Принципы выполнения защиты сборных шин 6-10 кВ

Сборные шины распределительных устройств 6-10 кВ считаются важным элементом в приёме и распределении электрической энергии, поступающей от генераторов на электрических станций.

Ведь, современному потребителю требуется надёжное и бесперебойное электроснабжение вне зависимости от погодных условий и экономических реалий. Поэтому, надёжная защита шин 6-10 кВ становится одним из направлений в развитии современной электроэнергетики.

Принципы выполнения защит

Из опыта эксплуатации известно, что на сборных шинах 6-10 кВ тепловых электростанций могут возникать:

• перекрытия шинных изоляторов, измерительных трансформаторов, вводов на выключателях; поломки изоляторов при переключениях;
  
• ошибки обслуживающего персонала при переключениях.

На шинах 6-10 кВ короткие однофазные замыкания на землю не появляются, поскольку они работают в режиме изолированной нейтрали или с компенсацией ёмкостных токов, поэтому отсутствует цепь с малым сопротивлением для прохождения тока.

При замыкании фазы на землю непосредственно через место повреждения протекают лишь ёмкостные токи. В данном случае, напряжение на повреждённой фазе относительно земли стремиться к нулю, а не на повреждённых фазах повышается до междуфазных значений. Поэтому, на бесперебойности электроснабжения потребителей это практически не cказывается.

Тем не менее, существует риск возникновения междуфазных КЗ на шинах, которые и следует в кратчайшее время отключать в целях предупреждения повреждения оборудования ТЭС.

Для отключения подобных КЗ на ТЭС можно использовать МТЗ с пуском по напряжению и токовые защиты обратной последовательности, установленные на трансформаторах связи и генераторах.

Однако, следует учитывать, что такие защиты имеют большую выдержку по времени, что может привести к значительным повреждениям на шинах. Именно поэтому, необходима специальная релейная защита шин 6-10 кВ без выдержки времени, которая отключает все присоединения.

Основные защиты

• Шины с реактированными линиями. 
  

Основная защита для шин 6-10 кВ, питающих реактированные линии – это неполная дифференциальная токовая, которая в отличие от полной дифференциальной защиты (ДЗ) использует трансформаторы тока (ТТ) лишь двух фаз.

При такой схеме в нормальном режиме по токовому реле протекает суммарный ток нагрузки отходящих линий. При повреждении на питающем элементе за ТТ защита работает как обычная ДЗ – она при внешних КЗ не действует.

Такого рода мера не действует и при коротких замыканиях в генераторах, трансформаторах связи и собственных нужд, ведь токи в реле уравновешиваются как в обычной полной ДЗ.

В случае повреждения на отходящих линиях токи КЗ и нагрузки не балансируют друг друга, и ток в реле равен сумме токов КЗ, текущих к месту повреждения от всех источников, что должно быть учтено при расчёте уставок.

• Шины с генераторами до 60 МВт. 
  

Для секционированных шин с генераторами до 12 МВт используется МТЗ генераторов. При этом неполная ДЗ имеет две ступени:

• токовая отсечка (ТО);
  
• чувствительная МТЗ с выдержкой времени.

• Шины с генераторами 63-100 МВт. 
  

В данном случае защита применяет 2 устройства:

• - максимальная токовая защита (МТЗ) - с поэлементным охватом реакторов питаемых фидеров; она действует при появлении повреждений в реакторах и используется в качестве резерва защит отходящих линий 6-10 кВ;
  
• - неполная дифференциальная токовая защита, необходимая для быстрого отключения любых повреждений в первых витках реакторов и на сборных шинах.
  

Требования, предъявляемые к защитам шин 6-10 кВ

К основным предъявляемым требованиям можно отнести следующие:

• селективность - отключение только повреждённых элементов, входящие в зону её действия, ограниченную трансформаторами тока, оставляя в работе основное оборудование;
  
• чувствительность, которая предполагает защиту оборудования от дальних коротких замыканий, что позволяет сохранить надёжность питания потребителей даже при малых величинах токов КЗ;
  
• быстродействие, которое позволяет почти мгновенно отключать повреждённые участки, что достигается правильным выбором уставок токовых реле.