Шина защиты | Схема дифференциальной защиты шины
В ранние времена для защиты шины использовались только традиционные реле перегрузки по току. Однако желательно, чтобы неисправность любого фидера или трансформатора, подключенного к шине, не нарушала работу системы шины. В связи с этим время срабатывания реле защиты шины было увеличено. Поэтому при возникновении неисправности на самой шине требуется много времени для изоляции шины от источника, что может привести к значительному повреждению системы шины.
В последние годы для защиты шины применяются реле дистанционной защиты второго зоны на входящих фидерах с временем срабатывания 0,3-0,5 секунды.
Однако у этой схемы есть и существенный недостаток. Она не позволяет различать поврежденный участок шины.
Сегодня электроэнергетические системы работают с огромными объемами мощности. Поэтому любое прерывание в работе всей системы шины может привести к значительным потерям для компании. Следовательно, становится необходимым изолировать только поврежденный участок шины при ее неисправности.
Еще одним недостатком схемы защиты второго зоны является то, что иногда время очистки не достаточно короткое, чтобы обеспечить стабильность системы.
Для преодоления вышеупомянутых трудностей широко применяется дифференциальная защита шины с временем срабатывания менее 0,1 секунды, которая используется во многих SHT-системах шин.
Дифференциальная защита шины
Токовая дифференциальная защита
Схема защиты шины основана на законе Кирхгофа, который гласит, что суммарный ток, входящий в электрический узел, точно равен суммарному току, выходящему из узла.
Следовательно, суммарный ток, входящий в участок шины, равен суммарному току, выходящему из участка шины.
Принцип дифференциальной защиты шины очень прост. Здесь вторичные обмотки ТТ соединены параллельно. Это означает, что выводы S1 всех ТТ соединены вместе и образуют шину. Аналогично, выводы S2 всех ТТ соединены вместе, образуя другую шину.
Реле срабатывания подключено между этими двумя шинами.
На приведенной выше схеме предполагается, что в нормальных условиях фидеры A, B, C, D, E и F несут ток IA, IB, IC, ID, IE и IF.
Согласно закону Кирхгофа,
Все ТТ, используемые для дифференциальной защиты шины, имеют одинаковое отношение тока. Следовательно, сумма всех вторичных токов также должна быть равна нулю.
Теперь, если через реле, подключенное параллельно ко всем вторичным обмоткам ТТ, проходит ток iR, а iA, iB, iC, iD, iE и iF — это вторичные токи.
Теперь применим закон Кирхгофа к узлу X. Согласно закону Кирхгофа в узле X,
Таким образом, в нормальных условиях через реле защиты шины (обычно называемое реле 87) не протекает ток. Теперь, предположим, что произошла неисправность на одном из фидеров, вне защищаемой зоны. В этом случае неисправный ток пройдет через первичную обмотку ТТ этого фидера. Этот ток неисправности будет обеспечен всеми другими фидерами, подключенными к шине. Таким образом, соответствующая часть тока неисправности пройдет через соответствующий ТТ данного фидера. Поэтому, при таком неисправном состоянии, если мы применим закон Кирхгофа к узлу K, мы все равно получим, что iR = 0.
Это означает, что при внешней неисправности через реле 87 не протекает ток. Теперь рассмотрим ситуацию, когда неисправность произошла на самой шине.
В этом случае неисправный ток также обеспечивается всеми фидерами, подключенными к шине. Следовательно, в этом случае сумма всех частей тока, обеспечивающих неисправность, равна общему току неисправности.
На пути неисправности нет ТТ. (при внешней неисправности как ток неисправности, так и ток, обеспечивающий неисправность, проходят через ТТ).
Сумма всех вторичных токов больше не равна нулю. Она равна вторичному эквиваленту тока неисправности.
Теперь, если мы применим закон Кирхгофа к узлам, мы получим ненулевое значение iR.
В этом случае через реле 87 начинает протекать ток, и оно срабатывает, отключая выключатели всех фидеров, подключенных к этому участку шины.
Поскольку все входящие и исходящие фидеры, подключенные к этому участку шины, отключены, шина становится бездействующей.
Эта дифференциальная схема защиты шины также называется токовой дифференциальной защитой шины.
Дифференциальная защита секционированной шины
При объяснении принципа работы токовой дифференциальной защиты шины мы показали простую несекционированную шину. Однако в умеренно высоковольтных системах электрическая шина разбивается на несколько секций для повышения устойчивости системы. Это делается потому, что неисправность в одной секции шины не должна нарушать работу других секций системы. Таким образом, при неисправности шины вся шина будет отключена.
Рассмотрим и обсудим защиту шины, разделенной на две секции.
Здесь секция A шины или зона A ограничена ТТ1, ТТ2 и ТТ3, где ТТ1 и ТТ2 — это ТТ фидеров, а ТТ3 — это ТТ шины.
Аналогично, секция B шины или зона B ограничена ТТ4, ТТ5 и ТТ6, где ТТ4 — это ТТ шины, а ТТ5 и ТТ6 — это ТТ фидеров.
Поэтому зоны A и B перекрываются, чтобы обеспечить, что в этой схеме защиты шины не осталось незащищенных зон.
Выводы ASI ТТ1, 2 и 3 соединены вместе, образуя вторичную шину ASI;
Выводы BSI ТТ4, 5 и 6 соединены вместе, образуя вторичную шину BSI.
Выводы S2 всех ТТ соединены вместе, образуя общую шину S2.
Теперь реле защиты шины 87A для зоны A подключено между шинами ASI и S2.
Реле 87B для зоны B подключено между шинами BSI и S2.
Эта секция дифференциальной защиты шины работает таким же образом, как и простая токовая дифференциальная защита шины.
То есть, при любой неисправности в зоне A будут отключены только выключатели CB1, CB2 и шина CB.
При любой неисправности в зоне B будут отключены только выключатели CB5, CB6 и шина CB.
Таким образом, при неисправности в любой секции шины будет изолирован только этот участок от живой системы.
При токовой дифференциальной защите шины, если вторичные цепи ТТ или шины открыты, реле может сработать, чтобы изолировать шину от живой системы. Однако это нежелательно.
