Особенности защиты и автоматики линий с ответвлениями

Наличие ответвлений на линиях в ряде случаев приводит к по­явлению обстоятельств, неблагоприятных для защиты линий. В об­щем случае при выполнении защит линий с ответвлениями и при расчете уставок защит учитываются те же факторы, что и для за­щит линий без ответвлений, а также некоторые дополнительные факторы. Основные из них рассматриваются ниже для различных типов защит [97, 98].

Особенности релейной защиты. Максимальная токовая защита и токовая отсечка. Если на линии имеется несколько ответвлений (рис. 16.5, а), то необходимо учитывать токи самозапуска электро­двигателей всех подстанций на ответвлениях (токи самозапуска могут иметь большие значения, чем в линиях без ответвлений, в связи с большей суммарной мощностью электродвигателей). От­стройка от токов самозапуска снижает чувствительность защиты, и для повышения чувствительности токовую защиту выполняют с пуском по напряжению (см. § 6,8).

Токовая защита нулевой последовательности. Если трансформа­торы ответвлений имеют питание со стороны среднего или низшего напряжений, то хотя бы один из трансформаторов, подключенных к линии напряжением 110 кВ и выше, должен иметь глухозаземленную нейтраль, чтобы предотвратить повреждение изоляции транс­форматоров при коротком замыкании на землю линии и отключе­нии ее с питающих концов, имеющих заземленные нейтрали. При внешнем коротком замыкании в точке К ₁ (рис. 16.5, а) через защи­ту А1 линии идет ток нулевой последовательности I _0к1, от которого защиту необходимо отстраивать. Это снижает ее чувствительность. Кроме того, у рассматриваемой защиты по сравнению с защитой линии без ответвлений происходит снижение чувствительности из-за того, что при однофазном коротком замыкании в зоне действия (в точке К ₂) через защиту идет не весь ток нулевой последователь­ности, проходящий через место повреждения, а только его часть I _0к2. Другая часть тока I 0к2 замыкается через заземленную нейтраль ответвления. В этих условиях более чувствительной оказы­вается токовая защита обратной последовательности с блокиров­кой от тока или напряжения нулевой последовательности.

Направленные защиты. При коротком замыкании на линии с от­ветвлением (в точке К ₁ на рис. 16.5, б) и при коротком замыкании за трансформатором ответвления (в точке К ₂) направления токов I _кА, I _кБ и I _кБА идущих через защиты А1—А4 на концах линий, оказываются одинаковыми. Поэтому направленные защиты могут ложно подействовать в случае замыкания за трансформатором от­ветвления. Чтобы этого не произошло, пусковые органы направлен­ных защит отстраивают от коротких замыканий за трансформато­ром ответвления. При этом у поперечной дифференциальной на­правленной защиты (см. §10.7) делается отстройка от разности токов повреждения обеих параллельных линий (İ _кА— İ _кБА). Кро­ме того, наличие ответвлений нарушает равенство токов парал­лельных линий в нормальном режиме. Поэтому в реле поперечной дифференциальной защиты появляется ток, пропорциональный раз­ности токов ответвлений, от которого защита также должна быть отстроена.

Продольная дифференциальная защита. При коротких замыканиях на линии в точке К ₁ и при коротких замыканиях за транс­форматором ответвления в точке К ₂ (рис. 16.5, б) фазные соотно­шения между сравниваемыми в защитах токами оказываются оди­наковыми. Недействие защиты при коротком замыкании в точке К ₂ обеспечивают отстройкой ее пусковых органов от токов коротко­го замыкания за трансформатором ответвления. Это удается вы­полнить, если мощность трансформатора на ответвлении невелика. Если отстройка по условиям чувствительности невозможна, то обычную продольную дифференциальную защиту применять нель­зя. Для таких случаев необходима продольная защита, реагирую­щая на геометрическую сумму токов на концах линии и в ответв­лении.

Дистанционная защита. Отстройка от коротких замыканий за трансформатором ответвления приводит к сокращению зон дейст­вия первой и второй ступеней дистанционной защиты (см. § 9.4). Учет разветвления токов в месте присоединения ответвления также сокращает зоны действия защиты. При наличии питания со сторо­ны ответвления на нем тоже устанавливается дистанционная за­щита. Так как на стороне высшего напряжения подстанции ответ­вления могут отсутствовать трансформаторы напряжения, то цепи напряжения дистанционной защиты присоединяют к трансформа­тору напряжения со стороны среднего или низшего напряжения. Зоны действия защиты из-за этого сокращаются.

Особенности автоматики линий с ответвлениями. При рассмотре­нии работы защиты и автоматики подстанций с короткозамыкате-лями и отделителями отмечалось, что после отключения подстан­ции отделителем от отключенной линии ее питание восстанавлива­ется устройством АПВ. Устройства АПВ выполняются по тем же схемам, что и на линиях без ответвлений. Однако необходимость применения однократного или многократного АПВ обусловливается уже не только согласованием АПВ с релейной защитой линий, как указывалось выше (см. § 6.9), но и тем, какую схему имеет автома­тика отключения отделителя и по какой схеме выполняется ответ­вление. Так, например, схема управления отделителем и коротко-замыкателем, рассмотренная выше (см. § 16.2, рис. 16.3), позво­ляет на линии использовать однократное АПВ.

При наличии на линии транзитной подстанции (см. рис. 16.2, б) ее устройства АПВ, как отмечалось, выполняются двукратными: в первом цикле они пытаются восстановить питание за счет само­устранения повреждения на линии, а во втором цикле восстанав­ливают питание после отключения поврежденного участка. Прин­ципиально этот участок можно отключать в бестоковую паузу одно­кратного АПВ. Однако размыкать транзитную связь в первом цик­ле АПВ нецелесообразно, так как повреждения на линии могут самоустраняться.

Как указывалось выше (см. § 11.2), на линиях без ответвлений с двусторонним питанием может устанавливаться несинхронное УАПВ или УАПВ с контролем синхронизма. Если линия имеет ответвление с подключенной к нему местной электростанцией, мощ­ность которой значительно меньше мощности нагрузки ответвле­ния, то в ряде случаев УАПВ с контролем синхронизма применять невозможно из-за резкого торможения генераторов станции при от­ключении линии. Токи несинхронного включения также могут оказаться недопустимо большими для генераторов местной станции, т. е. несинхронное АПВ тоже недопустимо.

В подобных случаях на подстанции ответвления устанавливают специальную противоаварийную автоматику [36], отделяющую от ответвления местную электростанцию с частью наиболее ответст­венной нагрузки. Питание остальной части нагрузки ответвления восстанавливается после действия устройства АПВ линии, имею­щего обычное исполнение.

Глава 17