Файл: Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции..pdf

fio вопросу о требуемой чувствительности защиты существу­ ют различные мнения. В действующих ПУЭ предписывается лишь определенный коэффициент чувствительности (К =1,25—1,5), но требуемый ток срабатывания защиты не оговорен. Согласно проведенному анализу [4], оптимальным значением тока срабатывания можно считать 0,3—0,7 А при коэффициенте чув­ ствительности не менее 2. Дальнейшее повышение чувствитель­ ности не оказывает решающего влияния на условия безопаснос­ ти и выполнение основного назначения защиты, указанного вы­ ше. Кроме того, оно наталкивается на затруднения в связи с необходимостью выполнения требований селективности. Следует отметить, что возможность уставки небольшого тока сраба­ тывания некоторых существующих устройств защиты (порядка 0,1 Л) в эксплуатации обычно не используется.

Требование стабильности основных параметров защиты обус­ ловлено необходимостью поддержания заданной чувствительнос­ ти и других величин при возможных изменениях температуры окружающего воздуха, напряжения питания оперативной цепи

и т. д.

Размещение устройств защиты в сети

В соответствии с ПУЭ устройства первой селективной ступени защиты, .не имеющей выдержки времени, должны устанавлива­ ться на головных концах питающих линий 6—10 кВ. Следует подчеркнуть, что данную защиту необходимо устанавливать не только на линиях, питающих передвижные механизмы, но и на всех других, в том числе и неответственных присоединениях; отходящих от сборных шин питающей подстанции. В противном случае, помимо того, что резервная защита отключит всю под­ станцию при недостаточно быстро отключенном замыкании на неответственной линии ,с большой вероятностью может произо­ йти замыкание на другой фазе линии, питающей передвижной механизм и, следовательно, защита не будет выполнять своего основного указанного выше назначения. Конечно, вместо уста­ новки защиты на каждом неответственном присоединении можно применить общее групповое устройство, действующее на отклю­ чение нескольких таких присоединений.

Наряду с защитой на головных концах питающих линий, на практике часто устанавливают защитные устройства также в приключательных пунктах, т. е. на ответвлениях к исполнитель­ ным механизмам. Очевидно, чувствительность этих устройств должна быть выше или, во всяком случае, не ниже чувствитель­ ности защиты питающих линий. Установка защиты в приключа­ тельных пунктах дополнительно повышает надежность отключе­ ния замыканий на землю и с этой точки зрения полезна.

Однако следует иметь в виду, что и при наличии защиты в приключательных пунктах защита питающих линий не должна иметь выдержки времени (в противном случае будут создавать­ ся условия повышенной вероятности двойного замыкания на

149

землю в случае первого замыкания на питающей линии). При отсутствии выдержек времени обеих защит не может быть га­ рантирована их взаимная селективность: в случае замыкания ,р зоне действия защиты приключательного пункта, независимо от ее чувствительности, возможно срабатывание защиты питающей линии. Последнее должно быть четко оговорено в эксплуатаци­ онных инструкциях (мы не рассматриваем возможность дополни­ тельных блокировок между обеими защитами, поскольку они значительно усложняют решение задачи в целом).

Выбор принципов действия защиты

Правильное решение вопроса о целесообразном принципе действия защиты в каждом конкретном случае возможно только на основе учета действительного распределения в сети токов нулевой последовательности, а также всех особенностей процес­ сов однофазного замыкания на землю. Яркой иллюстрацией возможности неблагоприятных последствий в случае пренебре­ жения этими особенностями является тот факт, что многие про­ ектные организации уже в течение нескольких десятилетий предусматривают установку на питающих линиях 6—10 кВ устройств простой токовой (ненаправленной) защиты. На прак­ тике в большинстве случаев эти устройства (в полном соответ­ ствии с элементарным анализом) срабатывают неселективно либо вообще не работают. И до настоящего времени без доста­ точных на то оснований продолжаются разработки новых схем

иустройств защиты на простом токовом принципе.

Воснову рассмотрения процессов замыкания на землю целе­ сообразно и удобно принять известную комплексную схему замещения, в которой в цепь эквивалентного генератора с э.д.с., равной фазному напряжению сети, последовательно включаются схемы трех последовательностей сети и переходное сопротивле­ ние в месте, повреждения [2, 5]. Возникающие .в устано­ вившемся режиме напряжение и токи нулевой последователь­ ности зависят от переходного сопротивления в месте поврежде­ ния, но всегда емкостные составляющие токов сдвинуты от напряжения на 90°, а активная составляющая совпадает с ним по фазе. Полная мощность токов нулевой последовательности направлена в поврежденной линии от эквивалентного генератора

кшинам питающей подстанции, а во всех неповрежденных при­ соединениях — от шин. Помимо учета соотношений между напряжением и токами при устойчивом замыкании на землю, следует иметь в виду, что в начальный момент замыкания, а также в случаях неустойчивого замыкания, сопровождающегося многократными зажиганиями и погасаниями дуги, в сети воз­ никают сложные переходные процессы. В зависимости от соот­ ношения параметров контура нулевой последовательности эти процессы могут быть периодическими или апериодическими. Возникающие в поврежденной и во всех неповрежденных линиях

Щ

броски свободных токов нулевой последовательности могут в десятки раз превышать токи установившегося режима [6], [7]. Величины свободных токов резко уменьшаются при за­ мыкании через переходное сопротивление и, кроме того, зависят от напряжения поврежденной фазы в начальный момент вре­ мени. Действующее значение суммарного переходного тока в месте повреждения уменьшается при упомянутом выше нало­ жении активной составляющей.

Переходя к выбору основных принципов выполнения защиты, приходится прежде всего отметить нецелесообразность в данном случае использования только величин переходного режима вви­ ду их отмеченной выше нестабильности (см. также [8]). За­ щита, реагирующая на величины установившегося режима (в некоторых случаях она может работать и при переходном про­ цессе), выполняется на простом токовом или на направленном принципе. Как уже было упомянуто, применительно к питающим линиям простые токовые устройства (без органа направления мощности или каких-либо других элементов, обеспечивающих отстройку от собственных токов в установившемся и переходном режиме), независимо от их схемного выполнения, в большинстве случаев не могут одновременно удовлетворить требованиям не­ обходимой чувствительности и селективности.

Поэтому на питающих линиях, как правило, следует приме­ нять защиту, реагирующую на направление мощности устано­ вившегося тока нулевой последовательности. Рабочая зона уг­ ловой характеристики этой защиты должна надежно охватывать вектор тока поврежденной линии, как при наличии, так и при отсутствии активной составляющей тока. Для предотвращения же ложного срабатывания защиты на неповрежденных присое­ динениях вектора их собственных емкостных токов должны надежно отстоять от упомянутой рабочей зоны. В принципиаль­ ной схеме защиты должны быть также предусмотрены необхо­ димые элементы, надежно обеспечивающие ее селективность в переходных режимах, а также термическую устойчивость при двойных замыканиях на землю.

Вприключательных пунктах при небольшой собственной ем­ кости защищаемого оборудования можно применять простые токовые устройства достаточной чувствительности. Как извест­ но, существует большое число разработанных вариантов таких устройств. Из них следует отдавать предпочтение более простым

инадежным.

Взаключение остановимся на вопросе выполнения токоцзмерительных устройств рассматриваемой защиты. Очевидно, на кабельных линиях целесообразно применять простые трансфор­ маторы тока нулевой последовательности (ТНП), каждый из которых охватывает данный кабель или, при наличии несколь­ ких параллельных кабелей, — все эти кабели. На воздушных

151

Линиях делаются кабельные выводы, на которых устанавливают­ ся такие же ТНП.

При выборе типа ТНП необходимо иметь в виду, что для улучшения параметров защиты целесообразно применять транс­ форматоры, по возможности, с большим объемом стали сер­ дечников и большим числом витков вторичной обмотки. Таким путем, при прочих равных условиях, достигается возможность значительного упрощения схемы основного реле защиты, повы­ шения его чувствительности и улучшения отстройки от токов небаланса ТНП. Чрезмерная экономия активных материалов, допущенная в свое время в конструкциях трансформаторов тока ТЗЛ, ТЗР и некоторых других типов, является неоправданной, т. к. приводит к необходимости значительного усложнения ре­ лейной части защиты.

Все изложенные выше соображения были учтены при разра­ ботке устройств защиты питающих линий [1, 2, 9], а также ме­ тодики их экспериментальной проверки [10] -

3.С и р о т а И. М. Защита от замыканий на землю в некомпенсированных сетях 6—10 к В . Электробезопасность на предприятиях горнорудной промыш­ ленности, Кривой Рог. 1970.

4.С и р о т а И. М. О чувствительности защиты от замыканий на землю в некомпенсированных сетях 6 к В . Сб. Проблемы технической электродинамики,

ных работ и электробезопасность. Электробезопасность на предприятиях чер­

ментальное исследование чувствительного реле защиты от замыканий на зем­ лю. Сб. «Системы релейной защиты и автоматики с применением нелинейных элементов. К., «Наукова думка», 1968.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗАЩИТ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ НА КАРЬЕРАХ

С. А. ВОЛОТКОВСКИИ, я. С. ГОРБУНОВ. Ф. П. ШКРАБЕЦ. (Днепропетровский горный институт)

В настоящее время широкое распространение получила тех­ нология ведения открытых горных работ с применением массово-

152