Сборные шины 6 — 10 кВ распределительных пунктов, а в ряде случаев и главных понижающих подстанций являются ответственным элементом системы электроснабжения, поскольку к ним непосредственно подсоединяется большое количество потребителей электроэнергии, в том числе и участвующих в осуществлении непрерывного технологического процесса.
Несмотря на то, что конструктивное исполнение сборных шин, полностью закрытых в шкафах КРУ, соответствует высоким требованиям надежности, не исключается возможность их повреждения, например, из-за неисправностей в кабельном отсеке или вследствие короткого замыкания (к. з.), возникающего в результате неправильных действий оперативного персонала при переключениях заземляющих ножей и разъединителей в случае отсутствия или отказа блокировки.
Короткое замыкание на шинах, при котором значение тока приближается к предельному значению тока отключения установленных выключателей, или другой вид замыкания в шкафах КРУ, сопровождающийся возникновением дыма и выбросом раскаленных частиц за его пределы, приводит к значительным повреждениям распределительного устройства.
При наличии синхронных двигателей или синхронных компенсаторов размеры разрушений увеличиваются из-за существенной подпитки места к. з.
При этом чем медленнее отключается к. з. на шинах, тем большее число шкафов КРУ оказывается вовлеченным в аварию, более вероятен переброс дуги на оперативные цепи защиты и управления, который может привести к невозможности автоматического и ручного отключения к. з., и значительнее объем предстоящих ремонтно-восстановительных работ.
Защита сборных шин, осуществляемая максимальной токовой защитой (МТЗ) на вводах 6—10 кВ или на головном конце питающей распределительный пункт линии, считается неприемлемой из-за медленного действия.
Так, выдержка времени защиты на главной понизительной подстанции может достигать 2—2,5 с при условии согласования ее с защитами секционного выключателя и отходящих присоединений.
Для предотвращения неправильных действий дифференциальной защиты шин из-за неисправности таковых цепей применяется специальное устройство контроля. Оно состоит из токового реле, включаемого в нулевой провод дифференциальной защиты, которое с выдержкой времени выводит защиту из действия.
Очевидно, что реле контроля должно, надежно срабатывать в случае неисправности токовых цепей любого из присоединений при протекании по нему рабочего тока.
Из-за большой разветвленности ее токовых цепей и необходимости дополнительной установки трансформаторов тока на всех присоединениях применение дифференциальной защиты шин, обеспечивающей практически мгновенное отключение повреждения часто затруднено.
Наиболее простой и в то же время быстродействующей защитой шин является токовая защита, устанавливаемая на вводе 6 — 10 кВ, с ускорением ее действия при несрабатывании защит присоединения.
Данное устройство защиты имеет повышенные надежность и быстродействие и широкую область применения.
Устройство защиты от к. з. радиальных электрических сетей, имеющих МТЗ с селективными выдержками времени, позволяет повысить быстродействие МТЗ питающего присоединения при к. з. на сборных шинах и при резервировании защит отходящих присоединений.
При к. з. на присоединении цепь ускорения разрывается размыкающими контактами реле МТЗ этого присоединения, и последнее отключается с выдержкой времени. При к. з. на шинах токовые реле на отходящих присоединениях не срабатывают, и повреждение отключается защитой ввода без выдержки времени.
При использовании такой защиты применяется схема запрета включения устройства АВР секционного выключателя в случае, если ввод отключается в результате к. з.
Через контакты выходных реле МТЗ вводов срабатывает двухпозиционное реле фиксации положения секционного выключателя, имитируя его аварийное отключение и осуществляя запрет включения.
При необходимости отключения подпитки места к. з. от синхронных двигателей последние могут также отключаться контактами выходных реле МТЗ ввода.
Полезные статьи про релейную защиту и автоматику (РЗиА):
Токовые защиты - МТЗ и токовая отсечка
Измерительные трансформаторы тока в схемах релейной защиты и автоматики
Измерительные трансформаторы напряжения в схемах релейной защиты и автоматики