рис. 7.11, струмова відсічка з витримкою часу охоплює повністю лінію Л1, резервує роботу СВ лінії Л1 під час к.з. на початку лінії та частково СВ лінії Л2 під час к.з. за шинами підстанції Б.

Як правило, СВ та струмова відсічка з витримкою часу доповнюється МСЗ, який виконує функції резервного захисту. Організований таким чином захист лінії називається струмовим захистом із ступінчастою характеристикою витримок часу. На рис. 7.11 уставка спрацювання

МСЗ лінії Л1 становить , а її час спрацювання —