к.т.н., доцент Шаров В.В., магистранты Мироненко А.Ф., Кручинин А.С.

Казанский Государственный Энергетический Университет, Россия

Система защиты распределительных устройств от электрического разряда

Практика показывает, что последствия дугового короткого замыкания или замыкания на землю в распределительных устройствах низкого и среднего напряжений могут быть очень тяжелыми. Дуговой разряд способен вывести из строя дорогое оборудование, стать предпосылкой пожара и вызвать продолжительные и дорогостоящие простои. Кроме того, электрическая дуга может нанести тяжелые травмы штатному оперативному персоналу (ШОП).

Причинами возникновения электрической дуги могут быть, такие факторы как повреждение изоляции, неисправность оборудования, неправильные соединения шин и кабелей, перенапряжения, коррозия, загрязнение, влага, ферримагнитный резонанс (измерительных трансформаторов) и даже старение под действием электростатического напряжения. Воздействие большинства этих факторов можно предотвратить надлежащим техническим обслуживанием. Но, несмотря на все меры предосторожности, к коротким замыканиям через дугу могут также приводить ошибки ШОП в результате монтажа или эксплуатации [1].

При обнаружении и минимизации последствий дугового разряда ключевым фактором является время срабатывания защитного отключения. Дуговой разряд в течение 0,5 с способен значительно повредить изоляцию. При длительности дугового разряда не менее 100 мс, повреждения часто имеют качественно меньший масштаб, а если дуга устраняется менее, чем за 35 мс, повреждения практически незаметны [2].

Обычно применяемые релейные устройства защиты шин могут оказаться слишком медленными для обеспечения значений времени безопасного отключения короткого замыкания при дуговых разрядах. Например, для срабатывания реле максимального тока, контролирующего вводной выключатель, может быть предусмотрена задержка на сотни миллисекунд с целью обеспечения избирательности. Эту задержку можно исключить с помощью системы дуговой защиты на основе микроконтроллерных устройств.

Современные схемотехнические устройства предлагают несколько способов регистрации электрической дуги, основанных на следующих принципах:

· регистрация светового излучения, вызванного появлением электрической дуги;

· изменение параметров электрической цепи (при возникновении дуги меняются значения таких величин как напряжение, сопротивление и ток);

· изменение физических параметров устройства (повышение температуры и/или давления) внутри отсека распределительного устройства.

Первый из перечисленных способов регистрации дуги, а именно – регистрация светового излучения электрической дуги, является наиболее распространенным из-за своей простоты, так как в данном случае регистрируется один из отличительных и неотъемлемых признаков электрической дуги – световое излучение большой мощности. Существуют два вида оптических датчиков дуговой защиты: полупроводниковые фотодатчики и волоконно-оптические датчики.

Оптические датчики электрической дуги делятся по принципу своей работы на датчики, регистрирующие излучение боковой поверхностью (распределенные датчики) и датчики, регистрирующие излучение торцевой поверхностью [1].

Применение распределенного оптического датчика позволяет одним отрезком оптического кабеля охватить одновременно несколько контролируемых точек. Использование же датчиков, улавливающих излучение торцевой поверхностью, позволяет точно выделить участки возникновения дуги.

Волоконно-оптическая регистрация имеет ряд преимуществ над остальными способами электродуговой защиты:

· гибкость и легкость монтажа;

· высокое быстродействие;

· нечувствительность к электромагнитным помехам;

· отсутствие питания датчика;

· материал волоконно-оптического кабеля является диэлектриком;

· низкая стоимость датчика.

Структурная схема системы защиты распределительных устройств от электрического разряда представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема системы защиты распределительных устройств

от электрического разряда

Литература:

1. http://bujkh.by/index.php?option=com_content&view=article&id=393:2012-07-27-06-45-07&catid=56:2010-02-09-10-51-16&Itemid=73

2. http://www.news.elteh.ru/arh/2003/23/08.php

3. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. – Энергоатомиздат, 2002. – 312 с.

4. Нагай В.И., Сарры С.В., Войтенко А.С. Быстродействующие релейные защиты КРУ от дуговых коротких замыканий с оптико-электрическими датчиками // Электрические станции. – 2002. – № 3. – С. 55–59.