2.3. Релейная защита трансформаторов собственных нужд

На тяговых подстанциях устанавливаются два трансформатора собственных нужд мощностью 100 – 400 кВ∙А, один из которых – рабочий, второй – резервный.

На трансформаторах такой мощности принято устанавливать следующие типы защиты:

от внутренних повреждений – токовую отсечку без выдержки времени;

от коротких внешних замыканий – максимальную токовую защиту с выдержкой времени;

от перегрузок – максимальную токовую защиту.

Рис. 2.1. Принципиальная схема релейной защиты понижающего трансформатора тяговой подстанции

п еременного тока (отпаечной)

Защита от внутренних повреждений и внешнего короткого замыкания устанавливается со стороны обмотки высокого напряжения и действует на отключение трансформатора собственных нужд. Защита от перегрузок чаще всего устанавливается со стороны обмотки низкого напряжения и действует на сигнал.

Для повышения надежности питания собственных нужд тяговых подстанций применяется автоматическое включение резерва (АВР). При исчезновении напряжения на шинах низкого напряжения собственных нужд устройством АВР подается команда на отключение работавшего трансформатора собственных нужд, а после его отключения – на включение резервного.

2.4. Релейная защита фидеров 27,5 кВ контактной сети тяговых подстанций и постов секционирования

На фидерах 27,5 кВ контактной сети проектируемых и вновь строящихся тяговых подстанций и постов секционирования применяется цифровая микропроцессорная защита.

Элементом микропроцессорной защиты является аппаратура телеблокировки (ТБ), соединяющая выключатели тяговой подстанции и поста секционирования. При отключении выключателя на подстанции (посту секционирования) по каналу телеуправления подается команда на отключение выключателя этой же фидерной зоны поста секционирования (подстанции). Основное назначение ТБ – ускорение отключения выключателей при коротком замыкании в зоне действия вторых ступеней защиты, а также резервирование защиты фидеров 27,5 кВ подстанции и поста секционирования.

На фидерах тяговых подстанций применяется четырехступенчатая дистанционная микропроцессорная защита, дополненная ускоренной токовой отсечкой.

Первая ступень защиты фидера подстанции включает в себя:

дистанционную ненаправленную защиту (НДЗ1) без выдержки времени с собственным временем срабатывания от 30 до 60 мс и характеристикой срабатывания, приведенной на рис. 2.2, а. Назначение НДЗ1 – отключать без выдержки времени выключатель фидера подстанции при коротком замыкании в пределах от 0,8 до 0,85 длины фидерной зоны «подстанция – пост секционирования» и посылать по ТБ команду на отключение соответствующего выключателя поста секционирования. При коротком замыкании (снижении напряжения на шинах подстанции), близком к подстанции, НДЗ1 автоматически переводится в режим токовой отсечки;

ускоренную токовую отсечку (УТО), предназначенную для уменьшения вероятности пережога контактных проводов при близком коротком замыкании. Собственное время срабатывания УТО при I_к/I_с.з = 1,2 составляет не более 30 мс, а при I_к/I_c.з ≥ 2 – не более 10 мс (I_к – ток короткого замыкания, I_с.з – ток срабатывания защиты).

Вторая ступень защиты фидера подстанции включает в себя дистанционную направленную защиту (НДЗ2) с выдержкой времени от 0,3 до 0,5 с и характеристикой срабатывания, приведенной на рис. 2.2, а.

НДЗ2 предназначена для резервирования защиты первой ступени (НДЗ1 и УТО) и резервирования устройств ТБ при коротком замыкании вблизи поста секционирования.

При выводе в ремонт поста секционирования НДЗ2 становится основной защитой и выдержка времени должна выводиться из действия.

Характеристика срабатывания четвертой ступени направленной дистанционной защиты приведена на рис. 2.2, б.

а б

Рис. 2.2. Характеристики микропроцессорной релейной защиты фидеров контактной сети 27,5 кВ тяговых подстанций и постов секционирования:

а – зоны срабатывания первой, второй и третьей ступеней; б – зона срабатывания четвертой ступени

На отключение выключателей всех фидеров 27,5 кВ контактной сети тяговой подстанции воздействует также защита минимального напряжения с выдержкой времени от 1 до 2 с, которая срабатывает при коротком замыкании на сборных шинах 27,5 кВ и питающих ЛЭП 110 – 220 кВ.

На фидерах поста секционирования применяется двухступенчатая дистанционная электронная защита, дополненная ускоренной токовой отсечкой.

Первая ступень защиты фидера поста секционирования включает в себя:

направленную дистанционную защиту без выдержки времени (НДЗ1_с) (на подстанции это была защита НДЗ2), которая предназначена для отключения выключателя фидера поста секционирования при коротком замыкании в пределах от 0,8 до 0,85 длины фидерной зоны «пост секционирования – подстанция» и для подачи по ТБ команды на отключение выключателя соответствующего фидера подстанции. Характеристика срабатывания НДЗ1_с представлена на рис. 2.2, а. НДЗ1_с имеет «мертвую зону» вблизи поста секционирования, обусловленную низким напряжением на шинах данного поста, недостаточным для срабатывания реле при коротком замыкании в пределах этой зоны. Длина «мертвой зоны» не превышает 1 км;

ускоренную токовую отсечку (УТО), которая предназначена для тех же целей, что и на подстанции. Кроме того, УТО фидера поста секционирования является основной защитой при коротком замыкании в пределах «мертвой зоны» защиты НДЗ1_с.

Вторая ступень защиты фидера поста секционирования включает в себя дистанционную ненаправленную защиту (НДЗ2_с) с выдержкой времени от 0,3 до 0,5 с (на подстанции это была защита НДЗ1).

НДЗ2_с предназначена:

для обеспечения защиты в той части фидерной зоны «пост секционирования – подстанция», где защита первой ступени не работает, и при отказе или выводе из действия ТБ;

для резервирования защиты первой ступени фидера поста секциониро- вания и ТБ.

При снижении напряжения на шинах поста секционирования (например, при коротком замыкании вблизи поста секционирования на любой из фидерных зон) НДЗ2_с автоматически переводится в режим токовой отсечки без выдержки времени, при этом она перекрывает «мертвую зону» защиты НДЗ1_с.

На отключение выключателей всех фидеров поста секционирования воздействует также защита минимального напряжения, которая срабатывает с выдержкой времени от 1 до 2 с при коротком замыкании на сборной шине поста секционирования.

Для повышения надежности электроснабжения тяги на фидерах 27,5 кВ контактной сети тяговых подстанций и постов секционирования применяется однократное автоматическое повторное включение (АПВ).