Схемы электроснабжения городов — схемы электрических сетей на 0,38 кв

Защита пятипроводных ВЛ-0,38 кВ от обрыва проводов

В Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства разработано устройство защиты линий 0,38 кВ от обрыва проводов /6/. В нем используется контроль в начале линии с помощью трансформатора тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ или ТЗР симметрии токов на промышленной частоте. Для этого они включаются в конечных точках линии между фазным проводом, проводом уличного освещения и землей. В нормальном режиме источники образуют на непромышленной частоте по отношению к ТТНП симметричную систему токов, если на подстанции присоединить к отсутствующим фазам аналогичные источники тока. Устройство применяется в линиях, выполненных вначале пятипроводными, затем четырех-, трех- и в конце двухпроводными. Возможность контроля исправности таких линий обеспечивается путем индивидуального подключения источника тока в требуемой точке.

2.1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРОСЕТЯХ

Как известно к релейной защите предъявляются следующие основные требования: селективность, быстродействие; чувствительность и надежность. Кроме этих требований устройства релейной защиты, применяемые в сельских электрических сетях, должны быть максимально просты, экономичны и удобны в эксплуатации.

Несмотря на то, что в настоящее время начинают широко применяться полупроводниковые реле и устройства защиты для увеличения ее чувствительности, снижения времени действия, обеспечения селективности и надежности защиты, например, в секционированных сетях с сетевым резервированием, следует также использовать традиционные устройства релейной защиты с электромеханическими реле.

Необходимо учитывать и то, что эти защиты пока дешевле полупроводниковых устройств, имеется большой опыт их обслуживания и т. п. Поэтому в электрических сетях сельскохозяйственного назначения в ближайшие годы будут применяться как электромеханические, так и полупроводниковые устройства защиты.

Основными особенностями сельских электрических сетей, с точки зрения обеспечения их защитой, являются: низкий уровень токов к. з., которые очень часто соизмеримы с максимальными рабочими токами, трудности согласования характеристик устройств релейной защиты отходящих от подстанции линий и характеристик предохранителей, защищающих силовые трансформаторы. В электрических сетях напряжением 0,38 кВ, которые осуществляют питание большого числа однофазных токоприемников, что как известно приводит к несимметрии нагрузки по фазам, а это обусловливает прохождение значительного тока в нулевом проводе до 40% фазного тока. Распределение тока однофазного к. з. при наличии повторных заземлений нулевого провода зависит от вида однофазного к. з., то есть на нулевой провод или на оборудование произошло замыкание фазного провода.

Специальная токовая защита нулевой последовательности от однофазных к. з. на землю в сети 0,38 кВ

Электрические сети 0,38 кВ работают с глухо заземленной нейтралью трансформаторов со схемой соединения обмоток Dg и gg. На закрытых трансформаторных подстанциях (ЗТП) 10/0,4 кВ трансформаторы мощностью более 400 кВА применяются со схемой соединения обмоток Dg. При однофазном к. з. на землю на стороне 0,4 кВ значение тока к. з. оказывается примерно в три раза выше, чем при таком же к. з. за таким же трансформатором, но со схемой соединения обмоток gg. Это обеспечивает более высокую чувствительность как специальной токовой защиты нулевой последовательности 0,38 кВ, так и максимальной токовой защиты 10 кВ трансформаторов со схемой соединения обмотокDg.

Специальная токовая защита нулевой последовательности может выполняться, например, включением в нулевой провод (нейтраль) защищаемого трансформатора тока, к вторичной обмотке которого подключается максимальное реле тока типа РТ-40 или РТ-85. При однофазном к. з. на стороне 0,4 кВ ток к. з. проходит по повредившейся фазе и нейтрали трансформатора, трансформируется через трансформатор тока в реле тока типа РТ-40 (РТ-85) и вызывает срабатывание специальной токовой защиты нулевой последовательности на отключение выключателя 10 кВ и автоматического выключателя 0,4 кВ. Эта защита обладает высокой чувствительностью к любым однофазным к. з. за трансформатором как с металлическим, так и с переходным сопротивлением в месте повреждения. Схема специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных к. з. на землю в сети 0,38 кВ представлена на рисунке 2.3.

Рис. 2.3. Схема специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных к. з. на землю в сети 0,38 кВ: 1ТА, 2ТА —трансформаторы тока; АК — максимальная токовая защита; К.А — максимальное реле тока типа РТ-40 (РТ-85) специальной токовой защиты; OF1, QF2— автоматического выключателя; Л„—ток однофазного к. з. к1—точка однофазного к. з.

Эту защиту рекомендуется устанавливать и на трансформаторах 10/0,4 кВ, защищаемых со стороны 10 кВ плавкими предохранителями. При этом она действует только на отключение автоматического выключателя на стороне 0,4 кВ.

2.2. ЗАЩИТА СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38 кВ

Вводы трансформаторов, а также воздушные линии 0,38 кВ, отходящие от трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ (20—35/0,4 кВ), защищаются от к. з. автоматическими выключателями типа АП-50, А3124, А3134, А3144, А3700 или блоками «предохраниель-выключатель» типа БПВ-31-34 с предохранителями типа ПР2.

Защита с помощью автоматических выключателей может быть выполнена со встроенными тепловыми электромагнитными расцепителями, и расцепителями в нулевом проводе, а также с выключателями, имеющими, кроме электромагнитного расцепителя тока, еще и независимый расцепитель. Защита от однофазных замыканий осуществляется с помощью токового реле РЭ-571Т в нулевом проводе, которое действует на независимый расцепитель автомата.

Для согласования действия защит, выполненных автоматами и предохранителями используются совмещенные защитные характеристики времени их срабатывания.

Опыт эксплуатации показывает, что предохранитель работает селективно с автоматом при соблюдении условия

Iв³ 1,2 · Iн.р.                                                                                         (2.1)

Для защиты силовых трансформаторов со стороны 10 кВ в сельских электрических сетях часто применяют предохранители типа ПК- Ток плавной вставки определяют по выражению

Iв = (1,5¸ 2) · Iном. тр.                                                                            (2.2)

Устройство защиты воздушных линий 0,38 кВ типа ЗТИ-0,4

С целью повышения чувствительности защит от к. з. в настоящее время Пятигорский опытный завод ПО «Союзэнергоавтоматика» выпускает серийно защиту ЗТИ-0,4 для распределительных сетей 0,4 кВ. Устройство предназначено для установки в КТП 10/0,4 кВ мощностью 63,100 и 160 кВА вместо защиты ЗТ-0,4. По сравнению с устройством ЗТ-0,4 защита ЗТИ-0,4 обладает более высокой точностью по току и времени срабатывания от междуфазных и однофазных на нулевой провод к.з., действует при замыкании на землю, что естественно позволяет повысить уровень надежности и электробезопасности линий 0,38 кВ. По данным ВНИИЭ в среднем на одной воздушной линии 0,38 кВ происходит два повреждения в год.

Принцип выполнения защиты ЗТИ-0,4 от замыкания на землю основан на контроле величины тока замыкания на землю или тока коммутации и его составляющей в нулевом проводе и сравнении этих величин через коэффициент пропорциональности, так как установлено, что при коммутации однофазной нагрузки и при замыкании на землю отношение между полным током коммутации или замыкания на землю и его составляющей в нулевом проводе различно при коммутации нагрузки и при замыкании на землю.

Ток замыкания на землю I3 или ток коммутации Iн, при работе линий 0,38 кВ под нагрузкой выделяются как разность двух значений тока небаланса трех фаз до и после возникновения замыкания на землю (или коммутации однофазной нагрузки), то есть как приращение фазного тока небаланса трех фаз:

Iз(Iн) = Iф1 – Iф2 = DIф                                                                           (2.3)

где Iф1 = IA+ IB+ IC—ток небаланса трех фаз до замыкания на землю (з. н. з.);

Iф2 = IA+ IB+ IC+ Iз — ток небаланса трех фаз после з. н. з. (коммутация однофазной нагрузки).

Составляющая этих токов в нулевом проводе при з. н. з. (коммутация однофазной нагрузки):

Iоз(Iон) = Iо1 – Iо2 = DIо                                                                          (2.4)

где Iо1 — ток нулевого провода до з. н. з. (коммутация однофазной нагрузки);

Iо2 — ток нулевого провода после з. н. з. (коммутация однофазной нагрузки).

Рис. 2.1. а — структурная схема защиты ЗТИ-0,4: Т — трансформатор напряжения; ТА — трансформатор тока; б — схема подключения защиты ЗТИ-0,4: QF — автоматический выключатель; АК — устройство ЗТИ— 0,4; HP — выводы катушки независимого расцепителя автомата QF

Принцип защиты от з. н. з. можно понять из следующего выражения:

DIф — mн´DI > Uп                                                                                 (2.5)

при этом выход схемы осуществляет необходимую коммутацию при DIф — mн´DIUп.

где

DIф — приращение тока небаланса трех фаз;

DI — приращение тока в нулевом проводе;

Uп — постоянная величина;

mн — коэффициент пропорциональности.

Выход схемы не изменяет своего состояния, рис. 2.1, а.

Основным достоинством устройства ЗТИ-0,4 является ее нереагирование на токи утечки в нормальном режиме при коммутации однофазной нагрузки, что значительно повышает ее чувствительность.

Устройство ЗТИ-0,4 предназначено для защиты трехфазных четырехпроводных воздушных линий 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью и повторными заземлениями нулевого провода от однофазных на нулевой провод и междуфазных замыканий и от замыканий фаз на землю. Защита ЗТИ-0,4 рассчитана для одной линии напряжением 0,38 кВ и рабочим током до 160 А. Устройство ЗТИ-0,4 имеет четыре токовых входа для подключения к линии, через которые проходят’три фазных и нулевой провода, рис. 2.1. б. ЗТИ-0,4 имеет зажимы для подключения независимого расцепителя автомата с номинальным напряжением срабатывания ПО В постоянного тока, с номинальным током 2А.

Устройство контроля обрыва провода в сети 0,38 кВ типа УКО

Устройство предназначено для защиты сетей 0,38 кВ от неполнофазных режимов, обусловленных обрывом проводов, а также повышения уровня электробезопасности. Устройство УКО фиксирует составляющую напряжения обратной последовательности в конце линии при обрыве фазного провода с действием на короткозамыкатель, создает искусственное к. з., которое отключается защитой линии (автоматом), установленной на головном участке. Устройство представляет собой блок, содержащий фильтр напряжения обратной последовательности, пороговый орган, реагирующий орган с элементом выдержки времени и исполнительный орган.

Устройство типа УКО подключается к нулевому и линейным проводам в конце защищаемого участка линии (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Структурная схема присоединения УКО к сети0,38 кВ

При нормальных условиях работы воздушной линии 0,38 кВ на выходе фильтра напряжения обратной последовательности ФНОП имеется напряжение небаланса, обусловленное параметрами фильтра и контролируемой сети, которого недостаточно для срабатывания порогового органа ПО.

При обрыве провода в линии 0,38 кВ на выходе ФНОП резко увеличивается напряжение, которое превышает установку срабатывания ПО и он срабатывает, приводя также к срабатыванию регулирующего органа РО с регулируемой выдержкой времени ВВ. Через заданное время сигнал с РО поступает на вход исполнительного органа ИО — короткозамыкателя,. который срабатывая создает искусственное устойчивое двухфазное к. з. на землю. Автоматический выключатель АВ, установленный в начале контролируемой линии, отключает это к.з. Короткозамыкатель имеет дополнительную токовую обмотку, использующую энергию тока к. з., для более надежного срабатывания. После отключения линии и устранения обрыва провода устройство автоматически возвращается в исходное состояние.

Устройство позволяет значительно сократить ущерб, от выхода из строя электродвигателей из-за возникновения неполнофазного режима и практически устранить электротравматизм, связанный с обрывом проводов в сетях 0,38 кВ, тем самым повысив электробезопасность.

4.2. Ремонт провода ответвления к зданию, сооружению

4.2.1. Ремонт ответвления к зданию или сооружению должен
производиться в случае повреждения изоляции провода ответвления на участке не
более 20% его общей длины, повреждения или разрушения ответвительных зажимов,
повреждения или разрушения концевых зажимов.

В случае повреждения изоляции провода ответвления на
участке более 20% его общей длины производят замену провода.

4.2.2. Работы могут выполняться как на обесточенной
линии, так и под напряжением (по технологическим картам). При производстве ремонта под напряжением нагрузка потребителя должна
быть отключена
.

4.2.3. Ответвление осуществляется, как правило, с
применением ответвительных и анкерных (концевых) зажимов.

Отсоединение проводов ответвления следует начинать с
фазного провода, при этом специальными клиньями его выделяют из жгута СИП.

Операцию отсоединения рекомендуется выполнять в такой
последовательности:

снять верхнюю часть защитного кожуха ответвительного
зажима, торцевым или накидным ключом ослабить болт (или несколько болтов)
крепления провода в зажиме, зажим сдвинуть с места его установки, чтобы были
видны следы проколов изоляции (если на ВЛИ были применены зажимы с
прокалыванием изолирующего покрытия) или неизолированный участок провода (если
на ВЛИ были применены зажимы с гладкими контактными поверхностями). В последнем
случае этот участок провода закрыть защитной пластмассовой накладкой, чтобы
избежать случайного касания. Специальной клейкой лентой защитить места проколов
изоляции;

удалить провод ответвления из зажима;

снять зажим с магистрального провода.

Те же операции выполняют и с ответвительным зажимом,
установленным на нулевом несущем проводе.

4.2.4. С кронштейна подвески на опоре снимают анкерный
зажим. При этом должны быть приняты меры, предотвращающие падение проводов на
землю или провода других ВЛ, например, использование страховочной веревки.
Провода опускаются на землю, с них снимают анкерный зажим.

Далее аналогичные операции выполняют со стороны
потребителя — удаляют провода из ответвительных зажимов и снимают анкерный
зажим.

4.2.5. Заменяют поврежденный ответвительный (или
анкерный) зажим и восстанавливают ответвление в последовательности, обратной
приведенной выше.

4.2.6. После
затяжки болта или с момента отрыва калиброванной головки болта ответвительного
зажима на магистральном проводе (если использован зажим с прокалыванием изолирующего
покрытия провода) этом болт и соответствующий провод ответвления находятся под
напряжением
.

4.2.7. Ремонт изолирующего покрытия на отдельных
участках фазного или нулевого несущего провода производят под напряжением, если
не требуется замена этого участка провода целым. Необходимо принять меры, исключающие случайное касание неизолированных
участков провода, используя отделительные клинья и изолирующие накладки
.
Ремонт заключается в наложении на поврежденный участок специальной клейкой
изолирующей ленты в два слоя. Для облегчения работы поврежденный провод
выделяют из жгута с помощью пластмассовых отделительных клиньев, которые
удаляются по окончании ремонта.

Ссылка на основную публикацию