4.2. Выбор объектов защит и их типов

К основным элементам подстанции относятся: отходящие линии, силовые трёхобмоточные трансформаторы, двухобмоточные трансформаторы (трансформаторы собственных нужд), шины. Релейная защита и автоматика служат для устранения всевозможных повреждений и ненормальных режимов работы этих элементов.

Так основными видами повреждений трансформаторов, которые учитываются при выполнении их релейной защитой, являются однофазные и многофазные короткие замыкания в обмотках и на выводах, а также «пожар стали» магнитопровода. Однофазные повреждения бывают двух видов: на землю и между витками обмотки (витковые замыкания). Основными ненормальными режимами работы являются внешние короткие замыкания, перегрузки, недопустимое понижение уровня масла (при заполнении бака маслом) и недопустимые повышения напряжения, например на неповреждённых фазах при незаземлённых нейтралях обмоток. При возникновении наиболее опасных повреждений (многофазные и витковые короткие замыкания, а также однофазные замыкания со стороны сетей с глухозаземлённой нейтралями) защита должна без выдержки времени действовать на отключение выключателей трансформатора. Наличие выдержки времени не только ухудшает защиту трансформатора, но может также нарушить бесперебойную работу системы и ухудшить характеристики защит питающих сетей.

Основными видами повреждений линий электропередач являются: трёхфазные замыкания (замыкания между тремя фазами и трёхфазные замыкания на землю), двухфазные замыкания (замыкания между двумя фазами и двухфазные замыкания на землю), однофазные замыкания на землю, обрыв фазы.

Возможны и более сложные виды повреждений, представляющие сочетание некоторых из выше перечисленных. Так, например, при обрыве провода линии у изолятора упавший на землю конец вызывает появление однофазного короткого замыкания на землю с обрывом фазы. В процессе развития повреждения возможны переходы одного из вида повреждения в другой, чаще с охватом большего числа фаз.

На относительное число тех или иных видов повреждений и характер их протекания оказывает влияние режим работы нейтрали сети, время отключения повреждения и некоторые другие факторы. Различают однофазные замыкания на землю в сетях с глухо (эффективно) заземлёнными нейтралями – однофазные короткие замыкания и однофазные замыкания в сетях с изолированными или заземлёнными через дугогасящие реакторы нейтралями, не являющиеся короткими замыканиями. Трёхфазные КЗ, несмотря на их относительно малую вероятность, принято учитывать для сетей всех видов и напряжений.

При выборе состава защит в данном проекте принимаем следующие допущения:

1. Разрабатывается только защита силовых трансформаторов и отходящих линий электропередачи 35 – 110 кВ, защита шин не рассматривается.

2. Разработка защит трансформаторов ТДТНЖ – 40000/110/27,5/6,6 –У-1 в проект не входит, в связи с этим защита линий 6 кВ, получающих питание от данных трансформаторов не рассматривается.

3. В сети 110 кВ для ограничения токов замыкания на землю трансформаторы ТДТН – 63000/110/38,5/6,6 −У-1 работают без глухого заземления нейтралей (защита нулевого вывода осуществляется разрядником). Глухое заземление нейтралей предусматривается на трансформаторах ТДТНЖ – 40000/110/27,5/6,6 –У-1, питающих, главным образом, потребителей железнодорожного транспорта.

4. Принятые схемные решения по выполнению защит базируются на основании типовых панелей.

5. Учитывая двухстороннее питание кольца сети 220 – 110 кВ Братская ГЭС – Заводская – Гидростроитель – Падунская – Братская ГЭС на всех участках предполагается использование направленных защит.

6. Расчёты, связанные с выбором вторичных цепей (сечение кабельных жил по допустимым нагрузкам трансформаторов напряжения, погрешностям трансформаторов тока и т.п.) в проекте не приводятся.

7. Все схемные решения выполнены применительно к схемам питания от стационарных аккумуляторных батарей.

При расчёте уставок выбранных защит принимаются следующие положения:

1. Режимы работы оборудования основные и ремонтные. Устройства защиты в этих режимах должны обеспечить требования, предписанные ПУЭ как для зоны основного действия, так и резервного; ближнее и по возможности дальнее резервирование.

2. При возможности, либо технической нецелесообразности полного обеспечения защит во всех режимах принимаются технические решения о запрете отдельных ремонтных режимах или вводятся ограничения по составу оборудования в этих режимах.

3. Расчёты уставок, выполненные в данном проекте, приняты для основного режима и основных видах КЗ. Сложные виды КЗ (замыкания в двух точках, замыкания через переходные сопротивления и т.п.) не анализировались.

4. При расчёте уставок все расчёты приведены для среднего положения РПН на трансформаторах, влияние регулирования напряжения на токи КЗ не рассмотрено. При стабильном напряжении в сети (мощные источники – Братская ГЭС) данное допущение приемлемо.