Ниже приводятся примеры выполнения дифференциальных токовых защит шин для наиболее характерных схем РУ станций и подстанций [1, 2].
Дифференциальная токовая защита одиночной секции или системы шин (рис. 3.2).
В схеме предусматривается использование ТТ (ТТ1, ТТ2, ..., ТТп) с одинаковыми коэффициентами трансформации. Пусковые органы защиты РТН1, выполненные на реле РНТ с насыщающимися трансформаторами тока, подключаются к дифференциальному контуру, на выходе которог фиксируется геометрическая сумма токов всех присоединений. Реле РТН1 через промежуточное реле РП2 действуют на отключение всех или только питающих присоединений защищаемой системы (секции) шин. Контроль исправности (целости) соединительных проводов от ТТ присоединений до комплекта защиты осуществляется реле тока РТ1, включенного в общий нулевой провод дифференциальных контуров. При нарушениях в соединительных проводах или вторичных обмотках ТТ в цепи реле РТ1 появится ток небаланса, от которого реле срабатывает и запускает реле времени РВ1.
Замыкающиеся контакты реле РВ1 запускают промежуточное реле РП1, которое действует на сигнал и блокировку защиты. Реле РП1 для надежности и фиксации срабатывания имеет цель самоудерживания через замыкающийся контакт РП1.3. Ручная деблокировка защиты осуществляется кнопкой К2.
Рис. 3.2. Однолинейная упрощенная принципиальная схема дифференциальной токовой защиты с реле РНТ для одиночной секции (системы) шин:
а — поясняющая схема и схема цепей переменного тока; б — схемы цепей оперативного постоянного тока и сигнализации; B1, В2, ..., Вп — выключатели присоединений; ( + Ш, —Ш), (+1:+n), +С— оперативные цепи защиты
Для периодического измерения значения тока в обратном проводе дифференциальных контуров последовательно с обмоткой реле ΡΤ1 включается миллиамперметр мА, который нормально зашунтирован кнопкой К1.
Указательное реле РУ1 фиксирует отключение выключателей присоединений от цепей защиты шин.
Защитное заземление всех ТТ присоединений с целью повышения надежности работы защиты шин производится в одной точке, обычно у места установки комплекта защиты.
Дифференциальная токовая защита двойной системы шин с фиксированным распределением присоединений.
На рис. 3.3 приведена однолинейная упрощенная схема защиты шин, в которой используются избирательные органы на реле РТН1 и РТН2 и общий пусковой орган РТН3.
Рис. 3.3. Принципиальная схема дифференциальной токовой защиты для двойной системы шин с фиксированным распределением присоединений при наличии обходной системы шин:
а — поясняющая схема и схема цепей переменного тока; б — схема цепей оперативного постоянного тока; в — схема цепей сигнализации, ОСШ — обходная система шин; БИ1—БИ7 — испытательные блоки, РТ1 — реле тока; К1, К2 — кнопки с самовозвратом; PB1, РВ2 — реле времени, РП1—РП7 — промежуточные, РУ1—РУ4— реле указательные; ЛС1, ЛС2 — лампы сигнальные; Н1—Н9 — накладки; мА — миллиамперметр, (+Ш,—Ш),
( + С, —С), ( + 1 +6) — оперативные цепи защиты
По существу схема состоит из трех дифференциальных токовых защит, две из которых защищают СШ1 и СШ2, а третья подключена к общему дифференциальному контуру, охватывающему трансформаторы тока ТТ1 — ТТ6 всех присоединений защищаемых систем шин. В избирательную защиту каждой из систем входит ТТ5 шиносоединительного выключателя В5 с двумя сердечниками. Вторичные токи ТТ5 в общем дифференциальном контуре взаимно вычитаются и не влияют па работу общего пускового органа РТН3. Вторичные обмотки трансформаторов тока ТТ6 обходного выключателя В6 нормально зашунтированы контактами испытательного блока БИ5 и вручную присоединяются с помощью блоков БИ3 и БИ4 к соответствующему избирательному комплекту защиты системы шин, присоединение которой выделяется на обходную систему шин. В рассматриваемой схеме предусматривается возможность опробования одной из систем шин кратковременной подачей напряжения через ШСВ (В5) и обходной системы шин — ее выключателем OB (В6). При КЗ на опробуемой системе шип действие защиты на все выключатели, кроме включаемого при опробовании, блокируется промежуточным реле РП6 или РП7. Указанные реле обеспечивают включение соответствующего выключателя и кратковременное снятие оперативного тока с цепей отключения всех выключателей, кроме включаемого при опробовании. Для ограничения времени снятия с защиты шин оперативного тока используется реле времени РВ2, которое запускается при срабатывании реле РТН3 и РП2. При этом в случае повреждения на опробуемой системе шин и отказе выключателя, которым производится опробование, а также при некоторой задержке ключа управления во время включения обеспечивается отключение КЗ защитой шин с замедлением, определяемым реле времени РВ2.
При нарушении фиксации распределения элементов контакты реле тока РТН1 и РТН2 во избежание отказа защиты шунтируются контактами реле РП5, которое срабатывает при включении рубильника Р2. Необходимость последнего вызывается тем, что при нарушенной фиксации и КЗ на одной из систем шин через обмотки реле ΡΤΗ1 и РТН2 могут проходить токи, недостаточные для их надежного срабатывания, а через обмотку общего пускового органа на реле РТН3 (по принципу его включения) проходит полный ток, достаточный для срабатывания.
При нарушенной фиксации распределения присоединений цепи переменного тока избирательных органов ΡΤΗ1 и PTH2 шунтируются с помощью рубильника Р1. Это снижает нагрузку на ТТ присоединений и токи небаланса при внешних КЗ в режимах с нарушенной фиксацией.
Контроль исправности соединительных проводов и вторичных обмоток ТТ в дифференциальных контурах данной защиты осуществляется аналогично схеме, приведенной на рис. 3.2.
На рис. 3.4 показана полная принципиальная схема дифференциальной токовой защиты двойной системы шин с фиксированным распределением элементов. Схема рассчитана на установку выносных ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации на всех присоединениях, пофазное управление выключателями и наличие УРОВ [3].
Защита шин выполняется в одном комплекте для двух систем шин, имеет два избирательных органа РТН1 — РТН3 и РТН4 — РТН6 и один пусковой орган РТН7 — РТН9 на реле типа РНТ-565 (или РНТ-566). Принципы построения и функционирования защиты аналогичны рассмотренным выше, в данной схеме рассмотрен ряд особенностей и деталей ее выполнения.
При КЗ на одной из систем шин и отключении присоединенных к ней питающих элементов производится АПВ одного из питающих элементов. При его успешном включении осуществляется последующее автоматическое восстановление схемы путем действия устройств АПВ других питающих элементов. Автоматическое повторное включение элемента, включенного первым, выполняется с проверкой отсутствия напряжения па шинах, а АПВ остальных элементов—с проверкой наличия напряжения или синхронизма на шинах. Для случая, когда при АПВ шин не предусматривается включение всех питающих элементов, в схеме имеются цепи запрета АПВ от контактов выходных промежуточных реле защиты шин РП4 — РП9 и РП10 — РП15 через соответствующие накладки, установленные на панелях АПВ присоединений (на схеме эти накладки обведены пунктиром). Для присоединений автотрансформаторов и трансформаторов указанные накладки не предусматриваются.
Для повышения чувствительности защиты при АПВ одного питающего элемента в схеме предусмотрены чувствительные трехфазные токовые реле РТ1 и РТ2 типа РТ-40/Р, включенные последовательно с избирательными органами. Реле РТ1 и РТ2 отстраиваются от бросков тока намагничивания автотрансформатора (трансформатора) или от токов самозапуска нагрузок, питающихся от неотключаемых тупиковых линий. При нарушении фиксации распределения элементов должен быть включен рубильник Р1, при этом чувствительный комплект загрубляется. Чувствительный комплект реле вводится в действие с выдержкой времени, большей времени отключения всех выключателей защитой шин, по меньшей времени включения от АПВ первого элемента, и действует на выходные промежуточные реле защиты шин.
В случае устойчивого несимметричного КЗ на шипах и отказе неповрежденных фаз выключателя элемента, включаемого при АПВ первым, может произойти многократное АПВ питающих элементов. Для предотвращения многократного включения на КЗ в рассматриваемом случае в схеме предусмотрены цепи запрещения АПВ питающих элементов от чувствительного токового комплекта, который при срабатывании действует на отдельную группу выходных промежуточных реле РП19— РП21 и РП22— РП24, запрещающих АПВ. В схеме предусматривается указанный запрет АПВ и при неустойчивом несимметричном КЗ на шинах, и при отказе неповрежденных фаз выключателя, что обусловлено нежелательностью неполнофазного режима при успешном АПВ. Этот запрет осуществляется от двух максимальных реле напряжения на каждой системе шип РН1, РН2 и РН3, РН4.
Контроль исправности соединительных проводов выполняется с помощью реле РТ3, РВ1 и РП1 и действует на сигнал и выведение защиты из действия. В качестве реле РТ3 для обеспечения действия устройства контроля при обрывах одной, двух и трех фаз принято трехфазное реле типа РТ-40/Р, включенное в цепь пускового органа защиты. Пуск реле времени РВ1 осуществляется от реле РТ3 и от контактов РП16.3 и РП17.3 реле — повторителей чувствительных токовых органов РТ1 и РТ2, чем обеспечивается работа устройства контроля при ошибочном нарушении фиксированного распределения элементов во вторичных цепях, так как в этом случае повреждение на одной системе шип привело бы к отключению обеих систем шин. В схеме предусмотрены реле РП29, РП30 и РВ2, снимающие оперативный ток с реле РП4—РП15 на определенное время при опробовании рабочих или обходной систем шин, а также реле РП2, сигнализирующее об исчезновении оперативного постоянного тока.
Рис. 3.4. Полная схема дифференциальной токовой защиты двойной системы шин 110—220 кВ с фиксированным распределением присоединений при наличии обходного и шиносоединительного выключателей:
а — поясняющая схема и схема цепей переменного гока; б — схема цепей напряжения, РТΗ1—РТН9 — реле токовые дифференциальные; РТ1—РГ3 — реле максимального тока; РН1—РН4 — реле максимального напряжения; В1— В20 — выключатели присоединений; ТТ1—ТТ20 — трансформаторы тока; БИ1— БИ27 — испытательные блоки; Р1 — рубильник; К1 — кнопка; в, г — схема цепей постоянного тока: РВ1—РВ4 — реле времени; РП1—РП28 —реле промежуточные; РУ1—РУ4 — реле указательные; Cl, С2 — конденсаторы, R1—R6—резисторы; Н1—ИЗ — накладки; Р2.1 — рубильник; К2 — кнопка; (+1-+n) — оперативные цепи отключения присоединений; д — выходные цепи защиты: РП29, РП30 — реле промежуточные; РУ5, РУ6 — реле указательные; е — схема сигнализации: Л1, Л2—лампы сигнальные; РУ7 — реле указательное
Рубильники Р1 и Р2 используются при нарушении фиксации присоединенных элементов в первичных цепях. Рубильник Р1 шунтирует цепи переменного тока избирательных органов защиты. Рубильник Р2 используется для пуска реле РП25, контакты которого шунтируют контакты избирательных органов РТН1 — РТН3 и РТН4 — РТН6 для повышения чувствительности защиты шин.