СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЯЧЕЕК КОМПЛЕКСНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ОТ ДУГОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ
METHOD FOR PROTECTION OF INTEGRATED SWITCHGEAR CUBICLES FROM ARCING FAULT

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) от дуговых замыканий.
Известен способ защиты ячеек КРУ от дуговых замыканий, при котором измеряют давление в ячейке при возникновении дуги, и если оно превышает установленное значение, то отключают выключатель кабеля [Нагай В.И. Классификация способов и анализ информационных признаков для выявления дуговых коротких замыканий в электроустановках корпусной кострукции // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки. - 2001. - №2. - С.50-54].
Недостатком данного способа является низкая чувствительность из-за рассеяния давления в результате не герметичности ячеек КРУ.
Наиболее близким к предлагаемому способу защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) от дуговых замыканий является способ, при котором измеряют токи в фазах кабеля ячейки, сравнивают их с первой эталонной величиной, и через выдержку времени отключают выключатель кабеля, если эти токи, хотя бы в одной из фаз, больше первой эталонной величины [Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения - М.: Высш. Шк., 2008. - 639 с., ил.].
Однако данный способ не позволяет отключать без выдержки времени дуговые замыкания, возникающие в кабеле между трансформаторами тока, встроенными в выключатель кабеля, и трансформатором тока нулевой последовательности, установленным за воронкой кабеля со стороны кабеля, а не выключателя. В результате этого происходят значительные разрушения в ячейках КРУ.
Технический результат - уменьшение разрушений при дуговых замыканиях в ячейках КРУ.
Технический результат достигается тем, что в способе защиты ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) от дуговых замыканий, при котором измеряют токи в фазах кабеля ячейки, сравнивают их с первой эталонной величиной, и через выдержку времени отключают выключатель кабеля, если эти токи, хотя бы в одной из фаз, больше первой эталонной величины, согласно заявляемому изобретению дополнительно измеряют токи нулевой последовательности вблизи выводов выключателя и вблизи кабельной воронки со стороны кабеля, вычисляют разность между ними, сравнивают ее со второй эталонной величиной, и если эта разность больше второй эталонной величины, то отключают выключатель кабеля без выдержки времени.
Способ может быть реализован с помощью устройства, представленного на фигуре 1.
Устройство содержит трансформатор 1, 2, 3 тока, трансформатор 4 тока нулевой последовательности, блок 5 сравнения токов с эталонной величиной, задатчик 6 первой эталонной величины, блок 7 задержки, трансформатор 8 тока нулевой последовательности, блок 9 сравнения токов с эталонной величиной, задатчик 10 второй эталонной величины.
На чертеже присоединение (кабель) 11 подключено к фазам А, В, С шин 12 с помощью выключателя 13 ячейки КРУ, места коротких замыканий обозначены цифрами 14-16. Трансформаторы 1, 2, 3 подключены в рассечку фаз A, B и C соответственно, трансформатор 4 тока нулевой последовательности надет на кабель 11, входы блока 5 подключены к вторичным обмоткам трансформаторов 1, 2, 3 и выходу задатчика 6, вход блока 7 подключен к выходу блока 5, а выход - в цепь отключения выключателя 13, трансформатор 8 подключен вблизи выводов выключателя 13, входы блока 9 подключены к выходам трансформаторов 4, 8 и выходу задатчика 10, а выход подключен в цепь отключения выключателя 13.
Чтобы устройство не срабатывало ложно, значение второй эталонной величины выбирается с учетом большей из разностей токов нулевой последовательности при повреждениях вне защищаемой зоны, например в точках 14 и 15.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы на входы блока 9 поступают токи нулевой последовательности с выходов трансформаторов 4 и 8, а также значение второй эталонной величины с выхода задатчика 10. В блоке 9 токи нулевой последовательности уравновешиваются, вычитаются, и их разность сравнивается со второй эталонной величиной, и так как эта разность не превышает значения второй эталонной величины, то сигнал на выходе блока 9 не появляется, и защита не срабатывает.
При коротком замыкании (КЗ) в точке 14 токи нулевой последовательности на выходах трансформаторов 4 и 8 увеличиваются. Увеличивается и их разность в блоке 9 за счет разницы в погрешностях трансформаторов 4 и 8, обусловленных их конструктивными особенностями. Однако на выходе блока 9 сигнал не появляется, так как разность токов нулевой последовательности, поступающих на его входы, не превышает значения второй эталонной величины. Защита не срабатывает. При этом выполняется условие срабатывания в блоке 5, на его выходе появляется сигнал и поступает на вход блока 7. На выходе блока 7 через выдержку времени появляется сигнал, и выключатель 13 отключается.
При КЗ в точке 15, при наличии подпитки от электродвигателей, из-за непропорционального увеличения токов нулевой последовательности на выходах трансформаторов 4 и 8, увеличивается их разность в блоке 9. Но защита не срабатывает, так как эта разность не превышает значения второй эталонной величины. Также не выполняется условие срабатывания в блоке 5, так как значение первой эталонной величины отстраивается от токов подпитки от электродвигателей.
При КЗ в точке 16, между трансформаторами 4 и 8, при наличии подпитки от электродвигателей, токи на их выходах увеличиваются также непропорционально. Но, так как ток КЗ от системы больше тока подпитки от электродвигателей, то ток на выходе трансформатора 8 увеличивается значительно больше, чем ток на выходе трансформатора 4. Равенство токов в блоке 9 нарушается, их разность увеличивается и становится больше значения второй эталонной величины. На выходе блока 9 появляется сигнал, и выключатель 13 отключается без выдержки времени. При отсутствии токов подпитки от электродвигателей в жилах кабеля ток либо отсутствует, либо протекает ток неповрежденной фазы, который, замыкаясь через обмотку питаемого силового трансформатора, подпитывает место КЗ. В первом случае защита срабатывает, так как ток на выходе трансформатора 8 не компенсируется током от трансформатора 4, и эталонная величина сравнивается непосредственно с током на выходе трансформатора 8, который превышает ее. Во втором случае защита срабатывает, так как ток КЗ от системы значительно превосходит ток в неповрежденной фазе, и равенство токов в блоке 9 нарушается, а их разность увеличивается и становится больше второй эталонной величины. И в первом, и во втором случаях выключатель 13 отключается без выдержки времени.
Экономический эффект - снижение затрат на восстановление ячеек КРУ в результате уменьшения их повреждений при коротких замыканиях.