Современная дуговая защита

Совершенствование дуговой защиты можно наглядно рассмотреть, взяв за пример устройство «Лайм» от производителя «Микропроцессорные технологии».

Когда происходит короткое замыкание (КЗ), в комплектном распределительном устройстве (КРУ) 6–35 кВ появляется открытая электрическая дуга. Её температура способна достичь 7–12 тыс. градусов Цельсия менее чем за один период промышленной частоты. Такая дуга оказывает негативное влияние на детали КРУ, провоцируя повреждения разного уровня. Если своевременно не устранить электрическую дугу, рабочие элементы устройства могут разрушиться.

Научно-исследовательский центр по испытаниям высоковольтных электрических компонентов (НИЦ ВВА) экспериментальным путём оценил вероятность повреждения изоляции при появлении открытой электрической дуги в изолированной камере распределительного устройства. Уровень разрушений зависит от того, из какого материала изготовлена изоляция, какова величина тока при коротком замыкании и в течение какого периода времени оно протекает. В общем виде зависимость уровня повреждения деталей КРУ от продолжительности горения электрической дуги показана на рис. 1.

Положения нормативных документов для защиты КРУ

На сегодняшний день нет общеобязательных норм и закреплённых методик проверки КРУ на дугостойкость. Тип и скорость защиты также не зафиксированы документально.

Существуют директивные документы: приказ РАО «ЕЭС России» № 120 «О мерах по повышению взрывопожаробезопасности энергообъектов» от 01.07.98 и приказ РАО «ЕЭС России» № 142 «О первоочередных мерах по повышению надежности работы» от 29.03.01. Есть также нормативные Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей, 15-я редакция, п. 5.4.19. Однако в рамках этих документов требуется только наличие устройств дуговой защиты внутри шкафов распределительных устройств.

Фактически главное требование к устройствам защиты от дуги звучит так: КЗ должно быть ликвидировано не более чем за 60 миллисекунд.

Несовершенство токовой защиты как причина потребности в защите от дуги

Имеются требования ПУЭ пп. 3.3.31 и 3.3.42 об использовании АПВ шин и АВР после устранения короткого замыкания в отсеках КРУ. Однако эксплуатирующие предприятия и организации небезосновательно сомневаются в том, что на эти требования необходимо полагаться. Вместо этого, как правило, блокируют АПВ шины и АВР, когда срабатывает дуговая защита КРУ. Причина этого — негативный опыт использования АПВ шин со средним напряжением. Однако возникают вопросы: насколько оправдывается такой подход и есть ли гарантия, что отключиться от дугового замыкания получится достаточно быстро, чтобы не допустить критического ущерба для КРУ?

Токовая ступенчатая защита неприменима, если нужна высокоскоростная дуговая защита, поскольку выдержка времени на присоединениях питания, как правило, превышает 0,5 секунды. Чтобы защита срабатывала быстрее, на присоединениях питания применяется логическая защита шин (ЛЗШ). Она работает благодаря передаче блокирующих сигналов от устройств защиты отходящих присоединений. Но если применяется ЛЗШ, выдержка времени всё равно составляет, как правило, от 0,1 секунды, что также больше допустимого.

Минусы ЛЗШ

Недостатки системы:

• отсутствие срабатываний при коротком замыкании в «мёртвой зоне» отсека подключения кабеля вводной ячейки КРУ;
• отказы системы при подпитке короткого замыкания от синхронных электромоторов высокой мощности — чтобы не допускать подобного, можно задействовать более сложную защитную систему с использованием цепей напряжения и с контролем направления мощности на отходящих линиях;
• отказы системы в сетях с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, где ток замыкания на землю при коротком замыкании на корпус КРУ может не достигать уставки токовой защиты.

По этим причинам ЛШЗ не позволяет обеспечить быструю защиту КРУ от дуговых замыканий.

Типовые дуговые защиты: виды

Больше всего распространена оптическая дуговая защита, при работе которой регистрируется световая вспышка в отсеках КРУ, сопровождающая электрическую дугу. Современные устройства этого вида срабатывают за 6–25 миллисекунд. При этом промежуточные реле срабатывают за 12–30 миллисекунд, а высоковольтный выключатель отключается за 10–90 миллисекунд.

Таким образом, дуговое замыкание ликвидируется, как правило, более чем за предусмотренные 50–60 миллисекунд. Необходимо конструкционно совершенствовать такие устройства и их отдельные детали. Оптоволокно нередко получается хрупким, поскольку датчик несовершенен с точки зрения конструкции и крепится недостаточно прочно.

«Лайм» — наиболее быстрая дуговая защита на сегодня

Компания «Микропроцессорные технологии» выпускает самую быструю дуговую защиту марки «Лайм». Она срабатывает не более чем за 0,9 миллисекунды, учитывая время работы выходных реле. Защита энергетических объектов получается действительно быстрой. По сравнение с типовыми аналогами это система с наилучшим показателем на сегодня.