Последнее время сталкиваюсь с проектами внешнего электроснабжения больших объектов, в которых проектировщики запитывают одну ТП от другой, а потом ставят еще и общую РТП. И все это нужно подключить к внешним сетям, обычно это ПС класса 110 кВ.

При этом, везде устанавливают выключатели 6-10 кВ с соответствующими защитами. Вот например, как на схеме в заголовке статьи.

И вроде, выглядит все солидно, но есть одно «но»… Коллеги, вы понимаете, что при такой схемы вы никогда не сделаете защиты селективными?

Почему? Давайте сегодня это обсудим

Защиты, а именно максимальные токовые (МТЗ), по своему принципу действия могут быть селективны только если они отстроены от нижестоящей защиты по времени. Другими словами между защитными характеристиками смежных МТЗ должен быть промежуток по времени, называемый ступенью селективности.

Для современных микропроцессорных защит и автоматов ступень селективности равна 0,25-0,3 с. Меньше я вам брать не рекомендую, кто бы и что ни говорил (особенно для автоматов 0,4 кВ)

Накопление выдержек времени защит, если смотреть по схеме, идет снизу вверх и начинается обычно с СВ 0,4 кВ. Отходящие автоматы с ГРЩ-0,4 и, тем более, модульные автоматы обычно не имеют регулировки по времени.

Теперь давайте считать выдержки времени МТЗ в нашей сети, прибавляя на каждом этапе ступень селективности. Результат смотрите на рисунке.

Даже если брать ступень селективности по-минимуму, 0,25 с, то каждая промежуточная ТП добавляет нам 0,75 с.

Обратите внимание, что к вводу РТП мы «подошли» со временем 2,75 с, т.е. отходящий фидер на ПС должен иметь МТЗ с временем срабатывания 3 с. А если там стоит электромеханика, то и все 3,2с (из-за увеличенной ступени селективности)

«- Ну, что? — спросите вы. 3 секунды, значит 3. Что тут такого?»

А то, что на этом самом фидере уже стоит МТЗ, и время у нее в лучшем случае секунды 1,5!

Уставки защит только в учебниках считаются последовательно снизу вверх и пока не посчитаны подстанции потребителей, сетевые ПС не строят) На самом деле подстанция, которая питает ваш новый завод или склад была построена в прошлом веке и защиты на ней уже есть. И никто их пересчитывать и менять не будет, иначе придется пересчитывать и уставки 35 и 110 кВ.

Поэтому вам сверху «дают» 1,5 с и крутитесь как хотите. В этом случае на вашем вводе в РТП должна стоять уставка 1,25 с, иначе проект вы не согласуете.

Несложно увидеть, что чем меньше уровней распределения (ТП) в вашей сети, тем меньше будет выдержка времени МТЗ на РТП. Давайте попробуем другую схему с цепочкой ПС — РТП — ТП1 и ТП2 (см. Схему 2)

Время срабатывания МТЗ ввода РТП уменьшилось до 2,25 с. Лучше, но все равно много.

Теперь давайте заменим выключатели на вводах и СВ 10 кВ ТП1 и ТП2 на выключатели нагрузки. Это допустимо потому, что шины 10 кВ будут защищать защиты фидеров РТП, а АВР все равно выполняется на стороне 0,4 кВ.

Теперь получаем время работы ввода РТП 1,5 с. Т.е. мы снизили время работы защиты на 1,25 с, сохранив при этом надежность работы потребителей, а может даже увеличив ее потому, что теперь ТП2 не зависит от связи с ТП1.

Конечно мы не добились времени работы защиты ввода в 1,25 с, как хотели, но теперь разница всего в одну ступень селективности и с этим можно работать. Можно, например, сделать МТЗ вводов и СВ 10 кВ с одинаковым временем срабатывания и «сцепить» их через ЛЗШ. Или «уломать» сети на небольшое увеличение времени) Или придумать еще что-то… Не будем вдаваться в подробности, это релейные «штучки». Главное, что для такой схемы вы сможете обеспечить селективность защит. Для первой схемы, со временем на РТП 2,75 с, у вас нет шансов)

Какие выводы? Они простые:

1. Старайтесь не делать много уровней распределения
2. Старайтесь не использовать выключатели там, где без ни можно обойтись

Помните, принятые вами решения на стадии разработки схемы электроснабжения 6-10 кВ сильно влияют на выбор и настройку релейной защиты, а значит на надежность питания потребителей в целом.

P.S. Специально не стал подгонять итоговый результат под идеал (1,25 с) как символ того, что в реальном расчете уставок всегда нужно искать компромисс и выкручиваться) И выкрутиться в таком случае, не нарушая норм, может только хороший спец. Так, что учебники в боевых расчетах помогают только на начальном этапе, когда все хорошо)

Хорошего проектирования!