Защита кабельных линий

Современные кабельные линии прочно вошли в перечень оборудования, которое активно используется для передачи электроэнергии или отдельных ее импульсов на требуемое расстояние. Вместе с тем, для того чтобы такие изделия смогли функционировать долго и без дополнительных проблем, квалифицированными специалистами проводится соответствующий спектр мероприятий, о которых и пойдет речь далее.

Как правило, понятие «защита кабельных линий» подразделяется на несколько категорий, таких как:

•

предотвращение механических повреждений кабельных трасс;

•

предупреждение пожара;

•

защита от коррозии и т. д.

В городских условиях кабельные трассы, зачастую, прокладывают на безопасном расстоянии под землей, при этом их размещают в специальных коробах, которые накрывают бетонными плитами. Данная мера позволяет предотвратить порчу кабелей и их разрыв, а также обеспечивает долговечность эксплуатации представленных изделий.

Особо следует обратить внимание на комплекс мероприятий, проводимых с целью предупреждения пожара в кабельных трассах, ведь нередко здесь подаются токи высокого напряжения, в результате чего существует вероятность короткого замыкания и воспламенения обмотки. С недавних пор для обеспечения безопасности от пожара применяются специальные изделия, изготовленные из антитоксичных материалов, которые имеют высокое значение кислородного индекса и низкие параметры образования дыма и выделения хлористого водорода. Кроме того, в местах повышенной опасности устанавливают локальные системы оповещения и пожаротушения, призванные оперативно предоставить данные о возгорании, эффективно предотвратив его распространение.

Защита кабельных линий от коррозии также стала ключевым мероприятием, которое в обязательном порядке проводится при прокладке линий. Поскольку металлические оболочки данных изделий быстро разрушаются в результате взаимодействия с окружающей средой, то на их поверхность принято наносить слой брони из краски или лака, который предотвращает попадание кислотно-щелочных веществ непосредственно в структуру металла. В тех местах, где нанесение специальных покрытий невозможно, используются инновационные отсасывающие пункты, по которым стекаются обратные токи от сети.

Таким образом, защита кабельных линий от пагубных воздействий является основной мерой на пути безопасного и долговечного использования упомянутого оборудования.

10. Защита кабельных линий

Основными видами повреждений кабельных линий, требующих отключения, являются однофазные на землю или междуфазные КЗ.

Большое влияние на характер протекания процесса при поврежде­нии оказывает режим работы нейтрали (см. гл. 2). Так как кабельные сети напряжением б… 10 кВ работают с изолированной или зазем­ленной через реактор нейтралью, замыкание одной фазы на землю не является аварийным режимом, требующим немедленного отклю­чения. Поэтому защиту от замыканий одной фазы на землю в сетях напряжением б… 10 кВ делают в большинстве случаев на сигнал.

В сетях напряжением 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью за­мыкание на землю одной фазы является однофазным КЗ и должно отключаться защитой, причем токи однофазного КЗ имеют значе­ния, соизмеримые с токами рабочих режимов. Поэтому для выпол­нения защиты от однофазных КЗ часто используются составляю­щие нулевой последовательности, так как. при этом не надо отстра­ивать защиту от рабочих токов.

В соответствии с ПУЭ защита кабельных линий напряжением до 1 кВ в большинстве осуществляется плавкими предохранителя­ми, которые отключают поврежденную линию в течение первого полупериода прохождения трехфазного тока КЗ. Кроме того, ка­бельные линии напряжением до 1 кВ защищают с помощью авто­матических выключателей. На кабельных линиях напряжением б… 10 кВ должна быть пре­дусмотрена защита от однофазных замыканий на землю, в качестве которой применяется максимальная токовая защита (МТЗ) нуле­вой последовательности; фильтром тока нулевой последовательно­сти служит трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП). Появление токов нулевой последовательности объясняется нарушением симметрии емкостных токов и фазных напряжений. Ток срабатывания защиты

(4)

где Iол — токнулевой последовательности, обусловленной емкостью линии; k_OTC — коэффициент отстройки, зависящий от типа реле, k_OTC= 4… 5 (для защит без выдержки времени), k_OTC = 2… 2,5 (для защит с выдержкой времени с учетом перемежающего характера замыкания).

Для того чтобы МТЗ нулевой последовательности не сработала ложно, принимают специальные меры, а именно: воронку, броню и оболочку кабеля на участке от воронки до ТНП изолируют от зем­ли, а заземленный провод присоединяют к воронке кабеля и про­пускают через отверстие магнитопровода ТНП в направлении ка­беля. При таком исполнении цепей защиты токи, проходящие по броне и проводящей оболочке кабеля, компенсируются токами, возвращающимися по заземляющему проводу. Если этого не пре­дусмотреть, то при однофазном замыкании на землю токи повреж­дения могут замыкаться как через землю, так и по проводящей обо­лочке кабеля, в том числе и неповрежденного, расположенного вблизи поврежденного. Это может вызвать срабатывание защиты неповрежденного кабеля.

Рассмотренная выше защита от замыкания на землю реагирует на токи замыкания прямой последовательности установившегося режима. Для избирательной сигнализации замыканий на землю в кабельных сетях напряжением б… 10 кВ с нейтралью, заземленной через реактор, применяются устройства сигнализации замыканий на землю (УСЗ): УСЗ 2/2, УСЗ-ЗМ, УСЗ-3, которые реагируют на содержание высших гармоник в установившемся токе нулевой пос­ледовательности при однофазных замыканиях на землю. Устрой­ство устанавливается на каждой линии и срабатывает на сигнал на поврежденной линии, так как именно на поврежденной фазе линии уровень высших гармоник максимален. Для сетей с изолированной нейтралью при малых токах замыкания на землю УСЗ может не сра­ботать. Поэтому для таких сетей применяют более простую защиту с использованием чувствительного полупроводникового реле типа РТЗ-50.

Для защиты от междуфазных КЗ кабельных линий напряжением выше 11 кВ в сетях с односторонним питанием применяют МТЗ и токовую отсечку (ТО).

Для защиты от токов КЗ, которая всегда действует на отключе­ние защищаемой цепи, ток срабатывания, т.е. минимальный ток, при котором защита срабатывает,

(5)

где I_max -максимальный рабочий ток защищаемой сети; k_СЗ

— коэф­фициент, учитывающий толчки тока от самозапуска электродвига­телей, k_СЗ .3 = 1,2… 2,4;

k_OTC= 1,05… 1,4 (меньшие значения относятся к электронным реле).

Выбранный ток срабатывания проверяют на требуемую чувстви­тельность защиты:

(6)

где k_Ч — коэффициент чувствительности, k_Ч> 1,5 для основной защиты и k_Ч>. 1,2 для резервной защиты; Iк min — минимальный ток КЗ, т. е. ток двухфазного КЗ I_K определяемый по трехфазному току КЗ I_K

(7)

Если выдержка времени МТЗ при КЗ в основной зоне защиты слишком велика, то дополнительно к МТЗ применяют токовую от­сечку. Ток срабатывания ТО выбирают по следующему выражению:

(8)

где Iпо — действующее значение периодической слагаемой тока КЗ в первый период в конце основной зоны защиты; k_OTC = 1>05… 1,6.

Токовая отсечка является быстродействующей защитой и может срабатывать от толчков тока намагничивания, возникающих при включении силовых трансформаторов защищаемой цепи. Поэтому

должен удовлетворять условию:

(9)

где — сумма номинальных токов силовых трансформаторов, питаемых по защищаемой цепи; k_HAM — коэффициент, учитывающий бросок тока намагничивания силовых трансформаторов, k_HAM = 3… 5;

если ТО имеет выдержку времени (обычно t_С.З

= 0,5… 1 с), то k_HAM = 1.

После выбора и схемы включения трансформаторов тока определяют зону действия отсечки, которая для линий должна быть не менее 15 …20% их длины.

Если у ТО k_Ч< 1,5, то ее дополняют пусковым органом мини­мального напряжения.

Избирательность МТЗ обеспечивается только в радиальных се­тях с односторонним питанием, в то время как ТО может приме­няться в сети любой конфигурации с любым источником питания. Существенным недостатком ТО является то, что она защищает толь­ко часть линии (ТО без выдержки времени), а поэтому не может быть основной защитой линии.

Рис. 8. Принципиальная схема двухфазной двух релейной защиты линии от междуфазных КЗ (максимальная токовая защита)

Рис. 9. Принципиальная схема двухфазной одно-релейной защиты линии от междуфазных КЗ (максимальная токовая защита)

Рис.10. Принципиальная схема защиты линии от междуфазных КЗ с пус­ком от реле минимального напряжения (максимальная токовая защита):

KV1, KV2, KV3 — реле минимального напряжения, питающиеся от измерительного транс­форматора ТН (на рисунке показана его первичная обмотка а, ь, с)

Рис. 11. Принципиальная схема защиты линии от междуфазных КЗ (токо­вая отсечка без выдержки времени)

На рис. 8, 9, 10, 11 приведены принципиальные схе­мы защиты кабельных линий напряжением б… 10 кВ.

13. Защита воздушных и кабельных линий

ЗАЩИТА ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

В соответствии с требованиями ПУЗ объем устройств релейной защиты линий электропередачи определяется уровнем номинальных напряжений.

Для линий напряжением 6-35 кВ с изолированной нейтралью предусматривается защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю. Защиту от многофазных замыканий выполняют в двухфазном исполнении (фазы А, С).

На одиночных линиях с односторонним питанием устанавливают двухступенчатую защиту: I ступень — токовая отсечка, II ступень — МТЗ. Максимальная токовая защита может выполняться одно-, двух- или трехрелейной в зависимости от требований чувствительности и надежности.

Токовые защиты устанавливаются со стороны источника питания и согласуются со смежными защитами по ступенчатому графику. Принципы построения и расчет МТЗ и токовых отсечек изложены в гл. 2.

На линиях с двусторонним питанием, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть, применяют те же защиты, а при необходимости их выполняют направленными.

Если указанные защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или условиям применения, то для защиты от много фазных замыканий могут быть установлены дистанционная или дифференциальная токовая защита. В этом случае в качестве резервной устанавливают максимальную токовую защиту.

Защита от однофазных замыканий на землю выполняется, как правило, с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности и действует от емкостного тока на сигнал. Защита на отключение (вторая ступень) применяется только в тех случаях, когда это необходимо по технике безопасности, и на предприятиях нефтяной и газовой промышленности не применяется. На шинах подстанции предусматривается устройство для контроля изоляции. Отыскание повреждённого элемента может осуществляться путём поочерёдного отключения присоединений.

Линии напряжением 110 кВ и выше выполняются с заземленной нейтралью. Для линий 110-500 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю.

В качестве основных защит от многофазных КЗ одиночных линий с односторонним питанием применяют, как правило, отсечки по току и напряжению без выдержки или с выдержкой времени, а в качестве резервных — МТЗ, согласованные во времени по ступенчатому принципу селективности со смежными защитами.

Указанные защиты рекомендуется применять также в кольце­вых и радиальных сетях с двусторонним питанием. При недоста­точной чувствительности и селективности отсечек по току и напряжению в сложных сетях в качестве основных применяют дис­танционные защиты. В этом случае дополнительной защитой является токовая отсечка.

Если указанные защиты не удовлетворяют требованиям быстродействия, то в качестве основной могут применяться высоко-частотная либо продольная и поперечная дифференциальные то­ковые защиты.

Зашита от однофазных КЗ может быть осуществлена основны­ми токовыми защитами от многофазных замыканий. В тех случаях, когда требуется повысить чувствительность или уменьшить вы­держки времени отключения, предусматривается максимальная то­ковая защита нулевой последовательности.

Время действия защиты выбирается по ступенчатому принци­пу и нарушает от конца линии в сторону расположения головной питающей подстанции.

Защита от замыканий на землю

Однофазные замыкания на землю имеют место в сетях с изолированной нейтралью (6-35кВ) и составляют 70-80% всех повреждений линий. Токи замыкания не превышают 20-30 А, поэтому замыкания на землю не являются короткими замыканиями. Согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ) такой режим допускается в течение 2ч, чтобы выявить поврежденный элемент и перевести потребители на другой источник питания.

Рассмотрим некоторые особенности протекания процесса однофазного замыкания на землю (рис. ).

С

В

А

U_Nс_а с_в с_с

Рис. Режим однофазного замыкания

В нормальном режиме имеются симметрия фазных напряжений и емкостных токов, U_N=0. При замыкании на землю фазы А напряжение нейтрали увеличится до фазного U_N= —U_А. Напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличатся до линейных значений

U_В= U_С= √3U_Ф.

Это создает предпосылки для пробоя изоляции, возникновения короткого замыкания и повышает опасность обслуживания электроустановок. В местах с ослабленной изоляцией возможен пробой и возникновение двойного КЗ на землю, что приведет к срабатыванию МТЗ.

Если рассмотреть напряжение и токи нулевой последовательности при однофазном замыкании на землю, то можно установить что [4]:

U₀= U_Ф

• ток однофазного замыкания на землю равен утроенному емкостному току фазы, протекающему в сети до повреждения

I_З=3I_Ф(С)=3I₀.

При известной емкости линии ток замыкания на землю

,

где C_Ф– емкость фазы относительно земли всей электрически связанной сети.

Поскольку емкость сети аналитически определить довольно сложно, то ток замыкания с достаточной степенью точности можно вычислить по эмпирическим формулам [4]:

для воздушных линий

_, А;

для кабельных линий

_, А;

где U – линейное напряжение, кВ;

l – длина линии, км.

Согласно ПУЭ наибольшие допустимые значения тока однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью составляют: при напряжении 6 кВ – 30А; при напряжении 10кВ – 20А и при U=35кВ – 10А.

Принципы построения схем. Простейшая неселективная защита без указания повреждения участка, которая действует на сигнал, может быть выполнена с помощью реле напряжения, включенного в разомкнутый треугольник обмотки трансформатора напряжения TV (рис. ).

Рис. Неселективная защита от однофазных замыканий на землю

При возникновении замыкания на землю в любом участке цепи, подключенном к шинам, на разомкнутом треугольнике появится напряжение нулевой последовательности U₀, срабатывает реле напряжения KV и запускается реле времени KT. Выдержка времени нужна для отстройки от кратковременных замыканий, например, касание в ветреную погоду проводами ЛЭП заземленных конструкций и т.п. Отыскание места повреждения производится путем поочередного отключения всех потребителей, подключенных к данной секции.

Такая защита может применяться на подстанциях с небольшим числом присоединений, если это одновременно удовлетворяет требованиям техники безопасности.

Более совершенная селективная защита, которая может действовать на сигнал или отключение, выполняется с помощью трансформаторов тока нулевой последовательности. Магнитопровод такого трансформатора тока охватывает три фазы защищаемой сети, а к обмотке подключают токовое реле РТ-40/0,2 или РТ3-51.

В нормальном режиме результирующий магнитный поток равен нулю. При однофазном замыкании на землю в обмотке трансформатора тока нулевой последовательности наводится ЭДС, срабатывает токовое реле, замыкая свои контакты и подавая с выдержкой сигнал.

Ток срабатывания защиты I_c.з. выбирается таким образом, чтобы отстроить защиту емкостного тока, протекающего в защищаемой линии, при замыканиях на землю на других присоединениях. Для этого необходимо

,

где К_отс – коэффициент отстройки, К_отс=1,1-1,2;

К_б – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока при внешних перемежающихся замыканиях на землю, К_б=2-3, для защит с выдержкой времени, К_б=4-5, если защита выполнена без выдержки времени;

I_c – собственный емкостной ток защищаемой линии.

Величину I_c можно определить по средним значениям емкостного тока на один километр линии.

Для кабельных линий

I_c= I_соln,

для воздушных линий

I_c= I_соl.

Здесь I_со – величина емкостного тока на 1 км длины линии, А/км;

l – длина линии, км;

n – число параллельных кабельных линий.

Чувствительность защиты определяется для режима однофазного замыкания на землю в защищаемой линии и характеризуется коэффициентом чувствительности

,

где I_з – ток замыкания на землю или наименьшее реальное значение суммарного емкостного тока всей сети, можно определить по вышеприведенным формулам для ВЛ и КЛ;

I_c – собственный емкостной ток поврежденного присоединения.

Коэффициент чувствительности К_ч≥1,25 – для кабельных линий; К_ч≥1,5 – для воздушных линий электропередачи.

Рассмотренная защита применяется в основном на кабельных линиях напряжением 6-35кВ.

4. Защита кабельных линий напряжением 6 – 10 кВ

На кабельных линиях напряжением 6 – 10 кВ устанавливают защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

— многофазных замыканий;

— однофазных замыканий на землю;

— токов перегрузки.

Необходимо рассчитать уставки МТЗ радиальных кабельных линий 6 – 10 кВ (рисунок 1). Примем исполнение защиты по схеме неполной звезды на постоянном оперативном токе с реле типа РТ – 40 (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема защиты кабельной линии

Выбор уставок МТЗ заключается в определении первичных и вторичных токов срабатывания, времени срабатывания, типов реле, коэффициентов чувствительности. Кроме того, защиты двух последовательно соединенных элементов должны быть согласованы по чувствительности и по времени.

1. Выбирается ток срабатывания МТЗ по условию:

где k_н =1,2 – коэффициент надежности для реле РТ – 40;

k_зп – коэффициент запуска электродвигателя, равный 5,1;

k_в = 0,8 – коэффициент возврата реле РТ – 40;

I_раб.max = I_д.ном = 120,42 А.

Определяется ток срабатывания защиты:

По справочнику выбираем ближайшую уставку 20 А на реле РТ – 40.

Определяется коэффициент чувствительности защиты при двухфазном к.з. к точке К₂ в минимальном режиме, когда ток к.з. равен 5534,37 А:

Требование чувствительности выполняется.

Выдержку времени МТЗ отстраиваем от быстродействующей защиты (отсечки) электродвигателя на величину ступени селективности 0,5 секунд.

Следовательно, выдержка времени КЛ принимается равной 0,5 секунд.

Защита от однофазных замыканий на землю

Определяем ток замыкания на землю:

Для защиты используются трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ с коэффициентом трансформации n_т = 20/5 и реле типа ТР – 40 со значением коэффициента надежности k_н =1,2.

Ток срабатывания защиты:

I_сз = k_зап∙ I⁽¹⁾ = 2,5∙10,8 = 27 А, где

k_зап = 2,5 – коэффициент запаса, учитывающий бросок тока в момент замыкания на землю.

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности при замыкании на землю не нормируется и не определяется. Схема защиты представлена на рисунке 4.

Защита от перегрузки

Для данной линии защита от перегрузки не проектируется, так как такая защита предусмотрена для электродвигателя, подключенного в конце данной линии.

5. Защита силовых трансформаторов

5.1 Дифференциальная защита

Выбираются трансформаторы тока (ТТ) для дифференциальной защиты (ДЗ) трансформатора мощностью 40000 кВА, с соединением обмоток звезда – треугольник. По номинальным токам на стороне высшего и низшего напряжения выбираются соответственно трансформаторы тока с коэффициентами трансформации:

— на стороне высшего напряжения k_ТТВ = 100/5 , так как первичный номинальный ток равен

— на стороне низшего напряжения k_ТТН = 6000/5 , так как вторичный номинальный ток равен

Определяется первичный ток небаланса:

где k_а – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока КЗ, для реле ДЗТ он равен 1;

k_о – коэффициент однотипности схемы, равный 1;

𝛆 = 0,1 – относительное значение тока намагничивания трансформатора тока.

Выбирается ток срабатывания защиты. Этот ток отстраивается для реле ДЗТ только от тока намагничивания силового трансформатора:

I_сзВН = k_н∙ I_1н= 1,36∙91,75 = 124,78 А

Определяется число витков обмоток реле ДЗТ для выравнивания магнитодвижущих сил. Ток срабатывания реле:

Определяется число витков уравнительной обмотки, включенной на ВН:

где F_ср – магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле.

Принимаем ближайшее целое меньшее число витков: 9 витков.

Ток срабатывания защиты на стороне НН:

I_срНН = I_сзВН ∙ n = 124,78 ∙ (193,2 / 11) = 2191,59 А.

Определяется величина вторичного тока в плечах ДЗ:

Определяется число витков уравнительной обмотки, включенной на НН:

Принимается ближайшее целое число витков:

W_НН = 24 витка.

Определяется ток небаланса, обусловленный неточностью установки на коммутаторе реле ДЗТ расчетных чисел витков уравнительных обмоток:

Суммарный ток небаланса:

I_нб = 318,99 + 34,76= 353,75 А.

Проверяем условие равенства нулю результирующей магнитодвижущей силы реле в режимах нагрузки и внешних КЗ:

I_2н∙ W_НН ≈ I_2в∙ W_ВН ,

3,06∙24 ≈ 7,93∙9,

73,44 ≈ 71,37.

Условие практически выполняется, поэтому окончательно принимаем:

W_ур1 = W_НН = 24 витка, W_ур2 = W_ВН = 9 витков.

Определяется число витков тормозной обмотки:

Окончательно принимается:

W_т =18 витков.

Определяется коэффициент чувствительности защиты при КЗ в зоне действия защиты, когда ток повреждения проходит только через трансформаторы тока стороны 220 кВ и торможение отсутствует. При этом расчетный ток в реле:

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности:

Схема эксплуатации защиты приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Принципиальная схема дифференциальной защиты

Защита кабельных линий напряжением 10 кВ

Требования ПУЭ.

«3.2.91. Для линий в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью (в том числе и с нейтралью, заземленной через дугогасительный реактор) должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

3.2.92. Защиту от многофазных замыканий следует предусматривать в двухфазном исполнении и включать в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения для обеспечения отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения.

Защита должна быть выполнена одно-, двух- или трехрелейной в зависимости от требований чувствительности и надежности.

3.2.93. На одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая — в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

3.2.94. На одиночных линиях с двусторонним питанием при наличии или отсутствии обходных связей, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть с одной точкой питания, рекомендуется применять те же защиты, что и на одиночных линиях с односторонним питанием (см. 3.2.93), выполняя их при необходимости направленными.

Если ненаправленная или направленная токовая ступенчатая защита не обеспечивает требуемых быстродействия и селективности, допускается предусматривать следующие защиты:

…

3.2.96. Защита от однофазных замыканий на землю должна быть выполнена в виде:

селективной защиты (устанавливающей поврежденное направление), действующей на сигнал;

селективной защиты (устанавливающей поврежденное направление), действующей на отключение, когда это необходимо по требованиям безопасности; защита должна быть установлена на питающих элементах во всей электрически связанной сети;

устройства контроля изоляции; при этом отыскание поврежденного элемента должно осуществляться специальными устройствами; допускается отыскание поврежденного элемента поочередным отключением присоединений.

3.2.97. Защита от однофазных замыканий на землю должна быть выполнена, как правило, с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности. Защита в первую очередь должна реагировать на установившиеся замыкания на землю; допускается также применение устройств, регистрирующих кратковременные замыкания, без обеспечения повторности действия.

Защита от однофазных замыканий на землю, действующая на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности (см. 3.2.96), должна отключать только элемент, питающий поврежденный участок; при этом в качестве резервной должна быть предусмотрена защита, выполняемая в виде защиты нулевой последовательности с выдержкой времени около 0,5 с, действующая на отключение всей электрически связанной сети — системы (секции) шин или питающего трансформатора.»

Таким образом, согласно ПУЭ и [4], на кабельных линиях напряжением 10 кВ в сети с изолированной нейтралью следует устанавливать следующие типы защит:

• ступенчатая токовая защита (1 ст. – токовая отсечка, 2 ст. — МТЗ) для выявления междуфазных замыканий;

• устройство контроля изоляции для выявления однофазных замыканий на землю.

РЗА кабельной линии 6(10) кВ

Первое присоединение, которое мы рассмотрим в рамках нашей серии, это кабельная линия. Здесь и дальше мы рассматриваем только простейшую сеть с односторонним питанием!

Основной защитой кабельной линии, как и практически во всех остальных присоединениях 6(10) кВ, является МТЗ. Если забыли, что такое основная защита, то почитайте эту статью.

Иногда новички ошибаются, когда говорят, что основной защитой является отсечка из-за того, что она работает быстрее МТЗ. Токовая отсечка защищает только часть линии, поэтому является всего лишь дополнительной защитой. Она вообще не всегда применяется на линии потому, то часто оказывается неэффективной (нечувствительной) из-за малого сопротивления линии 6(10) кВ.

Специализированной защитой кабельной линии (КЛ) является токовая защита от однофазных замыканий на землю, которая применяется всегда (см. ПУЭ.3.2.96-97.) Не стоит называть ее ТЗНП — такое обозначение в России применяется для токовых защиты в сетях с заземленной нейтралью (110 кВ и выше).

Защита от ОЗЗ может быть направленной и ненаправленной, причем основная защита такой линии (МТЗ) всегда ненаправленная! Напишите в комментариях, когда защита от ОЗЗ должна иметь орган направления мощности и почему есть такая разница между ней и МТЗ? Это хорошая проверка на понимание принципов построения сетей.

Еще одна необязательная защита — это защита от перегрузки. Ее нужно устанавливать только, когда такая перегрузка возможна. Так как на этапе проектирования понять это сложно, то можно просто использовать одну из токовых ступеней терминала РЗА с настройкой на длительно допустимый ток кабеля.

Среди новых функций, которые вошли в перечень РЗА линий 6(10) кВ, можно выделить определение места повреждения (ОМП). Функция стала типовой с приходом микропроцессорной техники. Раньше устройства ОМП устанавливались только на линиях 35 кВ и выше из-за большой стоимости этих приборов.

Общие защиты и автоматику рассмотрим в следующих постах потому, что они встречаются не только на кабельной линии.

В следующей статье рассмотрим защиты и автоматику воздушной линии 6(10) кВ

На рисунке

Терминал защиты и автоматики линии 6(10) кВ типа БМРЗ-101-КЛ. Один из самых распространенных микропроцессорных блоков РЗА в сетях среднего напряжения России. Разработчик НТЦ «Механотроника», www.mtrele.ru.

БМРЗ-101-КЛ содержит все перечисленные в статье защиты

Защита от короткого замыкания протяженных кабельных линий

Как вы относитесь к замечаниям экспертизы? Для меня каждое замечание – толчок к новым знаниям, поскольку у меня образование не совсем связанное с моей работой и всему приходится учиться в процессе проектирования. Сегодня первая статья посвященная токам короткого замыкания.

На примере своего объекта хочу показать проблемы, которые могут возникнуть при защите кабельной линии от токов короткого замыкания.

Был у меня один объект с расчетной мощностью около 35 кВт, расстояние до ТП около 450 м, был проложен алюминиевый кабель сечением 95 мм². В трансформаторной подстанции нужно было установить предохранители с номинальным током 100 А для защиты КЛ от токов короткого замыкания.

Токи короткого замыкания я всегда считал при помощи программы ЭЛЕКТРИК, т.к. у меня еще пока нет своей программы, уже есть =). Программа мне выдала ток к.з. около 800 А, я выбрал предохранитель типа ПН2.

Как выбрать предохранитель для защиты КЛ от токов короткого замыкания?

Для начала нужно прояснить для себя, через какое время он должен перегореть. Обратимся требованиям нормативных документов.

Согласно ТКП 339-2011 (РБ):

4.3.5.4  В системе  TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в таблице 4.3.1.

Таблица 4.3.1 − Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение U0, В	Время отключения, с
120	0,8
230	0,4
400	0,2
Более 400	0,1

В ПУЭ Таблица 1.7.1, такое же содержание.

Получается время отключения должно быть не более 0,4 с.

Зная время отключения и ток однофазного короткого замыкания можно подобрать предохранитель.

Эксперт усомнился в правильности моих расчетов. Мне пришлось разбираться, от каких параметров зависит ток короткого замыкания. Доступных методик в интернете я не нашел, где было бы все разложено по полочкам, как рассчитать ток короткого замыкания. Кое как я рассчитал и у меня ток получился еще меньше – 580 А, а чем меньше ток короткого замыкания, тем сложнее выполнить защиту.

Пришлось найти паспорта на самые распространенные предохранители и смотреть времятоковые характеристики.

Следует понимать, что предохранитель, как и автоматический выключатель имеет диапазон срабатывания, а по многим графикам не понятно, толи это минимальное время отключения толи – максимальное. Нас же интересует максимальное время отключения. Я даже консультировался с производителями, но однозначного ответа не получил, казалось бы на такой простой вопрос.

К счастью, заглянул я в каталог КЭАЗ и наткнулся на быстродействующие предохранители типа ПНБ5М-380/400. Самое главное, что производитель представил в каталоге две характеристики:

• характеристики минимального времени плавления;
• характеристики максимального времени полного отключения.

Хотите бесплатную рекламу? Делайте качественные каталоги и паспорта на оборудование! 

Все четко, без всяких двояких пониманий.

Характеристика максимального времени полного отключения ПНБ5М

В общем, этот предохранитель как раз обеспечил время отключения около 0,4 с.

Надеюсь, скоро представлю вам свою очередную программу с подробной методикой по расчету токов короткого замыкания.

Не доверяйте на 100 % информации представленной в интернете, в том числе и на этом блоге Помните, вся ответственно за принятие решений лежит только на вас.

Как еще можно обеспечить защиту кабельной линии от низких токов короткого замыкания?

Советую почитать: