Определение поврежденного присоединения на шинах 6-35 кВ

2.4.1 При трех трансформаторах тока

Как было определено выше, эффективным средством устранения режима замыкания на землю является быстрое автоматическое отключение поврежденного участка сети. Показано, что в настоящее время предложено много различных принципов селективной защиты от ОЗЗ, однако нельзя выделить какой либо метод, который обеспечивал бы надежное функционирование в условиях эксплуатации.

Среди используемых защит применяются чаще всего защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности; на токи НП; реагирующие на напряжение и токи НП. Выбор вида защиты определяется в зависимости от числа присоединений на шинах подстанции.

Если на шинах одно присоединение, то используется защита, реагирующая на напряжение НП. При числе присоединений более восьми-десяти, применяется простая токовая защита, в которой в качестве датчиков используются трансформаторы тока нулевой последовательности. На поврежденном присоединении ток НП имеет наибольшее значение. На практике такие защиты применяются при числе присоединений не мене пяти. Недостатком этой системы защиты является трудность выбора уставки тока срабатывания, так как количество одновременно работающих присоединений в процессе эксплуатации сети меняется, а, следовательно, изменяется и полный ток замыкания на землю.

Значительно сложнее решается задача создания селективной защиты в сетях с малыми токами замыкания, когда число присоединений не превышает пяти-шести. Для таких случаев предложено много различных схем защиты, однако ни одна из них не нашла практического применения. Защиты используют принцип сравнения фаз и амплитуд токов и напряжений НП. Однако аналитические зависимости этих величин от параметров изоляции сети относительно земли в настоящее время не установлены.

Кроме того, в настоящее время никак не решена задача создания селективной защиты в сетях с малыми токами замыкания, когда в каждом присоединении включено только по два трансформатора тока, обычно в фазах А и С. В большинстве распределительных сетей 6−35 кВ энергосистем существует именно такая схема включения ТТ. Подобная схема включения ТТ не позволяет известными способами выделить токи нулевой последовательности.

Предлагается способ устранения режима замыкания на землю с помощью современной телемеханики построенной на цифровых измерительных преобразователях (ЦИП) разработанный в ИрГТУ (кафедра ЭССиС).

Особенностью ЦИПов является то, что они имеют прямое подключение к трансформаторам тока и напряжения, при этом точность измерения обычно в классе 0,5 или выше.

Так как в ЦИПе измеряют мгновенные значения величин (более ста точек на период), т. е. получают кривую измеряемой величины в цифровом виде, то имеется возможность математически оперировать в процессоре ЦИПа со всеми измеряемыми величинами (обычно измеряют три фазных тока и три напряжения).

Так можно выделять ток нулевой последовательности при наличии трех ТТ на присоединениях и на основании их величин, а также углов (ток НП в поврежденном присоединении находится в противофазе с токами в неповрежденных линиях) диспетчер примет решение. При возникновении сигнала «земля» на какой-либо подстанции, на мониторе диспетчера РЭС формируется таблица токов I_o (модуль и фаза) всех присоединений этой подстанции, на основании которой диспетчер принимает решение об отключении поврежденного присоединения.

Если на присоединениях включены ТТНП, то измерения токов НП в форме модуль-угол также могут быть выведены на монитор диспетчера для принятия решения.

2.4.2 При двух трансформаторах тока

В случае двух ТТ на присоединение предлагается реализовать в ЦИПе следующее математическое действие по выделению тока нулевой последовательности (I^'₀, здесь и далее в формулах все величины комплексные) из двух измеренных фазных токов (I_a и I_c):

Что предполагает поворот вектора тока I_c до положения, когда вектор тока I_c станет противоположным вектору тока I_a.

Так как

I_a = I₁ + I₂ +I₀; I_c = a ∙ I₁ + a² ∙ I₂ + I₀,

где a = e ^j120, то получаем:

В этом случае в нормальном режиме работы сети получаем в ЦИПе каждого присоединения ток обратной последовательности (I₂), обусловленный нагрузкой. В аварийном режиме однофазного замыкания на землю к току I₂ добавляется ток нулевой последовательности (I₀), обусловленный током замыкания.

2.4.3 Практическая реализация способа

В настоящее время в большинстве распределительных электрических сетей с незаземленной нейтралью 6−35 кВ отключение поврежденных присоединений производится персоналом, который при появлении сигнала релейной защиты «земля» на шинах подстанции поочередно отключают/включают все присоединения, до тех пор пока сигнал «земля» не исчезнет.

Новое оборудование, организованное по принципу телемеханики или специально настроенная телемеханика, позволяют вывести на экран монитора диспетчера РЭСа сигналы релейной защиты и показания I'₀ (ток ОП в неповрежденных присоединениях при возникновении ОЗЗ не изменяется, поэтому от него можно отстроиться − вычесть из измеренного тока I'₀ и тем самым получить «чистый» ток нулевой последовательности I₀ каждого присоединения каждой подстанции. При возникновении сигнала «земля» на какой-либо подстанции, на мониторе диспетчера РЭС, также как в случае трех ТТ, формируется таблица токов I₀ (модуль и фаза) этой подстанции, на основании которой диспетчер принимает решение об отключении поврежденного присоединения. При этом ток I₀ в поврежденном присоединении находится в противофазе с токами I₀ остальных присоединений.

Новая телемеханика предоставляет диспетчеру возможность дистанционного отключения коммутационных аппаратов подстанций, что диспетчер и осуществит после простого анализа таблицы токов НП.

Данный способ проходит стадию лабораторных исследований и натурных испытаний на телемеханическом оборудовании «ЗНАК» ЗАО «Телетап», г. Москва.