&n&nnотечкаэnеКТDотехнnка
 пРWlо:женuе к :ЖУРНШlУ "ЭнеР2етuк"
Основана в июне 1998 r.
Выпуск 7 (91)
М. А. Шабад
дЕлитЕльны
E зАщиты
 ......
АВТОМАТИКА ДЕЛЕНИЯ
ПРИ АВАРИЯХ
Москва
НТФ "Энерrопроrpесс", "Энерrетик"
2006

УДК 621.316.925
ББК 31.2705
Ш12
rлавный редактор журнала "Энерreтик" А. Ф. ДЬЯКОВ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
"Библиотечки электротехника"
В. А. Семенов (председатель), и. и. Батюк (зам. председателя),
Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, [. А. Безчастнов, А. Н. Жулев,
В. А. Забеraлов, В. х. Ишкин, Ф. л. Коraи, В. и. Кочкарев,
Н. В. Лисицын, л. [. Мамиконянц, л. Ф. ПЛетнев, В. и. Пуляев,
ю. В. Усачев, М. А. Шабад
Шабад М. А.
Ш 12 Делительные защиты  автоматика деления при авариях /
М. А. Шабад.  М.: НТФ "Энерrопроrресс", 2006.  64 с.;
ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу
"Энерrетик"; Вып. 7 (91)].
Рассмотрены схемы и расчеты уставок делительных защит, предназ
наченныхдля предотвращения различных аварийных ситуаций в распре
делительных электрических сетях и на электростанциях. Рекомендовано
использование современных цифровых терминалов.
Предназначена для специалистов, работающих в проектных орrани
зациях и службах РЗА различных предприятий, элеюростанций и электро
сетей разных классов напряжения.
ISSN 0013 7278 @ НТФ "Энерroпроrресс", "Энерrетик", 2006

Предисловие
Энерreтической системой по классическому определению назы
u
вается rpуппа электрических станции, связанных электрическими
сетями между собой и с приемниками  потребителями электро
энерrии. Объединение электрических стаНЦИЙ и электрических ce
тей на параллельную работу имеет ряд известных преимуществ, oд
нако в некоторых критических ситуациях параллельная работа CTa
u
новится опаснои и должна искусственно прерываться с помощью
u u
специальных автоматических устроиств, назьmаемых автоматикои
деления или делительн-ы.ми защитами.
Назначение делительных защит и принципы их выполнения из
вестны давно, с начала возникновения энерreтических систем и
объединения на параллельную работу электростаНЦИЙ различной
u
мощности и электрических сетеи разных классов напряжения, а
также широкоrо использования в этих сетях мощных синхронных
двиraтелей и специальных средств автоматики. Делительные защи
ты ЯШIЯЮТCя особой частью такой важнейшей области электроэнер
u
reтики, как релеиная защита, автоматика и управление.
Вопросы вьmолнения различных делительных защит освещались
в ряде публикаЦИЙ, начиная с 1950x roдов, но они актуальны и сей
час в связи с сооружением собственных электростанций промыш
ленных предпрИЯТИЙ, небольших электростанций для аварийноro
u
питания, широким использованием синхронных двиraтелеи, а TaK
же в связи с применением схем делительных защит с современными
цифровыми реле (терминалами) разных фирм.
При этом надо подчеркнyrь, что применение современных циф
ровых терминалов не отменяет традиционных принципов вьmолне
пия различных делительных защит, наоборот, эти принципы MOryт
быть более успешно реализованы на базе цифровой техники РЗА.
Aпroр надеется, что рассмотренные вопросы современноro BЫ
ПОJlllения различных делительных защит окaжyrcя полезными при
з

проектировании и обслуживании РЗА электрических станций,
электрических сетей и электрооборудования потребителей.
Автор выражает блаrодарность за помощь канд. техн. наук
А. В. Беляеву.
Замечания и пожелания по броmюре
просим направлять по адресу:
115280,осква,ул.Автозаводская, 14/23.
Редакция журнала "Энерreтик".
Автор
4

1. Назначение делительных защит
разных ТИПОВ
в 31UНК11Yтьa I I I  I ' '1 I j сетях делительные защиты
предназначены:: для aвroматическою деления сети при ВОЗНИКНове
нии асинхронною режима чacreй энерrocистемыI А и Б или опасной
переrpузкиЛИНИЙ сети низmею напряжения при аварИЙНом отклю
чении шунтирующейлинии высшею напряжения (на рис. 1 при OT
ключении Лl); для aвroматическою деления сети при К3 на эле
ментах высшею напряжения (на линии Лl, см. рис. 3); для aвroMa
тическою деления питающих иcroчников В целях уменьшения тока
К3, отключаемою недостаточно мощным выклIoателемM (выбор
мест установки и направлеНИЙ действия этих 38ЩИТ осуществляют
службы и rpупIIы энерreтических режимов); для автоматическою
А
Б
Лl
Л2 ЛЗ
Д3
Рис. 1. Схема ': 111' j,' '1: ' , : I  се.. е _l.....румнц ей ливией высшею И3llpfl--
жеИИJI Лl:
Д3  делительная защита" действующая при возникновении асинхронною
хода вследствие ОТКJIЮчения Л1
5

А
Лl
Л2
в
н
СВ
[Е]
н
Рис. 2. Схема сети с двумя линиями Лl и Л2, нормально работающими паралле..
льно через секционный выключатель СВ с "защитой слабой связи"
деления сети в целях обеспечения селективной работы защит. Все
эти защиты являются оrpаниченноселективными; их иноrда назы
вают "защитой слабой связи".
Пример такой "слабой связи" приведен на рис. 2, rде секцион
ный выключатель СВ отключается защитой без вьщержки времени
при К3 на любой из паРaJUlельно работающих линий Л 1 и Л2, пере
водя их в режим одностороннеro питания. При этом отадает необ
ходимость установки направленных защит на приемных концах ли
ний Лl и Л2на подстанции или продольных дифференциальных за
щит этих линий [1, 2].
В нормшьно разомкнутых распределительных сетях, оборудован
ных устройствами сетевых АВР, делительныIe защиты предназначе
ныI для действия перед АВР в целях предотвращения переrpузки
трансформаторов и линий в режимах после АВР, а также для предот
вращения подачи напряжения на неустранившееся К3 на элементах
высmеro напряжения. В HeKoтopbIX случаях эти защиты позволяют
уменыlIитъ число КОМIШектов сложных направленных защит в такой
сети с двусторонним питанием (рис. 3).
6

I РЗ I
Лl
Д3
Л2 ЛЗ
Л4
Рис. з. Схема распредeлитe.JJJ.ИОЙ сети с делительной защитой (защитой "слабой
свJIЗВ"), действующей при К3 в сети в..сшею напряжения (Л1)
в распределительных сетях с паРaJШельно работающими MeCTHЫ
ми эле относительно небольшой мощности делите
UI
льныIe защиты предназначены для отделения в аварииных условиях
этих элекrpocтaнций на самостоятельную (изолированную) работу в
целях сохранения питания их собственных НУЖД, а также посильной
наrpузки части потребителей; наряду с этим обеспечивается успеш
ное действие АПВ питающих линий ("АПВ на вьщеленную наrpуз
ку") или ceтeBbIX АВР.
На подстанцuяx с крупными синхронными двuzателями делитель
ные защиты дoJIжныI обеспечивать отключение или raшение поля
этих двиraтелей перед действием АПВ или АВР в питающей сети во
избежание опасноro несинхронноro включения синхронных двиrа
телей и для ускорения действия схем АПВ и АВР с контролем сни
жения напряжения. Эrи защиты требуются также для предотвраще
пия неправилъной работы (отказа) автоматики отделителей или по
вреждения отделителей трансформаторов на ответвлениях лиНИЙ
35  220 кв изза подпитки места К3 в трансформаторе (с учетом
ВКJIЮчившеrocя короткозамыкателя) синхронными двиrателями
дрyrиx подстанций.
Основные типы и условия расчета уставок делительных защит,
наиболее часто применяемых в распределительных сетях, paCCMaT
риваются далее.
7

2. Выполнение и расчеты
уставок делительных защит,
действующих при возникновении
асинхронноrо режима
Наиболее просто защита вьmолняется с помощью трех токовых
реле, включенных на фазные токи; контакты всех этих трех токовых
реле включены последовательно (см. рис. 1). Выдержка времени и
ток срабатьmания задаются службами (rpуппами) энерreтических
режимов. Обычно время действия этой защиты составляет от О до
0,3 с. Ток срабатьmания отстраивается от максимальноro рабочеro
тока линии:
/с.з  (1,2 + 1,3)/рабтах.
(1)
Коэффициент чувствительности проверяется для тока, который
может проходить при асинхронном режиме частей энерroсистемы А
и Б по линиям низшеro напряжения при отключенной линии BЫ
сшеrо напряжения (Лl на рис. 1) и yrле между ЭДС двух частей сис
темы, равном 1800:
"ч == /180°/ /С.З.
(2)
Коэффициент чувствительности должен составлять 1,5  2. Mo
ryr применяться электромеханические и цифровые защиты (терми
налы). Наряду с этой делительной защитой должна устанавливаться
стандартная максимальная токовая защита или дистанционная за
щита от всех видов К3 на смежных элементах [1, 2].
8

з. Делительная защита, действующая
при К3 в сети высшеrо напряжения
Схема выполнения и уставки этой защиты (см. рис. 3) должны
обеспечивать ее достаточную чувствительность при КЗ в расчетных
точках сети высшеrо напряжения (например, в наиболее удаленной
точке Л1). Чтобы обеспечить отключение несимметричных и oco
бенно однофазных КЗ на землю, на линиях 11 О  220 кв приходится
заземлять нейтрали 110  220 кВ у тех трансформаторов, черезкото
рые может происходить подпитка КЗ от сети низшею напряжения.
Эта делительная <защита обычно выполняется с помощью реле, pea
rирующих на симметричные составляющие тока или напряжения.
для отключения трехфазных КЗ может использоваться комплект
делительной защиты [см.  2] или дополнительное токовое реле,
включенное на ток одной из фаз. Защита может вьmолняться с BЫ
v v
держкои времени, определяемои условиями селективности и терми 
ческой стойкости. Эта же защита служит для предотвращения опас
v v v
нои переrpузки элементов распределительнои сети при авариином
v
отключении шунтирующеи линии высшеro напряжения, не вызвав
,
шем асинхронноrо режима.
Пример. Выбираются уставки реле делительной защиты на линии
ЛЗ (см. рис. 3). Защита состоит из фильтрареле обратной последо
вательности, например РТф 1М или РТФ8, и токовою реле, вклю
ченноro на ток одной из фаз. Оба реле действуют на выход паралле
льно (по схеме ИЛИ). Может использоваться цифровая защита с He
обходимыми функциями.
Расчетная схема приведена на рис. 4, а. Сопротивления прямой
(обратной) последовательности элементов схемы рис. 4, б, приве
денные к напряжению 35 кВ, следующие: системы в минимальном
режиме Хlс == 5 Ом; трехобмоточноro трансформатора Тl YofYoI/).
мощностью 10 МВ. А Хl тl BC== 16 Ом; всех линий 35 кв общей
длиной 25 км, проводАС95, r + jx == 8,25 + jl0 Ом; трехобмоточно
ro трансформатора Т2 У OfY 01 /). мощностью 16 МВ . А Х} т2 BC ==
9

Л2
Л4
ВЛ 35 кВ
.ixr2 (r + jх)вл 110
.
JXc
jXтl
(r + jх)вл 35
б)
.
}ХО ВЛ 110 
в)
Рис. 4. Расчетная схема (а) и схемы замещения прямой (обратной) (6) и нулевой
(в) последовательностей
== 10 Ом; линии 110 кВ длиной 30 КМ, провод AC 120, r + jx ==
== 0,9 + jl ,33 Ом.
СОПРOТИRЛения нулевой последовательности элементов схемы
(рис. 4, в ), также приведенные к напряжению 35 кВ:
ХО т 2  Хl т2 BH== 16 Ом; ХО ВЛ 110  3Хl ВЛ 110 == 4 Ом.
Наrpузка при расчете не учитывается.
Реш е н и е. Рассчитывается ток обратной последовательности
ПО линиям 35 кв при двухфазном К3 в наиболее удаленной точке Лl
(точка К на рис. 4). Составляющие cYМMapHoro сопротивления до
точки К (см. рис. 4, б):
r K == rвл 35 + rвл 110 == 8,25 + 0,9 == 9,15 Ом,
rде Х К == Хс + Xrl + Хвл 35 + .хт2 + Хвл 110 == 5 + 16 + 10 + 10 + 1,33 ==
== 42,3 Ом; это СОПРOТИRЛение одинаково для схем прямой и обрат
'""
нои последовательностей.
С учетом 1'01'0, что r K < !, активной составляющей допустимо
3
пренебречь. Тоrда
10

/l;) == [ == Uфi(ХIк + Х2к) == 20000/(42,3 + 42,3) == 236 А,
rде U Ф == 35 000/.J3 == 20000 В для сети 35 кВ.
Ток обратной последовательности в делительной защите (BTO
ричный) при 1lrc == 200/5 составляет [ == 236/40 == 5,8 А.
Рассчитьmается ток обратной последовательности по линиям
35 кВ при однофазном К3 на землю в той же точке
u
[(1) == [(1) == [(1) == Ф
IK 2к ок
xIK + Х2к + ХОК
20000 == 193 А
42,3+42,3+20 '
rде Хак == ха т2 + ха вл 110 == 16 + 4 == 20 Ом (см. рис. 4, в).
Ток обратной последовательности в делительной защите (BTO
ричный) при 1lrc == 200/5 составляет [ == 193/40 == 4,8 А
Рассчитывается ток обратной последовательности по линиям
35 кВ при двухфазном К3 на землю в той же точке
/(1,1) = /(1,1) ХОК = 360 20 == 105 А
2к lк Х2к +ХОк 42,3+20 '
rде
u
[(1,1)  ф.
lк  Х 2 Х О
х + к к
lк
Х2к + ХОК
20000
42,3.20 == 360 А.
42,3+
42,3+20
Ток обратной последовательности в делительной защите (BTO
ричный) при 1lrc == 200/5 составляет /1) == 105/40 == 2,6 А.
Принимается минимальная уставка тока обратной последователь
ности /с.р == 1,5 А эта уставка обеспечивает несрабатьmание реле
при возможных токах небаланса фильтра. Коэффициенты чувстви
тельности делительной защиты: k2) == 5,8/1,5 == 3,9; k) == 4,8/1,5 ==
== 3,2; k,1) == 2,6/1,5 == 1,73 при требуемом "ч  1,5 [1].
для TOKOBoro реле, включенноrо на ток одной из фаз, /с.з выбира
u
ется по условию отстроики от возможных эксплуатационных пере
rpузок ЛИНИИ, rде включена делительная защита. При /раб 
тах == 200 А ток /с.з == 1,3 . 200 == 260 А. Чувствительность проверяет
ся при трехфазном К3в той же точке К(см. рис. 4):
[З) == 20000/42,3 == 472 А; k$;) == 472/260 == 1,8 > 1,5.
11

При недостаточной чувствительности рассмотренной делитель
ной защиты можно установить более чувствительное, но более
сложное и дороrое цифровое реле или дополнить делительную за
....
щиту одним реле, реаrирующим на ток нулевои последовательно
сти, который проходит через заземленную нейтраль трансформато
ра Т2 при КЗ на землю на Лl (эти виды КЗ по статистическим дaH
ным состаRЛЯЮТ около 85 % всех КЗ в сетях 110  220 кВ). Защита
должна действовать на отключение ближайшей ВЛ 35 кВ, если это
приемлемо по условиям электрических режимов.
Время срабатьmания делительной защитыI выбирается по услови 
....
ям селективности с защитами элементов прилеrающеи сети, а также
по условию термической стойкости этих элементов и обычно Haxo
дится в пределах от 1 до 2 с. При этом, как указьmалось, возможно в
редких случаях излишнее срабатьmание этой делительной защиты,
например при отказе основной защитыI на какомнибудь из смеж
ных элементов или при затянувшемся самозапуске нarpузки. для
исключения последнеrо можно установить большее время срабатыI
вания для элемента защиты, реаrирующеrо на фазный ток.
12

4. Делительная защита,
действующая перед сетевым АВР
На рис. 5 представлен пример схемы распределительной сети, rде
целесообразно вьmолнение ceтeBoro АВР двустороннеro действия с
необходимой делительной защитой минимальноro напряжения
(ДЗН), действующей перед АВР. Прежде описания схемы и расчета
.... ....
уставок этои делительнои защиты рассмотрим основные условия
выполнения сетевыхАВР [4].
Схемы и уставки сетевых АВР должны отвечать следующим
основным требованиям.
1. Схема ceTeBoro АВР oдHOCтopOHHezo действия должна прихо
....
дить в деиствие при исчезновении напряжения со стороны OCHOBHO
ro (Рабочеro) источника питания при наличии напряжения со cтo
роны резервноro. Схема ceтeBoro АВР двусторОllнеzо действия дол
....
жна приходить в деиствие при исчезновении напряжения со
стороны любоro из двух источников питания при наличии напряже
ния со стороны дрyroro источника питания (рис. 5).
Делительная защитаДЗН на подстанции rдолжна предотвращать
возможность опасной подпитки неустранившеroся КЗ на питающей
линии высшеro напряжения Лl через сеть низшеro напряжения от
источника А после срабатьmания ceтeBoro АВР.
Напряжение срабатьmания реле, контролирующих отсyrcтвие
напряжения со стороны OCHOBHOro (рабочеro) источника питания (А
на рис. 5), следовало бы выбрать близким к нулю, чтобы эти реле
срабатыIалии только при полном исчезновении напряжения. Однако
выбор очень низкоro напряжения срабатыIания может вызвать за
медление действия АВР, поскольку электродвиraтели наrpузки, Bpa
щаясь по инерции после ОТЮIЮчения рабочеro питания, MOryr при
определенных условиях поддерживать на шинах относительно Meд
ленно снижающееся напряжение. Поэтому рекомендуется прини
мать значение напряжения срабатьmания минимальных реле напря
жения, контролирующих отсyrcтвие напряжения, по выражению
13

Лl
7
r ' Д3Н
1 6
8 Д
Л2 Л4
2 5
Б В
41 ..
3 I АВР I 4
ЛЗ
Рис. 5. Схема распределительной сети с сетевым АВР двустороннеro действия и
делительной защиroй минимальноro напряжения (ДЭН), действующей передАВР
в сторону под станции Тво избежание включения на К3 в сети высшеro напряже..
ния (на Лl)
и с . рАВр ::::: 0,25 ином'
(3)
rде ином  номинальное напряжение рабочеro источника питания
(вторичное), В.
Эrи значения уставки по напряжению должны быть на 15  20 %
меньше соответствующих уствок по напряжению в делительных за
щитах местных электростанций и синхронныхдвиrателей, работаю
u u
щих В рассматриваемои электрическои сети.
2. Действие сетевою АВР на включение при условиях, изложен
ных выше, должно происходить с вьщержкой времени, так же как и
14

местныхАВР, причем время срабатьmания ПУСКОБоrо opraHa выби
рается по условию
Ic.pABP > 11 + /,
(4)
rде 11  наибольшее время срабатьmания защит присоединений BЫ
сшеro напряжения подстанции (например, линий подстанции Д на
рис. 5), а также по условию ожидания срабатьmания двух цИКЛОВ
АПВ этих линий и дополнительно по условию ожидания срабатьmа
ния делительных защит (автоматики) минимальноro напряжения,
действующих перед АВР (защита на подстанции Т):
Ic.pABP > I дзн + /,
(4а)
rде t дзн  время срабатьmaния реле времени делительной защиты
минимальноrо напряжения, определяемое по условию ожидания
действия АПВ на линии OCHoBHoro (рабочеro) питания или АВР в
питающей сети; ! == 0,6 с при использовании реле времени со шка...
ламп до 9 с и ! == 1,5 + 2 с  со шкалами до 20 с (для цифровых реле
меньше).
для ускорения действия сетевых АВР, так же как и Mecтных, до...
пустимо не ждать срабатьmания АПВ на питающей (рабочей) линии
или АВР в питающей сети. Соответственно настраиваются и делите...
льные защиты, действующие перед данным сетевым АВР. При от...
сyrcтвии делительной защиты необходимо в схеме АПВ питающей
(рабочей) линии предусмотреть контрольный орrзн отсyrcтвия на...
пряжения на линии, чтобы избежать АПВ после срабатьmания сете...
Boro АВР, особенно если замыкание сети между двумя источниками
итания является недопустимым (например, при несинфазных или
несинхронных напряжениях этих источников). На схеме рис. 5 нет
делительной защиты минимальноrо напряжения на подстанции А,
u
поскольку шины этои подстанции надежно питаются от нескольких
источников ("непоrасаемые" шины). Поэтому АПВ линии Л2 со
CТOPOНbI этой подстанции должно быть вьmолнено с контролем от...
сyrcтвия напряжения на линии, если имеется необходимость YCKO
рить действие ceтeBoro АВР в сторону подстанции Б при условии,
что замыкание сети между источниками А и Д недопустимо. Конт...
роль отсyrcтвия напряжения можно вьmолнитъ только для BTOpOro
цикла АПВ или для обоих циклов.
для сетевых АВР двустороннеrо действия MOryr быть выбраныI
разные уставки по времени для раБотыI в разныIe CТOpOНbI.
15

3. Действие сетевоro АВР должно быть oдHo"paтHым. Имеются
различные схемы, обеспечивающие однокраrnостьАВР, в том числе
mироко применяются схемы с использованием реле РПВ58 или
РПВ258 для АПВ линии. Поскольку уставки по времени АПВ (пер
Boro цикла) и АВР обычно существенно отличаются дpyr от дрyrа,
рекомендуется вьmолнить (пyrем небольшой переделки реле РПВ)
автоматическое изменение уставок по времени при переводе pe
жимноro ключа АПВАВР из одноro положения в дрyrое. Аналоrич
но для этой цели можно использовать цифровые реле, имеющие два
и более разных наборов уставок.
4. Ускорение действия защиты при срабатьmании сетевоro АВР
может осуществляться, но при этом необходимо обеспечить селек
тивность ускоряемой защитыI как с предьщущей (на элементе, rде
может сохраниться повреждение), так и с последующей (со стороны
питающеro источника). При АВР двустороннеro действия ускоряе
мая защита, очевидно, должна обладать способностью действовать
при направлениях тока К3 как от шин в линию, так и в обратном Ha
правлении, и обладать селективностью со смежными защитами в
обоихрежимахпослеАВР. Например, на рис. 5такойзащитойявля
ется защита на выключателе 3, оборудованном сетевымАВР ДВYCTO
роннеrо действия. При срабатыIаниии АВР в сторону подстанции Б у
u
этои защиты может myнтироваться элемент направления или aBTO
матически изменяться уставка по времени (у цифровых реле имеет
ся два набора уставок).
5. Как указьmалось выше (п. 1), делительная защита, действую
щая перед сетевым АВР и вьmолняемая в виде защиты минимально
ro напряжения, должна иметь уставки, выбранные по следующим
условиям:
. контроля отсутствия напряжения со стороны рабочеro источ
ника питания по выражению (3);
· соrласования чувствительности с пусковым ортном минима
льноrо напряжения устройства сетевоro АВР:
Uс.рДЗН == (1, 1 + 1 ,2) .pAВP'
(5)
rде .pAВP принимается по выражению (3).
Минимальные реле напряжения делительной защиты и пусково
ro opraHa АВР должны включаться на одноименные междуфазные
напряжения, чтобы обеспечить их соrласованное действие (возврат)
при АПВ питающей линии на двухфазное К3.
Время срабатьmания защиты Д3Н выбирается по следующим
условиям:
16

. отстройка от действия тех защит, в зоне действия которых К3
MOryr вызьmать снижения напряжения ниже принятоro по формуле
(5). для схемы рис. 5 это относится к защитам элементов, поДКЛIO
ченных к шинам подстанций Д и r;
. соrласование действий делительной защиты и АПВ питающих
линий или АВР в питающей сети по условию
Iс.рДЗН > (l с . з + I IАпв + lз + 1 2АПВ )ЛI + I зао . (6)
для схемы рис. 5 это условие означает, что делительная защита на
подстанции r сработает только при неуспешном действии втoporo
цикла АПВ линии Лl. Действие АВР в питающей сети может бьпь
только однократным, поэтому
Iс.рДЗН > Iс.рАВРоит + I зао .
(7)
в схеме на рис. 5 при отключении рабочеrо источника питания
шин подстанции А и последующем успешном срабатывания АВР
на этой же подстанции действие Д3Н на выключателе 1 бьшо бы
излишним.
17

5. Делительные защиты,
используемые на электростанциях
небольшой мощности, получающих
дополнительную мощность
из энерrосистемы
в настоящее время, как и прежде, к rосударственным энерroсис
темам и АОэнерro подключается большое число промышленных и
дрyrиx электростаJЩИЙ, работающих изолированно. После включе
ния на параллельную работу с энерroсистемой рост наrpузок этих
u
электростанции, как правило, покрывается за счет получения дo
полнительной мощности от энерroсистемы. В зависимости от усло
вий И периода работы предприятия и электростанции размеры дo
полнительно получаемой мощности MOryт колебаться в широких
пределах (например, ремонт крупноrо reHepaTopa и т.п.), и при aBa
рийном отделении от энерrocистемы на электростанции может об
разоваться весьма различный дефицит мощности.
для предотвращения аварий в этих случаях Правилами [1] предла
u u
raется делительная защита, деиствие которои заключается в отделе
u
нии reHepaTopoB с частью наrpузки, соответствующеи их мощности,
от остальной нarpузки района. Делительные защиты для электро
u
станции, получающих дополнительную мощность от энерrосисте
мы, вьmолняются rлавным образом реаrирующими на снижение ча
стоты и напряжения. Они представляют собой КОМIШекс защит (или
цифровые терминалы), реаrирующих на понижение частоты, CKO
рость снижения частоты, снижение напряжения, появление сим
метричных составляющих тока или напряжения, изменение Ha
правления мощности.
Частота срабатьmания делительной защиты от пониженuя часто
ты выбирается обычно равной 47  48 rц. для предотвращения He
u u
правильных деиствии защиты изза кратковременноro замыкания
контактов старых реле частоты типа ИВЧ (при снятии напряжения с
18

Лl
АПВ
Н л <
тн
тэц
L....    ..J
Рис. 6. Схема участка распределительной сети с местной электростанцией
ero обмоток) необходимо, чтобы оно действовало на отключение че
рез реле времени с вьщержкой 0,3  0,5 с. Полное время от момента
отключения линии связи станции с системой (рис. 6) до момента
срабатьmания этой делительной защиты определяется как сумма
времени:
t дз == t с . ч + t pB + t O . B '
(8)
rде t с . ч  время снижения частоты в отделившемся узле с эле:ктро
станцией до частотыI срабатьmания реле частоты защиты; t pB 
устав:ка реле времени (0,3  0,5 с); t O . B  время отключения выюIIo
UI UI
чателя, на которыи деиствует частотная делительная защита.
При использовании реле частотыI РЧ  1 установка реле времени не
требуется. это же относится к современным цифровым реле [7].
ЗначеЩlе t с . ч определяется расчетом. для ориеmиpовочноro опре...
деления t с . ч можно воспользоваться расчетными характеристиками
UI
изменения частоты электростаlЩИИ, отделившеися от системы с де...
фицитом мощности P== 30 % (рис. 7, а) и P== 50 % (рис. 7, б).
Характеристики ПОС1роены для значения частоrnоro коэффициента
k == 2, характеризующеro снижение мощности, потребляемой на...
UI
rpузкои при снижении частоты.
Дефицит мощности, %:
р p
т = r н 100
р ,
н
(9)
rде Pr' Р н  соответственно мощность reHepaтopoB и наrpузки: в от...
делившемся узле с электростаlЩИей.
19

j;rц АР == 50%
49
j;rц 48
АР == 30%
50 47
49 460 1 t, с
б)
48
47
460 0,5 1 1,5 2 2,5 3 t, с
а)
Рис. Z Характеристики изменения частоты электростанции, отделивmейся от
системы с дефицитом мощности АР == 30 % (а) и АР == 50 % (6) при k == 2 и раз..
личных значениях Т ин . с :
1  14 с; 2 12 с; з 10 с; 4 8 с; 5  6 с [5]
Постоянная инерции вращающихся афеттов электростанции и
наrpузки Т ин . с ' определяющая наряду с дР скорость снижения час
тоты, для ориентировочных расчетов может бьпь принята максима
льной: для сельских rэс Т ин . с  5 с; для промышленных тепловых
u u u
электростанции малои и среднеи мощности с отечественными reHe
раторамиирайономнаrpузки Т ин . с  12 с. Приналичиимощныхме
ханизмов с большими инерционными постоянными Т ин . с энерro
u
раиона может превысить указанное значение.
Из рис. 7, а видно, что при Т ин.с  12 с и ДР:=; 30 % (Р Н / Pr  1,4),
при частоте срабатьmания реле понижения частоты, равной 47 [Ц,
t с . ч  2,1 с. Тоrда соrласно (8) t дз :=; 2,1 + 0,4 + 0,1 :=; 2,6 с, а время
срабатьmания АПВ на линии связи с системой должно быть не Me
нее 3 с во избежание несинхронноro включения reHepaтopoB
электростанции.
Делительная защита по снижению напряжения вьmолняется так
же, как пусковой ортн минимальноro напряжения схемы АВР. Ha
пряжение срабатьmания этой защиты обычно принимается равным
(0,6 + 0,7) ИНОМ. Время срабатьmания определяется требованиями се...
лективности с защитами смежных элементов [4, 7]. Желательно,
чтобы время срабатьmания защитыI не превышало 1  1,5 с, в связи с
20

чем при выборе уставок часто не учитывают редкие случаи работы
резервных защит смежных элементов.
делительныIe защиты, реarирующие на аварийныIe симметрич
ныIe составляющие тока или напряжения, настраиваются таким об
разом, чтобы по возможности обеспечить несрабатъmaние при К3
на отходящих элементах и надежное срабатъmание при удаленных
К3 на элементах связи станции с системой.
Пример. Выбираются уставки делительной защиты, YCTaHOB
ленной на тепловой электростанции (ТЭЦ) небольшой мощности
(см. рис. 6). Делительная защита реаrирует на снижение частоты,
снижение напряжения, появление токов обратной и нулевой
u
последовательностеи.
Реш е н и е. Рассчитьmаются уставки делительной защиты, pea
u
rирующеи на снижение частотыI:
а) частота срабаты
ания принимается равной 47,5 rц для YCKOpe
ния отделения станции от сети при OТЮIIOчении линии связи Л 1 и
для ускорения действия АПВ этой линии;
б) время срабатыIания принимается равным 0,4 с (при выплне
нии защиты на реле понижения частоты типа ИВЧ) или 0,1 с при ис
пользовании цифровых реле [7];
в) наиболее вероятное время снижения частоты в отделившем 
ся узле с ТЭ Ц до частоты срабатывания реле (47,5 rц) определяет
ся по расчетной характеристике (см. рис. 7, а), соответствующей
Т ин . с  12: t с . ч  1,8 с. Полное время от момента OТЮIIOчения линии
связи Л 1 до момента срабатываия делительной защиты по формуле
(8) !дз == 1,8 + 0,4 + 0,1 == 2,3 с или MeHьe (около 2 с). u
Рассчитьmаются уставки делительнои защиты, реаrиpующеи на
снижение напряжения (ДЗН):
а) напряжение срабатыIания реле ДЗН принимается равным
0,6U HoM . r (U HoM . r == 6,3 кВ):
и с . р == 0,6U HoM . r /rLr == 0,6 . 6300/(6000/100) == 63 В;
б) время срабатъmания Д3Н для схемы сети (см. рис. 6) выбирает
ся на ступень селективности Аtвыше, чем время срабатъmaния MaK
симальных защит (отсечек) элементов сети 6 кВ ТЭЦ, которое дол
жно быть минимальным для предотвращения нарушения устойчи
вости параллельной работыI reHepaтopoB ТЭЦ с системой при
близких КЗ: t с . з == О + 0,5 с. Тоrда t дзн  0,5 + 1 с или мо)Кет бьпъ
около 0,3 с при использовании цифровых реле. При этом имеется в
виду, что близкие К3 на линиях, отходящих от шин питающей под
станции (вместе с Лl), и на линиях, подключеlпlыхалееe кЛ1, BЫ
21

3YRaющи е сниже ние напряжения на '11Инах 6 кв ТЭЦ ниже уставки
Д3Н, , 4 1 , 1., я С t сз < 0,5 с, а К3 в трансформаторах  С
t == О С.
с.з '
в) про:веряется чувствительность защиты при трехфазном К3 на
JIИНИИ 110 кв Лlвблизи mин пиraющей п, 'J · 1111' 1 после отключе
пия ; · 1 4 1 , 1. . · Лl. Расчет, как правило, следует производить для
установившеrocя режима К3, поскольку для reHeparopoB неболъ
mоймощности эroт рехим наступает уже через 0,5  1,5 СПOCJIевоз
mпrnовения К3.
для турбоreнеparoра типа Т2+2 на напряжение 6,3 кв сопро
тивле ние в установивmемся режиме К3 .L ш == .Ld == 1,65, или
Х Ш == 8,8 ом (приведено к НaIIряжеНИIO 6 кВ) [9]. Сопротивление
трансформатора связи 115/6,3 кв при s....'Ip == 10 МВ . А, " К ==
== 10,5 96 равно 0,42 ом (приведено J{ · .'::. НИIO 6 кВ). Сопротив
пение линии 110 кв Лl (СМ. рИС. 6) ДО места трехфазноrо К3
.ж. == 40 ом (при .. , '1 1 1 до места К3 100 ICМ), или 0,12 ом (при
ведено к напряжеНИIO 6 кВ).
Принимая эдс reHeparopa Е. ш == I*в-np == 3,5, или 22 000 В, опре
деляем установившееся значение тока трехфазноro К3:
I!!) == 22000/[.J3(8,8 + 0,42 + 0,12)] == 1360 А
Остаточное напряжение на mинax 6 кв ТЭЦ:
и ocr ==.J3 . 1360 (О, 12 + 0,42) == 1300 В, или 0,2U иом . r .
Коэффициентчувствительности i '1 1 1'11' .11. 1..' реленапрmкения
k...и == U сз / и ocr == 0,6 U иом . r /(О,2 U ИОМ . r ) == 3 > 5.
с учетом; 1 '1 1 · нa:rpузки ТЭЦ k...и имеет еще меньшее значе
ние. В " 1. 1 1 1 стве случаев д. l' . 1. 1 . ' защита, pearирующая на
сниж ение напряжения, обладает достаточной чувствителънocrью К
удалеВIIЫМ трехфазным К3 на линиях связи с системой.
· ... 'I · 1;.' 'устав:ки зaIЦИТ, . .. ". 'щихна токи нулевой /0
или обpaпlой 12 последовательностей:
а) выбираются токи ..,. . 1;. 1" по условию отстроЙКИ от наи
бовьшеrо тока неба.ланса фИJIЬтров токов 10 или 12' а затем проверя
ется I ;. ;' . 1. OCThзaIЦИТпринесимм C'lpичньц: К3на.щmиисвя
зиссиcreмой.Соrnacoвание' ;. ;' . 1. .  Э"1'ИХ зaIЦИТсмаксима
.. UI
JIыIым токовыми И дистанциоllНЬВtll  111' ., l' JIИНИИ IIpилежащеи
UI U'
сети часто о · · 1; .. я невозможным в связи с известнои ВЫСОКОИ
22

чувствительностью фИЛЬ'lpовых защит. Поэтому при удаленных К3
через переходное сопротивление, при отказах OCHOBНbIX быстродей--
ствующих защит и в дрyrиx редких случаях возможно неселективное
(излишнее) срабатьmание фильтровой делительной защиты [4];
б) время срабатьmанияделительной защиты, реаrиpующей на ток
12' выбирается по условиям отстроЙКИ от времени срабатьmания тех
защит, в зоне действия которых несимме'lpичные К3 MOryr вызвать
снижение напряжения ниже принятоro по формуле (3), а защиты,
реarирующей на ток 310 (при заземленной нейтрали 110.... 220 кВ
'lpансформатора связи),  по соrласованию с защитой нулевой по--
следовательности линий 110 .... 220 кВ прилежащей сети [4].
Однако по снижению частоты до заданноro значения нельзя су--
дить о размере образовавшеroся дефицита мощности. После дейст--
 
вия делительнои защиты может произоити отделение reHepaтopoB с
  
наrpузкои, HaмHoro превосходящеи их мощность, и даже деиствие
АЧР не сможет обеспечить нормальную частоту. Эro может прои--
зоЙТИ, например, при внеплановом ремонте наиболее МОЩНОro re--
нератора электростаlЩИИ. И, наоборот, возможно отделение rehe--
раторов с большой недоrpузкой (например, в ночной "провал"), в то
время как часть электроприемников окажется обесточенной. Таким
образом, в различных ситуациях при отключении линии связи с сис--
темой ВЛ (рис. 8, 9) в зависимости от дефицита мощности может
оказаться целесообразным отключение делительной защитой вы--
ЮIIOчателя Вl, или В2, или вз. Очевидно, что дежурный персонал не
 
в состоянии изменять направления деиствия делительнои защиты в
зависимости от создаваемоro режима раБотыI и ожидаемоro дефици--
та мощности, тем более это невозможно въmолнить оперативно во
время аварии. Поэтому в первичной схеме электростанции (см.
рис. 8, 9) должно быть преДУСМO'Ipено несколько точек деления, на--
зьmаемых "нулевым сечением". В этих точках должныI находиться
выключатели (Вl, В2, ВЗ), на которые может действовать делитель--
ная защита станции и которые ДOJDКНЫ быть оборудованы устройст--
вом синхронизации. При неопределенном rpафике наrpузки и на--
личин двух возможных точек деления выбор направления действия
делительной защиты может быть въmолнен автоматически, напри--
мер с помощью реле активной мощности, ВКЛIOчаемоro на разность
токов, прохоДЯIЦИX через каждую из этих точек.
для такой электростанции наиболее целесообразно въmолнить
автоматическую делительную защиту, реаrиpующую на скорость из--
мененuя частоты dJ1dt. как известно, скорость изменения частоты
прямо пропорциональна величине дефицита мощности. Характер
протекания процесса снижения частотыI, как указано выше, зависит
23

вл
Вl
В2
lсш
эс
l1сш
В3
НН H I
СН
Рис. 8. Схема эл' I I " 11 I , работающей П8paJ1J1eJD.ВО е эве I l' . I -: .
Л  линия связи станции с системой; Н.' н,1L  наrpузка соответственно 1 и
// систем шин reHepaтopHoro напряжения; Си  нarpузка собственныхужд
от размера образовавmеrocя дефицита МОЩНОСТИ (АР), значеНИЙ
инерционных ПОСТОЯIOIЫХ вращающихся масс reHepaтopoB, -rypбин
и механизмов наrpузки (Т ин), а также отреIYЛИPующеro эффекта нa
rpузки (уменьшение потребляемой МОЩНОСТИ при снижении чacro--
ты), который выражается коэффициентом К.
Таким образом, скорость снижения частоты при дефиците актив
ной мощности является функцией 1реХ величин:
d/  'I'(AP; т ин; К),
dt
24

r,
I
I
I
I
: ТИ ш
I
I
I
I
.
АПВУС
АПВН л
ВЛ
ТН Л
..--------,
ТИ ш
 "
t __ I
(--"x
\ J
J
эс
" ,
..... .1
Делительная
защита
"
...
СИ
Fl
r2
Лl
Л2
лз
Рис. 9. Схема электростанции и линии связи ВЛ с устройствами противоаварий..
ной автоматики:
АПВУС  автоматическое повторное включение линии с улавливанием син
хронизма; АПВН л  автоматическое повторное включение с проверкой OTCyr
ствия напряжения налинии; ТН Л ' ТН ш  трансформаторы напряжения, YCTa
новленные соответственно на линии и шинах
25

rде К  частотный коэффициент на:rpузки, представляющий собой
отношение изменения на:rpузки к изменению частоты:
К == I1P
I1f ·
в зависимости от характера наrpузки значение К может находить
ся в пределах от 1 до 3; значение К определяется теоретически и экс
периментально. Например, для некоторых объектов энерrосистемы
Ленэнерrо в среднем К== 1,5 + 1,7. Экспериментальное значение К
..... ..... .....
для распределительных сетеи сельскохозяиственных раионов с
местными электростанциями (rэс и ТЭЦ) никоrда не определя
лось. Имеются лишь данные о том, что внебольших энерrоузлах
(Pr == 24 + 60 МВт), повидимому, С промышленной наrpузкой, экс
периментально полученное значение К  3. Такое значение К объяс
.....
няется снижением активнои на:rpузки осветительноrо типа вследст
вие снижения напряжения (одновременно со снижением частоты).
Надо заметить, что в распределительных сетях сельскохозяйст
венноro назначения доля наrpузки TaKoro типа велика. Это MOIYf
быть осветительные при боры в производственных и бытовых поме
щениях; электрона:rpевательные приборы производственноrо Ha
значения, например для подо:rpева воды на животноводческих фер
мах (мощностью до 25 кВт в единице); на:rpевательные устройства
для электрообо:rpева парников и теплиц (мощностью 5 кВт в едини
це); лампы для воздействия ультрафиолетовыми лучами на живот
ных и птиц (мощность одной лампы 0,375 кВт), а также лампы для
облучения рассады в парниках в зимние месяцы (общей мощностью
свыше 100 кВт) и т.п. Следовательно, в распределительных сетях Ta
Koro рода вероятны значения К> 1.
Экспериментальные определения частотноrо коэффициента Ha
.....
rpузки в нескольких распределительных сетях сельскохозяиствен
Horo назначения с местнымИ электростанциями при их отделении
от системы с различными дефицитами мощности подтвердили это
предположение. Значения коэффициента К находятся в пределах от
2,1 до 2,55.
для восстановления нормальных (или близких к нормальным)
параметров электрическоrо режима (частотыI и напряжения) в OTдe
..... .....
лившеися сети при отсyrствии резерва reнерирующеи мощности,
как известно, существует единственный способ  отключение части
электроприемников (уменьшение Р Н ). Это 9тключение должно про
изводиться автоматической частотной раз:rpузкой (А ЧР) или aBTO
матической делительной защитой (АДЗ), действующей при сниже
26

нии частоты (или напряжения) на отделение местных электростан
ЦИЙ со сбалансированной нarpузкой от остальной наrpузки сети.
С точки зрения сохранения наиболее ответственных потребите
лей во всей отделивmейся сети (особенно в случае устойчивоro по
вреждения линии связи с системой) предпочтительнее произвести
равномерную разrpузку пyreм отключения от А ЧР всех менее oтвeT
ственных потребителей электроэнерrии.
Однако можно предположить, что существуют такие критические
значения скорости снижения частоты, при которых устройства А ЧР
окaжyrся неэффективными, и для сохранения arperaToB собствен
HOro расхода местных электростаНЦИЙ и наиболее ответственных
потребителей этих станций единственно возможным явится приме
нение быстродействующей делительной защиты по скорости сниже
нuя частоты.
Критерий целесообразности применения такой делительной за
щиты возможно определить на основе следующих соображеНИЙ.
НИЖНИЙ предел частоты, которая может бьпь кратковременно допу
щепа в энерroсистеме, состашmет 40  45 rц в зависимости от типов
электростанций. На тепловых станциях среднеro давления при час
тоте 45 rц питательные электронасосы резко снижают, а иноrда и
совсем прекращают подачу воды в котлыI; циркуляционныIe насосы
при этом же значении частоты снижают производительность на
30  40 %. Снижение производительности arperaToB собственноro
.....
расхода вызьmает снижения активнои мощности электростанции,
что ведет к дальнейшему увеличению дефицита активной мощности
и может вызвать "лавинообразное" снижение частотыI и, как следст
вие, полный останов всех местных станций. Если в отделивmейся
сети имеются только rидpоэлектростанции, то считается допусти
мым кратковременное снижение частоты ниже 45 rц. При наличии
.....
тепловых электростанции высокоro давления критическая частота
для питательных насосов может достиraть 46  46,5 rц. Проведен
ные опыты показали также, что в ряде случаев при понижении час
тоты до 45 rц напряжение на шинах станций снижается до значе
ПИЯ, близкоro к критическому, коrда может возникнyrь явление
"лавиныI напряжения" , вызьmающее нарушение статической устой
.....
чивости электрическои системы.
С дрyroй стороны, время отключения части наrpузки устройства
ми А ЧР по ряду причин не может бьпь равно нулю. Эrо время скла
.....
дьmается из следующих значении времени:
1 0ткл == I Р . 8 + 10.8 + I зал ,
27

rде t  въщержка времени для первой катеroрии А ЧР (А ЧР 1), не
преающая 0,5 с, но не принимаемая меньше 0,3 с изза возмож
ности кратковременноro замыкания контактов реле понижения ча
стоты старых типов ИВЧ OIIA при снятии с неro напряжения; t O . B 
время отключения выключателя линии или трансформатора, на KO
торый действует А ЧР; принимается равным около 0,1 с; t зап  время
запаса, учитъmающее время срабатывания caMoro реле ИВЧОIIA,
ошибку реле времени, задержку в отключении выключателя и т.п.;
принимается 0,1 с.
Следовательно, общее время t откл максимально может составлять
0,7 с, минимально  0,5 с.
ВерХНИЙ предел уставок по частоте А ЧР 1 составляет !с. р ==
== 47 + 48 [ц.
Таким образом, первые комплекты А ЧР 1 должныI произвести OT
ключения так, чтобы за время t откл частота не снизилась ниже
/дои == 45 [ц. Эrо возможно при скорости снижения частоты, опре
u
деляемои как:
( d f ) < fc.p  f доп .
dt кр f OТЮI
Значения!с.р и t orкл в общем случае выбираются в соответствии с
принятыми в энерrocистеме уставками А ЧР, но в тех пределах, KOTO
рые указаны в директивных материалах, поскольку местная разrpуз
ка по частоте является частью общесистемной разrpузки (А ЧР). Дo
пустим, что !с. р для рассматриваемой сети принимает<?Я порядка
47,5 [ц, время t p . B == 0,5 с и, следовательно, общее время t откл ::::: 0,7 с.
Тоrда :критическое значение скорости снижения частотыI
( d f ) < 47,545  3,5 [Ц;с.
dt кр 0,7
Таким образом, этим значением определяется искомый критерий
целесообразности применения делительной защиты по скорости
снижения частотыI для отделения местной электростанции с собст
венным расходом и сбалансированной нarpузкой в случаях больших
дефицитов мощности в отделивmейся сети.
Если ожидаемая скорость снижения частоты всеrда меньше кри
тической, то допустимо и даже желательно применение уcrpойств
А ЧР для выборочноro отключения части электроприемников oтдe
лившейся сети. Если ожидаемая скорость снижения частоты может
28

быть больше критической, целесообразно применение делительной
защиты по скорости снижения частоты
.
Если в распределительной сети с местными электростанциями
ожидаемый дефицит мощности может меняться в широких преде
u
лах в зависимости от TOro, в какои точке произошло отделение сети
от энерrосистемы, то целесообразно сочетать устройства А ЧР и дe
лительной защиты, которую следует выполнять реаrирующей на
скорость изменения частоты
.
Поскольку определение скорости снижения частоты
 является
сложным и трудоемким, автором были построены расчетные кри
вые (рис. 10), отражающие зависимость I1P== "'(Тин) при К== 1; 2; 3
для определенной скорости снижения частоты
 3,5 [цj с. Зная Тин и К
u
для отделившеися сети, можно определить по этим кривым допус
тимое критическое значение I1P кр И сравнить ero с максимальным
вероятным значением I1P B . Если ожидаемое вероятное значение I1PB
может в какихлибо режимах превосходить найденное допустимое
критическое значение I1P кр' то необходима установка делительных
защит по скорости снижения частоты на всех местных эле:ктростан
u u
циях этои распределительнои сети.
Поскольку в различных режимах раБотыI сети значения Тин и К
M01Yf изменяться, необходимо принимать наименьшие возможные
значения Тин и К, пользуясь этими же зависимостями I1P == ",( Тин).
для приближенноro определения целесообразности применения
u u u
делительнои защиты, деиcrвующеи по скорости снижения частоты,
можно использовать для рассматриваемых сетей практически более
удобный критерий:
I1P Kp < I1P B ,
В котором I1P кр определяется по приведеl1dЫМ выше зависимостям
I1P== 'I'(Т ин ).
Значение I1P, %, определяется следующим образом:
I1P == Pr PH 100
р ,
н
и при дефицитах мощности (Р Н > Pr) имеет знак "минус".
результаты
 практических расчетов ряда энерroузлов позволяют
установить некоторые средние наименьшие значения инерционных
постоянных для распределительных сетей с местными электростан
циями (Тин.сртiп ), а именно:
. для сетей с сельскохозяйствеIOlОЙ наrpузкой и сельскими rид
роэлектростанциями Тин.сртiп  3 с;
29

АР, %
60
10
df
При dt == 3,5 rц/с
50
40
30
20
О
2
4
6
8
10
12
14 ТИН, с
Рис. 10. Зависимости АР == 'I1(T....} при К == 1; 2; 3 и df/dt == 3,5 fцjc
. для сетей с преобладающей промышленной нarpузкой и тепло
вымя электростанциями малой и средней мощности Т ин.сртiп  8 с.
Принимая наименьшее значение К == 1 и наименьшие средние
значения Тин.сртiп, можно определить по приведенным выше зави
симостям АР == v( тин) для к == 1 наименьшее вероятное значение
АР в == АР к-р' начиная с которою уже требуется применение на MeCT
u
ных электростанциях делительнои защиты по скорости снижения
частоты. эти значения получаются следующими:
u u   
. для сетеи с сельскохозяиственнои наrpузкои и сельскохозяист
венными электростанциями требуется
АР в > 20 %, или
( Р Н ) > 1 25.
Р , ,
r в
· для сетей с преобладающей промышленной наrpузкой и тепло
выми электростанциями малой и средней мощности треf?уется дe
лительная защита по скорости снижения частоты, если
30

АРБ > 35 %, или ( : 1 > 1,55.
Разумеется, при К> 1 и Тин существенно больше принятых сред 
них минимальных значений (3 и 8 с) значения PB будyr выше.
Таким образом, приведенные критерии позволяют расчетным
пyreм обосновать целесообразность применения или возможность
отказа (в пользу А ЧР) от применения делительной защиты по CKOpO
сти снижения частотыI на местных электростанциях, а также дают
возможность выбрать такие параметры срабатьmания защитыI по
скорости снижения частотыI, которые автоматически обеспечивают
наиболее рациональное сочетание действий А ЧР и этой делитель
.... .... ....
нои защиты в отделившеися части распределительнои сети с MeCT
ными электростанциями при значительных дефицитах активной
мощности. Соrласно предложенной методике предпочтительноrо
выбора УС'lpойств А ЧР и АДЗ и рациональноrо сочетания их дейст
вий в Ленэнерro бьта осуществлена противоаварИЙНая автоматика
в нескольких распределительных сетях с электростанциями, имев
тих "слабые" связи с энерrосистемой [5].
Таким образом, делительная защита по скорости изменения час
тoтыI может автоматически выбирать "точку деления" после аварий
Horo отключения линии связи с энерrосистемой (Яна рис.8).
В Ленэнерro бьта разработана такая делительная защита [6] при 
....
менительно к электростанции, первичная схема которои приведена
на рис. 9. Предположим, что по условиям раБотыI потребителя (ли
нии Яl, Я2, ЯЗ) допустимо при аварийном отключении линии связи
с системой ВЛ отключение до 50 % электроприемников без наруше
ния работы OCHoBHoro производства. В случае же образования боль
шеro дефицита мощности целесообразно отключить reнераторы с
собственными нуждами и возложить восстановление электроснабже
ния на устройство автоматическоro повторноro ВЮIЮчения (АПВ)
линии связи ВЛ, т.е. осуществить АПВ района наrpузки.
В соответствии с поставленной задачей в зависимости от CKOpO
сти снижения частотыI схема избирательной делительной защиты
(рис. 11) действует на отключение менее ответственных электро
приемников (подобно А ЧР) или на отключение reHepaTopoB. Реле
понижения частоты 1 и 2 типа ИВЧ o llА (электромеханическое),
или полупроводниковые реле типов РЧ1, РЧ2, или цифровые реле,
например БМРЗА [7], настраиваются таким образом, чтобы в про
цессе снижения частоты реле 1 сработало раньше, чем реле 2. для
этоro реле 1 реryлируется на частоту срабатьmанияii == 48,5 + 49 rц,
31

а реле 2........ иаh == 47 + 47,5 rц. Следует отмети;ь, что делительная за
щита может ЯВЛЯТЬСЯ частью общесистемнои разrpузки по частоте
(А ЧР). В этом случае частота срабатьmания реле 2 должна задаваться
энерroсистемой. Тоrда же решается вопрос о необходимости ycтa
новки реле времени КТ4 (рис. 11).
Фирма "Механотроника [7] выпускает реле по скорости измене
пия частотыI типа БМАЧР (старое) и БММРЧ (новое). На кафедре
Р3А ПЭИик вьmолняются учебные лабораторныIe работы на терми
нале БММРЧ (с применением PETOM51) в режиме снижениячас
ТOThI, например., со скоростью до 3,5 rцjc.
для реле времени КТ3 ЭВ 114 (см. рис. 11, б)или РСВ время cpa
батъmания рассчитывают, исходя из скорости снижения частоты от
значепияfi до h при дефиците мощности I1P == 30 % в данном узле с
электростанцией (рис. 12). Скорость снижения частоты зависит не
только от дефицита мощности, но и от характера наrpузки и пара
Me'lpOB вращщих arperaТOB (reHepaтopoB, элеК1родвиraтелей и
приводимых механизмов) в отделившейся части системыI.
На рис. 12, а, б приведены расчетные характеристики изменения
частоты при дефиците мощности I1P == 30 % в зависимости от ТИН
для двух значеНИЙ К  коэффициента, характеризующею реryлиру
юЩИЙ эффект наrpузки. Если коэффициент К для данною узла He
u
известен, то для cxeМbI делительнои защиты следует принимать
К== 1.
Инерционная постоянная вращающих масс механизмов OTдe
лившеrocя}фIа ТИН' приведенная к номинальной мощности на:rpуз
КИ, с, определяется следующим образом:
т. == 1: Т ин.reн + Т ин.турб)Р reи + 1:( Т ин.дв + Т ин.мех)Р дв
 р ,
н
(10)
rде Р н  номинальная мощность наrpузки; Р reH  мощность reHepa
u
торов отде.лцвшеися элеК1рОСтанции.
ИнерциоIOl постоянная arperaТOB (reHepaтop  турбина, двиra
тель  приводимый механизм) определяется конструктивными па
раметрами машин и их скоростью вращения:
т. == 2,74J2п2 10З
ин р ,
НОМ
(11)
rде J2  момент инерции, Т . м 2 ; п  скорость вращения arperaтa,
об/мин; Р НОМ  номинальная мощность arperaтa, кВТ.
32

ВВОД
или СВ 6 (10) кВ
а
ТН Ь
с
СН
л
KFl
KF2
а)
+ДЗ
дз
lKL6
lKL5
2KL6 2KL5 / ЗКL7
ЗКL6 ЗКL5 I
+rl lKL7 .. Откл. rl I
+r2 2KL 7 .. Откл. r2 I
/' lKL8
/' 2KL8
OTКJI.
Откл.
б)
Рис. 11. ПринципиальН8JI схема избирательной ДeJJнтельной защиты ПО скорости
снижения частоты
зз

50
j;rц
49
48
47
460
0,5
1,0
1,5
а)
2,0
2,5
(, с
50
j;rц
48
49
47
460
0,5
1,0
1,5
б)
2,0
2,5 (, с
Рис. 12. Характеристики изменения частоты в отделивmейся части энерrосисте..
мы с дефицитом мощ..ости p == 30 %:
a К== 2; б К== 1
Средние значения этих величин для некоторых reHepaTopoB, па
ровых турбин, синхронных компенсаторов, двиraтелей приведены в
u
техническои литературе.
ОпредеЛив Т ин для отделивmейся части энерroсистемы с эле:кт
ростаlЩИей (СМ. рис. 10), можно, пользуясьхара:ктеристиками, при
34

веденныIи на рис. 12, вычислить время срабатывания реле времени
КТ3 (см. рис. 11, б). Например, для Тин == 10 с, К== 1, fi == 49 rц и
h == 47,5 [ц находим, что снижение частоты от Ii до h произойдет за
времяt 1,3  0,4 == 0,9 с. Следовательно, реле времени КТ3должно
быть отреryлировано на время срабатьmания t ep == 0,9 с.
Работа схемы (см. рис. 11) для принятых параметров срабатьma
ния будет происходить следующим образом. При возникновении
дефицита мощности меньшею, чем АР == 30 %, срабатывает реле ча
стоты КFl. Но скорость снижения частоты будет ниже принятой в
расчете, и реле времени КТ3 и промежyroчное реле КL5 успеют cpa
ботать до тoro, как сработает реле частоты КF2. То же произойдет
при К> 1.
При дальнейшем снижении частоты до h == 47,5 [ц сработает
реле частоты KF2 и через реле КL6 и КL 7 приведет в действие реле
КL8, осуществляющее функции АЧР, т.е. отключение части эле:кт
роприемников (линии Лl, ЛZ).
При возникновении дефицита мощности большеrо, чем
АР == 30 %, cKopocrь снижения частотыI будет выше принятой в pac
чете и реле частотыI КF2успеет замкнyrь свои контактыI прежде, чем
сработает реле времени КТ3 с заданным te == 0,9 с. В этом случае дe
лителъная защита через реле КL6, КL5, КL 7действует H отключение
reHepaTopOB с наrpузкой собственных нужд. Реле КL 7 (тип РП  251)
имеет замедление при срабатывании порядка 0,1 с. ЭтQ сделано во
избежание ложноro действия защиты при "клевке" реле частотыI
КF2B случае снятия напряжения с ero катушки. Установка реле Bpe
мени для создания болъшеro замедления может оказаться опасной
для сохранения в работе механизмов собственных нужд станции при
возникновении очень больmоro дефицита мощности.
В зависимости от местных условий MOryr быть принятыI И дрyrие
параметры срабатьmания реле избирательной делительной защиты.
Кроме тoro, ее действие при большом дефиците мощности может
быть напраRЛено не на отключение reHepaTopoB, а на .отключение,
например, IIIИНосоединительноrо выключателя (В2 на рис. 8), т.е.
это УС1ройство может автоматически выбирать "точки деления" как
в схеме электротанции, так и в схеме электроснабжения этоro узла.
Избирательная защита (см. рис. 11) может одновременно использо
ваться как элемент общесистемной автоматической частотной раз
rpузки (АЧР), что существенно снижает затраты на ее вьmолнение.
Однако необходимо отметить, что избирательная делительная за
щита по скорости снижения частоты применима лишь для таких
схем энерroузлов с электростанциями, коrда электростаIЩИЯ связа
u u u
на с энерrocистемои линиеи передачи, предназначеннои только для
35

Лl
ПС
н
Л2
н
ЭС
н
СН
Рис. 13. Схема энерroрайона с электростанцией, работающей параллельно с
энерroсистемой
осуществления параллельной работы этой станции с системой
(см. рис. 8 и 9). Если же линия связи стаIЩИИ с системой Л 1 (рис. 13)
имеет ответвления или через шины станции осуществляется транзит
эле:ктроэнертии (Л2), то применение делительной защиты по CKOpO
сти снижения частоты является нецелесообразным.
Несмотря на сравнительно оrpаниченную область применения
делительных защит по скорости снижения частоты, из мноroлетнеro
опытa эксплуатации известен ряд случаев их успешноro исполъзова
ния как для постоянных, так и для переходных схем энерroузлов с
электростаmщями [5, 7].
Делительная защита, действующая при повышении частоты. Она
должна применяться в тех сетях, rде после отделения электростан
36

ции или rpуппыI электростаНЦИЙ (тепловых и rидрашmческ:их) от
энерroсистемы может произоЙТИ повышение частоты (и напряже
пия). для ликвидации последствий ЭТОI'O режима, не устраняемоI'O
u
автоматическим реryлированием турбин, применяются устроиства
раз возбуждения и защиты от повышения напряжения для rидроre
нераторов, а также автоматические выключатели (автоматы) безо
пасности для rидро и турбоreнераторов. Однако после срабатыва
ния автомата безопасности и прекращения доступа пара в турбину
турбоreнератор остается включенным в сеть, и, если в этой сети за
u
счет дрyrиx ..........: rидрашmческих  электростанции существует режим
с повышенной частотой, турбоreнератор продолжает работать с по
вышенной скоростью как синхронный двиraтель. Поэтому для
предотвращения тaKoro опасноro режима применяют специальные
u
делительные защиты, деиствующие при повышении частоты до
52  53 [ц без вьщержки времени на отделение тепловых (паротур
бинных) станций от rидростанций [1, 5].
37

6. Делительные защиты,
установленные на подстанциях
для отключения мощных синхронных
двиrателей [8, 1 О]
В современной промышлнностии для привода крупных насосов,
компрессоров, вентиляторов широко используются трехфазные
синхронные электродвиraтели напряжением 6 или 10 кв и единич
ной мощностью от 1 до 12,5 МВТ. Они применяются на перекачива
ющих станциях мarистральных нефте и rазопроводов, на химиче
ских комбинатах, в металлурrической, металлообрабатьmающей и
дрyrиx отраслях промьпnленности, а также в установках собcrвен
u
ных нужд тепловых электростанции.
Применение синхронных электродвиrателей обусловлено их
ценными свойствами: более высоким коэффициентом полезноro
u u
деиствия, чем у аналоrичных асинхронных электродвиraтелеи, Me
u
ньшеи зависимостью вращающеro момента от подводимоro напря
жения, независимостью частоты вращения от наrpузки на валу элек 
тродвиrателя. Наряду с этим синхронные электродвиrатели MOryr
быть использованы для компенсации реактивной мощности. Это
объясняется тем, что в отличие от асинхронноro синхронный элект
родвиrатель может работать с коэффициентом мощности, близким
к единице, и не потреблять из электрической сети реактивной мощ
ности для создания собственноro маrнитноro поля. Более TOro, в
u
ряде случаев синхронныи электродвиrатель может отдавать peaK
тивную мощность в сеть, т.е. компенсировать (уменьшать) ее полу
чение от энерrосистемыI. При этом снижаются потери энерrии в
электрических сетях и поддерживается нормальное напряжение на
зажимах электроприемников узла наrpузки.
Компенсирующая способность синхронных электродвиraтелей,
характеризующаяся отношением реактивной мощности, OTдaBae
мой электродвиraтелем в сеть, к ero полной мощности, обычно He
велика, и ее нельзя повышать на длительное время без снижения
38

активной нarpузки. Поэтому при необходимости компенсации pe
активной мощности в больших размерах в энерrосистемах применя
ются так называемые синхронные компенсаторы  специальныIe
синхронные электродвиrатели, предназначенные для работы только
на холостом ходу (без наrpузки на валу) и для выработки или потреб
ления реактивной мощности. их единичная мощность доходит до
160 МВ. А
На электрических подстанциях, питающих синхронные электро
'-' '-'
двиraтели, ИЛИ, как rоворят, в узлах с синхроннои наrpузкои, имеет
ся ряд особенностей в выполнении УС'lpойств релейной защиты и
противоаварийной автоматики. Эrо связано с особенностями пове
дения в аварийных режимах синхронной наrpузки по сравнению с
дрyrими типами наrpузки, например осветительной. Если при BHe
запном отключении питающеrо источника на подстанции с освети
'-' '-'
тельнои наrpузкои напряжение на шинах сразу становится равным
'-' '-'
нулю, то на подстанции с синхроннои наrpузкои напряжение на
IIIИнах плавно снижается в течение нескольких секунд, пока враща
ются по инерции синхронные электродвиraтели, работающие в этот
период как синхронные reHepaTopbI. Именно эта способность син
хронноrо двиraтеля работать в определенных ситуациях в режиме
синхронноrо reHepaTopa вызьmает необходимость выполнения важ 
u u u u u
ных дополнении и изменении в типовых устроиствах релеинои за
IЩIты и автоматики в тех случаях, коrда на подстанции или в приле
'-' '-'
rающеи электрическои сети имеются относительно крупные син
ХРОIПlые двиrатели.
Прежде Bcero, следует описать возможные характерные режимы
в узлах с синхронной наrpузкой, особенности которых необходимо
учитьmать при вьmолнении устройств РЗА в этих узлах:
. потеря питания изза отключения питающеrо источника, после
чеrо синхронные двиrатели, продолжая вращаться за счет накоплен
'-' '-'
нои кинетическои энерrии, переходят в режим синхронноrо reHepa
тора и в течение нескольких секунд поддерживают на шинах под
станции напряжение, значение Koтoporo и частота постепенно
снижаются;
. короткое замыкание, в месте Koтoporo суммируются токи КЗ от
основноro источника питания (как правило, от энерrосистемы) и
токи КЗ, reнерируемые синхронными двиrателями, которые и в
этом случае работают в режиме синхронноrо reHepaTopa;
'-'
. асинхронныи режим или выпадение синхронноrо двиrателя из
синхронизма;
. несинхронное включение синхронноrо двиraтеля.
Рассмо'lpИМ каждый из этих аварийных режимов.
39

Энерrосистема и.,/.
1,0
Тl Т2 0,8
...
..
IABPI 0,6
1 [[
Н Н 0,4
0,20 0,5 1,0 1,5 2,0 f, с
а) б)
Рис. 14. Характеристики изменения напряжения и частоты на подстанции, пита..
ющей СllllXiровные электродвиraтели, после потери питания от энерrocистемы:
а  первичная схема подстанции; б  характеристики изменения напряже
ния ии частоты}; /, //  первая и вторая секции шин 6 (10) кВ подстанции;
ед  синхронные электродвиrатели; Н  прочая (безынерционная) наrpуз
ка; Тl, Т2  понижающие трансформаторы; АВР  устройство автоматиче
cKoro включения резерва
Потеря питания. После внезапноro отключения питающей линии
ИЛИ'lpансформатора(например, Тl нарис. 14, а)теряетпитаниесо
ответствующая секция. Синхронные двиrатели ед этой секции пе
реходят в режим синхронноro reHepaтopa, продолжая вращаться по
инерции с постепенно уменьшающейся частотой вращения. Двиrа
тели поддерживают на секции напряжение U, значение KOТOpOro по
степенно снижается по мере снижения ЭДС двиraтелей изза сни
жения их частоты вращения. По этой же причине снижается и час
тотаfreнерируемоrо напряжения (рис. 14, б). Скорости снижения
частоты и напряжения зависят от параметров синхронных двиrате
лей и в особенности от соотношения суммарных мощностей син
хроиных двиrателей и остальной (безынерционной) нarpузки. На
рис. 14, б кривые изменения частоты и напряжения соответствуют
случаю, коrда мощность безынерционной наrpузки Н в 3 раза боль
ше, чем мощность синхронных двиrателей ед этой секции. Чем Me
ньше мощность безынерционной наrpузки Н по сравнению с мощ
иостью синхронных двиrателей ед, тем медленнее будет происхо
дить снижение частотыI и напряжения при потере питания.
Из рис. 14, бвидно, что примерно через 1 спослеOТКJПOченияпи
....
тающеи линии и начала переходноro процесса выбеra синхронных
40

двиraтeлей значение частоты в orносиreльных единицахfi=  0,8, чro
.. :. :. значению частоты / == 40 rц. Эro значение чаCТUlъl
... '"'
значительно НИJl(е , чем самыи IIИЖНИИ предел уставок ПО чаСl"ОТе aв
томатической чacromой разrpузки (АЧРI), равный 46,5 rц [1]. в
этот же момент времени нап:ряжение на секции еще подцер : '. :.
ОКОЛО 0,5 номинальноro ( и.  0,5). При таких значениях ииfсозда
IOТCЯУСЛОВИЯШIЯне '  ' '1. ой(излишней)работыуcrpoйcrвaАЧР
на OТКJIЮчение потребиreлей. Эro опасное явление бьmо замечено и
исследовано еще в 19x юдах, KOr;дa и бьm .. 1... · ряд СП
бов И схем ШIЯ предотвращения излишней работы уcrpoйства АЧР
на подстанциях с сИllXpOIПIОЙ нarpУЗКОЙ.
В настоящее время вероятность ИЗJIИПIНей работы уcrpoйств
А ЧР на электропод , 111 .. возросла rnaBным образом по трем
причинам:
'"'
. увеличениечислап. J ,8111'1 , 11к1aIolциx сшlxpolпlыe JI: '1. . 1'.
. массовое применение батарей сИJIОВЫХ конденсаторов, под
'"'
ключаемых параллenьно к эnектрическои сети, как основноro
средства компенсации 1 . " , 1: ной мощности (наличие KoндeHca
торных батарей · '1 1  " процесс сн.иже ния напряжения и на
подстанциях с асиllxpoIIIIыми J 1: ' 1. . '1 I за счет возникновения
самовозбуждения);
· все более широкое применение в схемах устройств А ЧР новых
полупроводниковых реле по 1 ." . 1" часluIы типа рч 1, K01Upae
MOJYf .... · 1:. · прИ СНИIении · 11 .... 'ниясетиВIDIOl'ЬдоО,2UJlOl(
(ранее вьmyскавmиеся реле п он.иже ния Ч3CТulъl типа ИВЧ от.казы:
вали уже при ШlIIpJIЖенияхсети 0,4иJlOl( и н.иже ). совремеlпlыe ЦИ
ровые устройcrвa Ч3C'IOIНО Й разrpуз:ки типа БМА ЧР описаны в [7].
В связи с этим вдире' 'I 81.. материалах [1] подчер. 1: . . · He
обходимость пред отвращения ' 1 111 1. OТЮIIOчеllИЙ потребиreлей
действием устройствА ЧР в случаяхкратковремеlПlОro перерьmaIIИ
тания И рекомен.цуется ШIЯ Э"1'JU целей ряд способов.
 8 I I : 8'  1, 1:"-, : 1: '. При расчете токов К3 в элеIcrpИЧ ес.ких сетях
доткна' . I: . 'П ОДllИ'I'd места К3 от сиllxpoIпIых эnе l' J 1: ' 
raтелей. Эro необходимо не ТОЛЬКО ШIЯ правильноro вы6оа первич
ноro оборудования ( . 1 '4 1 . 1. . ей, pearroров, шин) , но И для pac
чета рабочих уставок некaropых устройств релейной защиты.
Максимальное значение 'ТОка К3 в начальный момеиr времени
определяетсЯШIЯ случая, КOOUl. ВICJПOЧено максимальное, но реально
возможное ЧИСЛО ИC1'OЧllИJ{ОВ 11' ,81  · и в 'ТОМ числе синхроllНЬ1X
двиraтeлей. Например, ШIЯ схемы п од ,8 111 1  (рис. 15) " , t , 1 .
ное значение 'ТОка в месте К3 lк1:, ДOJI&НО расе '1' . 1:, . 'при усл
ВИИ, что вкJIIoченывсе синхроllныe J 1: ' 1, . l' ед 1 ceIЩUU (заи
41

35  220 кВ
I к !
СВ
[секция II сеКЦия 6 (10) кВ
.. ..
I tI K tI K Н
СДп СД
к
Рис. 15. Схема подстаНЦИИ, питающей синхронные двиraтели:
Iю:.  суммарный ток в поврежденной линии, представляющий собой сумму
токов Iк. от энерrосистемы и от всех синхронных двиraтелей 1 секции шин
6 (10) кtl
чением находящихся в холодном резерве), а энерroсистема работает в
максимальном режиме, т.е. включеныI все питающие источники: re
нераторы, линии электропередачи, автотрансформаторы. Подпитку
места К3 от соседней // секции не yqитьmают, если работа подстан
ции с в:ключеlПlЫМ секциоlпlым выключателем СВ является редким
и кратковременным режимом.
для расчета тока К3 в начальный момент времени составляется
схема замещения, в которой СинхрОlПlЫе двиraтели должны быть
представлены своими сверхпереходными параметрами: индуктив
ным сопротивлением х: и эдс Е:. Значения сопротивления х: в OT
носительных единип;ах или в процентах приводятся в информаци
u u
оIпlых материалах заводовизroтoвителеи и в справочнои литерату
ре. эдс СинхрОIПlОro двиrателя может приближенно приниматься
Е: == 1,1, а синхронноro компенсатора  Е: == 1,2 [11].
При отсyrcтвии данных о значениях сверхпереходноro сопротив
"
ления х. СинхроlПlОro двиraтеля можно принять в расчете либо cpeд
"
нее значение х. == 0,2 [11], либо приближенное значение, вычислен
ное по относительному значению пусковоro тока I*п:
42

.
х.  1/1. п ,
(12)
rдe 1*0 == l п / l иом .дв  относительное установивmееся значение тока
при прямом пуске двиraтeля из зато р моженноro состояния. 1 
, п
установивmееся значение тока при прямом пуске двиraтеля, извест

ное из справочнои литературы или из протокола наладочных испы
Т3НИЙ; l ном .дв  номинальный ток двиraтeля по ero паспортным
данным.
Максимальное значение тока, посьшаемою синхронным двиrа
телем к Mecry К3 (без учета сопротивлеНИЙ элементов от двиrателя
до сеIЩИИ и от сеIЩИИ до места К3 К на рис. 15), определяется в OT
носительных . J I I I , .
l: к .дв = Е: / х:.
(13)
для тою чтобы получить значение тока К3 в именованных еди
ницах (амперах), необходимо l: к .дв умножить на l иом .дв [11].
в приближеlпlых расчетах допустимо вычислять значение тока
КЗ, посыJIемоюю синхроlпlым двиraтелем, по значению ero пуско
вою тока:
J:к.дв  J. п Jном.дв'
(14)
или по значению кратности пусковою тока :
1:".дв   l иом .дв'
( 14а)
rдe Ав == J. п == J п /l ном .дв.
Значения Ав синхроlпlых двиraтелей находятся в пределах 5  8.
Следовательно, максимально возможный ток К3 от синхронноro
JI 41. . · или rpYIlllbl дяиraтел ей равен Jк.дв == (5 + 8)Iном.дв.
для тoro чтобы оценить, велико ли может быть значение подпит
ки места КЗ с1пIыми двиraтелями, отметим, что максималь
ное значение тока к Mecry К3 К от основною источника питания,
например трансформатора, J K  10J иом . 1Р , учитьmая, что у cтaндapT
ных отечecrвeнныхдвухобмоточных трансформаторов 110/6 (1 О) кв
. . '.:' .ниеК3и.с 10,5 %.ЕслипреДIIОЛОЖИТЬ,ЧТОМОIЦНостъсин

хроlпlых двиraтелеи на сеIЩИИ примерно равна мощности питаю
щеro трансформатора, то при учете подпитки места К3 синхронны
ми J 1  1. . '.. расчетное значение cyммapHoro тока К3 будет в
43

1,5  1,8 раза больше, чем в том случае, коrда подпитка места К3
синхронными двиraтелями не учитыIалась..
Из этоro примера видно, насколько важно учитьmать подпитку
места К3 синхронныIи двиraтелями при определении максималъ
ных значеНИЙ тока кз. Но при определении минималъныхначенийй
токов кз, которые неоБходимыI для вычисления коэффициентов
чувствительности устройств релейной защиты, подпитку места кз
.....
синхронными двиraтелями не учитьmают и это создает некоторыи
.....
расчетныи запас.
АсинхроННЫЙ режим (выпадение синхронноro двиraтеля из син
хронизма). Как известно, ротор синхронноro двиraтеля при HopMa
льной работе вращается синхронно с маmитным полем статора (без
какоroлибо скольжения, как это имеет место у асинхронных двиra
телей). Момент вращения синхронноro электродвиraтеля
М вр :::' kЕдвU с 8in3,
Хдв
(15)
rде Е дв  эдс, наводимая в обмотках статора; u"e,  напряжение
сети на зажимах статора; о  yroл между векторами Едв и U"e,; Х дв 
синхронное сопротивление двиraтеля; k  коэффициент
пропорционалъности.
Из выражения (15) видно, что уменьшение момента вращения и,
как следствие, нарушение нормальной (устоЙЧИВой) работы син
.....
хронноro электродвиraтеля может произоити в следующих случаях:
· при значительных снижениях напряжения u"e, на зажимах дви
raтеля, которые MOryr происходить при близких трехфазных кз в
прилеraющей сети, при нарушениях устойчивости работы питаю
u
щеи энерroсистемы, при отключении подстанции от источников
питания (опасным считается снижение напряжения u"e, ниже 0,6 HO
минальноro значения [1]);
· при потере возбуждения, т.е. исчезновении тока возбуждения в
обмотке ротора, в результате чеro исчезает эдс Едв' наводимая в об
мотках статора;
· при значительных механических переrpузК8Х на валу двиrателя,
в результате чеro yroл о увеличивается свыше 900, начинается про
с:кальзывание ротора относительно вращающеroся маmитноro поля
статора, электродвиraтель выхдит из синхронизма и возникает
асинхронный режим (асинхронный ход).
Работа CUНXPOHHOZO двuzателя в асинхронном режиме опасна для
caмoro двиrателя, поскольку при этом в обмотках статора и ротора
44

появляются дополнительные пульсирующие токи, которые вызыва
ют переrpев двиraтеля. Поэтому на синхронных двиrателях преду
сматривается защита от асинхронноro режима. Но поскольку эта за
....
щита деиствует с некоторым замедлением, во время асинхронноro
режима относительно крупноro по отношению к мощности питаю
щеro источника синхронноro двиraтеля (или rpуппы двиraтелей)
MOryт происходить весьма значительные изменения тока КЗ в по
врежденном элементе. На рис. 16, б показан характер изменения
тока I K в поврежденной линии 6 (10) кВ при асинхронном режиме
синхронноro двиraтеля сд. Значение тока I K , представляющеro co
бой reометрическую сумму токов КЗ от питающей энерroсистемы Ic
и от синхронноrо двиraтеля I дв , периодически изменяется от макси
мальноro значения, коrда токи Ic и I дв арифметически складьmают
ся, до минимальноro значения, коrда они вычитаются: I K == Ic  I дв .
Если мощность двиraтеля относительно велика, то периодические
уменьшения тока в поврежденном элементе MOryr быть столь значи
тельными, что это вызовет отказ максимальной токовой защиты по
врежденнойлинии РЗЛили замедление ее срабатьmания, что приве
u .... ....
дет к неселективному деиствию релеинои защиты питающеro тpaHC
форматора РЗТи поraшению всей подстанции (рис. 16, а).
для предотвращения возникновения асинхронноro режима син
.... ....
хронных двиraтелеи вьmолняется ряд мероприятии: на двиraтелях
применяется устройство форсирования возбуждения (для увеличе
ния тока возбуждения и увеения Е дв при снижении  ниже
0,85 Ином), а на отходящих элементах вьmолняется быстродействую
щая защита для отключения всех КЗ, при которых напряжение сети
на зажимах статора  снижается ниже опасноro предела.
для предотвращения опасных последствий ВОЗНИКIIIеro асинх
ронноro режима необходимо проверять надежность и селективность
....
деиствия защит ОТХОДЯЩИХ и питающих элементов в этом режиме.
Несинхронное ВКJIIOчевие. При кратковременной потере питания
....
синхронныи двиraтель, как уже отмечалось, продолжает некоторое
время вращаться и работать в режиме синхронноro reHepaтopa. В
....
случае автоматическоro включения источника питания деиствием
устройств АПВ илиАВР в момент, коrда векторы эдс двиraтеля Едв
и напряжения сети  находятся в противофазе, т.е. сдвинуrы oтнo
сительно дрyr дpyra примерно на 1800, через обмотки статора двиra
теля пройдет ток несинхронноro включения. Значение этоro тока,
прямо пропорциональноro сумме Едв и , может оказаться сущест
венно болыIIим, чем допустимый ток несинхронноro включения, и
привести к повреждению двиraтеля.
45

Энерrосистема
/к,А
т Ic
I p3T I 6 (10) кВ
tlдв I ) рзл I 
.....
е
ед 
t, с
а) б)
Рис. 16. Характеристика периодическою изменения тока К3 в поврежценном
элементе при асинхронном ходе синхронною двиraтеля СД по отношению к энер"
rocистеме:
а  первичная схема подстанции; б  характеристика периодическоrо изме
нения тока I к от максимальноrо Iктахдо минимальноro I ктiп значения
в тех случаях, коrда расчеты по:казывают допустимость несинх
u u
poIOloro включения, такои режим считается краине нежелательным.
Эro объясняется rлавным образом тем, что при несинхроIOlОМ вклю
чении возбужденноzо СИНХроIOlОro двиraтеля уменьшается вероят
ность ero успешной ресuнхронuзацuu (втяrивания в синхронизм) по
сравнению с включением развозбужденнozо СИНХроIOlОro двиraтеля,
т.е. двиrателя, у KOТOporo после потери питания бьш автоматически
отключен автомат raшения поля ArП. Кроме тoro, при несинхрон
ном вюпочении MOryr быть ИЗЛИIIIНИе срабатьmания токовых oтce
чекдвиraтелей, отстроенных, как обычно, от сверхпереходноro тока
двиraтеля при внешнем К3, определяемоro по выражению (13). Во
избежание эrorо токовые отсечки было бы необходимо заrpу6лять,
т.е. увеличивать их ток срабатьmания, что, в свою очередь, приводи
ло бы к нежелателъному уменьшению коэффициента чувствитель
ности отсечки и уменьшению ее зоныI действия при К3 в обмотке
статора элекrpодвиraтеля. По всем этим причинам неСинхрОIOlое
вюnoчение возбужденных синхронных двиrателей, как правило, не
предусматривается.
для предотвращения несинхронных включеНИЙ синхронных
двиraтелей при работе устройств АПВ, АВР или при случайном
(ОIIIИбочном) вюnoчении юпочом управления необходимо вьmол
46

пять на подстанциях, питающих синхронные двиrатели, специаль
ную автоматику для предварительноrо отключения лrп или BЫ
u u
ключателеи синхронных двиraтелеи, а кроме Toro, устанавливать
контрольные орrаны проверки отсyrствия напряжения в схемах
устройствАПВ иАВР.
Делительная защита от потери питания (ЗПП) узла с синхронной
нarpузкой. Защита от потери питания предназначена для выявления
этоro опасноro режима с целью прекратить подпитку рабочей пита
u u
ющеи электросети со стороны синхронных двиrателеи, которые
вращаются по инерции (см. выше).
Характерные признаки этоro режима и возможности их исполь
зования для вьmолнения зпп перечисляются далее [8, 10].
1. Понижение напряжения. Поскольку при потере питания напря 
жение reнерируется синхронными двиrателями, процесс снижения
напряжения на IIIИНах сд характеризуется большой длительностью,
поэтому на таком принципе ЗПП не вьmолняется. Защита минима
льноro напряжения, вьmолненная на этом принципе, применяется
как вспомоrательная.
2. Снижение частоты. В чистом виде этот принцип не использу
u
ется, так :как устроиства, выполненные на этом принципе, не спо
собны отличить снижение частотыI при потере питания от снижения
частоты при дефиците мощности в системе при системных авариях.
При этом отключение синхронных двиraтелей не только будет из
лишним, но и может усyryбить дефицит реактивной мощности в
системе.
з. Устройства, контролирующие снижение частоты на разных ceK
циях подстанции с ед, например на секциях 1 и 3. Например, если на
секции 1 частота снижается, а на секции 3 остается нормальной, это
означает потерю питания со стороны Тl. Однако если под станция
питается только от одноro из трансформаторов (второй в ремонте),
то такая защита уже не работает. Поэтому этот принцип использует
ся только для частотноro пуска устройства АВР секционноro BЫ
ключателя, для защиты от потери питания он не приroден.
4. Устройства, реаzирующие на скорость снижения частоты, MOryт
применяться только в тех случаях, коrда скорость снижения частоты
при выбеre синхронных двиrателей в 3  4 раза превышает скорость
снижения частоты при аварийном дефиците мощности в системе,
т.е. может применяться не всеrда, тем более что скорость снижения
частоты при выбеre синхронныхдвиraтелей зависит от их наrpузки.
s. Устройства, построенные на прuнципе изменения направления aK
v u
тuвHOи мощности, не отстроены от качании, возможна их ложная
работа, кроме тoro, они имеют большую вьщержку времени изза
47

UI
необходимоСТИ соrласования с защитами от замыкании на землю
смежных линий электропередачи.
В результате применяют cxeМbI ЗПП, реаrирующие на несколько
параметров. Наиболее универсальной является схема, реаmрующая
....
на снижение частоты и изменение направления активнои мощности
(рис. 17).
В исходном состоянии частота на секции нормальная, контакты
реле частотыI КFи ero повrорителя КLFразомкнуrы, обмотки напря
жения реле направления мощности KWl и КW2отключены от цепей
напряжения для разrpузки 'lpансформатора напряжения секции и
облеrчения режима работы контактов реле мощности. Контакты
реле положения "Включено" KQC выключателя ввода замкнyrы,
поскольку он включен, и защита введена в работу (при отключении
выключателя ввода защита автоматически вьmодится из работы для
предотвращеlЩЯ ее неправильноro действия при общесистемном
....
снижении частоты, коrда секция питается через включенныи ceK
ционный выключатель).
При понижении частоты до уставки реле частоты KF оно сраба
тьшает, срабатывает промежyroчное реле КLF, пуская реле времени
КТ] и подключая реле направления мощности KWl и KW2K цепям
напряжения. Если понижение частоты вызвано потерей питания, то
мощность направлена от шин в сеть или равна НУЛЮ, реле направле
ния мощности не замыкают контакты (работают на упор), реле КL W
не срабатьmает, срабатьmают реле времени КТ] и выходное реле за
ЩИТЫ КLl. В случае общесистемноro понижения частоты мощность
направлена к шинам, реле КW] и KW2 замыкат свои контакты,
срабатьmает КL блокируя KTl. Выходное реле защиты КL] не
срабатьmает .
В схеме предусмотрены два реле направления мощности, так
как при двухфазных КЗ за трансформатором со схемой соедине
ния обмоток У/А (на питающей ВЛ) одно реле может сработать
неправильно.
Защита от потери питания действует (через шинку lШМН) на OT
ключение выключателей СД и raшение их поля, но в некоroрых слу
UI
чаях она может деиствовать только на raшение поля или на ОТКЛlOче
ние вводноro выключателя секции.
контактыI реле КL W используются также для блокировки А ЧР
при потере питания.
Обычно принимают kзпп == 48,5 rц.
Вьщержка времени ЗПП (реле КТ!) вводится для предотвраще
ния излиmнеrо срабатьmания ЗПП в переходных режимах (Ha
пример, при снижении и восстановлении напряжения), коrда реле
48

110  120 кВ
f+P
а а
Iа
5 6
KW
tилио 
и.
с I I
  ,1 а
а р  U Cal p
q> == ЗООI
НД:.J

Q
6

):S:: :s::
U=
5
('I')

+Q
6 (10) кВ
б)
TV
KWl KLF
7 8 КF
йь
с
+
а)
КF
KF КLF
KWl KW2 КLW
./"
KQC KLF KLW
./" КТ]
КТ]
КL]
+ШЗ 5 Ll lШМН НаотключениеСД
своей секции
KLW
./"
В схему А ЧР
своей
секции
+ШЗ
I5 Q V L1 IШМН НачениеСД rзQl КLW В схему !,-ЧР
смежноисекции  смежнои
KL}( секции
./'
В схему АВР своей секции
lff В схему АВР смежной секции
в)
Рис. 17. ВКJПOчеиие реле направлеви.и МОЩIIОСТИ (11), векторная диаrpамма для
реле KWl (6) и схема защиты от потери mmuпtJI (В):
KWl  РБМ171/1; КF  РЧl; KLl, КL2 и КLЗ  РП23; КТ]  РВ 113;
КНl  РУ 21/0,01
49

ШВа
ШВс
KV
кр
R
KV
L.   Из схемы ЗПП
смежноrо ввода
Рис. 18. Схема форсировки напряжения, подаваемою на реле частоты РЧ..l
частоты может кратковременно замыкать свой контакт. Уставка
срабатьmания КТ] зависит от типа реле частоты, для РЧ  1 она при
нимается равной 0,3 с, для ИВЧ3  0,5 с.
Поскольку в условиях снижения напряжения реле частоты MOryr
отказьmать (ИВЧ3  при U < О,6и ном ' РЧ1  при U < О,2и ном )' то
для обеспечения их четкой раБотыI при потере питания применяют
схему форсировки напряжения, подаваемоro на реле (рис. 18). Cxe
ма состоит из автотрансформатора А т, резистора R и пусковоro реле
напряжения кv, замыкающеro свой контакт при снижении напря
жения до 50 В. эту схему рекомендуется применять и для реле
ИВЧ3, и для реле РЧI, поскольку при близких КЗ инебольшом
количестве работающих СД напряжение на шинах может снижаться
до (0,1 + 0,2) ином.
Контакт реле КLE "чужоro" ввода, подключенный на зажимы
5  6 реле КF, предназначен для переключения уставки КF.
Время срабатьmaния ЗПП определяется по выражениям
t зпп == t с . ч + t KT ;
(16)
50

t  Tj АI
с ч ,
. т мех I HOM
(17)
rде t с . ч  время снижения чаcrоты до уставки срабатьmания, с; t KT 
уставка на реле времени 3ПП; 1J  постоянная времени двиrателя
совместно с механизмом, с; АI  разность номинальной частотыI и
частотыI срабатывания реле, [ц; т мех  заrpузка arperaTa, отн. ед.;
I HOM  номинальная частота, rц.
Определим полное время срабатьmания 3ПП для raзокомпрес
сорной станции с двиrателями eTД 125002 [8].
Время снижения частоты до уставки срабатыIания
 3,33.1,5 
t СЧ  8 0,12c.
. 0.50
,
Полное время срабатьmания 3ПП при применении реле частотыI
РЧ1
t зпп == 0,12 + 0,3 == 0,42 с.
Полное время отделения от сети с учетом времени срабатыIания
выходных реле (2.0,06 с) и времени отключения выключателя ед
(0,06 с) составит:
t отд == 0,42 + 0,18 == 0,6 с.
Вьщержка времени на отпадание реле КQСтипа РП252 прини
мается примерно 1 с (а при применении цифровых терминалов 2 с)
из расчета, что 3ПП должна успеть сработать при ошибочном OT
ключении ввода.
Если для защиты ввода применяется цифровой свободно про
rpаммируемый терминал (REF, SEPAМ, БМР3), то защита от поте
ри питания является ОДНОЙ из ero функций.
Как видно из рис. 19, лоrикa 3ПП цифровоro терминала поJПIО
стью повторяет лоrикy электромеханическоrо устройства 3ПП [8].
Специальная делительная защита для опережающеro OТКJIЮчения
СД при потере устоЙЧИВости [8]. При rлубоком снижении напряже
ния изза близких коротких замыкаНИЙ в питающей электрической
сети узел нarpузки с ед может потерять устоЙЧИвость и переЙТИ в
опасный асинхронный режим с возбуждением ед. ВозникаюЩИЙ
u u u
при этом аварииныи режим весьма похож на асинхронныи режим в
51

032 
Блокировка А ЧР
РФ
.r ПускАВРпоF< &
I F<  DS
РПН ,О 
2с
Блокировка ЗПП
при работе АВР
DT
& , Т 01
0,3 С
033 
Откл. СД от ЗПП
1 032 КLЗ 2 + тз f5"L 2
Откл. сд
+ тз J,Q KL2 своей секции
 Откл. СД
смежной секции
033 KL2 КLЗ
 Блокировка А ЧР
...
ЗQ своеи секции
КLЗ
./' ./  Блокировка А ЧР
смежной секции
Рис. 19. Терминал ввода. Упрощенная лоrика зпп на подстанциях с сд
энерrосистеме, коrда нарушается нормальная параллельная (син
хронная) работа двух или нескольких частей энерroсистемы. В этом
u
авариином режиме частота в частях энерroсистемы оказьmается раз
ной и поэтому векторы эде этих частей энерroсистемы вращаются
с разной yrловой скоростью. При этом имеет место периодическое
изменение yrла между несинхронными эде от О до 3600, а также Ha
блюдаются периодические "качания" напряжения вдоль линии,
u
связьmающеи части энерrосистемы.
Асинхронный ход ед с возбуждением сопровождается цикличе
скими изменениями тока ед, что представляет для них опасность.
При этом происходят колебания напряжения на шинах распредуст
ройства 6 или 10 кВ, куда подключеныI ед.
Анализ поведения МТ3 вводов при качаниях ед показывает воз
можность снижения уставок МТ3 по времени до 1 с (вместо сущест
вующих 2  2,6 с). это допустимо также и по условиям соrласова
пия защит. Выдержку времени менее 1 с принимать не следует изза
опасности излишнеro отключения подстанции при переходном
u
процессе, не приводящем к нарушению устоичивости.
52

Для предотвращения опасноro режима асинхронноro хода с воз
буждением можно, как временное мероприятие, использовать пер
вую ступень защиты минимальноrо напряжения с уставками
U с . з == 0,65 Ином и t с . з == 0,2 + 0,3 с (реле времени PB 113) или отсечку
по напряжению, ВЮIюченную на все три линейных напряжения по
схеме И с теми же уставками, с действием на отключение сд. Эти
....
устроиства реаrируют только на симметричное снижение напряже
ния, характерное для послеаварийноrо процесса (после отключения
КЗ), и отстроены от быстродействующих защит в сети. Однако они
MOryr излишне отключать СД и при переходном процессе, не вызы
вающем потерю устоЙЧИВости сд.
Как правило, для предотвращения возникновения опасноrо
асинхронноro хода с возбуждением следует использовать устройство
опережающеro отключения СД при потере устойчивости [8].
Опережающее отключение СД при потере устоЙЧИВости. Функu:ия
опережающеro отключения (ФОО) СД при потере устоЙЧИВости pea
лизована в цифровом блоке специальных защит синхронноro элект...
родвиraтеля БМРЗДС, выпускаемом серИЙНо НТЦ "Механотрони
ка" (блок разработан творческим КОJШективом в составе: М. А. Эд...
лин, В. л. НевельсКИЙ, С. и. Зеликов, А. В. Беляев, В. r. Езерский).
Блок устанавливается на каждый сд.
Блок записывает осциллоrpамму переходноro процесса с реrист",
рацией срабатыIания выходноro реле ФОО, действующеro на от...
ключение СД и запускАПВ сд, по которой можно судить о xapaктe
ре аварии и правильности срабатьmания ФОО.
Кроме ФОО блок реализует функции защиты от помпажа (коле
баний наrpузки), запрета пуска переrpетоro двиrателя и защиты от
несимметрии токов (обръmа фаз).
Удобнее Bcero устанавливать блок не в релейном отсеке ячейки
КРУ 1 О кВ, а на станции управления возбуждением двиraтеля, кото'"
рая обычно размещается рядом со шкафом технолоrической aBTO
матики arperaTa. Эro объясняется, BO первых, тем, что леrче вьmол...
нить связи блока с технолоrической автоматикой arperaTa, и, во...
вторых, тем, что при работе афетта чаще Bcero срабатьmают функ...
цИИ ФОО, запрета пуска переrpетоro двиraтеля или защиты от пом
пажа. Сиrнализация срабатьmания этих функций вьmолнена на
дисплее блока, и для их расшифровки персоналу не нужно идти в
помещение КРУ (обычно удаленное), а достаточно подоЙТИ к стан...
ции управления. Эro весьма удобно, особенно при отсyrcтвии АСУ,
которые вводятся в работу, как правило, в последнюю очередь.
Orметим также, что функция ФОО  уникальная, ее нет ни в од...
ном из известных терминалов (SEPAМ, REM) и в международных
53

+ШЗ(lЕС)
SF тv тv
< 
mЗ(lЕС)
v
(0,6 + 0,7) ином
Отключение СД от элл
и АВР "cBoero" ввода
о в
.
ЗQ

Отключение СД
от ЭЛЛ "чужоrо"
ввода
о в
.
lШМН
(EVMl)
2ШМН
EVM2)
 ,
L 
Выходные реле в ячейках сд
Рис. 20. Структурная схема защиты минимальноro напряжения
кодах функций РЗА ANSI. Функция запрета пуска переrpетоro дви
rателя вьmолнена в упрощенном виде в соответствии с ту на двиrа
тели серии стд. для ее ввода в работу требуется знать лишь пуско
вой ток И длительность пуска (в отличие от функций 49 и 66 по ANSI,
для которых нужны часто неизвестные тепловые характеристики
двиraтеля). Функция защиты от помпажа  также специальная, она
учитьmaет условия раБотыI rазоперекачивающих arperaТOB. Поэтому
блок БМРЗДС рекомендуется применять независимо от тоro, как
вьmолнена РЗА сд  на электромеханических реле или на цифро
вых терминалах SEPAМ, SPAC, REM и др. [8].
Защита МИНИМaJIЬноro напряжения для OТКJПOчения вспомоraтель..
ных электродвиraтелей. Делительная защита МИНИМaJIЬноro напряже..
пия для OТКJIIOчения СД. Обычно первая ступень этой защиты
(ЗМН  1) предназначена для отключения неответственных электро
двиraтелей при кратковременных перерьmах питания в целях облеr
....
чения самозапуска ответственных электродвиraтелеи после BOCCTa
новления питания. Вторая ступень (ЗМН2) предназначена для oт
....
ключения всех электродвиraтелеи при длительном исчезновении
напряжения по условиям технолоrическоro процесса и техники
безопасности.
Структурная схема ЗМН приведена на рис. 20. для предотвраще
ния излишних срабатьmаНИЙ при ошибках оперативноro персонала
54

или КЗ в цепях напряжения в схему ЗМИ введены замыкаюЩИЙ
u
вспомоrательныи контакт автоматическоro выключателя защиты
вторичных цепей трансформатора напряжения SF ТVи вспомоrате
льный контакт выкатноrо элемента трансформатора напряжения
TV. для предотвращения излишних срабатываНИЙ при переroрании
предохранителя высокоro напряжения (ВИ) в одной из фаз ТVЗМИ
реаrирует только на симметричное снижение напряжения и COOT
ветственно имеет трех релейный пуск ( и аЬ < + и Ьс < + и ас <).
Замыкающие контакты реле напряжения ЗМН часто используют
в схеме сиrнализации неисправности предохранителей ВН тv. Ta
кая схема имеет ряд недостатков. Коrда реле находятся под напряже
нием, эти контакты замкнуrы, обтекаются током и MOryr приварить
ся, в результате чеro схема отказьmает, коrда напряжение исчезает.
Кроме тоro, эта схема имеет низкую чувствительность контроля.
В пятистержневом трансформаторе НТМИ при переroрании пре
дохранителя в одной фазе маrнитные потоки двух дрyrиx фаз, замы
каясь через крайние стержни и стержень оборванной фазы, частично
восстанавливают напряжение. Имеется также подпитка оборванной
фазы со стороны вторичной наrpузки трансформатора напряжения
и наrpузки секции. Поэтому в схемах инститyrа "Теплоэлектропро
ект" (ТЭП) трех релейный пуск ЗМН заменен на комбинирован
ный, вьmолненный с помощью реле напряжения обратной последо
вательности РН ф 1 М и реле минимальноro напряжения РН54/160,
а контроль предохранителей ВН ТVвыполнен с помощью замыкаю
щеro контакта реле РНФIМ.
У ставка срабатывания ЗМН  1 принимается больше, чем остаточ 
ное напряжение, при котором возможен самозапуск электродвиrа
u
телеи, и меньше, чем остаточное напряжение при пусках отдельных
электродвиrателей, обычно:
ЗМНl == (0,6 + О,7)и ном .
(18)
Время срабатьmания принимается по условию отстройки от бы
стродействующих защит электродвиrателей:
tсЗМНl == 0,5 с.
Уставка срабатьmания второй ступени ЗМН принимается по
u
условию возврата при самозапуске электродвиrателеи:
U
UсЗМН2 == сзп == (0,4 + 0,5) Ином'
kиk в
(19)
55

r д е U  остаточное напряжение при самозапуске электродвиrате
сзп
лей; k и  коэффициент надежности, принимается в диапазоне
1, 1  1,2; k B  коэффициент возврата, для реле минимальноro Ha
пряжения типа PH50 принимается в диапазоне 1,15  1,2.
Время срабатьmания ЗМН2 обычно принимают 5  10 с.
Действие ЗМН осуществляется через общесекционные ШИНКИ
lШМН и 2ШМН и индивидуальные выходные реле, установленные
 
в ячеи:ках электродвиrателеи.
На подстанциях с СД защита минимальноro напряжения вьmол
няет следующие дополнительные функции:
. резервирует ЗПП при близких КЗ, коrда последняя может oткa
зать изза r.лубокоro снижения напряжения;
. ЗМН1 отключает выключатели и запускает АПВ электродви
rателей, участвующих в самозапуске (возможно также ramение поля
без отключения выключателей), через шинку lШМН осуществляет
ся также отключение СД с пуском АПВ при срабатывании ЗПП или
АВР;
. при длительном исчезновении напряжения ЗМН2 отключает
выключатели электродвиraтелей, запрещает их АПВ и дает команду
 
в cxeМbI технолоrическои автоматики на полнои останов технолоrии
приводноro arperaтa (закрытие кранов, задвижек, отключение Mac
лонасосов и т.п.).
56

Заключение
в рассмотренном обзоре различных типов и схем автоматических
устройств, объединенных общим термином "делительные защиты",
не затронуrы вопросы экономическоro обоснования затрат на BЫ
полнение этих устройств, необходимых для надежноrо электроснаб
жения потребителей. Между тем в последние roды участились слу
.... ....
чаи тяжелых аварии с поrашением миллионов пользователеи элект
роэнерrии и колоссальным материальным ущербом именно по
причине недостаточноro внимания к вопросам надежности элект
роснабжения. Возник даже международный тезис "Прибьть выше
надежности", объясняюЩИЙ причины мноrиx тяжелых электриче
ских аварий в зарубежных странах [12, 13]. К сожалению, HeДOCTa
точное внимание к вопросам надежности электроснабжения яви
лось одной из причин и московской аварии в мае 2005 r.
При всех преимуществах совместной параллельной работы элек
.... ....
трических станции и электрических сетеи в нормальных условиях
необходимо предусматривать специальные автоматические устрой 
ства для прекращения опасной параллельной раБотыI в нужное Bpe
мя и в нужном месте, не забьmая при этом о включении резервных
источников электроснабжения для ответственных потребителей.
Эти вопросы везде недостаточно проработаны, в частности, нет Me
тодических обоснований необходимых материальных затрат.
rлавная трудность в обосновании затрат на противоаварийнyIO
автоматику извечно состоит в том, что серьезные электрические aвa
рии проблематичны, они MOryr быть, а MOryr и не быть, но затраты на
автоматику реШlЬНЫ и средства требуются немалыIe и при этом
заблаroвременно!
Статистика roворит о том, что ущерб у потребителей при внезап
ном прекращении электроснабжения возрастает прямо пропорцио
нально времени перерьmа в электроснабжении [4]. Поэтому речь
идет не только о наличии аварийных источников электроснабже
57

ПИЯ, но и о необходимой ирод. .'. . 1. НОСТ'И их работы во время
аварий основных иcroчникоВ электроснабжения.
Некоторые вопросы экономическою обоснования автоматиза
ции распред . I . 1. 1.. электрических сетей затронyrы в [4] и ряде
дрyrиx изданий. Но и нереmеlпlых проблем aвroматизации сетей, и
в том числе въmwrnения делительных 33 1 "ИТ , пока еще остается дo
cтaroчн о мною, и они требуют незамедлительною решения.
58

ПРИЛОЖЕНИЕ
Системные аварии и меры
по их предупреждению
(извлечения из статьи Б. А. Алексеева [12])
За последние десятилетия произошло несколько развалов крупнейших
энерrообъединений, которые принесли оrpомный ущерб и привели к разра
ботке специальных мероприятий против системных аварий.
Одной из первых системных аварий, вызвавших тяжелые последствия,
была авария 13.07.77 в Восточном энерrообъединении США с потерей мощ 
ности u около 6000 МВт. Во время этой аварии, например, только в
Нью Иорке отключение энерrоснабжения на мноrие часы вызвало волну
rpабежей, были арестованы более 3000 чел.
В конце прошлоro века были аварийно отключены мощности по
10000 МВт: в Швеции 27.11.83, Франции 12.01.87, Калифорнии 10.07.96,
Италии 24.07.94 и др.
Общей первопричиной этих аварий является неудачный подход клиберШlиза
ции рынка электроэнерzии, KoZдa "прибыль ставится выше надежности".
Большое число аварий произошло и в 2003 r.: Рим, Хельсинки, Лондон,
Афины и дрyrие крупные rорода были надолrо лишены электроэнерrии, а
следовательно, и воды, канализации, rаза, электротранспорта, в том числе
метро, работы лифтов.
Увеличение числа аварий при неуклонном росте мощности энерrообье
динений вызывает опасения во всех странах мира с развитой энерreтикой. В
них подробно анализируются причины аварий, их развитие и восстановле
ние работы энерrосистем; разрабатыIаютсяя методы защиты от таких aBa
рий; особое внимание уделяется ситуации в энерrообьединениях, возника
ющей с либерализацией рынка электроэнерrии и обострением KOHкypeнт
ной борьбы в отрасли.
Приводится анализ самых крупных аварий 2003 r. В числе причин: пожар
в зарослях на трассах ЛЭП, падение деревьев, неправильные действия pe
лейной защиты. Вследствие этоrо происходили rлубокие падения напряже
ния, большие качания в энерrосистеме, каскадное отключение ЛЭП и reHe
u
раторов электростанции.
Разбор причин системных аварий привел к выработке конкретных .мepo
приятий по их предотвращению, которые включают:
анализ и периодические проверки состояния сети и систем защиты;
непрерывный контроль и диаrностику оборудоВания;
расширение возможностей центров управления;
оrpаничение режимов по условиям надежности;
проверку надежности и координации действий РЗ;
v u v
оценку устоичивости по напряжению и динамическои устоичивости;
учет старения оборудования и улучшение профилактики.
Должна быть разработана проrpамма восстановления раБотыI энерrосис
темы после аварии.
59

Доаварийные подroтовительные меры включают определение пара.мет
ров электростанций и крупных потребителей с точки зрения их работы в
u
энерrосистеме в нормальных и аварииных условиях.
Действия в аварийныxсл08uяx  это оценка состояния энерrocиcreмы по
всей схеме, деление сети (см. "Делительные защиты"), образование Bыд
ленных систем, обратное соединение сети.
Действия при разборе аварии  это оценка эффективности проrpaммы
u
восстановления, поправки к проrpамме, принятие новои стратеrии вoccra
u
новления, в частности отношение к частотнои разrpузке, учет динамиче
u
ских характеристик частеи сиcreмы.
Выводы. Происшедшие в последнее время крупные системные аварии в
ряде стран объясняются ситуацией, коrда при росте потребления электро
энерrии не хватает пропускной способности сетей; большое влияние оказы
вает также старение оборудования электрических станций и сетей.
Одной из причин учащения сиcreмных аварий может служитьлиберали
зация рынка электроэнерrии и связанная с ней конкурентная борьба. Необ
думанное, без учета возможных последствий проведение либерализации
может привести к реализации формулировки "Пра661J1Ь вместо ШЮеЖНО..
ста". Способствуют снижению надежности работы энерrooбьeдинений
u u
своиственные такому подходу следствия: снижение инвестиции в элеICIpИ
u
ческие еети; снижение аварииноro резерва мощности; некоординирован
u u u
ность деиствии сетевых операторов разных компании; сокращение pacxo
дов на профилактику и обновление оборудования.
P.s. (от автора моноrpафии). В рассмотренной выше статье Б. А Алексе
ев делает оптимистический вывод о том, что "Структура сетей ЕЭС России и
v u
система их противоавариинои автоматики соответствуют высокому уровню
надежности" и, следовательно, подобные иностранным сиcreмные аварии у
.нас маловероятны.
Однако не успели мы получить апрельский номер журнала с этой cтa
тьей, как 25 мая 2005 r. произошла известная московская системная авария,
уже получившая определение "техноreнной катастрофы".
Москва и прилеraющие территории остались без электроэнерrии почти
на сyrки. Без воды и света остались, по разным оценкам, два или три милли
она человек. Мноrие из этих людей попали в мноroчасовые транспортные
заторы. Около 20 тыс. чел. в столице оказались заблокированы в метро, и их
в срочном порядке пришлось эвакуировать.
В результате отключений только в Москве о казал ись заблокированы в
лифтах более 1500 чел. Orключение электроэнерrии в ряде районов Москвы
привело к частичной остановке движения поездов на Курском, Павелец
ком, Киевском, Белорусском направлениях MOCKOВCKOro железнодорож:
Horo узла и части Большой московской окружной дороrи. На ряде предпри
ятий Москвы, Московской и Тульской областей изза внезапноro OТКJIюче
u
ния энерrии приостановился технолоrическии процесс, в результате чеro
было испорчено ценное оборудование и впустую израсходованы сырье и
материалы. Во мноrиx местах в Москве не работали телефонная связь и Ин
тернет. Так или иначе, or последствий аварии различные неудобства и пoreри
понесли почти вее москвичи и жители указанных субъектов РФ. "Эroбеспре
цедентная ситуация. Такой крупной аварии давно не бьто",  заявил по 
му поводу министр промышленности и энерreтики Викroр Хриcreнко.
60

Что же такое упустили наши инженеры и управленцы РАО "ЕЭС Poc
сии" , изза чеro в реrионе, rде проживает около 20 % населения страны, за
маячил экономический и общественный коллапс? (журнал "Эксперт"
N2 20, 2005 r.).
Прежде чем ответить на этот трудный вопрос, надо еще раз обратиться к
статье Б. А. Алексеева, rде дважды указывается общая первопричина подоб
ных аварий: "Прибыль вместо надежности". Эта формулировка roворит о
том, что действительно выroднее покупать более дешевую электроэнерrию у
rэс и АЭС, чем у менее рентабельных roродских ТЭЦ. НО дешевая элект
роэнерrия  далеко и ее надо транспортировать по высоковольтным ЛЭП
большой протяженности. Аварии на двух из семи "ЮIючевых" подстанциях
500 кВ Мосэнерro и явились первопричиной данной катастрофы, оrpани
чив поток дешевой электроэнерrии от rэс и АЭС в Москву.
Но что же произошло с местными ТЭЦ (их в Мосэнерro MHOro)? В отчете
по расследованию данной аварии четкоro ответа я не нашел.
Предполаraю, что эти ТЭЦ давно переведены на raзовое топливо (вместо
yrля, торфа), так же как это сделано и в Ленэнерro, rде я работал с 1951 r. и
на моих rлазах yroльные электростанции переводились на raз, что считалось
большим блаrом.
Однако в процессе московской (и подобной) аварии имели место rлу60
кие падения напряжения и частоты, и можно предположить, что необходи
Moro для roродских ТЭЦ raзa уже не бьто в маmстральных raзoпроводах в дo
статочном объеме потому" что синхронные машины raзoкомпрессорных
станций (КС) бьти автоматически отключены защитой от потери электропи
тания (она рассмотрена в этой брошюре). Так ли это бьто, мне не известно.
Как следует из описания процесса Московской аварии, изза критиче
CKOro падения частоты в энерrосистеме на московских ТЭЦ работала час
тотная автоматика, она отключала непосредственно турбоreнераторы и не
сохранила их для поддержки наrpузки прилеraющих районов и своих собст
венных нужд.
Можно сделать печальный вывод: если ТЭЦ не имеют резервноro топли
ва (yroль, торф, мазyr), они не MOryr считаться автономными резервными
u
источниками электроэнерrии в аварииных условиях, поскольку подача
OCHOBHOro и единственноrо топлива (raзa) может быть прекращена КС
raзопроводов.
Выводы из статьи Б. А. Алексеева: усилить пропускную способность
электросетей для надежной передачи дешевой электроэнерrии от rэс и АЭС
в районы потребления, будь то Москва, Петербурr, Стокroльм или Рим.
Разумеется, очень важна и автоматизация, например, для аварийноro oт
ЮIючения наrpузки в целях разrpузки электрической сети при rлу60КОМ
снижении напряжения и переrpузках линий электропередачи (ЛОСН,
САОН). Но в Мосэнерrо такой автоматики нет и не существовало никоrда
ранее (из Orчета по расследованию данной аварии 25.05.05).
Важны и дрyrие средства автоматизации электрических сетей, такие как
частично описанные в этой брошюре "Делительные защиты", но они, KO
u u u
нечно, не MOryr дать универсальноro решения важнеишеи комплекснои
проблемы, какой является надежность электроснабжения страны ради ее
блаra и безопасности.
61

Список литературы
1. Правила устройства электроустановок. 6e изд.  М.: rлавэнерrо
надзор России, 1988.
2. Федосеев А. М., Федосеев М. А. Релейная защита.  М.: Энерrо
атомиздат, 1992.
3. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Релейная защита.  М.: Энер
rоатомиздат, 1998.
4. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распреде
лительных сетей. 4e изд.  СПб.: Петербурr. энерreт. инт повы
mения квалификации специалистов, 2003.
5. Шабад М. А. Делительные защитыI, установленныIe на электро
станциях небольшой мощности, работающих в энерrосистеме. 
М.: Энерrия, 1967.
6. Шабад М. А. Избирательная делительная защита по скорости
снижения частотыI для электростанций.  М.: rоснти, 1968.
7. Цифровые устройства частотной разrpузки / В. Ф. Александров,
В. r. Езерский, В. r. Захаров, В. с. Малышев.  М.: НТФ "Энер
rопроrpесс", "Энерrетик", 2005.
8. Беляев А. В. Противоаварийное управление в узлах наrpузки с
мощными синхронными электродвиrателями.  М.: Н'JФ "Энер
rопроrpесс", "Энерrетик", 2005.
9. IПaбад М. А. Защита reHepaTopoB малой и средней мощности. 
М.: НТФ "Энерrопроrpесс", "Энерrетик", 2001.
10. IПaбад М. А. Релейная защита и автоматика на подстанциях, пи
тающих синхронные двиraтели.  л.: Энерrоатомиздат, 1984.
11. Ульянов С. А. Электромаrнитные переходные процессы в элект
рических системах.  М.: Энерrия, 1970.
12. Алексеев Б. А. Системные аварии и меры по их предупреждению
/ / Электрические станции. 2005. М 4.
13. ПЛатонов В. В. О факторах калифорнийскоrо кризиса в электро
энерrетике России / / Энерreтик. 2005. М 9.
62

Содержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 3
1. Назначение делительных защит разных типов . . . . . . . . . . . 5
2. Выполнение и расчеты уставок делительных защит,
действующих при возникновении асинхронноrо режима. . . . . 8
3. Делительная защита, действующая при КЗ
в сети высшеrо напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Делительная защита, действующая перед сетевым АВР . .
5. Делительные защиты, используемые на электростанциях
небольшой мощности, получающих дополнительную
мощность из энерrосистемы. . . . . . . . . . . . . . . .
6. Делительные защиты, установленные на iIодстанциях
v
для отключения мощных синхронных двиrателеи . . . .
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 9
. . . 13
. . . 18
. . . . 38
. . . . 57
ПРИЛОЖЕНИЕ. "Системные аварии
и меры по их предупреждению"
(извлечения из статьи Б. А. Алексеева [12]) . .
Список литературы ................... . . . .
. . .
. . . 59
. . . . 62
63

Вn&nnчка.nекnкnехнnка
ПРWlоженuе к проuзводственно.массово.му ж:урналу "Энерzетuк
ШАБАД МИХАИЛ АБРАМОВИЧ
Делительные защиты  автоматика деления при авариях
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
115280,осква,ул.Автозаводская, 14/23
Телефоны: (495) 675 1906, тел. 6750023 доб. 2247; факс: 234 7421
Редакторы: л. л. Ждан ова, Н. В. ОльmансUJI
Худож.техн. редактор Т. ю. Андреева
Сдано в набор 15.05.2006 r. Подписано в печать 14.07.2006 r.
Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.
Печ. л. 8,0. Заказ БЭТ/07(91)2006
Макет выполнен издательством "Фолиум": 127238, Москва, Дмитровское Ш., 58.
Оmечатано типоrpафией издательства "Фолиум": 127238, Москва, Дмитровское Ш., 58.