Что такое ЛЗШ в релейной защите

ЛЗШ расшифровывается как логическая защита шин. В энергетике так называют защиту, которая находит место КЗ на сборных шинах по сигналам от защит, без измерения тока на каждом присоединении. Методика ПАО «ФСК ЕЭС» отводит под ЛЗШ одну из ступеней МТЗ ввода, которую блокируют токовые пусковые органы защит отходящих от шин присоединений (СТО 56947007-29.120.70.305-2020, далее СТО ФСК 305-2020, п. 6.10).

По ПУЭ специальную защиту одиночной секционированной и двойной систем шин 6–10 кВ понижающих подстанций, как правило, предусматривать не следует. КЗ на шинах отключают защиты трансформаторов от внешних КЗ и защита СВ. Для повышения чувствительности и ускорения защиты шин мощных подстанций допускается защита на сумме токов питающих элементов (ПУЭ, п. 3.2.126). ЛЗШ в ПУЭ не описана, но с этим пунктом согласуется: МТЗ ввода получает дополнительную быструю ступень, которая работает только при КЗ на шинах.

Повреждения на шинах вызывают перекрытия шинных изоляторов, вводов выключателей, ТТ и трансформаторов напряжения (ТН), поломки изоляторов разъединителей при операциях и ошибки персонала при переключениях (Байтер И. И., Богданова Н. А., с. 12–13).

Принцип действия ЛЗШ простыми словами: при большом токе ввод «спрашивает» отходящие линии, не у них ли КЗ. Линия, через которую идет ток КЗ, отвечает сигналом, и ввод ждет, пока она отключится сама. Если ответа нет, повреждение лежит между вводом и линиями, то есть на шинах, и ввод отключается почти сразу.

Зачем ускорять отключение КЗ на шинах

МТЗ ввода резервирует защиты отходящих линий, и ее выдержку выбирают на ступень селективности больше выдержки защиты линии (СТО ФСК 305-2020, ф. 6.5-5). Ступень селективности составляет 0,3 с при согласовании с микропроцессорными защитами и 0,5 с с электромеханическими, при необходимости и обосновании ее допускается снижать до 0,2–0,3 с (п. 6.5). Методические указания ЭСТРА дают для токовых защит 0,2–0,6 с (п. 1.8).

Каждый уровень сети ниже шин добавляет к выдержке ввода еще одну ступень. Это называется «накоплением выдержек у головных элементов». КЗ на шинах секции отключается позже, чем КЗ на отходящих линиях.

Условный пример для секции 10 кВ с двумя вводами и СВ, отключенным в нормальном режиме, при ступени селективности 0,3 с: МТЗ линий 0,5 с, МТЗ СВ 0,8 с, МТЗ ввода 1,1 с. Ввод согласуют с СВ на случай работы с включенным СВ.

К выдержке добавляется время отключения выключателя. Затяжное КЗ на шинах увеличивает разрушения и затягивает снижение напряжения на соседних секциях (Байтер И. И., Богданова Н. А., с. 14–15).

Принцип действия логической защиты шин

В радиальной сети с односторонним питанием ток КЗ в начале отходящей линии проходит и через ввод, и через защиту поврежденной линии. Ток КЗ на шинах проходит только через ввод. На этом различии построена ЛЗШ (Шнеерсон Э. М., с. 185). Сигналы пуска МТЗ всех отходящих присоединений объединяют и подают на дискретный вход блокировки ЛЗШ ввода.

При КЗ на отходящей линии (точка К1) пускаются МТЗ ввода и МТЗ поврежденной линии. Терминал линии сразу выдает сигнал «Пуск МТЗ», и ЛЗШ ввода блокируется. Линию отключает ее собственная защита со своей выдержкой, МТЗ ввода остается резервом.

При КЗ на шинах (точка К2) пускается только ввод. Сигнала блокировки нет, и ввод отключается по истечении выдержки «Тср ЛЗШ» (Методические указания ЭСТРА, п. 3.4.12; РЭ МКЗП-МИКРО 2.0, п. 4.1.13).

Пусковой орган МТЗ линии выдает сигнал в момент превышения уставки по току, задолго до окончания выдержки МТЗ. В МКЗП-МИКРО 2.0 выходное реле «Пуск МТЗ» работает без фиксации (РЭ, табл. 4.6.1). Сигнал держится, пока пусковой орган видит ток КЗ, и пропадает после отключения линии. Все это время ЛЗШ ввода заблокирована.

Быстрой ступени ввода нужна небольшая задержка, иначе ввод отключится раньше, чем придет блокирующий сигнал от линии (Шнеерсон Э. М., с. 185). Это и есть выдержка ЛЗШ.

ЛЗШ на СВ блокируют пусковые органы линий обеих секций, а СВ сам передает сигнал блокировки вводам. Если СВ включен, ввод II секции отключен и КЗ возникло на шинах II секции, пускаются МТЗ ввода I секции и СВ. СВ блокирует ЛЗШ ввода и отключается своей защитой, I секция остается в работе.

Зону ЛЗШ ограничивают ТТ ввода (СВ) и ТТ отходящих присоединений. При отказе ЛЗШ КЗ на шинах отключает МТЗ ввода с полной выдержкой. В методике ФСК на вводе есть еще отсечка с выдержкой времени, которая резервирует ЛЗШ (п. 6.5).

Оставлять на вводе и СВ одну ЛЗШ без МТЗ не следует. МТЗ ввода резервирует защиты отходящих линий (СТО ФСК 305-2020, п. 6.5), на СВ 3–35 кВ ПУЭ требуют двухступенчатую токовую защиту от многофазных КЗ (п. 3.2.129). МТЗ срабатывает и там, где ЛЗШ не действует: при обрыве цепи последовательной схемы и при отказе выключателя поврежденной линии.

Рисунок 1. Параллельная схема ЛЗШ в РП 10 кВ: при КЗ в К1 ЛЗШ ввода заблокирована, при КЗ в К2 блокировки нет.

Рисунок 2. Временная диаграмма для точек К1 и К2. Строки: пуск МТЗ ввода, пуск МТЗ линии, сигнал блокировки на входе ввода, таймер ЛЗШ 0,2 с, команда отключения ввода, выдержка МТЗ ввода как резерв. Для К1 таймер ЛЗШ остановлен сигналом блокировки, для К2 таймер доходит до 0,2 с.

Требования норм к ЛЗШ

ПУЭ ЛЗШ не требуют, и для РП и ТП распределительных сетей решение о ней принимают в проекте. Документы ФСК служат здесь отраслевым ориентиром. Подробнее о составе проекта и нормах написано в статье про проектирование релейной защиты 6–35 кВ.

Параллельная и последовательная схема ЛЗШ

Схема ЛЗШ определяет смысл сигнала на входе ввода: запрет или разрешение. В МКЗП-МИКРО 2.0 тип схемы выбирают ключом В117, заводская установка «Параллельная» (РЭ, табл. 4.1.42). Входы «ДВ ЛЗШ1» и «ДВ ЛЗШ2» в параллельной схеме объединены по ИЛИ, в последовательной по И (рис. 4.1.21). На СВ на них заводят сигналы от линий I и II секций.

Параллельная ЛЗШ (блокирующая схема)

Замыкающие контакты «Пуск МТЗ» отходящих присоединений включают параллельно между шинкой ЛЗШ и дискретным входом ввода. Появление сигнала на входе блокирует ЛЗШ. Присоединение выводят в ремонт без перемычек в цепи.

Обрыв цепи от одной из линий в нормальном режиме ничем не проявляется. При первом КЗ на этой линии блокировки не будет, и ввод отключится неселективно с выдержкой ЛЗШ вместе со всей секцией. Длительную логическую единицу на входе, например при залипании контакта, терминал распознает: через 5 с появляется сигнал «Неиспр ЛЗШ» (РЭ МКЗП-МИКРО 2.0, рис. 4.1.21).

Последовательная ЛЗШ (разрешающая схема)

Размыкающие контакты присоединений включают последовательно, и напряжение на дискретном входе ввода в нормальном режиме разрешает ЛЗШ. Пуск МТЗ любой линии разрывает цепь и блокирует ступень. Обрыв цепи терминал видит сам: длительное отсутствие сигнала дает «Неиспр ЛЗШ».

У самоконтроля есть цена. При обрыве ЛЗШ выведена, и КЗ на шинах отключит МТЗ ввода с полной выдержкой. При выводе присоединения в ремонт его контакт шунтируют ключом или перемычкой. На вводе с последовательной схемой неиспользуемый вход «ДВ ЛЗШ2» настраивают как «Всегда 1», иначе терминал сформирует ложную неисправность (РЭ, п. 4.1.13).

Рисунок 3. Две схемы цепей ЛЗШ рядом. Слева параллельная: шинка ЛЗШ через автоматический выключатель, замыкающие контакты «Пуск МТЗ» линий Л1–Л3 параллельно на вход «ДВ ЛЗШ1» ввода и на вход СВ, отдельный вход контроля напряжения на шинке. Справа последовательная: размыкающие контакты линий последовательно, на конце цепи вход «ДВ ЛЗШ1» ввода, вход «ДВ ЛЗШ2» в положении «Всегда 1».

Как повысить схемную надежность ЛЗШ

Слабые места ЛЗШ находятся в цепях между ячейками:

• питание шинки ЛЗШ через отдельный автоматический выключатель и контроль напряжения на шинке отдельным дискретным входом ввода и СВ;
• раздельные входы блокировки от отходящих линий и от СВ;
• гарантированное питание шинок: от щита собственных нужд с источниками бесперебойного питания, при переменном оперативном токе от блока питания с накопителем, например ЭСТРА-БК с конденсаторной батареей;
• вывод сигнала «Неиспр ЛЗШ» на центральную сигнализацию.

Контроль напряжения на шинке выявляет отключение автомата и пропадание питания. Обрыв провода к отдельной ячейке он не выявляет, это остаточный риск параллельной схемы.

Как выполнена ЛЗШ в типовых схемах ЭСТРА

В альбомах схем привязки ЭСТРА ЛЗШ выполнена по параллельной схеме. Замыкающие контакты «Пуск МТЗ» терминалов отходящих линий подают сигнал на вход «Блокировка ЛЗШ ввода» и на вход блокировки СВ. СВ подает свой сигнал на отдельный вход ввода. Шинки ЛЗШ, УРОВ и дуговой защиты формируются в шкафу собственных нужд, питание 220 В подается от щита собственных нужд с источниками бесперебойного питания.

Выдержка времени ЛЗШ: почему 0,1–0,2 с

Методика ФСК принимает время срабатывания ЛЗШ от 100 до 200 мс в зависимости от тока КЗ на шинах (СТО ФСК 305-2020, п. 6.10). Методические указания ЭСТРА выбирают 0,2 с как компромисс между надежной блокировкой ступени ЛЗШ от защит отходящих линий и недопущением разрушений в ячейке (п. 3.4.13). Заводская уставка 0,2 с в МКЗП-МИКРО 2.0, ЭСТРА-РЕЛЕ, ЭСТРА-ПС и ЭСТРА-ДЗТ.

Выдержка ЛЗШ складывается из:

1. времени пуска МТЗ отходящей линии;
2. времени срабатывания выходного реле «Пуск МТЗ», у МКЗП-МИКРО 2.0 не более 10 мс (РЭ, табл. 2.7);
3. времени промежуточного реле, если оно есть в цепи;
4. времени приема сигнала дискретным входом ввода, входу МКЗП-МИКРО 2.0 достаточно сигнала длительностью 20 мс (РЭ, табл. 2.8);
5. запаса на разброс времени.

Время отключения выключателя линии в выдержку ЛЗШ не входит. Сигнал «Пуск МТЗ» держится, пока линия видит ток, и ЛЗШ ввода остается заблокированной до отключения КЗ.

Ближе к 0,1 с выдержку ставят при больших токах КЗ на шинах и прямых связях между терминалами без промежуточных реле. В методиках производителей РЗА встречаются и 0,1 с, и 0,2 с, причем одна из методик указывает, что в 0,2 с заложен большой запас и при больших токах КЗ допустимо 0,1 с. Значения 0,1–0,15 с, которые часто приводят в справочных материалах, лежат внутри диапазона методики ФСК.

Уставка ЛЗШ: как выбрать ток срабатывания

Методика ФСК задает два условия и проверку чувствительности (СТО ФСК 305-2020, п. 6.10).

Условие 1: отстройка от максимального рабочего тока с учетом самозапуска двигателей:

Iс.з.ЛЗШ = (kн / kв) · (kсам · Iном.дв.Σ + Iраб.макс),

где kн = 1,1 — коэффициент запаса; kв = 0,95–0,99 — коэффициент возврата; kсам — коэффициент самозапуска двигателей 6–10 кВ; Iном.дв.Σ — суммарный номинальный ток двигателей 6–10 кВ; Iраб.макс — максимальный ток нагрузки без пусковых токов двигателей, определяется как:

Iраб.макс = Smax / (√3 · 0,9 · Uном).

Условие 2: согласование с пусковыми органами отходящих присоединений и СВ:

Iс.з.ЛЗШ ≥ (kз / kток.распр) · Iс.з.МТЗ фид(СВ),

где kз = 1,2 — коэффициент запаса; kток.распр — отношение тока КЗ через поврежденное присоединение к току через ввод, берут минимальное значение.

Условие 2 закрывает удаленное КЗ. Ток поврежденной линии может оказаться меньше уставки ее пускового органа, а ступень ЛЗШ ввода при этом пустится. Блокировки не будет, и ввод отключится неселективно. Для защит с блокирующими сигналами формулирует то же правило: нижестоящая защита должна иметь несколько меньшую уставку по току, чем соседняя вышестоящая.

Проверка чувствительности:

kч = I(2)к.мин / Iс.з.ЛЗШ ≥ 1,5,

где I(2)к.мин — минимальный ток двухфазного КЗ на шинах.

Методические указания ЭСТРА предлагают ток ЛЗШ принимать равным уставке МТЗ питающего присоединения (п. 3.4.13). Это правило совместимо с методикой ФСК, если уставка МТЗ ввода не меньше тока по условию 1. При комбинированном пуске по напряжению МТЗ ввода от самозапуска не отстраивают (СТО ФСК 305-2020, п. 6.5), и при двигателях 6–10 кВ условие 1 для ЛЗШ проверяют отдельно. Условие 2 и kч проверяют в любом случае. Порядок расчета остальных защит разобран в статье про расчет уставок релейной защиты 6–35 кВ.

Пример расчета

Исходные данные: ПС 110/10 кВ, два трансформатора по 16 МВА, uк = 10,5 %, на стороне 10 кВ две секции с АВР на СВ. Двигателей 6–10 кВ нет. После АВР ввод питает обе секции с загрузкой трансформатора до 1,4 номинальной, Smax = 22,4 МВА. Мощность КЗ системы на шинах 110 кВ в минимальном режиме 1000 МВА. Уставка МТЗ самой грубой линии 600 А, МТЗ СВ 1100 А, ТТ ввода 2000/5.

1. Максимальный рабочий ток: Iраб.макс = 22 400 / (√3 · 0,9 · 10) ≈ 1437 А.
2. Условие 1: Iс.з.ЛЗШ = 1,1 / 0,95 · 1437 ≈ 1664 А.
3. Условие 2 при kток.распр = 1: по линии 1,2 · 600 = 720 А, по СВ 1,2 · 1100 = 1320 А.
4. Принимаем Iс.з.ЛЗШ = 1700 А, во вторичных величинах 1700 / 400 = 4,25 А.
5. Ток КЗ на шинах 10 кВ: Xс = 10,5² / 1000 = 0,110 Ом, Xт = 0,105 · 10,5² / 16 = 0,724 Ом, I(3)к = 10,5 / (√3 · 0,834) ≈ 7,27 кА, I(2)к = 0,866 · 7,27 ≈ 6,30 кА.
6. Чувствительность: kч = 6300 / 1700 ≈ 3,7 ≥ 1,5.
7. Выдержка 0,2 с.
8. Если по правилу Методических указаний ЭСТРА принять ток ЛЗШ равным уставке МТЗ ввода 1,2 / 0,95 · 1437 ≈ 1815 А (СТО ФСК, ф. 6.5-4), kч = 6300 / 1815 ≈ 3,5. Расчет упрощенный: сопротивление трансформатора взято без учета регулирования напряжения.

При задании уставки в терминале учитывают, от чего пускается ступень. В МКЗП-МИКРО 2.0 пуск ЛЗШ формируется по схеме «ИЛИ»: от собственного токового органа и от пуска ступеней МТЗ-2, МТЗ-3 и МТЗ-4, выбранных ключами В118, В119 и В120, заводская установка у всех трех «введен» (РЭ, табл. 4.1.42, рис. 4.1.21). Фактический ток пуска равен наименьшей из этих уставок. Если ступень МТЗ ввода настроена ниже тока по условию 1, например как защита от перегрузки, ее ключ пуска ЛЗШ снимают. В ЭСТРА-РЕЛЕ то же касается пуска от защиты от перегрузки (ключ В52).

Где ЛЗШ не работает или работает неправильно

Логика защиты опирается на две предпосылки: каждое отходящее присоединение умеет сообщить о КЗ, а ток к шинам идет только от ввода. Нарушение любой из них дает отказ или излишнее срабатывание.

Присоединения без сигнала блокировки

ТСН, ТН и трансформаторы, подключенные к шинам через предохранители, сигнал блокировки не передают. КЗ за таким присоединением ЛЗШ ввода примет за КЗ на шинах, если ток через ввод превысит ее уставку. Проверяют два случая.

При КЗ за ТСН на стороне 0,4 кВ ток мал. Для ТСН 100 кВА с uк = 4,5 % ток на стороне 10 кВ не превышает 5,5 / 0,045 ≈ 122 А, это в 14 раз меньше уставки из примера.

При КЗ на выводах высшего напряжения за предохранителем ток близок к току КЗ на шинах, и ступень пускается. Выдержку ЛЗШ сравнивают со временем отключения предохранителя по его времятоковой характеристике. Если предохранитель не отключает КЗ раньше с запасом, на присоединение ставят токовое реле с контактом в цепи блокировки, подключают ТСН до вводного выключателя или увеличивают выдержку ЛЗШ, выходя за диапазон методики ФСК.

Подпитка от двигателей и генерации

При КЗ на шинах синхронные и асинхронные двигатели отдают ток к месту повреждения. Если ток подпитки превышает уставку пускового органа линии, линия передает сигнал блокировки. ЛЗШ ввода не сработает, и КЗ на шинах отключит МТЗ ввода с полной выдержкой. Уставку пускового органа, который формирует сигнал блокировки на присоединении с двигателем, отстраивают от тока подпитки при КЗ на шинах. Влияние двигательной нагрузки на чувствительность защит разобрано в статье про дальнее резервирование линий с двигательной нагрузкой.

При подпитки КЗ от двигателей, генерации или связи с другой подстанцией на отходящих линиях ток к КЗ на шинах идет с нескольких сторон, защиты этих линий его видят и блокируют ЛЗШ. Для таких шин применяют ДЗШ или направленную логику блокировки (см. ниже).

Рисунок 4. КЗ на шинах секции 6 кВ с двигательной линией. Ток КЗ подходит к месту повреждения с двух сторон: от ввода и от двигателя через двигательную линию. Пусковой орган двигательной линии срабатывает от тока подпитки и посылает сигнал блокировки на ввод, ЛЗШ ввода заблокирована.

Параллельная работа трансформаторов при включенном СВ

Если оба ввода включены и СВ замкнут, КЗ на шинах I секции питается с двух сторон: от ввода I секции и от ввода II секции через СВ. В типовой схеме ЭСТРА защита СВ блокирует ЛЗШ вводов, а сам блокируется только пусковыми органами линий. Линии не пускаются, и первой срабатывает ЛЗШ СВ. После отключения СВ ток через него пропадает, блокировка ввода I секции снимается, и выдержка его ЛЗШ отсчитывается заново (РЭ МКЗП-МИКРО 2.0, рис. 4.1.21). Секция отключается селективно, но каскадом: не раньше чем через две выдержки ЛЗШ плюс время отключения СВ, то есть больше 0,4 с при заводских уставках.

Без сигнала от СВ на ввода при КЗ на одной секции сработали бы ЛЗШ обоих вводов, и РП потерял бы питание целиком. Если каскадное время для объекта недопустимо, для шин применяют ДЗШ или направленную логику блокировки, как при нескольких источниках питания.

Встречно-направленная ЛЗШ

Для шин с несколькими источниками применяют направленную логику. Каждое присоединение с возможной подпиткой получает орган направления мощности. Сигнал блокировки выдает только присоединение, через которое ток КЗ уходит от шин в сеть, то есть КЗ находится за ним. Присоединение, через которое ток идет к шинам, блокировку не выдает. Принцип обмена блокирующими сигналами с контролем направления мощности для сетей с двусторонним питанием описан у Шнеерсона (с. 212–214), алгоритм встречно-направленной ЛЗШ разобран в статье Н. Гринева (Новости ЭлектроТехники, 2006, № 4).

Граница метода в органе направления мощности. При КЗ на шинах или рядом с ними напряжение близко к нулю, и направление определяют по запомненному напряжению. В МКЗП-МИКРО 2.0 запоминаются последние пять периодов напряжения, а определение угла блокируется при линейном напряжении менее 30 В и фазном токе менее 1 А во вторичных величинах (Методические указания ЭСТРА, п. 3.4.2).

Бросок тока намагничивания и включение от АВР

Когда СВ включается от АВР на обесточенную секцию, через него проходят броски тока намагничивания трансформаторов и токи самозапуска двигателей. Если их сумма превысит уставку МТЗ СВ, а каждая линия в отдельности не пустится, ЛЗШ отключит СВ через 0,2 с, и АВР окажется неуспешным.

Для ускорения защит при включении от АВР на подстанциях, где в нагрузке преобладают двигатели и понижающие трансформаторы, Шабад рекомендует выдержку не менее 0,5 с из-за бросков пусковых токов и токов намагничивания (с. 300–301). Для ЛЗШ СВ проверяют тот же режим: ток ЛЗШ должен быть выше тока включения секции с учетом самозапуска, иначе выдержку ЛЗШ СВ на время после включения увеличивают.

ЛЗШ, АВР и АПВ шин

После отключения ввода от ЛЗШ напряжение на секции исчезает, и срабатывает пусковой орган напряжения АВР. В МКЗП-МИКРО 2.0 он блокируется при неисправности цепей напряжения, срабатывании пусковых органов МТЗ и отсутствии напряжения на соседней секции (РЭ, п. 4.2.1, рис. 4.2.2). Блокировка по пуску МТЗ действует, пока есть ток КЗ. После отключения ввода тока нет, и через выдержку «Тср» (заводская 1 с, табл. 4.2.2) АВР включит СВ на поврежденную секцию. Пуск АВР без выдержки предусмотрен при отключении ввода ступенями МТЗ-3 и МТЗ-4, ЛЗШ в этот перечень не входит (п. 4.2.1).

ПУЭ такое действие допускают. Устройство АВР, как правило, должно действовать при исчезновении напряжения на шинах по любой причине, в том числе при КЗ на этих шинах, если нет АПВ шин (п. 3.3.31). Пункт 3.3.42 рекомендует сочетать АВР и АПВ: АВР при внутренних повреждениях рабочего источника, АПВ при прочих повреждениях. При возможном включении на КЗ предусматривают ускорение защиты включаемого выключателя с мерами против отключения от бросков тока включения (п. 3.3.40).

ЛЗШ и УРОВ

При отказе выключателя поврежденной линии ее пусковой орган продолжает видеть ток, и сигнал блокировки на вводе не снимается. ЛЗШ ввода не работает, и КЗ отключает МТЗ ввода с полной выдержкой.

Это время сокращает устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) линии с действием на ввод и СВ секции. В РУ 6–35 кВ УРОВ допускается выполнять как действие защиты присоединения с дополнительной выдержкой на отключение питающих присоединений (НТП ПС, п. 12.12.4). Время УРОВ методика ФСК складывает из времени отключения выключателя, времени возврата защиты, погрешности реле времени и запаса 0,1 с (п. 6.20.4), Методические указания ЭСТРА принимают 0,2 с (пп. 3.5.5–3.5.6). Шнеерсон предлагает другой путь: блокировку вышестоящей защиты автоматически снимать при отказе выключателя нижестоящей (с. 186).

ЛЗШ, дифференциальная и дуговая защита шин

Неполная ДЗШ видит только сумму токов питающих элементов, и КЗ в начале отходящей линии для нее выглядит так же, как КЗ на шинах. Ее выполняют в две ступени, отсечкой и МТЗ с выдержкой, ток отстраивают от суммарной нагрузки линий (Байтер И. И., Богданова Н. А., с. 15–17). Полная ДЗШ работает при любом числе источников, для КРУЭ 35 кВ НТП ПС ее требует (п. 12.8.3).

ЛЗШ и ЗДЗ работают по разным принципам и дополняют друг друга. ЗДЗ реагирует на свет дуги в любом отсеке ячейки, ее время срабатывания до 0,1 с (Шабад М. А., с. 295). ЛЗШ реагирует на ток и не зависит от того, есть ли открытая дуга. НТП ПС требует обе защиты на каждой секции РУ 6–35 кВ (п. 12.15.3). Датчики дуговой защиты подключают к отдельным устройствам МИКО-ДЗ или к терминалам МКЗП-МИКРО 2.0 с индексом -ДЗ.

Повреждение в кабельном отсеке ввода со стороны питающего кабеля от ТТ ввода в зону ЛЗШ не попадает. В альбоме РП на камерах КРУ года такое КЗ отключает дуговая защита с действием на вышестоящие выключатели.

ЛЗШ в устройствах ЭСТРА

Источники: РЭ МКЗП-МИКРО 2.0 v1.19, п. 4.1.13; РЭ ЭСТРА-РЕЛЕ v1.15, п. 4.1.5; РЭ ЭСТРА-ПС v1.15, п. 4.1.12; РЭ ЭСТРА-ДЗТ v1.09, п. 4.1.8; Методические указания ЭСТРА, п. 2.7.

Терминалу ввода и СВ нужны свободные дискретные входы под сигналы блокировки, терминалу линии свободный выход под «Пуск МТЗ». Исполнения МКЗП-МИКРО 2.0 имеют от 4 до 25 входов и от 4 до 16 выходов (РЭ, табл. 2.7–2.8). О работе исполнений -ДШ подробнее в статье про дешунтирование в РЗА.

Рисунок 5. Функциональная логика ЛЗШ в терминале МКЗП-МИКРО 2.0

Логическая защита трансформатора (ЛЗТ)

Логическая защита трансформатора работает как ЛЗШ и предназначена для КЗ в понижающих трансформаторах как альтернатива дифференциальной защите. В ЭСТРА-ДЗТ она срабатывает при пуске МТЗ или собственного пускового органа и отсутствии сигнала пуска МТЗ стороны низшего напряжения на входе «ДВ ЛЗТ» (РЭ, п. 4.1.9). При КЗ внутри трансформатора защита стороны НН не пускается, и трансформатор отключается с выдержкой ЛЗТ. В ЭСТРА-ПС ЛЗТ пускается от направленных ступеней МТЗ-1+, МТЗ-2+ и собственного токового органа 5–20 000 А в первичных величинах, заводская выдержка 100 А (РЭ, п. 4.1.13).

Как проверить ЛЗШ

Логику терминала проверяют по методике ЭСТРА (Обслуживание и проверка устройств серий МКЗП и ЭСТРА-х, п. 3.2.16):

1. Ввести ЛЗШ, задать уставки по току и времени, тип схемы «Параллельная».
2. Вход «ДВ ЛЗШ1» перевести в «Всегда 0» и плавно поднимать ток до срабатывания ЛЗШ.
3. Вход перевести в «Всегда 1» и убедиться, что при токе выше уставки отключения нет.

Цепи между ячейками проверяют при наладке поочередно. На каждой отходящей линии имитируют пуск МТЗ и контролируют появление блокировки на вводе и СВ своей секции, на СВ контролируют блокировку обоих вводов. Отключают автомат шинки ЛЗШ и проверяют сигнал контроля напряжения. Для последовательной схемы размыкают цепь на каждой ячейке и проверяют появление «Неиспр ЛЗШ».

МКЗП-МИКРО 2.0 хранит две независимые группы уставок по всем защитам и автоматике, параметры ЛЗШ находятся в меню каждой из них (РЭ, табл. 4.1.43). Группу выбирают программно, по дискретному входу «Уставки 2», по телеуправлению или комбинированно, работу второй группы показывает светодиод «Уставки 2» (п. 4.7, табл. 4.7.1–4.7.2). ЛЗШ проверяют в обеих группах: если во второй группе она не введена, после переключения КЗ на шинах отключит МТЗ ввода с полной выдержкой.

Частые вопросы

Что такое ЛЗШ в релейной защите?

Логическая защита шин: ступень токовой защиты ввода и СВ, которая отключает КЗ на шинах 6–10 кВ с выдержкой 0,1–0,2 с. При КЗ на отходящей линии ее блокирует сигнал пуска МТЗ этой линии.

Какую выдержку времени ставить на ЛЗШ?

По методике ФСК от 0,1 до 0,2 с в зависимости от тока КЗ на шинах. Заводская уставка МКЗП-МИКРО 2.0, ЭСТРА-РЕЛЕ, ЭСТРА-ПС и ЭСТРА-ДЗТ 0,2 с, сокращать ее имеет смысл после проверки времени передачи сигнала блокировки на объекте.

Как выбрать ток срабатывания ЛЗШ?

Проще всего принять ток МТЗ ввода, как предлагают Методические указания ЭСТРА. Затем проверяют отстройку от нагрузки с самозапуском, согласование с пусковыми органами линий и СВ с коэффициентом 1,2 / kток.распр и kч не меньше 1,5 при двухфазном КЗ на шинах.

Какая схема ЛЗШ надежнее, параллельная или последовательная?

Последовательная контролирует обрыв цепи, но при обрыве ЛЗШ выводится из работы. Параллельная проще в эксплуатации, ее слабое место частично закрывают контролем напряжения на шинке и сигналом «Неиспр ЛЗШ». Обрыв провода к отдельной ячейке они не выявляют.

Обязательна ли ЛЗШ в РУ 6–10 кВ?

Для новых и реконструируемых подстанций ПАО «ФСК ЕЭС» 35–750 кВ НТП ПС требует ЛЗШ на каждой секции РУ 6–35 кВ. ПУЭ ее не требуют, для РП и ТП распределительных сетей решение принимают в проекте.

Чем ЛЗШ отличается от дифференциальной защиты шин?

ДЗШ сравнивает токи всех присоединений, работает без выдержки при любом числе источников и требует ТТ на каждом присоединении. ЛЗШ обходится имеющимися ТТ и терминалами, но работает с выдержкой, а при подпитке места КЗ через отходящие линии ей нужна направленная логика.

Нужно ли блокировать АВР при срабатывании ЛЗШ?

ПУЭ допускают действие АВР при КЗ на шинах, если нет АПВ шин, с ускорением защиты включаемого выключателя (пп. 3.3.31, 3.3.40).

Можно ли оставить на вводе и СВ только ЛЗШ, без МТЗ?

Не следует. МТЗ ввода резервирует защиты отходящих линий и срабатывает там, где ЛЗШ не действует, а на СВ ПУЭ требуют двухступенчатую токовую защиту. ЛЗШ добавляют к ним как быструю ступень.

Работает ли ЛЗШ при двигательной нагрузке?

Работает, если пусковые органы двигательных линий отстроены от тока подпитки при КЗ на шинах. При крупных синхронных двигателях или генерации на линиях нужна направленная ЛЗШ или ДЗШ.

Примечание. Статья носит ознакомительный характер. Формулы, коэффициенты и пример расчета не заменяют проект и расчет уставок для конкретного объекта. Уставки ЛЗШ выбирают квалифицированные специалисты по исходным данным объекта, действующим нормативным документам и руководствам по эксплуатации устройств. Порядок расчета защит распределительных сетей приведен в Методических указаниях по расчету и выбору уставок защит распределительных сетей 6–35 кВ (НГТУ, НПП «ЭСТРА», 2026).

Источники

1. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., перераб. и доп. Гл. 3.2 «Релейная защита», гл. 3.3 «Автоматика и телемеханика». — М.: Энергоатомиздат.
2. СТО 56947007-29.240.10.248-2017. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35–750 кВ (НТП ПС). ПАО «ФСК ЕЭС», 2017.
3. СТО 56947007-29.120.70.305-2020. Методические указания для выбора параметров настройки и срабатывания микропроцессорных устройств РЗА оборудования 6–35 кВ объектов ЕНЭС. ПАО «ФСК ЕЭС», 2020.
4. Приказ Минэнерго России от 15.01.2024 № 6 «Об утверждении Методических указаний по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35–750 кВ» (ред. от 06.07.2026).
5. Глазырин В. Е., Фролова Е. И., Суворов А. А. Методические указания по расчету и выбору уставок защит распределительных сетей 6–35 кВ. 2-е изд. — Новосибирск: НГТУ, НПП «ЭСТРА», 2026.
6. Руководство по эксплуатации МКЗП-МИКРО 2.0. Версия 1.19. НПП «ЭСТРА», 2026.
7. Руководство по эксплуатации ЭСТРА-РЕЛЕ, ЭСТРА-РЕЛЕ.Д. Версия 1.15. НПП «ЭСТРА», 2026.
8. Руководство по эксплуатации ЭСТРА-ПС, ЭСТРА-ПС-1. Версия 1.15. НПП «ЭСТРА», 2026.
9. Руководство по эксплуатации ЭСТРА-ДЗТ. Версия 1.09. НПП «ЭСТРА».
10. Обслуживание и проверка устройств серий МКЗП и ЭСТРА-х. НПП «ЭСТРА».
11. Принципиальные схемы РЗА РП с одной секционированной системой шин на камерах КРУ с терминалами МКЗП-М3, МКЗП-М2 и выключателями VF-12. НПП «ЭСТРА», 2021.
12. Принципиальные схемы РЗА РП с двумя секциями шин на камерах КСО с терминалами МКЗП-М1.1, МКЗП-МИКРО 2.0Д и выключателями ВВУ-СЭЩ. НПП «ЭСТРА», 2022.
13. Принципиальные схемы РЗА РП с секционированной системой шин на камерах КСО с терминалами МКЗП-М1 и выключателями BB/TEL. НПП «ЭСТРА», 2020.
14. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. 4-е изд., перераб. и доп. — СПб.: ПЭИПК, 2003. — 350 с.
15. Шнеерсон Э. М. Цифровая релейная защита. — М.: Энергоатомиздат, 2007.
16. Байтер И. И., Богданова Н. А. Защита шин 6–10 кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — (Библиотека электромонтера).
17. Гринев Н. Алгоритм встречно-направленной логической защиты шин // Новости ЭлектроТехники. 2006. № 4(40).