RU2777031C1 - Method for protecting a current-limiting device based on high-temperature superconductors in a high-voltage network line without a shutter element and a complex of relay protections for implementing the method - Google Patents
Method for protecting a current-limiting device based on high-temperature superconductors in a high-voltage network line without a shutter element and a complex of relay protections for implementing the method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777031C1 RU2777031C1 RU2021123647A RU2021123647A RU2777031C1 RU 2777031 C1 RU2777031 C1 RU 2777031C1 RU 2021123647 A RU2021123647 A RU 2021123647A RU 2021123647 A RU2021123647 A RU 2021123647A RU 2777031 C1 RU2777031 C1 RU 2777031C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tou
- line
- htsc
- current
- resistance
- Prior art date
Links
- 230000004224 protection Effects 0.000 title claims abstract description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 29
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 17
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- MJFJKKXQDNNUJF-UHFFFAOYSA-N metixene Chemical compound C1N(C)CCCC1CC1C2=CC=CC=C2SC2=CC=CC=C21 MJFJKKXQDNNUJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100028633 Cdc42-interacting protein 4 Human genes 0.000 description 2
- 101000766830 Homo sapiens Cdc42-interacting protein 4 Proteins 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области электротехники, к схемам защиты оборудования электрических линий (далее линий), осуществляющие автоматическое отключение и непосредственно реагирующие на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров с последующим восстановлением соединения, в частности, к схемам защиты линий населенных пунктов с установленным высокотемпературным сверхпроводниковым токоограничивающим устройством.The invention relates to the field of electrical engineering, to circuits for protecting equipment of electrical lines (hereinafter referred to as lines), which automatically shut off and directly respond to an unacceptable deviation from normal electrical operating parameters with subsequent restoration of the connection, in particular, to circuits for protecting lines of settlements with an installed high-temperature superconducting current-limiting device.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Токи короткого замыкания - неизбежное явление в любой электрической сети. Они возникают при различных повреждениях компонентов сети (кабелей, трансформаторов и т.п.). На распределительных подстанциях (далее ПС) токи короткого замыкания (далее КЗ) создают высокую нагрузку на все компоненты подстанции и превышают номинальные допустимые значения по уровню токов в 10-100 раз. Отсутствие надлежащей защиты оборудования от КЗ на подстанциях приводит к аварийным ситуациям и выходу оборудования из строя. Short circuit currents are an inevitable phenomenon in any electrical network. They occur with various damage to network components (cables, transformers, etc.). At distribution substations (hereinafter referred to as SS), short circuit currents (hereinafter referred to as short circuit) create a high load on all components of the substation and exceed the nominal permissible current levels by 10-100 times. The lack of proper protection of equipment from short circuits at substations leads to emergency situations and equipment failure.
Токоограничивающее устройство на основе высокотемпературных сверхпроводников второго поколения (далее ВТСП ТОУ, англ. SFCL - Superconducting Fault Current Limiter) предназначено для защиты электрических сетей от сверхноминальных токов, возникающих при аварийных ситуациях в линиях и позволяет существенно снизить последствия от аварийных ситуаций, повысить качество электроснабжения, уменьшить износ оборудования.A current-limiting device based on second-generation high-temperature superconductors (hereinafter referred to as HTSC TOU, eng. SFCL - Superconducting Fault Current Limiter) is designed to protect electrical networks from super-rated currents that occur during emergency situations in lines and can significantly reduce the consequences of emergency situations, improve the quality of power supply, reduce equipment wear.
Как правило ВТСП ТОУ содержит цилиндрический криостат, заполненный криогенной средой, установленную в криостате сборку сверхпроводящих токоограничивающих модулей, соединенных между собой, и подводящий и отводящий изолированные токовводы. Токоограничивающие модули выполнены в виде катушек с намотанными высокотемпературными сверхпроводящими проводниками второго поколения. При этом каждый из токовводов одним концом соединены со сборкой упомянутых модулей, а вторым концом - с линией высоковольтной сети.As a rule, an HTSC TOU contains a cylindrical cryostat filled with a cryogenic medium, an assembly of superconducting current-limiting modules connected to each other installed in the cryostat, and inlet and outlet insulated current leads. Current-limiting modules are made in the form of coils with wound high-temperature superconducting conductors of the second generation. In this case, each of the current leads is connected at one end to the assembly of the mentioned modules, and at the other end - to the high-voltage network line.
По принципу действия ВТСП ТОУ реагирует на изменения величины тока в сети, обретая нелинейное активное сопротивление. ВТСП ТОУ устанавливается последовательно в линию высоковольтной сети (далее линия и сеть соответственно) или между шинами подстанции (предпочтительное место установки зависит от топологии сети). According to the principle of operation of the HTSC TOU reacts to changes in the magnitude of the current in the network, acquiring a non-linear active resistance. The HTSC TOU is installed in series in the high-voltage network line (hereinafter referred to as the line and the network, respectively) or between the substation buses (the preferred installation location depends on the network topology).
В номинальных условиях, ток через линию с ВТСП ТОУ меньше тока срабатывания ВТСП ТОУ и сопротивление ВТСП ТОУ стремится к нулю (менее 0,1 Ом для высоковольтного ВТСП ТОУ, далее нормальный режим работы), электроэнергия передается беспрепятственно. В случае короткого замыкания, ток через ВТСП ТОУ превышает ток срабатывания и ВТСП ТОУ переходит в резистивное состояние (работа ВТСП ТОУ с сопротивлением до десятков Ом, в зависимости от класса напряжения и требований сети, режим токоограничения), создавая активное сопротивление тем самым ограничивая ток короткого замыкания и обеспечивая защиту линии. После устранения повреждения (что обеспечивается системами релейной защиты) ВТСП ТОУ возвращается к нормальному режиму с низким сопротивлением. Уникальной особенностью ВТСП ТОУ является способность сверхпроводника к крайне быстрому переключению от нулевого значения сопротивления до ощутимого значения для сети (например, менее чем за 4 миллисекунды до начала токоограничения ВТСП ТОУ). Однако, в следствии сопротивления ВТСП ТОУ также быстро нагревается (например, за 500мс) и при этом длительно остывает при отключении (47с), в следствии чего вероятно, как повреждение ВТСП ТОУ, так и длительное отключение линии с ВТСП ТОУ от сети, что снижает надежность электроснабжения в сети в целом. Under nominal conditions, the current through the line with HTSC TOU is less than the operation current of HTSC TOU and the resistance of HTSC TOU tends to zero (less than 0.1 Ohm for high-voltage HTSC TOU, then normal operation), electricity is transmitted freely. In the event of a short circuit, the current through the HTSC TOU exceeds the trip current and the HTSC TOU goes into a resistive state (operation of the HTSC TOU with a resistance of up to tens of ohms, depending on the voltage class and network requirements, the current limiting mode), creating active resistance, thereby limiting the short-circuit current circuit and providing line protection. After the fault is cleared (provided by relay protection systems), the HTS TOU returns to normal low-resistance mode. A unique feature of the HTS TOU is the ability of the superconductor to switch extremely quickly from zero resistance to a sensible value for the network (for example, less than 4 milliseconds before the start of current limiting of the HTS TOU). However, due to the resistance of the HTSC TOU, it also quickly heats up (for example, in 500 ms) and at the same time cools down for a long time when it is turned off (47 s), as a result of which both damage to the HTSC TOU and a long disconnection of the line with the HTSC TOU from the network are likely, which reduces reliability of power supply in the network as a whole.
Возможна установка ВТСП ТОУ в линию:It is possible to install HTSC TOU in line:
- параллельно с традиционным токоограничивающим реактором (далее ТОР, англ. CLR - current-limiter reactor);- in parallel with a traditional current-limiting reactor (hereinafter referred to as TOR, eng. CLR - current-limiter reactor);
- последовательно с шиносоединительным выключателем на ряде подстанций;- in series with a bus coupler at a number of substations;
- без шунтирующих элементов (например, ТОР, кабель, иной ТОУ) сети непосредственно в линию. - without shunt elements (for example, TOP, cable, other TOU) of the network directly into the line.
Первое в России токоограничивающее устройство на основе высокотемпературной сверхпроводимости изготовлено компанией «СуперОкс» и включено в городскую электрическую сеть 220 кВ г. Москва в 2019 году.The first in Russia current-limiting device based on high-temperature superconductivity was manufactured by SuperOx and included in the 220 kV city power grid in Moscow in 2019.
Особенностью выполненного проекта является установка ВТСП ТОУ параллельно с традиционным токоограничивающим реактором (ТОР, установлен на ПС ранее). В то же время масштабирование технологии ВТСП ТОУ в энергосистеме г. Москвы подразумевает установку ВТСП ТОУ непосредственно в линию электропередачи без параллельно установленного токоограничивающего реактора.A feature of the completed project is the installation of an HTSC TOU in parallel with a traditional current-limiting reactor (TOR, installed at the substation earlier). At the same time, the scaling of the HTSC TOU technology in the power system of Moscow implies the installation of the HTSC TOU directly into the power line without a current-limiting reactor installed in parallel.
В соответствии с ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок (издание 7, 2003 г., п.п. 3.2.15-3.2.19; далее ПУЭ 7) электроустановки выше 1 кВ должны быть оборудованы устройствами релейной защиты и автоматики (далее РЗА).In accordance with PUE 7. Rules for the installation of electrical installations (edition 7, 2003, paragraphs 3.2.15-3.2.19; hereinafter PUE 7), electrical installations above 1 kV must be equipped with relay protection and automation devices (hereinafter RZA).
Релейная защита — комплекс устройств, предназначенных для быстрого, автоматического (при повреждениях) выявления и отделения от электросети повреждённых элементов этой сети в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей сети. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электросети.Relay protection is a set of devices designed to quickly, automatically (in case of damage) identify and separate damaged elements of this network from the power supply network in emergency situations in order to ensure the normal operation of the entire network. The actions of relay protection are organized according to the principle of continuous assessment of the technical condition of individual controlled elements of the electrical network.
Переменное сопротивление ВТСП ТОУ, изменяющееся в широком диапазоне (для высоковольтной сети 220 кВ от 0,1 до 85 Ом), как правило, не влияет на работу основных защит РЗА (далее основные защиты), выполненных по дифференциальному принципу по причине их высокой чувствительности, в частности на продольную дифференциальную защиту линии (далее ДЗЛ). В то же время существующие резервные защиты высоковольтной линии могут не обеспечить защиту линии (участка) сети с ВТСП ТОУ без шунтирующего элемента. Резервные защиты, такие как: дистанционная защита (ДЗ) и токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП), входящие в состав комплекта ступенчатых защит линии (КСЗ) и широко используемые в местах предполагаемой установки ВТСП ТОУ, разработаны в логике неизменного сопротивления элементов линии, что затрудняет их настройку и делает их неэффективными для защиты линии и, в том числе, ВТСП ТОУ по причине его ограниченной термической стойкости.The variable resistance of the HTS TOU, which varies over a wide range (for a high-voltage network of 220 kV from 0.1 to 85 Ohm), as a rule, does not affect the operation of the main protections of the RPA (hereinafter referred to as the main protections), made according to the differential principle due to their high sensitivity, in particular, on the longitudinal differential protection of the line (hereinafter DZL). At the same time, the existing backup protection of a high-voltage line may not provide protection for the line (section) of a network with an HTSC TOU without a shunt element. Backup protections, such as distance protection (RS) and zero-sequence current protection (ZZNP), which are part of the set of step line protection (CLP) and are widely used in the places of the proposed installation of HTSC TOU, are designed in the logic of a constant resistance of the line elements, which makes it difficult their setting and makes them ineffective for line protection, including HTS TOU, due to its limited thermal stability.
Таким образом в связи с отсутствием шунтирующего ВТСП ТОУ элемента возникает необходимость изменения подходов к организации РЗА линии с ВТСП ТОУ. Thus, due to the absence of a shunting HTSC TOU element, it becomes necessary to change approaches to organizing a relay protection and automation line with an HTSC TOU.
Для решения указанных проблем в заявленном изобретении предложены комплекс релейных защит для линии с ВТСП ТОУ без шунтирующего элемента и способ защиты ВТСП ТОУ в высоковольтной сети с нелинейной характеристикой сопротивления с возможностью более продолжительной работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии. To solve these problems, the claimed invention proposes a relay protection complex for a line with an HTSC TOU without a shunt element and a method for protecting the HTSC TOU in a high-voltage network with a non-linear resistance characteristic with the possibility of a longer operation of the HTSC TOU in a resistive state.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении защиты линии с ВТСП ТОУ в высоковольтной сети без шунтирующего элемента и повышении длительности непрерывной работы ВТСП ТОУ по времени в высоковольтной сети с нелинейной характеристикой сопротивления.The technical result of the claimed invention is to ensure the protection of the line with HTS TOU in a high-voltage network without a shunt element and to increase the duration of continuous operation of the HTS TOU over time in a high-voltage network with a non-linear resistance characteristic.
Возможность не отключать ВТСП ТОУ после каждого КЗ повышает надежность электроснабжения сети.The possibility of not turning off the HTSC TOU after each short circuit increases the reliability of the power supply to the network.
Из уровня техники известны решения, направленные на защиту ВСТП ТОУ за счет отслеживания и регистрации параметров: тока, напряжения и сопротивления, в том числе для контроля нагрева ВСТП ТОУ. From the prior art solutions are known aimed at protecting the HSTP TOU by tracking and recording the parameters: current, voltage and resistance, including for controlling the heating of the HSTP TOU.
Так известны технические решения по патентным заявкам KR20160000209 (H02H3/05, 04.01.2016) и KR20160140168 (H02H9/02, 07.12.2016), в которых раскрыты способы настройки дистанционного реле (ДЗ) в системах защиты энергосистемы, использующей сверхпроводящий ограничитель тока короткого замыкания (токоограничивающее устройство на основе сверхпроводимости) и ДЗ с параллельно установленным ТОР. This is how technical solutions are known according to patent applications KR20160000209 (H02H3/05, 01/04/2016) and KR20160140168 (H02H9/02, 12/07/2016), which disclose methods for setting a remote relay (RD) in power system protection systems using a superconducting short-circuit current limiter (current-limiting device based on superconductivity) and DZ with parallel installed TOP.
В линии с последовательно установленным ТОР присутствует реактивное сопротивление, которое влечет за собой потерю активной мощности и напряжения (в частности, в KR20160140168 А - это называется impendance). Когда в линию с последовательно установленному ТОР устанавливается ВТСП ТОУ, то в штатном режиме работы устраняются активные потери мощности. Но при аварийных ситуациях, в частности при КЗ, эффективность токоограничения эквивалентна эффективности отдельно установленному ТОР.In a line with a TOP installed in series, there is reactance, which entails a loss of active power and voltage (in particular, in KR20160140168 A - this is called impendance). When an HTS TOU is installed in line with a series-installed TOP, active power losses are eliminated in normal operation. But in emergency situations, in particular during short circuit, the efficiency of current limitation is equivalent to the efficiency of a separately installed TOP.
В патенте RU 2359383 (H02H3/00, 20.06.2009) раскрыты способ и система обеспечения защиты сверхпроводящего электрического кабеля, находящегося в электросети общего пользования, решающие проблему перегрева ВТСП-кабеля. Способ включает в себя: обнаружение тока короткого замыкания в сверхпроводящем электрическом кабеле; определение суммарной общей энергии, рассеянной в сверхпроводящем электрическом кабеле от тока этого короткого замыкания и тока по меньшей мере одного предыдущего короткого замыкания за заданный период времени; и определение того, отсоединять ли сверхпроводящий электрический кабель от электросети общего пользования, на основании упомянутой рассеянной суммарной общей энергии.Patent RU 2359383 (H02H3/00, 06/20/2009) discloses a method and system for protecting a superconducting electrical cable located in a public power network, solving the problem of overheating of an HTS cable. The method includes: detecting a short circuit current in a superconducting electrical cable; determining the total total energy dissipated in the superconducting electrical cable from the current of this short circuit and the current of at least one previous short circuit for a given period of time; and determining whether to disconnect the superconducting electrical cable from the public power grid based on said dissipated total energy.
При этом система содержит датчик, выполненный с возможностью обнаруживать ток короткого замыкания, протекающий по сверхпроводящему электрическому кабелю, и контроллер, выполненный с возможностью: определять суммарную общую энергию, за счет определения величины тока Ij короткого замыкания и длительность tdj по времени тока короткого замыкания в сверхпроводящем электрическом кабеле. Если ток Ij короткого замыкания превышает заданный пороговый уровень тока, то осуществляется отсоединение сверхпроводящего электрического кабеля от электросети общего пользования на некоторый период времени на основании уровня тока Ij короткого замыкания. Заданный период времени основан на геометрии сверхпроводящего электрического кабеля и соответствующей системы охлаждения. At the same time, the system comprises a sensor configured to detect a short circuit current flowing through a superconducting electrical cable, and a controller configured to: determine the total total energy by determining the magnitude of the short circuit current Ij and the duration tdj over time electrical cable. If the short circuit current Ij exceeds a predetermined threshold current level, then the superconducting electric cable is disconnected from the public power grid for a certain period of time based on the short circuit current level Ij. The specified time period is based on the geometry of the superconducting electrical cable and the associated cooling system.
Однако данный способ не учитывает факт увеличения падения напряжения (разница напряжения на вводах устройства) на ВТСП ТОУ, подключенном последовательно в линию, при росте его сопротивления. Поэтому при ограничении тока КЗ невозможно точное определение суммарной общей энергии, рассеянной в ВТСП ТОУ от тока, проходящего через ВТСП ТОУ, что может привести к повреждению устройства.However, this method does not take into account the fact of an increase in the voltage drop (voltage difference at the inputs of the device) on the HTSC TOU connected in series to the line, with an increase in its resistance. Therefore, when limiting the short-circuit current, it is impossible to accurately determine the total total energy dissipated in the HTSC TOU from the current passing through the HTSC TOU, which can lead to damage to the device.
В патентной заявке DE102011077460 А (H02H3/08, 20.12.2012) раскрыты варианты реализации устройства защиты от токов короткого замыкания (модуль ограничения тока), используемое в сетях электроснабжения или сетях распределения энергии. Patent application DE102011077460 A (H02H3/08, Dec. 20, 2012) discloses embodiments of a short-circuit protection device (current limiting module) used in power supply networks or power distribution networks.
Обнаружение тока осуществляется с помощью измерительного устройства «модуль ограничения тока», которое размещено последовательно со сверхпроводящим ограничителем тока и автоматическим выключателем, и предназначено для измерения электрического тока, протекающего через сверхпроводящий ограничитель тока. The current detection is performed by a measuring device "current limiting module" which is placed in series with the superconductive current limiter and the circuit breaker, and is designed to measure the electric current flowing through the superconductive current limiter.
В том числе в заявке указано, что возможна защита ВТСП ТОУ с помощью системы измерения напряжения, и параметров, которые отражают температуру сверхпроводящего ограничитель тока, в частности, через сопротивление, которое определяется через напряжение на входе в сверхпроводящий ограничитель тока. Для этого сопротивление сравнивается с заданным предельным значением сопротивления, которое соответствует значению температуры сверхпроводящего ограничителя тока в диапазоне или чуть выше критической температуры, и учитывается в качестве предельного значения. In particular, the application states that it is possible to protect the HTS TOU using a voltage measurement system, and parameters that reflect the temperature of the superconducting current limiter, in particular, through resistance, which is determined through the voltage at the input to the superconducting current limiter. To do this, the resistance is compared with a predetermined resistance limit value, which corresponds to a temperature value of the superconducting current limiter in the range or just above the critical temperature, and taken into account as a limit value.
В случае короткого замыкания ВТСП ТОУ набирает сопротивление и в соответствии с данным техническим решением ток, протекающий через ВТСП ТОУ, может быть прерван с помощью переключающего устройства в случае, если предельное значение было достигнуто или превышено. In the event of a short circuit, the HTS TOU builds up resistance and, according to this technical solution, the current flowing through the HTS TOU can be interrupted by a switching device in case the limit value has been reached or exceeded.
Недостатком данного технического решения является вероятность частых отключений ВТСП ТОУ, т.е. отсутствует отслеживание длительности работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии и возможность управляемой работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии при величине протекающего через ВТСП ТОУ тока выше номинального тока (далее работа ВТСП ТОУ под нагрузкой). Следует отметить, что данное техническое решение скорее раскрывает схему защиты ВТСП ТОУ, при этом в схеме не учитывается совместная работа защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению с традиционными защитами линии.The disadvantage of this technical solution is the likelihood of frequent shutdowns of the HTSC TOU, i.e. there is no monitoring of the duration of operation of the HTSC TOU in the resistive state and the possibility of controlled operation of the HTSC TOU in the resistive state when the current flowing through the HTSC TOU is higher than the rated current (hereinafter, the operation of the HTSC TOU under load). It should be noted that this technical solution rather reveals the HTS TOU protection scheme, while the scheme does not take into account the joint operation of the HTS TOU protection in terms of resistance with traditional line protections.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет следующей совокупности признаков. The technical result of the claimed invention is achieved due to the following combination of features.
Комплекс релейных защит для линии с ВТСП ТОУ для высоковольтной сети без шунтирующего элемента обеспечивает защиту линии с ВТСП ТОУ в высоковольтной сети без шунтирующего элемента для чего включает в себя:The complex of relay protection for a line with an HTS TOU for a high-voltage network without a shunt element provides protection for a line with an HTS TOU in a high-voltage network without a shunt element, for which it includes:
- по меньшей мере один комплект дифференциальной защиты линии, выполненный с возможностью отключения линии с ВТСП ТОУ в соответствие с предельным значением тока небаланса;- at least one set of line differential protection, made with the possibility of disconnecting the line with HTSC TOU in accordance with the limit value of the unbalance current;
- по меньшей мере один комплект защиты ВТСП ТОУ, выполненный с возможностью отключения линии с ВТСП ТОУ; при этом- at least one set of protection HTSC TOU, made with the possibility of disconnecting the line with HTSC TOU; wherein
отключение линии с ВТСП ТОУ осуществляется в соответствие с текущем значением сопротивления и суммарной длительностью режимов работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии.the disconnection of the line with the HTSC TOU is carried out in accordance with the current value of the resistance and the total duration of the operating modes of the HTSC TOU in the resistive state.
При этом отключение линии с ВТСП ТОУ осуществляется действием комплекта дифференциальной защиты на выключатели линии без выдержки времени согласно уставке.In this case, the disconnection of the line with HTSC TOU is carried out by the action of the differential protection kit on the line switches without time delay according to the setting.
Отключение линии с ВТСП ТОУ комплектом защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению осуществляется без выдержки времени при текущем значении сопротивления ВТСП ТОУ выше чем значение сопротивления ВТСП ТОУ, при котором возможно восстановление без прерывания протекания тока через ВТСП ТОУ до значения сопротивления в нормальном режиме работы ВТСП ТОУ, при этом длительность режима работы ВТСП ТОУ без протекания тока определяется комплектом защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению в соответствии с максимальным временем восстановления ВТСП ТОУ после отключения.The disconnection of the line with the HTS TOU by the HTS TOU protection kit by resistance is carried out without time delay at the current value of the HTS TOU resistance is higher than the resistance value of the HTS TOU, at which it is possible to restore without interruption the current flow through the HTS TOU to the resistance value in the normal mode of operation of the HTS TOU, when In this case, the duration of the HTSC TOU operation mode without current flow is determined by the HTSC TOU protection kit by resistance in accordance with the maximum recovery time of the HTSC TOU after a shutdown.
Суммарная длительность режимов ВТСП ТОУ в резистивном состоянии определяется последовательным отсчетом времени для каждого из режимов работы ВТСП ТОУ от начала короткого замыкания.The total duration of the HTSC TOU modes in the resistive state is determined by the sequential counting of time for each of the HTSC TOU operating modes from the beginning of the short circuit.
В тоже время суммарная длительность режимов ВТСП ТОУ в резистивном состоянии определяется с учетом значения производной сопротивления по времени как максимальное время работы ВТСП ТОУ в режиме токоограничения и режиме восстановления.At the same time, the total duration of the HTS TOU modes in the resistive state is determined taking into account the value of the time derivative of the resistance as the maximum operating time of the HTS TOU in the current limiting mode and in the recovery mode.
При этом по меньшей мере один комплект дифференциальной защиты линии, связан с по меньшей мере двумя измерительными трансформаторами тока, а по меньшей мере один комплект защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению связан с по меньшей мере двумя измерительными трансформаторами напряжения и по меньшей мере одним измерительным трансформатором тока.In this case, at least one line differential protection set is connected to at least two current measuring transformers, and at least one HTS TOU resistance protection set is connected to at least two voltage measuring transformers and at least one current measuring transformer.
Измерительные трансформаторы напряжения подключаются проводами к контактной площадке на токовводах ВТСП ТОУ.Measuring voltage transformers are connected by wires to the contact pad on the current leads of the HTSC TOU.
Так же возможно использовать с одной из сторон линии высоковольтной сети трансформатор напряжения, установленный в комплект электрогазовых распределительных устройств, соотвествующий напряжению линии. It is also possible to use on one of the sides of the high-voltage network a voltage transformer installed in a set of electric and gas switchgear, corresponding to the line voltage.
В составе комплекта защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению возможно использовать защиту ВТСП ТОУ от перегрузки по току.As part of the HTS TOU resistance protection kit, it is possible to use the HTS TOU protection against overcurrent.
Так же в составе комплекта защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению возможно использовать блок контроля тока утечки с корпуса ВТСП ТОУ на землю с действием на выключатели линии с двух сторон.Also, as part of the HTSC TOU resistance protection kit, it is possible to use a leakage current control unit from the HTSC TOU case to the ground with an action on the line switches from both sides.
Способ защиты ВТСП ТОУ в линии высоковольтной сети без шунтирующего элемента, обеспечивает повышение длительности непрерывной работы ВТСП ТОУ по времени в высоковольтной сети с нелинейной характеристикой сопротивления и включающий в себя:A method for protecting the HTS TOU in a high-voltage network line without a shunt element provides an increase in the duration of continuous operation of the HTS TOU in time in a high-voltage network with a non-linear resistance characteristic and includes:
отслеживание значения тока в линии установки ВТСП ТОУ и значения сопротивления ВТСП ТОУ по меньшей мере одной релейной защитой линии; так же tracking the value of the current in the installation line HTS TOU and the resistance value of the HTS TOU by at least one relay protection line; same way
отслеживание суммарной длительности режимов работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии в том числе с определением изменений значения производной сопротивления по времени; и tracking the total duration of the operating modes of the HTSC TOU in the resistive state, including determining changes in the value of the derivative of the resistance with respect to time; and
определение того, отключать ли линию от высоковольтной сети, если по меньшей мере одно из указанных значений выше предельного значения.determining whether to disconnect the line from the high voltage network if at least one of the specified values is above the limit value.
Отслеживание значения тока в линии высоковольтной сети может осуществлять комплект дифференциальной защиты линии, а отслеживание значения сопротивления ВТСП ТОУ и суммарную длительность режимов работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии с определением изменений значения производной сопротивления по времени осуществляет комплект защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению. Monitoring the current value in the high-voltage network line can be carried out by a line differential protection kit, and monitoring the resistance value of the HTSC TOU and the total duration of the HTSC TOU operation modes in the resistive state with determining changes in the value of the resistance time derivative is carried out by the HTSC TOU resistance protection kit.
При этом определение того, отключать ли линию от высоковольтной сети и отключение линии, выполняет комплект дифференциальной защиты линии действием на выключатели линии без выдержки времени согласно уставке, если превышено предельное значение тока небаланса.In this case, the determination of whether to disconnect the line from the high-voltage network and disconnect the line is performed by the line differential protection kit by acting on the line breakers without time delay according to the setting, if the limit value of the unbalance current is exceeded.
При этом определение того, отключать ли линию от высоковольтной сети, осуществляется по текущему значению сопротивления ВТСП ТОУ и, если оно превышает значение сопротивления ВТСП ТОУ, при котором возможно восстановление до значения сопротивления в нормальном режиме работы ВТСП ТОУ, то отключение выполняет комплект защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению действием на выключатели линии. In this case, the determination of whether to disconnect the line from the high-voltage network is carried out according to the current value of the resistance of the HTSC TOU, and if it exceeds the resistance value of the HTSC TOU, at which it is possible to restore to the resistance value in the normal mode of operation of the HTSC TOU, then the disconnection is performed by the protection kit of the HTSC TOU by resistance action on the line switches.
При этом определение того, отключать ли линию от высоковольтной сети, осуществляется по суммарной длительности режимов работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии с определением изменений значения производной сопротивления по времени и, если суммарная длительность одного из режимов превышает максимальное время работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии, то отключение линии выполняет комплект защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению действием на выключатели линии. At the same time, the determination of whether to disconnect the line from the high-voltage network is carried out by the total duration of the operating modes of the HTSC TOU in the resistive state with the determination of changes in the value of the resistance time derivative and, if the total duration of one of the modes exceeds the maximum operating time of the HTSC TOU in the resistive state, then the line is disconnected by the HTS TOU protection kit by the action on the line switches.
Так же отслеживание значений тока в линии, сопротивления ВТСП ТОУ и суммарной длительности режимов работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии с определением изменений значения производной сопротивления по времени может выполнять комплект защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению. Also, tracking the values of the current in the line, the resistance of the HTSC TOU and the total duration of the modes of operation of the HTSC TOU in the resistive state with the determination of changes in the value of the derivative of the resistance with respect to time can be performed by the protection kit of the HTSC TOU by resistance.
При этом определение того, отключать ли линию от высоковольтной сети, осуществляется по текущему значению сопротивления ВТСП ТОУ и, если оно превышает значение сопротивления ВТСП ТОУ, при котором возможно восстановление до значения сопротивления в нормальном режиме работы ВТСП ТОУ, то осуществляется отключение линии. In this case, the determination of whether to disconnect the line from the high-voltage network is carried out according to the current value of the resistance of the HTSC TOU, and if it exceeds the resistance value of the HTSC TOU, at which it is possible to restore to the resistance value in the normal mode of operation of the HTSC TOU, then the line is disconnected.
При этом определение того, отключать ли линию от высоковольтной сети, осуществляется по текущему значению тока в линии и, если оно превышает предельно значение, то осуществляется отключение линии от высоковольной сети защитой ВТСП ТОУ от перегрузки по току с выдержкой времени. In this case, the determination of whether to disconnect the line from the high-voltage network is carried out according to the current value of the current in the line and, if it exceeds the limit value, then the line is disconnected from the high-voltage network by the HTS TOU protection against overcurrent with a time delay.
Для расчета значения сопротивления ВТСП ТОУ используются данные о разнице напряжения с измерительных трансформаторов напряжения и данные о величине тока с одного из измерительных трансформаторов тока линии.To calculate the resistance value of the HTSC TOU, data on the voltage difference from the measuring voltage transformers and data on the current value from one of the measuring current transformers of the line are used.
Данные о разнице напряжения с измерительных трансформаторов напряжения, подключенных к токовводам ВТСП ТОУ, при этом возможно использовать с одной из сторон линии трансформатор напряжения, установленный в комплект электрогазовых распределительных устройств, соотвествующий напряжению линии.Data on the voltage difference from measuring voltage transformers connected to the current leads of the HTSC TOU, while it is possible to use a voltage transformer installed in a set of electric and gas switchgears on one side of the line, corresponding to the line voltage.
Определение изменений значения производной сопротивления по времени определяется как следующее значение сопортивления и времени по отношению к предыдущему соответственно.The definition of changes in the value of the derivative of resistance with respect to time is defined as the next value of resistance and time in relation to the previous one, respectively.
Заявленное изобретение поясняется следующими чертежами:The claimed invention is illustrated by the following drawings:
Фиг. 1 Диаграмма режимов работы ВТСП ТОУ. Fig. 1 Diagram of operating modes of HTSC TOU.
Фиг. 2 Схема защит линии с ВТСП ТОУ для высоковольтной сети.Fig. 2 Line protection circuit with HTSC TOU for a high-voltage network.
Фиг. 3 Блок-схема работы комплекта защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению.Fig. 3 Block diagram of the operation of the HTSC TOU protection kit by resistance.
Фиг. 4 Диаграмма производной сопротивления ВТСП ТОУ при токе КЗ и после.Fig. 4 Diagram of the derivative of the resistance of the HTSC TOU at the short-circuit current and after.
Реализация заявленного изобретения раскрыта для ВТСП ТОУ на класс напряжения 220 кВ и номинальным током 1200 А, предназначенный для установки последовательно в линию (без шунтирующего элемента) однако не ограничивается этим. The implementation of the claimed invention is disclosed for a HTS TOU for a voltage class of 220 kV and a rated current of 1200 A, intended for installation in series in a line (without a shunt element), but is not limited to this.
В Таблице 1 приведены ориентировочные параметры ВТСП ТОУ на класс напряжения 220 кВ по данным завода-изготовителя ЗАО «СуперОкс», которые могут отличаться в зависимости от модели ВТСП ТОУ.Table 1 shows the approximate parameters of the HTSC TOU for a voltage class of 220 kV according to the manufacturer ZAO SuperOx, which may differ depending on the model of the HTSC TOU.
Таблица 1Table 1
ВТСП ТОУ Resistance
HTSC TOU
Предельно длительно допустимый ток ВТСП ТОУ (Iпддт) – эксплуатационный параметр ВТСП ТОУ. Iпддт по величине находится в диапазоне между номинальным током и током срабатывания. Работа ВТСП ТОУ при превышении предельно длительно допустимого тока (Iпддт) возможна не дольше допустимого времени (tпддт) перегрузки. The maximum long-term permissible current of the HTSC TOU (Ipdt) is an operational parameter of the HTSC TOU. Ipdt is in the range between the rated current and the operating current. The operation of the HTSC TOU in excess of the maximum continuous allowable current (Iddt) is possible no longer than the allowable time (tddt) of overload.
При этом значение (Iпддт) задается конструктивно и, как правило, превышает предельные нагрузочные режимы для линии.In this case, the value (Ipdt) is set constructively and, as a rule, exceeds the limit load conditions for the line.
Так как ВТСП ТОУ как любой проводник нагревается при прохождении тока в следствии сопротивления, то эксплуатировать ВТСП ТОУ в резистивном состоянии (режим токоограничения) рекомендуется не дольше времени (tтс) термической стойкости. Since the HTSC TOU, like any conductor, heats up during the passage of current as a result of resistance, it is recommended to operate the HTSC TOU in a resistive state (current limiting mode) no longer than the time (tts) of thermal stability.
Таким образом через значения сопротивления ВТСП ТОУ возможно построить диаграмму режимов работы ВТСП ТОУ (Фиг. 1). Сопротивление ВТСП ТОУ показано схематично.Thus, through the resistance values of the HTSC TOU, it is possible to construct a diagram of the operating modes of the HTSC TOU (Fig. 1). The resistance of the HTS TOU is shown schematically.
ВТСП ТОУ имеет три основных режима работы (Фиг. 1): HTSC TOU has three main modes of operation (Fig. 1):
1. Режим нормальной работы (режим «НР»). В нормальном режиме работы ВТСП ТОУ находится в сверхпроводящем состоянии, его сопротивление не превышает 0,1 Ом (далее Rнорм);1. Normal operation mode ("HP" mode). In the normal mode of operation of the HTSC TOU is in the superconducting state, its resistance does not exceed 0.1 Ohm (hereinafter Rnorm);
2. Режим токоограничения (режим «ТО»). В случае превышения определенной пороговой величины тока, протекающего через ВТСП ТОУ (ток срабатывания, превышающий допустимый ток предельного нагрузочного режима для линии и составляющий порядка 1-3 кА), происходит скачкообразное увеличение сопротивления ВТСП ТОУ. Величина сопротивления ВТСП ТОУ непосредственно после перехода различна и находится в диапазоне от единиц до 40 Ом и более в зависимости от удаленности точки КЗ, режима работы и топологии сети. В дальнейшем, если через ВТСП ТОУ продолжает протекать ток КЗ, его текущее сопротивление (Rтек) продолжает плавно возрастать и может достигать максимальной величина порядка 90-150 Ом при максимальной длительности короткого замыкания. Режим ТО имеет максимально возможное время (tтс) работы;2. Current limiting mode ("TO" mode). If a certain threshold value of the current flowing through the HTSC TOU is exceeded (the operation current exceeding the allowable current of the maximum load mode for the line and amounting to about 1-3 kA), an abrupt increase in the resistance of the HTSC TOU occurs. The resistance value of the HTS TOU immediately after the transition is different and ranges from units to 40 ohms or more, depending on the distance of the short circuit point, the operating mode and the network topology. In the future, if a short-circuit current continues to flow through the HTSC TOU, its current resistance (Rc) continues to increase smoothly and can reach a maximum value of the order of 90-150 ohms with a maximum short circuit duration. The maintenance mode has the maximum possible time (tts) of operation;
3.1 Режим восстановления под нагрузкой ВТСП ТОУ (режим «РВ»). В случае величины тока, протекающего через ВТСП ТОУ в резистивном режиме после отключения КЗ, менее номинального тока, при значении сопротивления равном менее значения сопротивления (Rвосст) на момент отключения КЗ возможно восстановление до Rнорм без отключения ВТСП ТОУ от сети, за максимальное время работы ВТСП ТОУ в режиме восстановления (tвосст).3.1 Recovery mode under load HTSC TOU ("RW" mode). In the case of the value of the current flowing through the HTSC TOU in resistive mode after the short circuit is turned off, is less than the rated current, with a resistance value equal to less than the resistance value (Rrest) at the moment the short circuit is turned off, it is possible to restore to Rnorms without disconnecting the HTS TOU from the network, for the maximum operating time of the HTS TOU in recovery mode (trest).
3.2. Режим восстановления без нагрузки ВТСП ТОУ после отключения КЗ (режим «ПР»). При превышении Rвосст линия с ВТСП ТОУ отключается, и ВТСП ТОУ переходит в режим охлаждения, тогда сопротивление плавно снижается за время (tохл) и ВТСП ТОУ возвращается в режим нормальной работы с сопротивлением Rнорм. 3.2. Restoration mode without load HTSC TOU after short circuit disconnection (“PR” mode). If Rrest is exceeded, the line with the HTSC TOU is switched off, and the HTSC TOU switches to the cooling mode, then the resistance gradually decreases over time (tcool) and the HTSC TOU returns to normal operation with resistance Rnorm.
Приведенные значения сопротивления ВТСП ТОУ могут изменяться в зависимости от параметров сети, в частности, от номинального тока, тока срабатывания и других характеристик. Описание обозначений, использованных на Фиг. 1 раскрыты в Таблице 2.The given resistance values of the HTSC TOU may vary depending on the parameters of the network, in particular, on the rated current, the operating current and other characteristics. Description of the symbols used in FIG. 1 are disclosed in Table 2.
Таблица 2table 2
ВТСП ТОУValues
HTSC TOU
больше нуля – режим токоограничения, значение сопротивления возрастает;
меньше нуля – режим восстановления, значение сопротивления снижается;
равно нулю – режим нормальной работы, значение сопротивления не изменяется.Change in the resistance of the HTSC TOU over time:
greater than zero - current limiting mode, the resistance value increases;
less than zero - recovery mode, the resistance value decreases;
equal to zero - normal operation mode, the resistance value does not change.
В качестве линии 1 с ВТСП ТОУ 2 (Фиг. 2) рассматривается участок сети от распределительной подстанции (ПС 2) до распределительной подстанции (ПС 3). Количество ВТСП ТОУ 2 в сети зависит от топологии сети.As
Для защиты линии 1 с ВТСП ТОУ 2 и защиты непосредственно ВТСП ТОУ 2 предложен следующий состав комплекса защит ВТСП ТОУ 2, установленных в линии высоковольтной сети (Фиг. 2):To protect
1) по меньшей мере один комплект основной защиты линии (дифференциальная защита линий типа ДЗЛ, далее ДЗЛ5.1, ДЗЛ5.2) с абсолютной селективностью и независимыми каналами связи, с действием на выключатели (3.1, 3.2) линии 1 с двух сторон. 1) at least one set of main line protection (differential line protection type DZL, hereinafter DZL5.1, DZL5.2) with absolute selectivity and independent communication channels, with action on circuit breakers (3.1, 3.2) of
Возможно использовать продольную или поперечную дифференциальную защиту линий в соответствии с топологией сети. It is possible to use longitudinal or transverse line differential protection according to the network topology.
ДЗЛ (5.1, 5.2) получило распространение в качестве основной защиты на линиях с напряжением 110 и 220 кВ длиной в среднем до 10-15 км. ДЗЛ (5.1, 5.2) отключают защищаемую линию 1 при всех внутренних КЗ и по принципу действия не реагируют на внешние повреждения. DZL (5.1, 5.2) has become widespread as the main protection on lines with a voltage of 110 and 220 kV, up to an average length of 10-15 km. DZL (5.1, 5.2) disconnect the protected
Для реализации изобретения возможно использовать продольную и поперечную дифференциальную защиту линий с ВТСП ТОУ 2 в соответствии с топологией сети. Предпочтительнее продольное ДЗЛ (5.1, 5.2). Далее раскрыт пример с использованием продольного ДЗЛ (5.1, 5.2).To implement the invention, it is possible to use longitudinal and transverse differential protection of lines with
Защита ДЗЛ (5.1, 5.2) построена по принципу сравнения токов, протекающих по концам защищаемой линии. На каждом конце защищаемой линии устанавливаются полукомплекты защиты ДЗЛ (не показаны). Полукомплекты защиты ДЗЛ для каждой из сторон линии состоят из терминала защиты (релейная часть) и соответствующей аппаратуры ВЧ-связи (высокочастотная часть), обеспечивающей передачу высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов) на другую сторону защищаемой линии (или другие стороны, если это обусловлено условиями обеспечения селективности). Связь полукомплектов защиты ДЗЛ осуществляется по вспомогательными или волоконно-оптическим линиям связи (в основном в городах), по которым полукомплекты ДЗЛ обмениваются пакетами данных, содержащими информацию о фазных токах и ряд необходимых дискретных сигналов. При применении ДЗЛ (5.1, 5.2) рекомендуется использовать два физически разделенных канала связи.Protection DZL (5.1, 5.2) is built on the principle of comparing the currents flowing through the ends of the protected line. DZL protection semi-sets (not shown) are installed at each end of the protected line. DZL protection half-sets for each side of the line consist of a protection terminal (relay part) and the corresponding HF communication equipment (high-frequency part), which ensures the transmission of high-frequency signals (HF signals) to the other side of the protected line (or other sides, if this is due to the conditions ensuring selectivity). The connection of the DZL protection half-sets is carried out via auxiliary or fiber-optic communication lines (mainly in cities), through which the DZL half-sets exchange data packets containing information about phase currents and a number of necessary discrete signals. When using DZL (5.1, 5.2), it is recommended to use two physically separated communication channels.
Как источник измерений значений тока для продольных ДЗЛ (5.1, 5.2) используются измерительные трансформаторы тока (ТТ4.1, ТТ4.2, фиг. 2), установленные на концах линии 1 защищаемого участка сети. ДЗЛ настраиваются так, чтобы в нормальном режиме работы линии 1 значения геометрической суммы векторов тока была равна нулю. В случае возникновения короткого замыкания на защищаемой линии геометрическая сумма векторов будет отлична от нуля, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденной линии 1.As a source for measuring current values for longitudinal DZL (5.1, 5.2), measuring current transformers (TT4.1, TT4.2, Fig. 2) are used, installed at the ends of
В реальном случае через обмотку токового реле ДЗЛ (5.1, 5.2) всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Т.е. ДЗЛ производит отключение линии с ВТСП ТОУ в соответствие с заданным предельным значением величины тока небаланса (уставка срабатывания), по достижении которого должно произойти срабатывание оборудования как заранее предусмотренное действие, рассчитывается в зависимости от топологии сети и типа, используемого ДЗЛ. In a real case, a non-zero current, called the unbalance current, will always flow through the winding of the DZL current relay (5.1, 5.2). Those. DZL disconnects the line with HTSC TOU in accordance with the specified limit value of the unbalance current (trip setting), upon reaching which the equipment should trip as a predetermined action, calculated depending on the network topology and the type used by DZL.
Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать ток небаланса.It should be noted that modern microprocessor protection devices are able to take into account the unbalance current.
В линии с высокой нагрузкой энергопотребления устанавливаются два комплекта ДЗЛ, один из которых является рабочим (ДЗЛ 5.1), а второй (ДЗЛ 5.2) – резервный, функцией которого является ближнее резервирование в соответствии с ПУЭ 7 (п.п. 3.2.19) на случай отключения рабочего комплекта основных защит линии.Two sets of DZLs are installed in the line with a high load of energy consumption, one of which is working (DZL 5.1), and the second (DZL 5.2) is a reserve, the function of which is short-range redundancy in accordance with PUE 7 (clause 3.2.19) on case of disconnection of the working set of the main line protections.
2) по меньшей мере один комплект защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению (далее КЗС ВТСП ТОУ 6.1, 6.2) с действием на выключатели линии с двух сторон (сигнал передается по каналам связи ДЗЛ). КЗС (6.1, 6.2) ВТСП ТОУ является защитой линии по сопротивлению с функцией ближнего резервирования при КЗ в линии установки ВТСП ТОУ и функцию дальнего резервирования для защиты ВТСП ТОУ при проходящих КЗ (внешних по отношении к линии).2) at least one HTSC TOU resistance protection kit (hereinafter KZS HTSP TOU 6.1, 6.2) with action on the line switches from both sides (the signal is transmitted via the DZL communication channels). KZS (6.1, 6.2) HTSC TOU is line resistance protection with a short-range redundancy function in case of a short circuit in the line of the HTSC TOU installation and a long-range backup function for protecting the HTSC TOU in case of passing short circuits (external with respect to the line).
В КЗС (6.1, 6.2) ВТСП ТОУ на каждом конце защищаемой линии устанавливаются полукомплекты защиты КЗС ВТСП ТОУ (не показаны). Полукомплекты защиты КЗС ВТСП ТОУ для каждой из сторон линии состоят из терминала защиты (релейная часть) и соответствующей аппаратуры ВЧ-связи (высокочастотная часть), обеспечивающей передачу высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов) на другую сторону защищаемой линии. Связь полукомплектов защиты КЗС (ВТСП ТОУ осуществляется по каналам связи ДЗЛ (5.1, 5.2) и/или по собственным волоконно-оптическим линиям связи (в основном в городах), по которым идет обмен пакетами данных, содержащими информацию о параметрах ВТСП ТОУ и ряд необходимых дискретных сигналов. In the GLC (6.1, 6.2) HTSC TOU, at each end of the protected line, half-sets of protection of the GLC HTSC TOU (not shown) are installed. Protection half-sets of KZS HTS TOU for each side of the line consist of a protection terminal (relay part) and the corresponding RF communication equipment (high-frequency part), which ensures the transmission of high-frequency signals (HF signals) to the other side of the protected line. Communication of GLC protection half-sets (HTSC TOU) is carried out via DZL communication channels (5.1, 5.2) and / or through its own fiber-optic communication lines (mainly in cities), through which data packets are exchanged containing information about the parameters of the HTSC TOU and a number of necessary discrete signals.
В линии 1 устанавливаются два комплекта (6.1, 6.2) защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению, один из которых является рабочим (КЗС 6.1 ВТСП ТОУ), а второй (КЗС 6.2 ВТСП ТОУ) – резервный, функцией которого является резервирование на случай отключения рабочего КЗС 6.1 ВТСП ТОУ.In
КЗС (6.1, 6.2) ВТСП ТОУ выполнены с возможностью измерения сопротивления для термической защиты ВТСП ТОУ 2, для расчета которого используется разница напряжения на токовводах ВТСП ТОУ 2 с измерительных трансформаторов напряжения (ТН7.1, ТН7.2, фиг. 2), а также данные о величине тока с трансформаторов тока линии, или с ТТ4.1, или с ТТ4.2. Каждый из измерительных трансформаторов напряжения (ТН7.1, ТН7.2) подключаются как правило проводами к контактной площадке на токовводах ВТСП ТОУ 2.KZS (6.1, 6.2) HTSC TOU are made with the ability to measure resistance for thermal protection of
Все оборудование сети, в том числе трансформаторы тока (ТТ4.1, ТТ4.2) и напряжения (ТН7.1, ТН7.2), ВТСП ТОУ 2 в линии 1, синхронизировано по времени.All network equipment, including current transformers (ТТ4.1, ТТ4.2) and voltage transformers (ТН7.1, ТН7.2),
Трансформаторы напряжения (ТН7.1, ТН7.2), как правило, устанавливаются в непосредственной близости от ВТСП ТОУ 2 по обе стороны. Если ВТСП ТОУ 2 располагается на ПС то, с одной стороны возможно использовать ТН, установленный в комплект электрогазовых распределительных устройств (КРУЭ) на напряжение 110 кВ, 220 кВ. Voltage transformers (ТН7.1, ТН7.2), as a rule, are installed in the immediate vicinity of the
Как источник измерения напряжения возможно использовать систему контроля изоляции токовводов (КИВ), основанного на емкостном принципе. As a source of voltage measurement, it is possible to use the current lead insulation monitoring system (CIV), based on the capacitive principle.
3) В составе комплекса защит ВТСП ТОУ 2 так же возможно использовать:3) As part of the
- защиту ВТСП ТОУ 2 от перегрузки по току, входящую в состав комплекта (6.1, 6.2) защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению. В качестве защиты ВТСП ТОУ 2 от перегрузки возможно использовать максимальную токовую защиту (далее МТЗ, на фиг. 2 изображена отдельно) с выдержкой времени, рекомендуемой изготовителем устройства, действующей на отключение линии с двух сторон (сигнал передается по каналам связи ДЗЛ). - protection of
- блок 8 контроля тока утечки с корпуса ВТСП ТОУ 2 на землю (корпус нормально заземлен через трансформатор тока ТТ4.3), входящую в состав комплекта (6.1, 6.2) защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению, с действием на выключатели (3.1, 3.2) линии с двух сторон (сигнал передается по каналам связи ДЗЛ) на случай внутреннего повреждения ВТСП ТОУ 2;-
Так же в составе КЗС (6.1, 6.2) ВТСП ТОУ дополнительно могут быть реализованы функции: Also, as part of the GLC (6.1, 6.2) HTSC TOU, the following functions can be additionally implemented:
- устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ, не показан);- circuit breaker failure backup device (RCF, not shown);
- блокировки при неисправности цепей напряжения (БНН, не показан),- blocking in the event of a voltage circuit failure (BNN, not shown),
а также функции фиксирования срабатываний защит, работы блокировок, запись осциллограмм аварийных процессов.as well as the functions of fixing the operation of protections, the operation of interlocks, recording oscillograms of emergency processes.
Для комплекса защит ВТСП ТОУ 2 обеспечивается питание от системы оперативного постоянного тока на линии 1 и резервной аккумуляторной батареи. For the protection complex of the
За счет последовательности работы комплекта (6.1, 6.2) защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению возможно оценить поведение ВТСП ТОУ 2 в резистивном состоянии и сократить число излишних отключений линии с ВТСП ТОУ 2 от сети, в случаях, когда возможно восстановление ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой. Due to the sequence of operation of the set (6.1, 6.2) of protection of the HTS TOU by resistance, it is possible to evaluate the behavior of the
Комплект (6.1, 6.2) защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению отслеживает и регистрирует изменения текущих значений сопротивления (Rтек) и производной сопротивления (dR/dt) ВТСП ТОУ в режиме реального времени с отслеживанием допустимой суммарной длительностью работы ВТСП ТОУ в резистивном состоянии (продолжительность работы ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой), в т.ч. в режимах токоограничения и восстановления сверхпроводящих свойств, сопоставлять полученные значения с предельными значениями от завода изготовителя ВТСП ТОУ 2 и выдавать управляющие сигналы на отключение линии 1. The set (6.1, 6.2) for protecting the HTSC TOU by resistance monitors and registers changes in the current values of resistance (Rt) and the derivative of the resistance (dR / dt) of the HTSC TOU in real time with tracking the allowable total duration of the HTSC TOU in the resistive state (the duration of the
В соответствии с диаграммой режимов работы ВТСП ТОУ 2 комплект (6.1, 6.2) защиты ВТСП ТОУ по сопротивлению имеет следующие этапы работы (фиг. 3) обозначения даны в таблице 2. Далее упоминается рабочий КЗС 6.1 ВТСП ТОУ:In accordance with the diagram of the operating modes of the
Этап 1: Непрерывное отслеживание значений сопротивления ВТСП ТОУ 2 в режиме реального времени.Stage 1: Continuous monitoring of the resistance values of the
1. 1 Нормальный режим работы ВТСП ТОУ 2:1. 1 Normal mode of operation of HTSC TOU 2:
- определение наличия сопротивления для ВТСП ТОУ 2 за счет сравнения текущего значения сопротивления Rтек ВТСП ТОУ 2 со значением сопротивления ВТСП ТОУ 2 в нормальном режиме работы Rнорм (значение от завода изготовителя).- determination of the presence of resistance for
Rтек ВТСП ТОУ 2 рассчитывается как отношение мгновенного фазного напряжения ВТСП ТОУ 2 в линии 1 в режиме реального времени, к мгновенному току через ВТСП ТОУ 2 в линии 1 в режиме реального времени (мгновенный фазный ток, напряжение - любое значение тока, напряжения в соответствующий момент времени).
При текущем значении сопротивления ВТСП ТОУ 2 меньше значения сопротивления ВТСП ТОУ 2 в нормальном режиме работы (Rтек < Rнорм), ВТСП ТОУ 2 продолжает работать в нормальном режиме работы.When the current value of the resistance of the
1. 2 Режим токоограничения:1. 2 Current limiting mode:
Текущее значение сопротивления ВТСП ТОУ 2 больше значения сопротивления ВТСП ТОУ 2 в нормальном режиме работы (Rтек > Rнорм) определяется, как переход ВТСП ТОУ 2 в резистивное состояние, т.е. в сети произошло КЗ с величиной тока выше, чем ток срабатывания ВТСП ТОУ 2, или в линии 1 сохраняется ток перегрузки ВТСП ТОУ 2 (I > I пддт в течении допустимого времени перегрузки ВТСП ТОУ 2).The current value of the resistance of the
- Если значение сопротивления Rтек ВТСП ТОУ 2 за время действия КЗ возросло более чем значение сопротивления Rвосст, при превышении которого не возможно восстановление без отключения от сети (Rтек > Rвосст), то КЗС 6.1 ВТСП ТОУ передает на выключатели (3.1, 3.2) линии 1 сигнал на отключение линии 1 от сети , с целью обеспечения термической стойкости ВТСП ТОУ 2 с возможностью учета работы УРОВ (не показан), на время не менее, чем максимальное время tохл восстановления ВТСП ТОУ 2 после отключения. - If the value of the resistance
УРОВ выполняет функцию ближнего резервирования. Если на защищаемой линии 1 происходит короткое замыкание и срабатывание ее защиты, но при этом выключатель (3.1 и/или 3.2) по каким-либо причинам не отключает поврежденный участок, то УРОВ через определенную выдержку времени выдает повторную команду на отключение данного выключателя (3.1 и/или 3.2), а «УРОВ на смежный выключатель» через другую соответствующую выдержку времени подает сигнал на отключение смежных выключателей, через которые идет подпитка точки КЗ. CBFP performs the function of short-range redundancy. If a short circuit occurs on the protected
Суммарное время работы ВТСП ТОУ 2 с начала режима токоограничения и до отключения с учетом работы УРОВ не должно быть больше 500 мс.The total operating time of the
Суммарная длительность режимов ВТСП ТОУ под нагрузкой определяется последовательным отсчетом времени для каждого из режимов работы ВТСП ТОУ от начала короткого замыкания.The total duration of the HTSC TOU modes under load is determined by the sequential counting of time for each of the HTSC TOU operating modes from the beginning of the short circuit.
После отключения линии ВТСП ТОУ 2 автоматически переходит в режим восстановления без нагрузки на время не более, чем максимальное время tохл восстановления ВТСП ТОУ 2 после отключения. After the
- Если Rтек ВТСП ТОУ 2 за время действия токов КЗ ниже, чем заявленное производителем значение Rвосст (Rтек < Rвосст), то ВТСП ТОУ 2 может находится в режиме восстановления без прерывания протекания тока (под нагрузкой). При этом КЗС 6. 1 ВТСП ТОУ отслеживает и регистрирует в режиме реального времени скорость изменения значений производной сопротивления ВТСП ТОУ 2 в большую или меньшую сторону по времени (Фиг. 4). Расчет значений производной сопротивления ВТСП ТОУ 2 производится по мгновенным значениям тока и напряжения с трансформаторов тока ТТ4.1, ТТ4.2 и напряжения ТН7.1, ТН7.2.- If
Физический смысл производной (dR / dt) — скорость изменения значений сопротивления ВТСП ТОУ 2 (следующее значение по отношению к предыдущему) по времени (следующее значение по отношению к предыдущему):The physical meaning of the derivative (dR / dt) is the rate of change in the resistance values of the HTSC TOU 2 (the next value in relation to the previous one) over time (the next value in relation to the previous one):
- если значение производной сопротивления по времени более нуля (dR/dt > 0), то текущее значение сопротивления ВТСП ТОУ 2 повышается;- if the value of the time derivative of the resistance is more than zero (dR/dt > 0), then the current value of the resistance of the
- если значение производной сопротивления по времени равно нулю (dR/dt = 0), то текущее значение сопротивления ВТСП ТОУ 2 не изменяется;- if the value of the time derivative of the resistance is zero (dR/dt = 0), then the current value of the resistance of the
- если значение производной сопротивления по времени меньше нуля (dR/dt < 0), то текущее значение сопротивления ВТСП ТОУ 2 снижается.- if the value of the time derivative of the resistance is less than zero (dR/dt < 0), then the current value of the resistance of the
Таким образом, на основании отслеживания изменений значений производной сопротивления ВТСП ТОУ 2 по времени запускается следующий этап работы КЗС 6.1 ВТСП ТОУ.Thus, on the basis of tracking changes in the values of the derivative of the resistance of the
Этап 2: Отслеживание значений производной сопротивления ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой в режиме реального времени (фиг. 3, 4). Stage 2: Tracking the values of the derivative of the resistance of the
Следует отметить, что отслеживание производной сопротивления ВТСП ТОУ 2 производится и в нормальном режиме работы ВТСП ТОУ 2, при этом dR/dt ≈ 0.It should be noted that the derivative of the resistance of the
2. 1 Режим токоограничения, если dR/dt > 0:2. 1 Current limiting mode if dR/dt > 0:
Если dR/dt > 0, то ВТСП ТОУ 2 находится в режиме токоограничения (резистивное состояние) в течении фактического времени t1. При этом фактическое время t1 режима токоограничения не должно превышать максимальное время tтс работы ВТСП ТОУ 2 в резистивном состоянии (режим токоограничения, t1 < tтс). При длительности работы ВТСП ТОУ 2 в резистивном состоянии превысившей максимальное время tтс (t1 > tтс), КЗС 6.1 ВТСП ТОУ передает на выключатели (3.1, 3.2) линии 1 сигнал на отключение линии 1 от сети с возможностью учета работы УРОВ на время не менее, чем максимальное время tохл восстановления ВТСП ТОУ 2 после отключения. If dR/dt > 0, then the
После отключения линии ВТСП ТОУ 2 автоматически переходит в режим восстановления без нагрузки на время не более, чем максимальное время tохл восстановления ВТСП ТОУ 2 после отключения. After the
2.2. Режим восстановления, если dR/dt < 0:2.2. Recovery mode if dR/dt < 0:
ВТСП ТОУ 2 находится в режиме восстановления без прерывания протекания тока (под нагрузкой), если текущее значение dR/dt показывает, что значение сопротивления ВТСП ТОУ 2 снижается за время t2 в режиме восстановления или не превышает 0 (dR/dt < 0). При этом фактическое время t2 режима восстановления не должно превышать максимальное время tвосст режима восстановления (t2 < tвосст).
На данном этапе по прошествии максимального времени работы в режиме восстановления (tвосст) текущее значение сопротивления становится равно значению сопротивлению в сверхпроводящем состоянии (нормальный режим работы, Rтек ≤ Rнорм). Однако, пока ВТСП ТОУ 2 восстанавливается в течении времени до tвосст может произойти повторное короткое замыкание, например, К2 (фиг. 2), в таком случае ВТСП ТОУ 2 переходит в режим токоограничения и начнет набирать сопротивление. КЗС 6.1 ВТСП ТОУ определяет переход ВТСП ТОУ 2 в режим токоограничения как dR/dt > 0 (см. выше) и учитывает длительность работы режима токоограничения, т.е. t1 < tтс или t1 > tтс, при этом t1 будет считается не с нуля, а продолжает считаться последовательно. At this stage, after the maximum operating time in the recovery mode (trest), the current value of the resistance becomes equal to the value of the resistance in the superconducting state (normal operation, Rcurrent ≤ Rnorm). However, while the
Количество переключений ВТСП ТОУ 2 при непрерывной работе из режима восстановления в режим токоограничения и обратно ограничено достижением максимального времени tтс работы ВТСП ТОУ 2 в режиме токоограничения или tвосст в режиме восстановления. The number of switchings of the
Если за время режима РВ текущее значение снизилось до значений сопротивления в нормальном режиме работы (Rтек < Rнорм, dR/dt < 0) за время менее tвосст (t2<tвосст), ВТСП ТОУ 2 продолжает работать в нормальном режиме работы. If during the RW mode the current value has decreased to the resistance values in normal operation mode (Rcurrent < Rnorm, dR/dt < 0) for less than trest (t2<trest),
3. Ввод в работу линии с ВТСП ТОУ 2 после отключения.3. Commissioning of the line with
Ввод в работу линии с ВТСП ТОУ 2 после отключения возможен после истечения максимального времени tохл восстановления ВТСП ТОУ 2 после отключения и может выполняться вручную оперативным персоналом подстанции, так и с использованием функции автоматического повторного включения. При этом в КЗС 6.1 ВТСП ТОУ возможно выставить запрет автоматического включения при неоднократном включении ВТСП ТОУ 2 с сопротивлением выше Rнорм.Commissioning of the line with
Соотношение тока, протекающего через ВТСП ТОУ 2, сопротивления и длительности режимов работы ВТСП ТОУ 2 приведено в таблице 3. The ratio of the current flowing through the
Таблица 3Table 3
сверхпроводникHP
superconductor
Iпддт = 1440 (rms)From Inom = 1200 A (rms) to
Ipddt = 1440 (rms)
сверхпроводникRV
superconductor
Iсраб = 2800 А (rms) From Ipddt = 1440 A (rms) to
Israb \u003d 2800 A (rms)
РезистивныйTHEN
resistive
РезистивныйTHEN
resistive
Резистивный
THEN
resistive
Далее описана работа комплекса релейных защит для линии с ВТСП ТОУ в высоковольтной сети 220 кВ без шунтирующего элемента, однако реализация изобретения не ограничивается приведенными примерами.The following describes the operation of a relay protection complex for a line with an HTSC TOU in a 220 kV high-voltage network without a shunt element, however, the implementation of the invention is not limited to the examples given.
Полукомплекты продольной ДЗЛ подключаются на токи по концам защищаемой линии 1 (на входе ПС2 и на входе ПС3) таким образом, чтобы в нормальном режиме и при внешних КЗ геометрическая сумма векторов токов была равна нулю, а при КЗ на защищаемой линии – току КЗ.Semi-sets of longitudinal DZL are connected to currents at the ends of the protected line 1 (at the input of PS2 and at the input of PS3) in such a way that in normal mode and with external short circuits, the geometric sum of the current vectors is equal to zero, and in case of a short circuit on the protected line, the short circuit current.
ДЗЛ (5.1, 5.2) обладает абсолютной селективностью и срабатывает при разном направлении тока на концах линии 1 с небольшой поправкой на токи небаланса. Ток небаланса считается для каждой линии отдельно. В приведенных примерах время срабатывания ДЗЛ (5.1, 5.2) от начала КЗ, т.е. отключения линии 1 от сети в случае КЗ составляет примерно 50 - 60 мс.DZL (5.1, 5.2) has absolute selectivity and operates at different current directions at the ends of
Применение комплекта (6.1, 6.2) защит ВТСП ТОУ по сопротивлению позволяет гармонизировать работу защит в прилегающей к ВТСП ТОУ 2 сети. Т.е. КЗС (6.1, 6.2) ВТСП ТОУ срабатывает на любое сопротивление в ВТСП ТОУ 2, не зависимо от того на какой линии (участке) сети произошло замыкание.The use of a set (6.1, 6.2) of HTSC TOU resistance protections makes it possible to harmonize the operation of protections in the network adjacent to the
Рассмотрим возможные варианты КЗ и проследим работу защит в сети, в частности, в линии 1 установки ВТСП ТОУ 2 и прилегающим к ней линиям (например, в линии до ПС1, линия ПС3-ПС4).Let's consider possible short circuit options and trace the operation of protections in the network, in particular, in
а) При коротком замыкании в линии установки ВТСП ТОУ (К, К1, Фиг. 2, линия 1)a) In the event of a short circuit in the line of the HTSC TOU installation (K, K1, Fig. 2, line 1)
В этом случае аварийный участок сети (линия 1) совпадает с местом установки ВТСП ТОУ 2. Линия 1 защищена двумя комплектами основных защит линии (ДЗЛ5.1 - работающий, ДЗЛ5.2 – резервный), двумя комплектами защиты ВТСП ТОУ 2 по сопротивлению (КЗС6.1 - работающий, КЗС6.2 – резервный). Возможно использование КЗС ВТСП ТОУ, включающих в себя защиту от перегрузки (МТЗ) ВТСП ТОУ 2 и блок 8 контроля тока утечки.In this case, the emergency section of the network (line 1) coincides with the installation site of the
Действие основной защиты (ДЗЛ 5.1 с уставкой срабатывания, без выдержки времени) начинается примерно через 20-25 мс от начала КЗ в линии 1. Отключение линии 1 производится действием ДЗЛ 6.1 на выключатели (3.1, 3.2) с обоих сторон линии 1. The action of the main protection (DZL 5.1 with a trip setting, without time delay) begins approximately 20-25 ms from the beginning of the short circuit in
В качестве выключателей линии традиционно используются коммутационные аппараты, производящие оперативное включение или отключение отдельных линий и электрического оборудования при нормальном или аварийном режиме, управляемых вручную, дистанционно или автоматически.Switching devices are traditionally used as line breakers, which quickly turn on or off individual lines and electrical equipment in normal or emergency mode, controlled manually, remotely or automatically.
ВТСП ТОУ 2 при токах КЗ работает в резистивном состоянии и переходит в режим (ТО) токоограничения менее чем за 4 миллисекунды (0,0004 с).
Время отключения ВТСП ТОУ 2 комплектом 6.1 защит по сопротивлению с учетом работы УРОВ не превышает 500 мс.The shutdown time of the
КЗС 6.1 ВТСП ТОУ определяет переход ВТСП ТОУ 2 в режим ТО, как значение Rтек > Rнорм, в тот же момент начинается отсчет времени работы ВТСП ТОУ 2 в резистивном состоянии (режим ТО, фактическое время режима ТО – t1) и текущее значение производной сопротивления по времени (dR/dt). GLC 6.1 HTSC TOU determines the transition of
Если Rтек < Rвосст, значение производной сопротивления по времени dR/dt < 0, то КЗС 6.1 ВТСП ТОУ переключается на отсчет времени работы ВТСП ТОУ 2 в режиме восстановления (режим РВ, фактическое время режима РВ – t2) до tвосст (6000 мс). If Rcurrent < Rrest, the value of the time derivative of the resistance dR/dt < 0, then the GLC 6.1 HTSC TOU switches to counting the operating time of the
Если Rтек < Rвосст, значение производной сопротивления по времени dR/dt > 0, то КЗС 6.1 ВТСП ТОУ считает временя работы ВТСП ТОУ 2 в режиме ТО до достижения tтс (500 мс).If Rcurrent < Rrest, the value of the time derivative of the resistance dR/dt > 0, then the GLC 6.1 HTSC TOU counts the operating time of the
Если Rтек > Rвосст, значение производной сопротивления по времени как правило сразу повышается до dR/dt > 0, то КЗС 6.1 ВТСП ТОУ производит отключение линии без отсчета время работы ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой. Отключение производится с учетом работы УРОВ после превышения Rвосст. If Rcurrent > Rrest, the value of the time derivative of the resistance, as a rule, immediately rises to dR / dt > 0, then the GLC 6.1 HTSC TOU disconnects the line without counting the operating time of the
После отключения ВТСП ТОУ 2 комплект 6.1 защит по сопротивлению осуществляет отсчет времени охлаждения ВТСП ТОУ 2 (режим ПР) до достижения tохл (до 4700 мс) после чего возможен ввод в работу линии 1 с ВТСП ТОУ 2, как автоматически, так и оперативным персоналом ПС.After the
Короткое замыкание на шинах ВТСП ТОУ 2 или внутри ВТСП ТОУ 2 является частным случаем короткого замыкания в линии 1 с ВТСП ТОУ 2 (точка К на Фиг. 2). С учетом подобных замыканий ВТСП ТОУ 2 может быть оборудован блоком 8 контроля тока утечки с корпуса ВТСП ТОУ 2 на землю (в случае внутреннего КЗ на корпус ВТСП ТОУ 2). Данные о контроле тока с корпуса ВТСП ТОУ 2 поступают в КЗС 6.1 ВТСП ТОУ, как на резервную защиту линии. Отключение линии действием КЗС 6.1 ВТСП ТОУ при превышении тока с корпуса ВТСП ТОУ 2 на выключатели (3.1, 3.2) с обоих сторон линии 1. A short circuit on the
В случае если выключатель (3.1 и/или 3.2) по каким-либо причинам не отключает поврежденный участок от основной защиты ДЗЛ 5.1. С учетом подобных ситуаций КЗС 6.1 ВТСП ТОУ может быть оборудован защитой от перегрузки (МТЗ) ВТСП ТОУ 2.If the switch (3.1 and / or 3.2) for some reason does not disconnect the damaged section from the main protection of the DZL 5.1. Taking into account such situations, KZS 6.1 HTSP TOU can be equipped with overload protection (MTP)
- Если I > I пддт в течении допустимого времени перегрузки ВТСП ТОУ 2, то ВТСП ТОУ 2 следует отключить от сети. - If I > I pddt during the allowable overload time of the
Уставка МТЗ выбирается исходя из предельно длительно допустимого тока ВТСП ТОУ 2. Величину времени выдержки (tвыд) для МТЗ следует определить, как время достижения значения сопротивления (Rвосст) ВТСП ТОУ 2, при котором возможно восстановление сопротивления до Rнорм без отключения ВТСП ТОУ 2 от сети в условиях набольшей возможной нагрузки на ВТСП ТОУ 2 при КЗ. Ориентировочное значение времени выдержки составляет 200 мс (данные производителя). При этом поскольку выдержка времени МТЗ всегда меньше, нежели термическая стойкость ВТСП ТОУ 2, то МТЗ возможно использовать в составе КЗС (6.1, 6.2) ВТСП ТОУ так же в период обслуживания основных защит линии 1. The overcurrent setting is selected based on the long-term permissible current of the
Однако данные дополнительные защиты линии являются не обязательными.However, these additional line protections are optional.
б) При внешнем коротком замыкании относительно линии 1 установки ВТСП ТОУ 2 (точка К2, К4, Фиг. 2, линия до ПС1, линия ПС3-ПС4). b) In the event of an external short circuit relative to
В данном случае аварийный участок сети не совпадает с местом установки ВТСП ТОУ 2.In this case, the emergency section of the network does not coincide with the installation site of the
Каждая из линий в сети без установленного ВТСП ТОУ 2 (линия до ПС1, линия ПС3-ПС4) защищены по меньшей мере одним комплектом основных защит и резервной защитой линии (например, КСЗ). Т.е. при коротком замыкании линии отключаются защитами, установленными на указанных линиях примерно за 50-60 мс при штатной работе. При этом ДЗЛ (5.1, 5.2) в линии 1 с ВТСП ТОУ 2 не сработает. Each of the lines in the network without an installed HTS TOU 2 (line to PS1, PS3-PS4 line) are protected by at least one set of basic protections and backup protection of the line (for example, KSZ). Those. in case of a short circuit, the lines are switched off by the protections installed on the indicated lines in about 50-60 ms during normal operation. In this case, DZL (5.1, 5.2) in
На отключение ВТСП ТОУ 2 сработает КЗС 6.1 ВТСП ТОУ в соответствие с описанной выше последовательностью: если за время работы основных защит другой линии превышено Rвосст, то КЗС 6.1 ВТСП ТОУ отключает линию 1 без отсчета времени работы ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой или, если Rвосст не превышено, при это превышено dR/dt > 0, то линия 1 будет отключена при достижения tтс (500 мс) и/или сработает функция МТЗ в КЗС (6.1) ВТСП ТОУ при превышении предельно длительного тока (Iпддт с выдержкой времени tвыд. = tпддт = 1000мс).To turn off the
Если отключение ВТСП ТОУ 2 не потребовалось, то КЗС 6.1 ВТСП ТОУ отслеживает режимы работы ВТСП ТОУ 2 по значениям сопротивления ВТСП ТОУ 2 и значениям производной ВТСП ТОУ 2 с учетом длительности каждого из режимов работы ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой.If turning off the
В режиме РВ под нагрузкой ВТСП ТОУ 2 может находится не более 6000 мс (6 с). В режиме ТО - не более 500 мс (0,5 с).In the RT mode under load, the
В режиме ТО при dR/dt > 0 ВТСП ТОУ 2 суммарно может находится не более 500мс, в режиме РВ при dR /dT < 0, - не более 6000мс.In the TO mode with dR/dt > 0, the
Пример счета времени по суммарной длительности каждого из режимов ВТСП ТОУ 2 под нагрузкой при повторяющихся КЗ, которое выполняет КЗС 6.1 ВТСП ТОУ: An example of time counting by the total duration of each of the
Замыкание Rтек > Rнорм – переход ВТСП ТОУ 2 в токоограничивающий режим; при этом начинает отслеживаться Rтек < Rвосст и dR/dt < 0, что происходит, например, в течении 100 мс, после чего КЗС 6.1 ВТСП ТОУ регистрирует переход ВТСП ТОУ 2 в режим восстановления под нагрузкой на время до 6000 мс, например, длительность режима РВ 1000мс, происходит повторное замыкание - поврежденную линию отключают за 180 мс защиты линии (например, ПС3-ПС4), на которой замыкание, - фактически в тоже время КЗС 6.1 ВТСП ТОУ регистрирует переход ВТСП ТОУ 2 в режим токоограничения на 180 мс, при этом (на момент отключения поврежденной линии) Rтек < Rвосст, dR/dT < 0, - переход ВТСП ТОУ 2 в режим восстановления под нагрузкой, оставшееся время до отключения ВТСП ТОУ в режиме РВ = 5000 мс – 1000 мс = 4000 мс. При этом оставшееся время до отключения ВТСП ТОУ в режиме ТО = 500 мс – 100 мс – 180 = 220 мс. Однако значение сопротивления ВТСП ТОУ снизилось до Rтек < Rнорм и ВТСП ТОУ перешло в нормальный режим работы. Таким образом общее время работы ВТСП ТОУ под нагрузкой составило = 100 мс + 1000 мс + 180 мс + 4000 мс, из которых 280 мс в режиме ТО, 5000 мс в режиме РВ. Closing Rcurrent > Rnorm - the transition of the
Таким образом, за счет предложенных в заявленном изобретении комплекса релейных защит, учитывающих нелинейное сопротивление ВТСП ТОУ в линии высоковольтной сети без шунтирующего элемента и способа защиты ВТСП ТОУ, в котором учитывается изменение текущих значений тока, сопротивления ВТСП ТОУ и суммарной длительности непрерывной работы ВТСП ТОУ под нагрузкой в высоковольтной сети с нелинейной характеристикой сопротивления достигается заявленный технический результат.Thus, due to the relay protection complex proposed in the claimed invention, taking into account the non-linear resistance of the HTSC TOU in the high-voltage network line without a shunt element and the method of protecting the HTSC TOU, which takes into account the change in current values of the current, the resistance of the HTSC TOU and the total duration of continuous operation of the HTSC TOU under load in a high-voltage network with a non-linear resistance characteristic, the claimed technical result is achieved.
Claims (26)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777031C1 true RU2777031C1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115545191A (en) * | 2022-12-01 | 2022-12-30 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | Current noise reduction network model training method and fault current limiter current noise reduction method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2359383C1 (en) * | 2005-07-29 | 2009-06-20 | Американ Суперкондактор Корпорейшн | Monitoring short circuit of high temperature superconducting power cable |
| RU2400899C1 (en) * | 2009-06-16 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Method of ultra-rapid emergency protection of ac power system elements and device for its realisation |
| DE102011077460A1 (en) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Protection device used in electrical power system, triggers switching of switching device based on temperature parameter of superconducting fault current limiter, in order to interrupt current flowing through current limiter |
| KR20160140168A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-07 | 창원대학교 산학협력단 | Power system protection system applied superconducting fault current limiter |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2359383C1 (en) * | 2005-07-29 | 2009-06-20 | Американ Суперкондактор Корпорейшн | Monitoring short circuit of high temperature superconducting power cable |
| RU2400899C1 (en) * | 2009-06-16 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Method of ultra-rapid emergency protection of ac power system elements and device for its realisation |
| DE102011077460A1 (en) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Protection device used in electrical power system, triggers switching of switching device based on temperature parameter of superconducting fault current limiter, in order to interrupt current flowing through current limiter |
| KR20160140168A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-07 | 창원대학교 산학협력단 | Power system protection system applied superconducting fault current limiter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115545191A (en) * | 2022-12-01 | 2022-12-30 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | Current noise reduction network model training method and fault current limiter current noise reduction method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2510092C2 (en) | Device and method to interrupt current in transmission line or to distribute energy and current limitation layout | |
| US20200295561A1 (en) | Series compensator and control method | |
| WO2021022949A1 (en) | Looped network controller and control method | |
| KR20170015913A (en) | Fault protection in converter-based DC distribution systems | |
| CN113595227A (en) | Low-voltage transformer area load uninterrupted switching system and working method thereof | |
| CN108565974A (en) | One kind being based on the self-powered long-range failure protection method and system of protective device | |
| CN107947340A (en) | A kind of quick power switching system and its switching method | |
| CN111313379A (en) | Disconnection protection method for comparing line voltage on two sides of line and spare power automatic switching | |
| CN112491040B (en) | Automatic switching device for backup power line of superconducting cable and operation method thereof | |
| KR101622187B1 (en) | Fault current limiter | |
| CN102790360B (en) | Low-voltage complete switch equipment and control method thereof | |
| RU2777031C1 (en) | Method for protecting a current-limiting device based on high-temperature superconductors in a high-voltage network line without a shutter element and a complex of relay protections for implementing the method | |
| CN215300162U (en) | Low-voltage transformer area load uninterrupted switching system | |
| CN110535141A (en) | A current-limiting ring network controller and control method | |
| CN116780747B (en) | Method for improving action accuracy rate during disconnection of sectional spare power automatic switching voltage | |
| CN210780094U (en) | Ring network controller | |
| US3678338A (en) | Protective automatically disconnectable grouping means for an ungrounded a.c. electrical distribution system | |
| Oudalov et al. | Microgrid protection | |
| CN206759031U (en) | A kind of improved power plant's low-voltage power supply system ground protection warning device | |
| CN214204935U (en) | 220kV transformer substation based on improved saturated core type high-temperature superconducting current limiter | |
| CN210780078U (en) | Power generation and supply network protection system | |
| CN213754084U (en) | Dual-power supply system adopting power supplies with different grounding modes | |
| CN210693462U (en) | Current-limiting type ring network controller | |
| CN214204936U (en) | A 110kV substation based on a new bridge type high temperature superconducting current limiter | |
| CN219554656U (en) | Maintenance power distribution optimizing equipment |