Защита высоковольтных линий 110-220 кВ, общие сведения

Бурное развитие электрических сетей сегодня требует большого числа высокоэффективных защит воздушных линий (ВЛ), используемых для передачи электроэнергии.

К основным требованиям, которые предъявляются к подобным устройствам можно отнести следующие моменты:

• удобство в использовании;
  
• минимальная цена;
  
• компактность;
  
• универсальность;
  
• селективность.
  

Обладая такими свойствами, современные виды защит высоковольтных линий способны надёжно сохранять их от всех видов коротких замыканий.

Разновидности. 

Из наиболее распространённых типов можно выделить следующие:

Дистанционная защита (ДЗ). В сетях, имеющих сложную конфигурацию, для защиты от коротких межфазных замыканий применятся ДЗ, которая выполняет измерение полного сопротивления ВЛ от измерительных трансформаторов напряжения на подстанциях до непосредственного места возникновения КЗ.

Так как данное сопротивление пропорционально дистанции (расстоянию) до мест короткого замыкания, то и защита получила название дистанционной.

Она сложнее обычных токовых и имеет следующие преимущества:

— зона её действия всегда остаётся постоянной вне зависимости от режима сети и величин токов КЗ;
— имеет направленность действия.

В целях обеспечения селективности действия дистанционной защиты на смежных ВЛ время их действия делают зависимым от расстояния до места возникновения короткого замыкания: дальше КЗ – больше время срабатывания.

Защита выполняется по ступенчатому принципу, когда каждая последующая ступень имеет большую выдержку отключения по времени.

Токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП). При коротких замыканиях на землю применятся ТЗНП, которая использует факт появления в напряжениях и токах нулевой последовательности при таких КЗ в сетях, работающих в режиме глухозаземлённой нейтрали у трансформаторов.

Как известно, составляющие нулевой последовательности выделяются из фазных величин простой геометрической суммой векторов данных величин.

При этом, нулевой провод токовых цепей, которые собраны по схеме полной звезды – это не что иное, как фильтр токов нулевой последовательности. Поэтому ТЗНП выполняется на электромагнитных реле, включённых в нулевой провод.

Селективность на смежных ВЛ обеспечивается также как и у ДЗ, когда время действия защиты зависит от расстояния до места короткого замыкания, то есть, чем меньше ток срабатывания, тем дальше точка короткого, тем больше время срабатывания.

Как и ДЗ, ТНЗП выполняется ступенчатым, когда каждая последующая ступень имеет меньший ток и большее время срабатывания.

Токовая отсечка (ТО). Данная мера считается дополнением защит от коротких межфазных замыканий, которая за счёт своей простоты схемы способна обеспечить максимум надёжности.

Токовая отсечка особенно востребована при замыканиях в самом начале линий, когда направленные защиты менее надёжны. Так, например, если 1-ая ступень ДЗ выполнена с выдержкой времени, то отсечка в данном случае будет единственной быстродействующей мерой.

Правда, на ВЛ небольшой длины, когда 1-ая ступень ДЗ делается с выдержкой времени, правильно отстроить ТО от КЗ на шинах ПС с противоположной стороны с обеспечением нормальной чувствительности при замыканиях вначале линии не всегда возможно.

В таких случаях лучше применять, так называемую, неселективную токовую отсечку, которая автоматически вводится в действие при помощи контакта реле ускорения при включении линейного выключателя вручную или же от АПВ.

Современные подходы в разработке РЗА. 

Сегодня в целях получения максимального эффекта при защите высоковольтных линий 110-220 кВ используются комплексы защит, которые представляют собой набор основных мер, позволяющих охватить всю длину ВЛ, сохранив при этом требуемую селективность.

Как правило, применяются следующие наборы защит:

• 1-ый комплекс:
  
• двухступенчатая ДЗ;
  
• одноступенчатая ТЗНП.
  
• 2-ой комплекс:
  
• токовая отсечка;
  
• одноступенчатая ДЗ;
  
• трёхступенчатая ТЗНП.
  

Такой подход позволяет получить полное резервирование оперативных цепей, когда при выходе одного комплекса в работу автоматически вступает второй.