Защита от коротких замыканий и перегрузок

7. Защита от коротких замыканий и перегрузок

7.1.  Устройства защиты и автоматики фидеров контактной сети тяговых подстанций, постов секционирования, пунктов параллельно­го соединения должны обеспечивать отключение всех возможных то­ков короткого замыкания (КЗ) при любых режимах, в том числе вы­нужденных, и применяемых в эксплуатации схемах питания и секцио­нирования, не допуская образования «мертвых зон».

7.2.  При выборе и расчете защит необходимо учитывать возмож­ный отказ как минимум одной ступени защиты либо одного из вык­лючателей фидерной зоны от питающей подстанции до места КЗ и обеспечивать отключение поврежденного участка резервными ступе­нями защиты (резервными защитами) или другими выключателями.

7.3.  Защита фидеров контактной сети переменного тока должна обеспечивать своевременное и селективное отключение поврежденно­го участка. Время отключения поврежденного участка без выдержки времени не должно превышать 140 мс.

Фидеры контактной сети переменного тока следует оборудовать, как правило, трехступенчатой дистанционной направленной защи­той, дополненной токовой защитой.

Фидеры контактной сети системы 2*25 кВ должны быть оборудо­ваны двумя комплектами защит — на питающем проводе и проводах контактной сети.

7.4. Основные требования к выбору уставок дистанционной защи­ты фидеров тяговых сетей переменного тока:

· первая ступень должна обеспечить отстройку от токов нагрузоч­ных режимов в зоне от подстанции до поста секционирования;

· вторая и третья ступени должны обеспечить чувствительность защиты при различных возможных сочетаниях тока нагрузки и тока кроткого замыкания в межподстанционной зоне до самой ее даль­ней точки (до шин соседней подстанции или до нейтральной вставки).

Рекомендуемые материалы

Шаг временных уставок для электронных комплектов защит следует принимать равным 0,3с.

Уставку токовой защиты необходимо выбирать по условиям отстройки от максимальных токов нагрузки с учетом минимальных токов короткого замыкания и бросков тока намагничивания электро­подвижного состава до 2000 А. Коэффициенты чувствительности и отстройки от токов нагрузок следует принимать в соответствии с тре­бованиями Правил устройства электроустановок.

7.5. Основная защита фидеров тяговых сетей постоянного тока от токов близких коротких замыканий выполняется с помощью быстро действующих выключателей (БВ) с временем отключения не более 50мс, имеющих максимальную импульсную токовую отсечку. Пол­ное время отключения короткого замыкания с учетом действия всех выключателей зоны не должно превышать 90 мс.                   

В зависимости от соотношения минимальных токов удаленного короткого замыкания и максимальных токов нагрузок быстродей­ствующая защита должна дополняться другими видами защит или телеблокировкой.

 Типы и виды защит, рекомендуемых к применению на подстанции, представлены в табл. 7.1.

7.6. Для предотвращения выхода из строя оборудования при сра­батывании защит всех ступеней и отказе фидерного выключателя на подстанции необходимо предусмотреть устройство резервирования отказов (УРОВ), отключающее выключатели всех присоединении к  шинам ЗкВ,25 и 2х25кВ.

7.7. Защита шин 25 и 2*25 кВ подстанций переменного тока долж­на обеспечивать резервирование защит, установленных на фидерах тяговых сетей .

Выводы шин должны быть оборудованы, как правило, двухступенчатой  дистанционной направленной защитой, дополненной токовой

На подстанциях системы 2x25 кВ с однофазными трансформатора­ми устанавливают два комплекта защиты - на вводе, присоединяе­мом к шине питающего провода, и на вводе, присоединяемом к шине контактной сети.

7.8. Основные требования к выбору уставок защит тяговых шин:

· первая ступень дистанционной защиты должна обеспечить от­стройку ее от тяговых нагрузок;

· вторая ступень должна обеспечить чувствительность защиты по отношению к току короткого замыкания в месте установки смежного комплекта аппаратуры защиты (коэффициент чувствительности при металлических коротких замыканиях должен быть не менее 1,2).

Уставку токовой защиты следует выбирать по условиям отстрой­ки от максимальных токов нагрузки с учетом минимальных токов ко­роткого замыкания и бросков тока намагничивания ЭПС. Коэффи­циенты чувствительности и отстройки от токов нагрузок необходимо принимать в соответствии с требованиями Правил устройства элект­роустановок.

7.9. Защита тяговых шин подстанций переменного тока должна обеспечивать отключение всех присоединений к шинам в следующих случаях:

· при срабатывании любой защиты присоединения, действующей на отключение, и отказе высоковольтного выключателя (УРОВ);

· при срабатывании защиты по минимальному напряжению.

 Выдержки времени срабатывания защит определяют исходя из ус­ловия обеспечения селективности по отношению к защитам фидеров,

подключенных к данным шинам.

Выдержка времени УРОВ и защиты по минимальному напряже­нию должна быть достаточной для обеспечения селективного отклю­чения присоединения с учетом собственного времени отключения вы­соковольтного выключателя.

Защита по минимальному напряжению должна срабатывать при близких коротких замыканиях на питающих линиях 110-220 кВ для ликвидации подпитки со стороны смежной подстанции по тяговой

сети.

7.10. Аппаратура защиты фидеров и шин РУ тягового электро­снабжения должна обеспечивать взаимное резервирование отдельных ступеней защит. При выходе из строя одной из ступеней защиты поврежденный блок аппаратуры должен быть автоматически локали­зован.

Аппаратура контроля действия защит должна выполнять полную проверку их исправности и обеспечивать передачу энергодиспетчеру соответствующей информации по системе телемеханики.

Устройства защиты должны быть согласованы с аппаратурой уп­равления объектами тягового электроснабжения (телемеханикой).

7.11. Аппаратура защиты понижающего трансформатора подстан­ций переменного и постоянного тока должна обеспечивать его от­ключение при внутренних повреждениях и внешних коротких замы­каниях, недопустимых для трансформатора и не отключенных защитами присоединений, а также при подпитке места повреждения на ВЛ 110 и 220 кВ через понижающий трансформатор.

Для понижающего трансформатора тяговой подстанции предус­матривают следующие защиты:

· газовая;

· дифференциальная токовая;

· максимальная токовая со стороны питающего напряжения;

· от перегрузки;

· от перегрева масла.

7.12. К выполнению и выбору уставок защит понижающего транс­форматора предъявляются следующие основные требования.

Газовая защита выполняется двухступенчатой:

· первая ступень дей­ствует на сигнал;

·  вторая — на отключение трансформатора со сторо­ны всех напряжений.

Дифференциальная токовая защита должна выполняться с от­стройкой от бросков тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора и действовать на отключение всех выклю­чателей трансформатора без выдержки времени. Защита должна обеспечивать коэффициент чувствительности не менее 2.

Максимальная токовая защита на стороне 110 или 220 кВ должна обладать необходимой чувствительностью к коротким замыканиям на стороне среднего и низшего напряжения и отключать трансформа­тор со стороны всех напряжений.

Уставку защиты от перегрузки выбирают исходя из условия от­стройки от номинального тока нагрузки с учетом коэффициента на­дежности и коэффициента возврата реле. Выдержка времени защиты от перегрузки составляет примерно 9 с.

Защита от перегрева масла с выдержкой времени работает на включение обдува трансформатора. Уставку защиты выбирают исхо­дя из условия превышения 70 % номинального тока нагрузки с уче­том коэффициента надежности и коэффициента возврата реле. Устав­ка реле времени составляет примерно 9 с.

7.13. На тяговых подстанциях постоянного тока, кроме перечис­ленных в пп. 7.5, 7.6, 7.11 настоящих Правил, должны быть преду­смотрены следующие защиты:

· от токов короткого замыкания и перегрузок преобразовательного агрегата;

от токов короткого замыкания при опрокидывании инвертора;

· газовая на трансформаторах преобразователей; от замыканий на землю на преобразовательных агрегатах и в рас­пределительном устройстве 3 кВ.

7.14. На всех тяговых подстанциях должна быть выполнена защи­та линий электропередачи, заходящих на подстанцию, в объеме, оп­ределяемом энергосистемой.

7.15. Трансформаторы собственных нужд следует оборудовать:

· токовой отсечкой без выдержки времени на стороне высшего на­пряжения;

· максимальной токовой защитой с выдержкой времени на стороне высшего напряжения, реагирующей на однофазные КЗ на стороне низшего напряжения;

· токовой защитой от перегрузок на стороне низшего напряжения с выходом на сигнал.

7.16.  Защита фидеров ДПР должна обеспечивать отключение вы­соковольтного выключателя при двухфазных и трехфазных коротких замыканиях на линии. Селективность защиты достигается временным разделением соответствующих защит на присоединении и на подстан­ции.

На фидерах ДПР устанавливают токовую отсечку и максималь­ную токовую защиту с выдержкой времени.

Уставку токовой отсечки выбирают из условия обеспечения необ­ходимого в соответствии с требованиями Правил устройства элект­роустановок коэффициента отстройки при коротком замыкании на вторичной стороне трансформатора комплектной трансформаторной подстанции (КТП), присоединенной к линии ДПР.

Уставку максимальной токовой защиты отдельно для каждой фа­зы следует выбирать исходя из обеспечения отстройки от максималь­ного рабочего тока, определяемого по установленной мощности всех КТП с учетом их максимальной возможной перегрузки. Уставку реле времени определяют исходя из обеспечения селективности с учетом времени работы предохранителей на КТП.

7.17. Защита фидеров нетяговых железнодорожных потребителей 6, 10 и 35 кВ на тяговой подстанции должна обеспечивать отключе­ние высоковольтного выключателя при двухфазных и трехфазных ко­ротких замыканиях на линии, а при однофазных коротких замыкани­ях — отключение выключателя или подачу сигнала. Селективность защиты достигается временным разделением соответствующих защит на шинах у потребителя и на подстанции.

На фидерах нетяговых потребителей 6, 10 и 35 кВ устанавливают:

· токовую отсечку;

· максимальную токовую защиту с выдержкой времени;

· защиту нулевой последовательности.

Уставку токовой отсечки выбирают из условия обеспечения необ­ходимой отстройки при коротком замыкании на шинах потребителя. Чувствительность проверяют по отношению к минимальному току двухфазного короткого замыкания на шинах тяговой подстанции.

Уставку максимальной токовой защиты для каждой фазы выбира­ют исходя из обеспечения отстройки от максимального рабочего то­ка, определяемого по установленной мощности нетяговых потребителей с учетом возможной их перегрузки. Уставку реле времени опреде­ляют исходя из обеспечения селективности с учетом времени работы защиты и собственного времени отключения высоковольтного вык­лючателя на шинах у потребителя.

7.18. Защита ВЛ СЦБ должна обеспечивать отключение линии при многофазных коротких замыканиях и подачу сигнала при замыкании на землю.

В качестве защиты от многофазных коротких замыканий следует применять максимальную токовую защиту в двухфазном или трех­фазном исполнении.

От замыканий на землю применяют защиту нулевой последова­тельности.

Уставку максимальной токовой защиты выбирают по условию от­стройки от максимального тока нагрузки при отключении линии со стороны смежной подстанции. Выдержку времени необходимо выби­рать по условию обеспечения селективности действия с предохрани­телями, защищающими трансформаторы, подключенные к ВЛ СЦБ.

7.19.  Защита фидеров постов секционирования переменного тока должна обеспечивать селективное отключение поврежденного участ­ка; время отключения не более 120 мс.

Фидеры постов секционирования с выключателями должны быть оборудованы, как правило, трехступенчатой дистанционной направ­ленной защитой, дополненной токовой защитой.

Основные требования к выбору уставок защит фидеров постов секционирования:

· первая ступень должна обеспечить условия ее селективности до шин подстанций;

· вторая ступень должна обеспечить чувствительность основной за­щиты по отношению к короткому замыканию в месте установки сле­дующего в защищаемой зоне комплекта аппаратуры защиты (коэф­фициент чувствительности при металлических коротких замыканиях не менее 1,5);

· третья ступень должна обеспечить чувствительность резервной за­щиты по отношению к току короткого замыкания на шинах подстан­ции с учетом возможности каскадного отключения поврежденного участка (коэффициент чувствительности при металлических коротких замыканиях не менее 1,2).

Шаг временных уставок для электронных комплектов защит сле­дует принимать равным 0,3 с.

Уставку токовой защиты необходимо выбирать по условиям от­стройки от максимальных токов нагрузки и обеспечения чувствитель­ности по отношению к минимальным токам короткого замыкания.

Защита фидеров поста секционирования резервируется защитой по минимальному напряжению, действующей на отключение с выдержкой времени всех высоковольтных выключателей поста секциони­рования.

Уставку по времени определяют исходя из необходимости от­стройки от срабатывания последней ступени защиты фидера поста секционирования. Уставку по напряжению выбирают исходя из необ­ходимости отстройки от минимального напряжения на шинах поста секционирования.

7.20.  Посты секционирования участков постоянного тока должны иметь следующие виды защит:

· на фидерах первая ступень — быстродействующий выключатель с максимальной импульсной направленной защитой, зона действия ко­торой может быть изменена в соответствии со схемой питания и сек­ционирования;

· на фидерах вторая ступень — дистанционная защита с изменяемой зоной защиты;

· потенциальная защита с выдержкой времени;

· защита от замыкания на землю.

Переключение защит с одной зоны на другую может осуществлять энергодиспетчер или оперативный персонал по телеуправлению.

7.21.  Защита пунктов параллельного соединения участков посто­янного тока выполняется с помощью быстродействующего выключа­теля.

Уставки защиты ППС выбирают по минимальному току коротко­го замыкания возле поста секционирования и подстанции при усло­вии отключения одного пути.

Для снижения числа отключений ППС допускается применение на

нем двухтонной защиты.

7.22.  На автотрансформаторных пунктах используют следующие виды защит, действующие на выключатель автотрансформатора (на АТП без выключателей — на включение короткозамыкателя):

· максимальную токовую на вводах AT;

· от перегрева масла;

· газовую;

· дифференциальную.

Действуют на сигнал по каналам телесигнализации защита от пе­регрузки по току общего вывода AT и устройство контроля уровня

масла в AT.

7.23.  Установки параллельной емкостной компенсации реактив­ной мощности (КУ) должны иметь следующие виды защит:

· от токов короткого замыкания, действующую на отключение КУ

· без выдержки времени;

· от перегрузки конденсаторов высшими гармониками;

· отключающую КУ при повышении напряжения сверх допустимого с выдержкой времени 3-5 мин;

· продольную дифференциальную токовую;

Люди также интересуются этой лекцией: 1.9. Предложение GROUP BY.

· дифференциальную, срабатывающую при потере емкости конден­саторов.

Для отстройки максимальной токовой защиты от тока разряда КУ при близком коротком замыкании ток уставки защиты должен пре­вышать номинальный ток КУ в 2 раза.

Защита от перегрузки конденсаторов должна отключать КУ при действующем токе, большем 1,3 номинального.

Защита по максимальному напряжению должна отключать КУ при напряжении на конденсаторах выше 1,1 номинального.

Дифференциальная защита конденсаторов должна реагировать на изменение емкости одного ряда конденсаторов на 10 %.

Для снижения бросков тока и перенапряжений при включении и отключении КУ рекомендуется оборудовать их коммутационным блоком с вакуумными выключателями и резисторами.