Логическая защита шин (ЛЗШ)

Сегодня логическая защита шин является неотъемлемой частью системы релейной защиты и автоматики распределительных устройств 6-35 кВ. Ее распространению способствовал переход от электромеханической элементной базы к микропроцессорным блокам РЗА. Еще 15-20 лет назад вы вряд ли бы увидели ЛЗШ в проекте.

Назначение ЛЗШ

Логическая защита шин нужна, чтобы сократить время отключения коротких замыканий на шинах 10 кВ.

При коротком замыкании на шинах 10 кВ логическая защита шин устраняет его практически без выдержки времени (0,1-0,15 с), а при замыкании на присоединении – ЛЗШ блокируется, позволяя устранить КЗ нижестоящим защитам.

Простые защиты, вроде максимальной токовой, не могут выполнить селективное отключение короткого замыкания на шинах 6-35 кВ без выдержки времени, что приводит к увеличению повреждения в распределительном устройстве, особенно на уровнях распределения “ПС” и “РТП”, где уровень токов коротких замыканий обычно высок.

Стандартное время срабатывания МТЗ ввода 6-10 кВ – 1-2 секунды, против 0,1-0,15 секунд у ЛЗШ. Выигрыш в быстродействии очевиден.

Область применения ЛЗШ

В основном логическую защиту шин применяют для радиальных распределительных сетей 6-35 кВ, особенно массово для напряжения 6-10 кВ.

Большое количество присоединений в таких сетях не позволяют эффективно использовать дифференциальные защиты шин (дорого) и неполные дифференциальные защиты шин (обычно защищают реактированые линии, которые редко применяют в распределительных сетях).

В этих условия ЛЗШ является единственной недорогой защитой, позволяющей быстро отключить короткие замыкания на шинах 6-35 кВ.

С осторожностью нужно применять ЛЗШ на подстанциях с крупными двигателями 6-10 кВ, которые могут давать подпитку внешнего короткого замыкания с уровнем тока, достаточным для пуска защит присоединений и вводов РУ. Это может привести к ложной работе ЛЗШ с неселективным отключением секции 6-10 кВ или блокировки ЛЗШ при ложном пуске защит присоединений.

В последнее время ЛЗШ, для удешевления проектов, стали применять в кольцевых сетях с многосторонним питанием (шины 6-35 кВ ПС, РП, ГТЭС и т.д.). Для этого пусковые органы защит выполняют направленными. Данный вариант нужно всесторонне рассматривать с учетом надежности системы релейной защиты и в случае особо ответственных объектов, отдавать предпочтение дифференциальной защите шин!

Структура ЛЗШ

ЛЗШ — это распределенная защита. Она не находится в одном конкретном терминале, а распределена по защитам вводов, СВ и отходящих присоединений (линий, трансформаторов, двигателей, БСК и т.д.).

Так как защита шин 6-35 кВ осуществляется вводными и секционным выключателями, то именно в терминалах ввода и СВ реализована отключающая токовая ступень (ЛЗШ), работающая с минимальной выдержкой времени (0,1-0,15 с).

Пусковые органы защит нижестоящих присоединений дают информацию о том, есть ли замыкание на присоединении, и в случае его наличия, замыкают выходные контакты своего терминала для передачи сигнала на терминалы ввода и СВ. Это выходной сигнал называется “Блокировка ЛЗШ”.

Блоки защиты присоединений соединены с блоками ввода и секционного выключателями медными шинками для передачи сигнала по схеме “выходные контакты – дискретный вход”. В настоящее время, рассматривается вопрос передачи сигналов “Блокировка ЛЗШ” посредством информационных каналов (технология МЭК-61850 GOOSE)

Принцип работы

Принцип работы рассмотрим на примере возникновения внутреннего (на шинах) и внешнего (на присоединении) замыканий.

Замыкание на шинах 6-35 кВ (в зоне действия ЛЗШ)

• Ток КЗ протекает от энергосистемы, через ТТ защиты ввода, к точке КЗ;
• Защита ввода (и МТЗ и отдельная ускоренная ступень ЛЗШ) пускается от данного тока;
• Защиты присоединений не пускаются потому, что через них ток КЗ не протекает (подпитки “снизу” нет)
• Так как сигнал “Блокировка ЛЗШ” нижестоящими защитами не выдается, то защита ввода (ускоренная ступень ЛЗШ) отключает выключатель ввода с временем 0,1-0,15 секунд

Замыкание на присоединении (вне зоны действия ЛЗШ)

• Ток КЗ протекает от энергосистемы, через ТТ защиты ввода и ТТ защиты фидера, к точке КЗ;
• Происходит пуск защиты ввода (МТЗ и отдельной ускоренной ступени ЛЗШ) и защиты фидера (МТЗ и, возможно, ТО);
• Защита присоединения мгновенно выдает сигнал пуска собственных защит (Блокировка ЛЗШ) на защиты ввода (через сухой контакт);
• Защита ввода принимает сигнал “Блокировка ЛЗШ” и блокирует ускоренную ступень ЛЗШ (МТЗ ввода остается в работе);
• Защита фидера отключает свой выключатель для устранения КЗ, МТЗ ввода возвращается;
• При отказе защиты фидера, КЗ устраняет МТЗ ввода с выдержкой времени.

Зона действия ЛЗШ

Зона действия ЛЗШ показана на рис. 3

Стоит отметить, что несмотря на название, ЛЗШ защищает не только сами шины, но и зону выключателей. Как и для дифференциальной защиты шин, ее зона действия определяется местами установки трансформаторов тока.

На этом об Основах ЛЗШ все! В следующий раз поговорим о возможных схемах реализации логической защиты шин в реальных проектах.