12. СИГНАЛИЗАЦИЯ ПРИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ НА СТОРОНЕ 10 кВ ТРАНСФОРМАТОРА

Категория: М.А. Шабад "Релейная защита трансформаторов"

Сети 10 кВ относятся к сетям с малым током за­мыкания на землю [2]. Однофазные замыкания на землю не сопровождаются здесь большими токами, как, например, в сетях 0,4 кВ или 110 кВ и выше, ко­торые работают в режиме глухого заземления нейтра­лей и где токи однофазного КЗ могут быть равны токам трехфазного КЗ. В сетях 10 кВ естественные токи замыкания на землю обусловлены лишь суммар­ной емкостью элементов 10 кВ, работающих в одной электрической связанной сети. Наибольшей емкостью обладают кабельные линии, наименьшей — воздушные линии 10 кВ. Максимально допустимое значение ем­костного тока для сети 10 кВ равно 20 А [2]. При более высоких значениях емкостного тока замыкания на землю он должен компенсироваться с помощью дугогасительных устройств, представляющих собой регулируемые катушки индуктивности

Замыкания на землю в таких сетях, как правило, не отключаются, но об их появлении необходимо извещать дежурный оперативный персонал, который должен немедленно приступить к отысканию и устранению повреждения. Из этого требования «Правил» [2] исходят при вы­боре типов устройств сигнализации замыканий на землю.

Рис.   43.   Устройства   сигнализации   однофазных   замыканий   на землю в сети 10 кВ трансформаторной подстанции РН„ — максимальное реле напряжения нулевой последовательности (ЗСУ₀); РТЗ — максимальное реле тока нулевой последовательности, подключае­мое к ТТ нулевой последовательности кабельного типа ТТНП; УСЗ-3 — групповое устройство сигнализации; УЦСЗ — устройство центральной сигнализации, стационарно подключенное ко всем ТТНП присоединений 10 кВ подстанции

 

электрической связанной сети. Наибольшей емкостью обладают кабельные линии, наименьшей — воздушные линии 10 кВ. Максимально допустимое значение ем­костного тока для сети 10 кВ равно 20 А [2]. При более высоких значениях емкостного тока замыкания на землю он должен компенсироваться с помощью дугогасительных устройств, представляющих собой регулируемые катушки индуктивности. Замыкания на землю в таких сетях, как правило, не отключаются, но об их появлении необходимо извещать дежурный оперативный персонал, который должен немедленно приступить к отысканию и устранению повреждения. Из этого требования «Правил» [2] исходят при вы­боре типов устройств сигнализации замыканий на землю.

Оповещение дежурного оперативного персонала о появлении замыкания па землю («Земля в сети») производит, как правило, устройство контроля изоля­ции, имеющееся на каждой подстанции и в каждом распределительном устройстве 6, 10, 35 кВ. Это про­стейшее устройство выполняется с помощью макси­мального реле напряжения РН₀ (рис. 43) типа РН-53/60Д, включенного на специальную вторичную обмотку трансформатора напряжения ТН, соединен­ную по схеме, называемой разомкнутым треугольником. Эта обмотка является фильтром напряжения ну­левой последовательности 3U0. В нормальном режиме работы сети 10 кВ при симметричных напряжениях фаз А, В и С на выводах этой обмотки и на реле РН напряжение очень мало (не более 1 В), но при метал­лическом однофазном замыкании на землю напряже­ние возрастает до 100 В. Даже при замыканиях через переходное сопротивление, когда напряжение ЗЧ/₀ меньше 100 В, обеспечивается надежное срабатыва­ние реле РН, минимальная уставка которого 15 В [11]. Однако действие этой сигнализации не указывает не­посредственно на поврежденный элемент, подключен­ный к шинам 10 кВ. Для того чтобы определить эле­мент, на котором произошло однофазное замыкание на землю, допускается поочередное отключение эле­ментов 10 кВ. Поврежденный элемент определяется по исчезновению сигнала «Земля в сети», который снимается при размыкании контактов реле РН при исчезновении напряжения 3U₀. Операции поочеред­ного отключения и включения элементов занимают много времени, они могут нарушить нормальную ра­боту потребителей. Поэтому промышленность выпу­скает несколько типов устройств, позволяющих одно­значно (селективно) определить элемент с однофаз­ным замыканием на землю. Рассмотрим некоторые из тех, которые могут использоваться на трансформато­рах 10 кВ и блоках линия — трансформатор 10 кВ.

Устройство типа УСЗ-ЗМ. Устройство выпускается Чебоксарским электроаппаратным заводом и пред­ставляет собой измерительный прибор, который может использоваться как переносный или стационарный, причем одного прибора достаточно для подстанции с большим числом элементов 10 кВ. При использо­вании прибора в качестве переносного он поочередно подключается дежурным электромонтером к транс­форматорам тока пулевой последовательности кабель­ного типа (ТТНП на рис. 43). При использовании этого прибора в качестве стационарного рядом с ним устанавливается кнопочное устройство, к которому подводятся соединительные провода от каждого ТТНП. С помощью поочередного нажатия кнопок устройство подключается к соответствующим ТТНП. "В том и другом варианте прибором УСЗ-ЗМ измеря­ются средние значения суммы высших гармонических составляющих в токах замыкания на землю, проходящих по элементам   10 кВ. Наибольшее показание прибора указывает на поврежденный элемент.

Устройство УСЗ-ЗМ широко используется в кабель­ных сетях 10 кВ, особенно тех, которые работают с полной компенсацией тока замыкания на землю, lie-достатком этого способа является необходимость вме­шательства дежурного оперативного персонала, что часто не позволяет быстро определить поврежденный элемент, особенно на подстанциях без постоянного дежурства и на подстанциях с большим числом эле­ментов 10 кВ. Поэтому сейчас разрабатываются устройства, автоматизирующие процесс одновремен­ного измерения и сравнения уровня высших гармоник в токах замыкания на землю всех элементов 10 кВ данной подстанции.

Максимальная токовая защита нулевой последо­вательности с реле типа РТЗ-51, включенными на ТТНП. Такая защита может быть выполнена в тех случаях, когда суммарное значение емкостных токов основной частоты всех элементов данной сети (Iс. сум) примерно в 10 раз превышает наибольшее значение емкостного тока одного элемента (Iс. эл, max). Реле примерно в 10 раз превышает наибольшее значение Ток срабатывания (первичный) выбирается примерно в 6 раз большим собственного емкостного тока защи­щаемого элемента с целью обеспечить несрабатыва­ние защиты при внешних однофазных замыканиях на землю. Такая защита может селективно работать при большом числе присоединении 10 кВ и суммарном емкостном токе 10—20 А.

В момент однофазного замыкания на землю (на­пример, на одном из выводов 10 кВ трансформатора, рис. 43) суммарный емкостный ток промышленной ча­стоты (50 Гц), включающий в себя емкостные токи, посылаемые всеми присоединениями 10 кВ подстан­ции, проходит к месту повреждения и трансформиру­ется через 7ТЯ/7 в реле РТЗ-51 поврежденного элемента. Реле срабатывает и подает соответствую­щий сигнал, позволяющий определить поврежденный элемент. Вместо реле РТЗ-51 может устанавливаться реле типа РТ-40, если обеспечивается чувствитель­ность защиты.

Устройство УЦСЗ. На крупных подстанциях с большим числом присоединений 10 кВ, и в том числе трансформаторов 10 кВ или блоков линия — трансформатор, при наличии на каждом присоединении 7ТЯЯ кабельного типа (рис. 43), может использо­ваться групповое устройство центральной сигнализа­ции тина УЦСЗ-20 (одно на 20 присоединений) или типа УЦСЗ-60 (одно на 60 присоединений 10 кВ). Устройство освоено ПО «Энергоавгоматика» Минэнерго СССР. Устройство одновременно измеряет и сравнивает между собой амплитудные токи замыкания на землю и показывает номер того присоединения, ко­торому соответствует наибольшее значение тока. Это присоединение и является поврежденным.