Рассмотрим основы совершенствования дуговой защиты на примере устройства «Лайм» компании «Микропроцессорные технологии».
При коротком замыкании в комплектном распределительном устройстве (КРУ) 6-35 кВ возникает открытая электрическая дуга. Температура электрической дуги может достигать 7 000-12 000 ⁰С менее чем за один период промышленной частоты. Электрическая дуга пагубно влияет на детали конструкции КРУ, вызывая различные степени повреждения, и если не принять своевременных мер по ее устранению, то это обязательно приведет к их разрушению.
Научно-исследовательский центр по испытаниям высоковольтных электрических компонентов (НИЦ ВВА) провел эксперименты по оценке риска повреждения изоляции при наличии открытой электрической дуги в изолированной камере распределительного устройства. Степень разрушения зависит от вида изоляционного материала, величины тока короткого замыкания и длительности его протекания. Обобщенная зависимость степени повреждения элементов КРУ от длительности горения электрической дуги представлена на рис. 1.
Требования нормативных документов для защиты КРУ
В настоящее время не установлены нормативы и методы испытаний дугостойкости элементов КРУ, а также скорость и тип дуговой защиты.
Существующие директивные (приказы РАО «ЕЭС России» от 1 июля 1998 г. № 120 «О мерах по повышению взрывопожаробезопасности энергообъектов» и приказ от 29 марта 2001 г. № 142 «О первоочередных мерах по повышению надежности работы РАО «ЕЭС России») и нормативные документы (Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей, 15-я редакция, п. 5.4.19) требуют только наличия устройств защиты от дуги внутри шкафов распределительных устройств.
На практике основное требование к устройствам дуговой защиты можно сформулировать так: общее время ликвидации короткого замыкания не должно превышать 60 мс.
Несовершенство токовой защиты породило необходимость дуговой
Несмотря на требования ПУЭ п.3.3.31 и п.3.3.42 о применении АПВ шин и АВР после устранения КЗ внутри отсеков КРУ, эксплуатирующие организации и предприятия не без оснований ставят под сомнение необходимость выполнения этих требований и вместо этого предпочитают блокировать АПВ шин и АВР при срабатывании дуговой защиты КРУ. Это связано с негативным опытом применения АПВ шин среднего напряжения. Но оправдан ли такой подход? Гарантируют ли существующие решения отключение от дуговых замыканий в течение времени, позволяющего избежать критических повреждений внутри КРУ?
Токовая ступенчатая защита не может быть использована в условиях, когда требуется высокоскоростная защита от дуги, так как выдержки времени на присоединениях питания слишком велики (обычно более 0,5 с). Для уменьшения времени срабатывания защиты на присоединениях питания используется логическая защита шин (ЛЗШ). Принцип работы ЛЗШ заключается в передаче блокирующих сигналов от устройств защиты отходящих присоединений. Однако даже при использовании этой системы время срабатывания защиты все равно превышает допустимое. Выдержка времени ЛЗШ обычно составляет не менее 100 мс.
Недостатки ЛЗШ
- Не срабатывает при КЗ в «мертвой зоне» отсека подключения кабеля вводной ячейки КРУ;
- Возникают отказы ЛЗШ при подпитке КЗ от мощных синхронных электродвигателей (для исключения этой проблемы может быть использована более сложная система защиты с применением цепей напряжения и и контролем направления мощности на отходящих линиях).
- Возникают отказы ЛЗШ в сетях с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, в которых ток замыкания на землю при КЗ на корпус КРУ может быть меньше уставки токовой защиты.
Именно поэтому ЛЗШ не может применяться в качестве быстродействующей защиты КРУ от дуговых замыканий.
Виды стандартных дуговых защит
Наиболее широко распространенным видом быстродействующей защиты от дуговых замыканий является оптическая дуговая защита, работа которой зависит от регистрации световой вспышки в отсеках КРУ при возникновении электрической дуги. В настоящее время устройства этого типа имеют время срабатывания от 6 до 25 мс. С учетом времени срабатывания промежуточных реле (12-30 мс), а также собственного времени отключения высоковольтного выключателя (10-90 мс), время ликвидации дугового замыкания традиционными дуговыми защитами обычно выходит за безопасный порог в 50-60 мс. Конструкция и аппаратная часть этих изделий нуждается в совершенствовании. Одной из распространенных проблем является хрупкость оптического волокна из-за несовершенства конструкции датчика и способа его крепления.
Самая быстрая дуговая защита в мире Лайм
НПП «Микропроцессорные технологии» производит самую быструю дуговую защиту в мире Лайм. Ее время срабатывания не превышает 0,9 мс (и это с учетом времени действия выходных реле), что означает, что она обеспечивает по-настоящему быстродействующую дуговую защиту энергообъектов. Это лучшее время срабатывания в мире по сравнению с обычными дуговыми защитами.
