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

Подождите немного. Документ загружается.

КАП

кн1 /а

Рис.

20.16. Схема неполной дифференциальной защиты шин:

—

цепи тока; б

—

цепи оперативного постоянного тока

При КЗ за реактором одной из отходящих ЛЭП (К

) в реле

ДЗШ будет проходить ток, равный сумме тока КЗ /

и тока на-

грузки остальных, неповрежденных ЛЭП данной секции /

Для предотвращения срабатывания первой ступени ДЗШ в

этом случае ее ток срабатывания выбирается по следующему

выражению:

•"сз

—

*отс'*к "*" ^сзп •'н/!

(20.20)

где

/с

отс

= 1,2; к

ап

- коэффициент нагрузки, учитывающий уве-

личение тока самозапуска электродвигателей при КЗ за реак-

тором, принимается равным 1,2-1,3.

Ток срабатывания первой ступени ДЗШ должен быть также

отстроен от КЗ за ТСН. Ток срабатывания второй ступени ДЗШ

отстраивается от максимального тока нагрузки с учетом само-

запуска электродвигателей:

•'с.з

*отс *сзп •'н'*в-

(20.21)

Первая ступень ДЗШ действует без выдержки времени на

отключение всех источников питания, за исключением генера-

торов, отключение которых осуществляется их МТЗ

(рис.

20.16, 6). Вторая ступень ДЗШ действует с выдержкой вре-

мени, отстроенной от максимальной выдержки времени РЗ

отходящих ЛЭП, на отключение трансформаторов, секционных

и шиносоединительных выключателей. Обычно на второй сту-

пени ДЗШ предусматривается также и вторая выдержка вре-

мени, с которой она действует на отключение генераторов,

подключенных к поврежденной секции шин, если после от-

ключения трансформаторов, секционных и шиносоединитель-

ных выключателей КЗ не устранится. Чувствительность первой

ступени ДЗШ при двухфазном КЗ на шинах подстанции долж-

на быть не менее 1,5, а второй ступени при КЗ реактором - не

менее 1,2.

На рис. 20.16 показан шиносоединительный выключатель,

цепи которого при его наличии должны подключаться к токо-

вым цепям ДЗШ. При этом на время опробования резервной

системы шин через шиносоединительный выключатель его

токовые цепи должны быть отключены от ДЗШ, а в схеме РЗ

должно быть предусмотрено устройство, автоматически выво-

дящее действие ДЗШ на все присоединения, за исключением

шиносоединительного выключателя, аналогично тому, как

это было описано выше для полной ДЗШ.

Если первая ступень неполной ДЗШ не обеспечивает необ-

ходимой чувствительности при КЗ на шинах, может применять-

ся неполная дистанционная ДЗШ. При этом обычно использу-

ется схема с одним РС, цепи напряжения которого переключа-

ются в зависимости от вида КЗ. Уставка срабатывания РС от-

страивается от КЗ за реактором. Пусковые токовые реле ис-

пользуются в качестве второй ступени аналогично рассмот-

ренной выше схеме.

На крупных электростанциях и подстанциях иногда не уда-

ется обеспечить необходимую чувствительность при КЗ за

реакторами ЛЭП. Предложен ряд способов, позволяющих обес-

печить отключение КЗ за реакторами. Так, например, к токо-

вым цепям неполной ДЗШ подключаются ТТ, установленные

на ЛЭП, несущих наибольшую нагрузку. Исключение части

тока нагрузки позволяет повысить чувствительность второй

ступени ДЗШ. При этом для отключения КЗ за реакторами

ЛЭП, ТТ которых оказались подключенными к цепям ДЗШ,

используются специальные МТЗ, установленные на этих ЛЭП.

На наиболее длинных ЛЭП, чувствительность при КЗ в конце

которых неполной ДЗШ неудовлетворительна, используются

специальные МТЗ, также действующие на отключение всех

присоединений соответствующей секции шин. Такая МТЗ мо-

жет выполняться как на отдельных ЛЭП, так и общей на не-

сколько ЛЭП.

762

а)

КТ1

КА1

кТ1 -

ян

КН1 к и

КТ1 I

клз

КАЧ

.КТ2.1

. ктз

ктч г

~>|Н_Н КГ2

-^—о-

—о-

кг*

—о-

, /иг

Отключение

ки.1 кнз *

ТЗ

— кш

^гО*-

О'

+ -"Н К-

»з

КТ2 I

та

2 |_1

В)

в*

Рис.

20.17. Максимальная токовая защита трансформатора с ускорением при

отсутствии тока в отходящих ЛЭП:

—

первичная схема; 6

—

схема цепей оперативного тока

Для быстрого отключения КЗ на шинах 6-10 кВ применяется

также ускорение МТЗ питающего трансформатора при отсут-

ствии пуска РЗ любого из присоединений, отходящих от шин.

Однофазная схема такой РЗ приведена на рис. 20.17. При КЗ

на шинах низшего напряжения подстанции (в точке К1) срабо-

тают токовые реле КА1 МТЗ трансформатора и не сработает

ни одно из токовых реле МТЗ отходящих ЛЭП (КА2, КАЗ, КА4).

При этом после замыкания быстродействующего контакта реле

времени КТ1.1 через остающийся замкнутым контакт КЬ2.1

будет подан "плюс" на обмотку промежуточного реле КЫ,

которое, сработав, подает команду на отключение выключате-

ля трансформатора.

В случае повреждения на одной из отходящих ЛЭП (напри-

мер,

в точке К2) подействуют соответствующие токовые реле

(в рассматриваемом случае КА2) и реле времени КТ2, которое

быстродействующим контактом КТ2.1 замкнет цепь обмотки

промежуточного реле КЬ2. Последнее, сработав, разомкнет

контакт

КЬ2.1,

предотвращая действие МТЗ трансформатора

без выдержки времени.

763

На электростанциях и подстанциях с большим числом от-

ходящих ЛЭП 6-10 кВ, которые питают потребителей, не до-

пускающих длительного снижения напряжения на питающих

шинах, когда не удается выполнить неполную ДЗШ, применя-

ется полная ДЗШ, токовые цепи которой подключаются к ТТ

всех присоединений защищаемой секции. Полная ДЗШ дей-

ствует без выдержки времени.

20.8.

ЗАЩИТА ШИН ТИПА ПДЭ-2006

НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

Чебоксарским электроаппаратным заводом выпускается

ДЗШТ типа ПДЭ-2006 на базе ИМС. Эта ДЗШТ предназначена

для защиты одиночных СШ и ошиновки подстанций 500-750 кВ.

Защита содержит три пофазных ПО, орган непрерывного и тес-

тового контроля исправности РЗ. В отличие от предыдущей

ДЗШТ торможение осуществляется арифметической суммой

токов присоединений:

= /

(20.12), а рабочим током служит

'•

дифференциальный ток 1

(20.11). При использовании выклю-

чателей с двумя ЭО на фазу защита ПДЭ-2006 применима для

схем с числом присоединений до четырех.

Номинальные данные ПДЭ-2006: переменный ток 1 А, 100 В,

50 Гц; напряжение оперативного постоянного тока 220 В, пере-

менного тока схемы контроля 380 В. Характеристики срабаты-

вания ПО представляют собой наклонные прямые (см.

рис.

20.13). Ток срабатывания ПО при отсутствии торможения

0,45-2 А. Коэффициент торможения регулируется плавно в

пределах 0-0,65. Время действия ДЗШТ при двукратном токе

срабатывания не более: 0,025 с - бесконтактный выход; 0,04 с -

контактный выход.

Устройство и параметры защиты ПДЭ-2006 подробно рассмот-

рены в [48].

Вопросы для самопроверки

Как выполняется защита сборных шин при фиксированном

присоединении элементов?

Почему защита сборных шин 10-35 кВ выполняется в двух-

фазном исполнении, а защита шин ПО кВ и выше - в трехфаз-

ном?

764

Как выполняется дифференциальная защита шин при

различных коэффициентах трансформации трансформаторов

тока, установленных на элементах присоединения?

В чем особенности схемы и расчета неполной дифферен-

циальной защиты шин генераторного напряжения?

Глава двадцать первая

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ

И ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

21.1.

НЕОБХОДИМОСТЬ И СПОСОБЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

При ликвидации КЗ отмечаются случаи отказов в действии

РЗ и выключателей. С ними нельзя не считаться, поскольку

отказ РЗ или выключателя означает неотключение КЗ, а следо-

вательно, длительное прохождение токов КЗ и снижение на-

пряжения в сети. Наряду с принятием мер по повышению

надежности действия РЗ и выключателей, особо важное значе-

ние приобретает резервирование отключения КЗ в случае от-

каза выключателя или действующей на него РЗ. Применяются

два способа резервирования: дальнее - осуществляемое РЗ

и выключателями смежных участков, установленными на со-

седних энергообъектах; ближнее - осуществляемое РЗ и

выключателями, установленными на той же подстанции

(электростанции), на которой расположен отказавший элемент

(РЗ или выключатель).

Первый способ резервирования предусматривает, что в зону

действия РЗ смежного участка должен входить не только свой,

но и следующий за ним участок (рис. 21.1). Тогда при отказе РЗ

В или выключателя (^

следующего участка РЗ смежного

участка А приходит в действие и отключает КЗ своим выклю-

чателем ()

Когда ЛЭП оборудуется дифференциальной или ВЧ РЗ,

для целей резервирования предусматривается дополнитель-

ная,

так называемая резервная, РЗ, способная действовать

при КЗ на следующем участке. Одновременно эта же резервная

РЗ действует при отказе основной РЗ своего участка. В ка-

честве резервных РЗ используются МТЗ НП для отключения КЗ

на землю и МТЗ или ДЗ для ликвидации междуфазных КЗ.

765

пел

|—.

1к

пев

О--О

У1

\псс

7-й участок зощитыА

-• К

—-игЬ

I и участок зои/иты В.

Нервируемый защитой к

Уо»а действия защиты

Рис.

21.1. Принцип дальнего резервирования отказа в работе выключателей

илиРЗ с помощью зашит последующего участка сети

Принципиальным преимуществом дальнего резервирования

является его высокая

надежность.

Резервируемые (В) и резер-

вирующие (Л) РЗ и выключатели находятся на разных под-

станциях, и, следовательно, неисправности и неполадки, воз-

никшие на резервируемой подстанции, не могут повлиять на

работу резервирующих устройств. Однако в сложных сетях с

протяженными сильно загруженными ЛЭП при наличии па-

раллельных ветвей и мощных подпиток (например, от источ-

ника 02 на рис. 21.1) резервные РЗ (А на рис. 21.1) оказываются

недостаточно чувствительными даже в тех случаях, когда они

выполняются посредством МТЗ НП и ДЗ. Этот недостаток даль-

него резервирования ограничивает его применение и вынужда-

ет искать другие пути, обеспечивающие большую чувствитель-

ность резервирования. Помимо этого, на линиях с ответвления-

ми при дальнем резервировании подстанции, подключенные

к этим линиям, теряют питание.

Второй способ - ближнее резервирование осуществляется

разными средствами при отказе РЗ или выключателя. Уста-

новленные на каждом присоединении основные и резервные

РЗ взаимно резервируют друг друга. Для повышения эффектив-

носи ближнего резервирования РЗ необходимо, чтобы основ-

ная и резервная РЗ, установленные на одном присоединении,

имели независимые друг от друга измерительные и оператив-

ные цепи, а также независимые источники питания. Кроме

того,

желательно, чтобы основная и резервная РЗ имели раз-

ный принцип действия, реагировали на разные электрические

величины. Такое выполнение основной и резервной РЗ в наи-

большей степени исключает возможность одновременного

766

пев

*П

1к

<?.?

и*

ш-О^,

иггш н^

РИС.

21.2.

Схема сети для пояснения преимуществ использования УРОВ

Рис.

21.3.

Действие УРОВ при КЗ между выключателем и ТТ:

01,

—

выключатели, отключившиеся при КЗ в точке К; 03

—

выключатель,

отключаемый УРОВ

отказа обеих РЗ из-за одной общей причины. Для обеспечения

этих условий применяется подключение основной и резерв-

ной РЗ к разным ТТ (или чаще к разным вторичным обмоткам

одного ТТ), использование двух ТН, двух аккумуляторных ба-

тарей и т. п.

К системе ближнего резервирования относятся также

устройства резервирования в случае отказа вы-

ключателей (УРОВ), которые запускаются РЗ отказавшего

выключателя и действуют на отключение всех выключателей

данной подстанции (электростанции), через которые ток КЗ

подходит к месту повреждения - элементу с отказавшим вы-

ключателем. Так, например, при КЗ на линии

У/1

(рис. 21.2) в

случае отказа выключателя (^1 УРОВ отключит выключатели

(?5,

(56 и (^9, отделяя тем самым место повреждения от непо-

врежденной части электросистемы. В результате без напряже-

ния останется только одна СШ подстанции А. В том же случае

при дальнем резервировании действием резервных РЗ будут

отключены выключатели (?2, @3, вследствие чего полностью

нарушится питание подстанции А.

Недостатком дальнего резервирования является также его

большое время действия, определяемое условиями селектив-

767

ности. В ряде случаев полное время отключения КЗ может

достигать нескольких секунд. Таким образом, ближнее резер-

вирование обеспечивает более быструю и селективную ликви-

дацию повреждений. При этом, как правило, не возникает за-

труднений с обеспечением необходимой чувствительности

пусковых органов.

Кроме резервирования отказа отключения выключателей

УРОВ обеспечивает быстрое отключение повреждений на

участке между выключателем и его ТТ, когда последние уста-

навливаются только с одной стороны выключателя (рис. 21.3).

При КЗ на этом участке, например в точке К, Р

поврежденно-

го присоединения хотя и подействует на отключение выклю-

чателя 01, но не сможет отделить повреждения от шин под-

станции В, РЗ же шин I и II этой подстанции не работает, так

как КЗ в точке К находится вне зоны их действия. Рассмотрен-

ное повреждение может быть ликвидировано действием УРОВ,

которое, будучи запущено, подействует с небольшой выдерж-

кой времени на отключение всех выключателей, обтекаемых

током КЗ.

21.2.

ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ УРОВ

Из назначения УРОВ следует, что при срабатывании оно

должно отключать все присоединения одной секции или си-

стемы шин подстанции или элекростанции. Поэтому ложное

действие УРОВ может вызвать полное или частичное наруше-

ние работы подстанции или электростанции с тяжелыми по-

следствиями для энергосистемы.

Для исключения ложной

работы

схемы УРОВ выполняются

с двумя независимыми друг от друга пусковыми органами.

Одним является РЗ присоединения, а вторым - дополнитель-

ное пусковое устройство, контролирующее наличие КЗ в зоне

действия УРОВ. Второй пусковой орган не позволяет работать

УРОВ при отсутствии КЗ и предупреждает таким образом его

ложную работу из-за неисправности РЗ присоединения или оши-

бочных действий персонала.

Для этой цели к трансформаторам тока рассматриваемой це-

пи обычно подключается трехфазное токовое реле КА1 типа

РТ-40/Р, контролирующее наличие тока КЗ. Когда один сетевой

элемент (ЛЭП, трансформатор) подключен через два выключа-

768

+д

-^г—»•

Отключение

К и. 2

КТ1

К"

б)

^от реле

\дригихг,

единении

Фдгих

присо-

ки.1

•О-

Я2

л?/|

>«4

л'Д'

отключение всех

'—*- присоединений{02,

ИЗ)

а)

Рис. 21.4. Принципиальная схема пуска УРОВ с дополнительным контролем по

току:

—

схема цепей переменного тока; 6

—

схема оперативных цепей

/аг.г КА1 кос г $х к и

кг

О-

КТ1 других . к

*№ присоединении

сн

К1.3-1

+ ^

На отключение

К^^•2

всех

присоединений

а)

КВ!

УАТ -

п-мН

Отключение О

б)

Рис. 21.5. Принципиальная схема пуска УРОВ с использованием реле положе-

ния "Включено"

теля и более, контролирующие токовые реле устанавливаются

в цепи каждого выключателя.

Для предотвращения пуска УРОВ при неисправности реле

или ошибочных дейсвиях персонала (при работе в цепях РЗ

и пр.) разработаны и применяются в эксплуатации две типовые

схемы УРОВ, различающиеся способом предотвращения оши-

бочного пуска УРОВ:

схема с автоматической проверкой исправности выключа-

теля (рис. 21.4);

схема с дублированием пуска от защиты с использованием

реле положения "Включено" выключателя /С@С (рис. 21.5).

769

Первоначально в качестве реле контроля наличия КЗ ис-

пользовались реле напряжения.

Подобные схемы в связи с недостаточной чувствительностью

органов напряжения, а также наличием других недостатков

в проектах не предусматриваются, но еще встречаются в

эксплуатации.

В схеме на рис. 21.4, а дополнительный контроль наличия

тока КЗ в цепи

осуществляется с помощью токового реле КА1.

В рассматриваемой схеме предусмотрена подача повторной

команды контактом КЫ. 1 реле КЫ, срабатывающим при замы-

кании контактов КЬ2.1 выходного промежуточного реле РЗ 1

соответствующего присоединения на отключение контролируе-

мого выключателя (01 на рис. 21.4, б). Благодаря такому вы-

полнению схемы исключается ложное действие УРОВ при слу-

чайном замыкании контактов

КЬ2.1.

Действительно, если при

находящемся в работе выключателе 01 (замкнут контакт КА1)

будет случайно замкнут контакт

КЬ2.1,

сработает промежуточ-

ное реле КЫ и контактом КЫ.2 подаст "плюс" на обмотку ре- >

ле времени КТ. Одновременно другим контактом реле КЫ.1

будет подана команда на отключение выключателя 01. После

отключения выключателя 01 и исчезновении тока в его цепи

разомкнётся контакт КА1 и вернется промежуточное реле

КЫ, чем будет предотвращено ложное срабатывание УРОВ.

Использование этой схемы УРОВ целесообразно в тех случа-

ях, когда ложное отключение УРОВ одного какого-либо эле-

мента не ведет к тяжелым последствиям и может быть восста-

новлено АПВ этого присоединения.

Вариант схемы с дублированным пуском от РЗ и использова-

ние реле положения "Включено" выключателя КОС приве-

ден на рис. 21.5. В схеме также предусмотрен контроль наличия

тока в цепи соответствующего выключателя (реле КА1). Пуск

реле времени КТ в рассматриваемой схеме осуществляется по

цепочке из контактов трех реле (рис.

21.5,

а):

выходного проме-

жуточного реле РЗ соответствующего присоединения КЬ2.1

(см.

рис. 21.4), контролирующего токового реле КА1 и размыкаю-

щего контакта реле положения "Включено" отказавшего вы-

ключателя КОС1. Последний замыкается, когда обмотка реле

КОС шунтируется при подаче "плюса" на катушку отключения

выключателя от контактов КЬ2.2 подействовавшей РЗ

(рис.

21.5, б).

770