Дифференциальная токовая защита сборных шин

Специальные защиты шин предназначены для отключения без выдержки времени повреждений, возникающих на сборных шинах. На шинах могут возникать такие же повреждения, как и на ЛЭП: однофазные и многофазные КЗ в сетях с заземленной нейтралью, многофазные в сетях с изолированной нейтралью. Дифференциальная токовая защита сборных шин в настоящее время устанавливается практически на всех электрических станциях и подстанциях напряжением 110 кВ и более, работающих в режиме многостороннего питания.

ДТЗ сборных шин выполняется на тех же принципах, что и рассмотренные выше ДТЗ трансформаторов и генераторов. Токовое реле КА (рис. 4.4) подключается к соединенным параллельно вторичным обмоткам ТТ, установленных на каждом присоединении. Коэффициенты трансформации всех ТТ равны. При КЗ на шинах в зоне действия защиты шин по всем ЛЭП ток подтекает к месту повреждения в точке К1, в реле проходит сумма токов, пропорциональная току КЗ (рис. 4.4, а):

.

При внешнем КЗ на ЛЭП W1 (рис.4.4,б) в точке К2 сумма токов, подтекающих к шинам по трем ЛЭП W2, W3 и W4, равна току, оттекающему от шин по поврежденной ЛЭП W1. При допущений о работе ТТ без погрешности сумма токов в реле КА равна нулю, и реле не действует:

.

На самом деле при внешнем КЗ в реле КА проходит ток небаланса, обусловленный разной погрешностью ТТ, включенных в схеме защиты. Как уже отмечалось в 2.1, погрешность ТТ обусловлена намагничивающим током. Окончательно получаем следующее:

.

В отличие от ДТЗ генератора ток небаланса в ДТЗ шин определяется не только и не столько различием магнитных характеристик и различием нагрузок Z_H ТТ, но главным образом разными значениями токов, проходящих по поврежденному и неповрежденным присоединениям при внешнем КЗ. Например, при внешнем КЗ в точке К2 по ЛЭП W1 проходит полный ток КЗ , поэтому намагничивающий ток и, следовательно, погрешность ТТ ТА1 будет существенно выше погрешностей ТТ ТА2-ТА4, через которые проходят определенные доли полного тока КЗ . В результате ток небаланса может достичь большого значения, значение которого необходимо учитывать в расчетах тока срабатывания реле КА.

Ток срабатывания токового реле КА в схеме ДТЗ шин выбирается по двум условиям:

1. Отстройка от максимального тока нагрузки наиболее нагруженного присоединения, что необходимо для предотвращения ложного срабатывания защиты при обрыве токовых цепей: , (4.7)

где - коэффициент отстройки, равный 1,2; - максимальный ток нагрузки наиболее нагруженного присоединения.

Рис. 4.4. Распределение токов в цепях дифференциальной защиты шин при КЗ: а - в зоне действия; б – вне зоны

2. Отстройка от тока небаланса при внешнем КЗ:

,

(4.8)

где коэффициент отстройки, равный 1,5; - коэффициент, учитывающий переходный режим (при использовании реле РНТ принимается равным 1); e - относительное значение полной погрешности ТТ, равное 0,1; - максимальный ток внешнего трехфазного КЗ, проходящий через ТТ защиты. К установке принимается больший из двух токов срабатывания, определенных по формулам (4.7) и (4.8).

Коэффициент чувствительности дифференциальной токовой защиты шин, определяемый по выражению (4.3), должен быть не менее двух.

Глава 5

ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА