1
Изобретение относится к области релейной защиты электрических сетей и может быть использовано преимущественно при выполнении защит распределительных сетей 6-20 кВ.
Для защиты от коротких замыканий в распределительных сетях как правило используют токовый или дистанционный способ. При этом в месте установки защиты измеряют токи и напряжения защищаемой сети и, если измеренные величины отклоняются от заранее заданных, защите разрещают отключение сети с заданной выдержкой времени 1. Выдержки времени настраивают так, что время отключения повреждения данной защитой становится тем больше, чем дальще от места установки этой защиты произошло повреждение в сети. Конкретно выдержки времени токовой (дистанционной) защиты питающей линии 6- 20 кВ выбирают больщими выдержек времени защит подключенных к этой линии трансформаторов 6-20/0,4 кВ.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ защиты распределительной сети 6-20 кВ путем измерения токов и напряжений сети и отключения сети с заранее заданной выдержкой времени при отклонении измеренных величин от заранее заданного уровня {2.
Недостатком токового и дистанционного способов при применении их для защиты распределительных сетей 6-20 кВ является невозможность одновременного выполнения требований селективности и чувствительности при удовлетворительной быстроте действия. Это обусловлено спецификой построения распределительных сетей, для которых характерны применение на линиях 6-20 кВ сталеалюминиевых и стальных проводов малых сечений, значительная протяженность воздушных линий, рассредоточенное по длине линии подключение трансформаторов 6-20/0,4 кВ. Токи короткого замыкания при повреждении в конце линни 6-20 кВ могут быть меньше, чем токи, измеряемые в месте установки защиты при иерекрытиях на стороне 0,4 кВ трансформаторов 6-20/0,4 кВ, подключенных к головному участку линии, т. е. по величине тока повреледения (по соотношению токов и напряжений в месте установки защиты) невозможно определить, где произошло повреждение - на линии 6-20 кВ непосредственно или на стороне 0,4 кВ подключенного к ней трансформатора. Поэтому селективность защиты, установленной на головном выключателе линии, с защитами трансформаторов 6-20/0,4 кВ обеспечивают введением выдержки времени на токовой (дистанционной) защите линии. В результате этого короткие замыкания на линиях 6-20 кВ отключаются с замедлением, что приводит к увеличению объема разрушений в
месте повреждения и снижению успешности автоматического повторного включения и надежности сети в целом.
Предлагаемый способ позволяет повысить быстродействие и селективность защиты распределительных сетей 6-20 кВ и исключить влияние параметров электрической дуги. Для этого из измеренных токов дополнительно выделяют высшие гармонические составляюш,ие и при величине гармоник, меньшей заданной, разрешают отключение сети с ускорением по времени.
Основной причиной наличия высших гармоник в токах нормального режима распределительной сети 6-20 кВ является насыш,ение магнитных систем трансформаторов 6-20/ /0,4 кВ. Сети 6-20 кВ работают с изолированной нейтралью, поэтому уровень гармоник токов в нормальном режиме сети незначителен, так как третьи и кратные трем гармоники в токе холостого хода трансформаторов отсутствуют. При коротких замыканиях в сети появляется еще один источник высших гармоник- электрическая дуга в месте повреждеиия. Генерируемые дугой гармоники тока распространяются по сети и в силу соотношения сопротивлений ее элементов практически полностью замыкаются через источник питания. Практически все междуфазные повреждения на стороне 0,4 кВ трансформаторов сопровождаются электрической дугой (пробой изоляции кабеля, перекрытие ошиновки низковольтного щита подстанции). Междуфазные повреждения в сети кВ могут возникать как чисто металлические короткие замыкания (схлестывание проводов воздушной линии) или связаны с появлением дуги небольшой длины (пробой изоляции кабеля, пробой штыревых изоляторов на линии). При этом как для стороны 0,4 кВ, так и для сети 6-20 кВ напряжения, возникающие на электрических дугах, сравнимы между собой. Величина генерируемых дугой гармоник тока при равных эквивалентных сопротивлениях схемы короткого замыкания зависит от отношения напряжения на дуге к напряжению установки, на которой произошло повреждение. В силу этого при повреждении на напряжении 0,4 кВ вели.чина генерируемых дугой гармоник тока на 1-2 порядка выше, чем при повреждении на линии 6-20 кВ, и в 6-8 раз выше уровня гармоник нормального режима сети, т. е. дугу повреждения на напряжении 6-20 кВ практически можно не учитывать как источник гарМОНИК. Различие уровней высших гармоник в токе сети при повреждениях на напряжении до 1000 В и выше используется для достижения цели изобретения.
Указанные соотношения параметров электрических дуг при повреждениях на напряжении до 1000 В или выше при длительном горении дуги могут нарушиться. Папример, при расхождении проводов воздушной линии
6-20 кВ после схлестывания напряжение на дуге возрастает. Поэтому для исключения влияния изменений параметров электрической дуги в процессе повреждения сравнение величины высших гармоник с заданной производят в момент возникновения повреждения.
На чертеже дана структурная схема токовой защиты, поясняющая описываемый способ.
К трансформатору 1 тока линии 6-20 кВ подключают реле 2 тока, уставку которого настраивают по условию обеспечения необходимой чувствительности к повреждению в пределах защищаемой сети на высоком напряжении, а также фильтр 3 высших гармоник. К фильтру 3 подключают блокирующее реле 4, выполняющее функцию логического элемента НЕ: при величине высших гармоник на входе, превышающей уставку реле 4, сигнал на выходе этого реле соответствует логическому «нулю ; при величине гармоник, меньшей заданной, сигнал на выходе реле 4 соответствует логической «единице. Уставку реле 4 отстраивают от уровня гармоник в сети при нормальном режиме. Посредством элементов 4 НЕ и 5 ИЛИ обеспечивают появление сигнала на выходе элемента 6 И и действие защиты на отключение через выходной элемент 7 ИЛИ без выдержки времени только в случае, если в момент срабатывания реле 2 тока на выходе элемента 4 существует сигнал «единица (уровень гармоник .меньше заданного; соответствует повреждению на стороне высокого напрял ения). Посредством обратной связи элементов 6 И и 5 ИЛИ обеспечивают независимость поведения защиты при изменении уровня гармоник тока в процессе короткого замыкания из-за изменений параметров дуги повреждения (фиксация начального замера блокирующего органа). Временную задержку элемента 8 согласовывают с защитами сетевых трансформаторов.
Применение предлагаемого способа позволяет повысить быстродействие и селективность защит и надежность электроснабжения в распределительных сетях.
Формула изобретения
1.Способ защиты распределительной сети 6-20 кВ путем измерения токов и напряжений сети и отключения сети с заранее заданной выдержкой времени при отклонении измеренных величин от заранее заданного уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и селективности, из измеренных токов дополнительно выделяют высшие гармоники и при величине гармоник, меньшей заданной, разрещают отключение сети с ускорением по времени.
2.Способ но п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния параметров электрической дуги, сравнение величины высших гармоник с заданной производят в момент возникновения повреждений.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Федосеев А. М. Основы релейной защиты. М.-Л., ГЭИ, 1961, с. 291.
2. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Л., «Энергия, 1972, с. 60.
