Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.

«,,

или

Пуск вч-

передатчика

а)

МОЛ-

ИЛИ

Подготовка

•»-

цепи

отключения

Рис.

14.7. Пусковые органы ВЧЗ при действии ее в режиме сравнения направле-

ния мощности:

а - пуск ВЧ-передатчика; б

—

подготовка цепи отключения

па К511. Это обеспечило существенное повышение быстродей-

ствия и чувствительности РЗ по сравнению с параметрами РЗ

на электромеханических реле.

Реализация фильтров симметричных составляющих и ча-

стотных фильтров, а также измерительных органов на ОУ обес-

печила резкое уменьшение потребления токовых цепей и це-

пей напряжения ВЧЗ.

Для повышения быстродействия ВЧЗ имеет тиристорные

блоки, воздействующие на ЭО выключателей, а для повыше-

ния надежности функционирования ВЧЗ снабжена устройства-

ми непрерывного и тестового контроля. Устройство непре-

рывного контроля сигнализирует о неисправности отдельных

элементов и узлов. Устройство тестового контроля позволяет

производить проверку ВЧЗ без переключений и подсоедине-

ний к ряду зажимов панели с минимальной затратой времени.

Для организации канала связи используются приемопере-

датчики типа АВЗК-80, обеспечивающие передачу блокирую-

щих ВЧ-сигналов по фазе ЛЭП, и аппаратура автоматического

контроля каналов типа АК-80.

При полнофазном режиме работы ЛЭП ВЧЗ используется

в режиме направленной ВЧЗ. Поскольку направленная ВЧЗ

не обеспечивает четкого действия при КЗ в цикле ОАПВ,

предусмотрен перевод ее в режим ДФЗ на время работы ЛЭП

двумя фазами.

В схеме ВЧЗ при действии ее в режиме сравнения направ-

ления мощности СНМ ОП используются следующие пусковые

органы

(рис.

14.7):

напряжения ОП (7

, осуществляющий пуск ВЧ-передатчика

при возникновении несимметрии;

ОНМ ОП двустороннего действия М

, осуществляющий

пуск ВЧ-передатчика (блокировку ВЧЗ) по цепи М

2бл

при на-

«1

Рис.

14.8. Схема и диаграмма,

поясняющие электрическое

смещение точки подключе-

ния реле М.

20Т

правлении перетока мощности ОП от защищаемой ЛЭП к ши-

нам подстанции и подготовку цепи отключения по цепи

20т

при направлении потока мощности ОП от шин в защищаемую

ЛЭП;

реле сопротивления, замыкающее цепь отключения при

трехфазном КЗ на защищаемой ЛЭП.

Взаимодействие перечисленных выше пусковых органов,

логических элементов и ВЧ-приемопередатчика обеспечивает

действие ВЧЗ на отключение при повреждении защищаемой

ЛЭП и блокировку ВЧЗ (предотвращение ее срабатывания)

при внешних КЗ.

Для повышения чувствительности ВЧЗ по напряжению при

питании длинных ЛЭП от шин мощных подстанций или

электростанций предусмотрена возможность электрического

смещения точки подключения реле М

20Т

от шин на защищае-

мую ЛЭП на величину 2

. При этом к реле М

2бл

подводится

напряжение начала защищаемой ЛЭП [/

, а к реле М.

+ 1

(рис. 14.8).

Для обеспечения правильной работы ВЧЗ при КЗ вне защи-

щаемой ЛЭП (см. рис. 14.4) реле М

содержит устройство ком-

пенсации емкостных токов (УКЕТ). Степень компенсации из-

меняется в зависимости от режима работы защищаемой ЛЭП:

в нормальном режиме уставка проводимости УКЕТ реле М

(Мгбл

20т

) равна половине емкостной проводимости ЛЭП,

при отключении ЛЭП с двух сторон -

1,2-1,4

полной емкостной

проводимости ЛЭП.

На время цикла ОАПВ ВЧЗ переводится в режим сравнения

токов фаз по концам защищаемой ЛЭП при постоянной цир-

куляции токов ВЧ. Для срабатывания ВЧЗ при этом достаточ-

532

20Т ^2 "*"

но появления одной паузы в ВЧ-сигнале длительностью бо-

лее

мс (-72° для промышленной частоты).

После окончания цикла ОАПВ осуществляется возврат к

режиму СНМ. Этот возврат производится либо при работе ЛЭП

тремя фазами с обеих сторон, либо когда она уже отключена

после неуспешного ОАПВ.

14.4.

ВЫПОЛНЕНИЕ РЗ НА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧАХ 500-1150 кВ

Кроме основной быстродействующей ВЧЗ типа ПДЭ-2003

на ЛЭП СВН используются ступенчатые МТЗ НП от КЗ на зем-

лю и ДЗ от междуфазных КЗ. Вторая и третья ступени ДЗ долж-

ны иметь характеристику срабатывания в виде четырехуголь-

ника. ЧЭАЗ выпускает для ЛЭП СВН в качестве комплекта

резервной РЗ (дистанционной и токовой НП) панели типов

ПДЭ-2001 и ПДЭ-2002.

Отказ в действии основной быстродействующей РЗ и особен-

но одновременный отказ в работе основной и резервной РЗ

могут привести к нарушению устойчивости электропередачи

и вызвать тяжелую аварию системного значения, поэтому РЗ

дальних электропередач должна обладать особенно высокой

надежностью действия. Для этого помимо повышенной надеж-

ности самих устройств РЗ, применяемых на дальних электро-

передачах, необходимо выполнить два условия: 1) предусмот-

реть разделение токовых цепей и оперативных цепей основной

и резервной РЗ так, чтобы неисправность любого элемента од-

ной РЗ не могла привести к отказу в действии другой; 2) обес-

печить при отказе основной РЗ работу резервной РЗ с выдерж-

кой времени, гарантирующей сохранение устойчивости элект-

ропередачи. Второе условие можно выполнить передачей раз-

решающего или отключающего сигнала при действии I ступе-

ни резервной РЗ на одном из концов поврежденной ЛЭП на

ее противоположный конец.

Вторым вариантом, обеспечивающим сохранение устойчиво-

сти при отказе основной РЗ, является установка наряду с ре-

зервной второй основной быстродействующей РЗ. Вызванные

этим удорожание и усложнение РЗ вполне оправданы.

Телеускорение резервных РЗ и телеотключение. На ЛЭП СВН

для ускорения ликвидации повреждений и резервирования

на случай отказа основных быстродействующих РЗ передаются

533

7\у/ Рис. 14.9. Схема цепей телеускорения эа-

*"" | 1 щит и телеотключения поврежденной ЛЭП

У (-/-I *-А

РЗ

РЗпщ №

*^у~1

г—

—

го

1 1

отключающие команды на противоположный конец защищае-

мой ЛЭП. Применяется два типа подобных команд: путем

ускорения соответствующих резервных ступеней РЗ, действую-

щих обычно с выдержками времени - телеускорение

(ТУ);

путем непосредственного (без дополнительного контро-

ля) отключения трех фаз защищаемой ЛЭП - телеотклю-

чение (ТО).

Применяется телеускорение: третьей ступени РЗ от КЗ на

землю (с действием через ОАПВ) от схемы ОАПВ противополож-

ного конца ЛЭП в случае поступления в схему ОАПВ сигнала

от сработавших быстродействующих РЗ на отключение ЛЗП

с последующим действием ОАПВ ТУ1; третьей ступени РЗ от

КЗ на землю и второй ступени дистанционной РЗ ДЗц с дейст-

вием их на отключение трех фаз защищаемой ЛЭП при поступ-

лении сигнала ТУ от реле, действующих на отключение выклю-

чателей всех фаз противоположного конца ЛЭП ТУ2 (рис. 14.9).

Телеотключение ТО воздействует на отключение всех фаз

защищаемой ЛЭП с запретом действия ТАПВ в случае сраба-

тывания на противоположном конце УРОВ или устройств проти-

воаварийной автоматики (ПА).

Для передачи команд ТО и ТУ в РЗ и ПА ЛЭП СВН промыш-

ленностью выпускается комплекс аппаратуры АНКА-АВПА

в двух модификациях, обеспечивающих передачу 4 и 14 сиг-

налов. Передача команд осуществляется по высокочастотному

каналу связи. Минимальное время передачи одной команды

с момента подачи управляющего сигнала на вход передатчика

до момента срабатывания выходного реле приемника не пре-

вышает 20 мс.

Вопросы для самопроверки

Какие особенности линий сверхвысокого напряжения сле-

дует учитывать при выполнении РЗ?

Как влияет продольная компенсация на работу дистан-

ционной защиты?

Глава пятнадцатая

ЗАЩИТА ЛИНИЙ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ

15.1.

ЛИНИИ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ

В сетях ПО и отчасти 220 кВ (а ранее в сетях 6-10 кВ) широ-

кое распространение получили ЛЭП с ответвлениями, питаю-

щими понижающие подстанции (рис. 15.1). Подключение таких

подстанций к магистральным ЛЭП может выполняться с вы-

ключателями на стороне высшего напряжения (рис. 15.1, а)

или по упрощенным схемам - без выключателей (рис. 15.1, 6").

В последнем случае возможны следующие варианты выполне-

ния РЗ и отключения трансформаторов, подключенных на от-

ветвлениях, в случае их повреждения:

1) защита трансформаторов осуществляется РЗ магистраль-

ной ЛЭП на выключателях линии (5А и

(ХВ.

этом случае транс-

форматор Т подключается к ЛЭП наглухо

(рис.

15.1,

б);

2) защита трансформатора на ответвлении в распределитель-

ных сетях 6-35 кВ выполняется с помощью плавких предохра-

нителей П (рис.

15.1,

в);

3) на трансформаторе ответвления устанавливается РЗ С

от внутренних повреждений, которая действует на включение

специального автоматического разъединителя (^Ы, называе-

мого короткозамыкателем (рис. 15.1, г). При повреждении в

трансформаторе его РЗ включает короткозамыкатель (2Ы,

который устраивает КЗ (одно- или двухфазное в сети с изоли-

рованной нейтралью), на это КЗ реагирует РЗ магистральной

ЛЭП Ш, отключающая выключатели (?А и (Ш. После отклю-

чения ЛЭП работает отделитель (Э.К, отключающий поврежден-

ный трансформатор, и затем ЛЭП

У/1

включается в работу дей-

ствием АПВ;

4) как и в предыдущем случае, на трансформаторе устанавли-

вается РЗ С. При повреждении в трансформаторе она срабаты-

535

вА

В А РЗ

РЗ В А РЗ РЗ в

-1

I 1т:Т ов* I ал А\ ов*

ЛВР

Рис. 15.1. Схемы ЛЭП с ответвлениями

вает и посылает по специальным каналам команды на отклю-

чение выключателей (М и 0В ЛЭП Ш, питающей подстанцию

на ответвлении (рис.

15.1,

д). Этот способ позволяет быстрее

отключать поврежденный трансформатор и упрощает его си-

ловую часть. К его недостаткам следует отнести: дорогой канал

связи, усложнение РЗ за счет дополнительной схемы передачи

отключающего импульса, возможность повреждения канала,

при котором трансформаторы остаются без РЗ. Поэтому данный

способ применяется, когда требуется убыстрение действия РЗ

трансформаторов, и обычно в сочетании с короткозамыка-

телем.

Наибольшее распространение на практике получили пер-

вые три способа. Подключение ответвлениями применяется

как на одиночных, так и на параллельных ЛЭП. В последнем

случае трансформаторы, подключенные к разным ЛЭП, рабо-

тают раздельно на стороне НН (рис.

15.1,

е). При отключении

одной из ЛЭП или трансформатора с помощью АВР включает-

ся секционный выключатель @3.

536

Осуществление РЗ ЛЭП с ответвлениями, питающими мощ-

ные трансформаторы, и особенно при наличии со стороны от-

ветвления источников питания, наталкивается на некоторые

трудности в части обеспечения селективности, быстродей-

ствия и чувствительности.

Защиты линии с ответвлениями оснащаются обычными,

рассмотренными выше, линейными защитами. Но при их при-

менении необходимо учитывать особенности, обусловленные

наличием ответвлений.

15.2.

ТОКОВЫЕ И ДИСТАНЦИОННЫЕ РЗ

СО СТУПЕНЧАТОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Токовые ступенчатые РЗ, реагирующие на ток фазы. На ли-

ниях с ответвлениями такие РЗ устанавливаются на питающих

концах ЛЭП (рис. 15.2). Для обеспечения селективности ток

срабатывания быстродействующей ступени РЗ (отсечка с

0) отстраивается не только от КЗ за пределами защищаемой

ЛЭП (точки К1 и К2), но также и от КЗ за трансформатором от-

ветвления в точке КЗ (рис. 15.2):

= (1,2-1,3)4,

(15.1)

где

- ток КЗ в точке КЗ: этот ток имеет максимальное

значение при отключении ЛЭП на противоположном конце.

При большой мощности трансформатора ответвления ток /

к тах

может оказаться больше, чем ток при КЗ в точках К2 или К1,

что приведет к уменьшению зоны отсечки.

С учетом конкретных условий может допускаться неселек-

тивное действие первой ступени РЗ при КЗ в трансформаторе

Рис. 15.2. Токовые и дистанционные

РЗ на ЛЭП с ответвлениями

00В

л,

ал

Й0Й

й% ее 1

537

ответвления, которое должно исправляться с помощью АПВ

следующим образом. При КЗ в трансформаторе ЛЭП и транс-

форматор отключаются одновременно. Затем после автомати-

ческого отключения отделителя (рис. 15.1,г, е) ЛЭП включает-

ся от АПВ. Селективность второй и третьей ступеней РЗ на ПС

А и В ЛЭП при КЗ на ответвлении обеспечивается согласова-

нием выдержек времени этих ступеней РЗ и РЗ трансформато-

ра ответвления. Третья ступень РЗ ЛЭП должна резервировать

отказ выключателя ()С и МТЗ трансформатора ответвления.

При маломощных трансформаторах это требование часто не

удается осуществить. При наличии питания на ответвлении

РЗ ЛЭП следует выполнять направленными.

Токи срабатывания МТЗ должны также отстраиваться от

бросков намагничивающих токов всех трансформаторов, под-

ключенных к ЛЭП, при включении линии от АПВ или вручную

и от токов самозапуска электродвигателей, подключенных

к этим трансформаторам.

Токовые защиты нулевой последовательности. По условию

селективности зоны II и III РЗ ЛЭП должны согласовываться

с РЗ трансформатора ответвления по времени, а зона I РЗ ЛЭП

должна отстраиваться от КЗ за трансформатором, если при этом

в ЛЭП АВ появляются токи НП. На чувствительность линей-

ных РЗ НП (Л и В) оказывает влияние состояние нейтрали

трансформаторов, подключенных к ответвлению (рис. 15.2).

Если нейтраль не заземлена, ток 31

ок

, проходящий в месте КЗ

(точка К4), распределяется между концами ЛЭП.

При заземлении нейтрали N и КЗ в точке К4 часть тока 3/

ок

замыкается через нейтраль ответвления, вследствие чего то-

ки 31

оА

и 31

оВ

на концах ЛЭП уменьшаются. Степень уменьше-

ния зависит от соотношения параметров сети, ЛЭП и транс-

форматора ответвления.

Дистанционные защиты (ДЗ). По соображениям селективно-

сти первая зона ДЗ отстраивается от КЗ за трансформатором

ответвления (точка КЗ на рис. 15.2), а вторая и третья - согла-

суются по времени с соответствующими РЗ трансформатора

ответвления.

15.3.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ

Поперечная направленная дифференциальная РЗ может

устанавливаться на параллельных ЛЭП с ответвлениями, но

при этом необходимо учитывать два обстоятельства:

1) наличие ответвлений нарушает равенство токов в парал-

лельных ЛЭП Ш и

ХУ2

в нормальном режиме;

(рис. 15.3, а),

при этом в реле появляется ток

*р

-*1 ~*2

*0ТВ1

—

*ОТВ2>

(.*-'.^)

2) при КЗ за трансформатором ответвления РЗ приходит в

действие, стремясь отключить ЛЭП с поврежденным ответ-

влением, что следует из токораспределения на рис.

15.3,

Для предупреждения неправильного действия поперечной

дифференциальной РЗ в нормальном режиме ее ток срабаты-

вания отстраивается от тока небаланса, обусловленного на-

грузкой ответвлений:

^С.З

—

*ОТ(Л*ОТВ1

—

•'ОТВ2/

(1Э..З)

Для исключения работы РЗ во втором случае, при КЗ на от-

ветвлении, необходимо выполнить условие:

*с.з

^отсСцс

—

^2К/> 1»->.4)

где /

1К

и /

2К

- токи КЗ, проходящие по

У/1

У/2

в месте установ-

ки РЗ при КЗ в точке КЗ за одним из трансформаторов ответ-

вления.

При наличии источников питания на ответвлениях появля-

ется возможность неправильной работы поперечной диффе-

ренциальной РЗ при КЗ вне параллельных ЛЭП, в чем можно

убедиться из рассмотрения токораспределения в У71 и У/2.

Исключение этого недостатка возможно только отстройкой

тока срабатывания РЗ.

Продольная дифференциальная защита. На ЛЭП с ответ-

влением эта РЗ может неправильно действовать при КЗ за

трансформатором ответвления (в точке КЗ на рис. 15.4).

Для исключения неправильной работы РЗ ток срабатывания

дифференциальных реле должен быть больше тока в них при

КЗ в точке КЗ, т. е. 7

С-3

> 1^

. Это условие можно выполнить

только при маломощном трансформаторе ответвления.

539

Рис.

15.4. Продольная дифферен-

циальная РЗ на ЛЭП с ответвле-

нием

Рис.

15.3. Направленная поперечная дифференциальная РЗ параллельных ЛЭП

с ответвлениями

В эксплуатации применяются схемы РЗ с блокирующими

реле (РС и тока НП), контакты которых, соединенные парал-

лельно, включены последовательно с контактом реле продоль-

ной дифференциальной защиты. Блокирующие реле, отстро-

енные от КЗ за трансформатором ответвления по принципу

действия - токовое реле НП (при КЗ за трансформатором то-

ки НП в сети высокого напряжения не протекают) или устав-

кой срабатывания РС, предотвращают отключение ЛЭП с пи-

тающих сторон при повреждении за трансформатором. Устав-

ки блокирующих реле должны обеспечивать их надежное сра-

батывание при КЗ на защищаемой ЛЭП.

15.4.

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЗАЩИТЫ

Дифференциально-фазная защита. На ЛЭП с ответвлением

ВЧЗ,

основанная на сравнении фаз токов 1

1д

по концам ЛЭП

(рис.

15.5,

а, б), может подействовать неправильно при КЗ в

точке КЗ за трансформатором ответвления, поскольку токи

повреждения на обоих концах линии направлены от шин под-

станций.

Неправильное действие РЗ в рассматриваемом случае можно

предотвратить двумя способами: 1) отстройкой пусковых реле,

540