RU2779875C1 - Method for controlling circuit breakers in high and extra high voltage networks with power electromagnetic devices - Google Patents
Method for controlling circuit breakers in high and extra high voltage networks with power electromagnetic devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779875C1 RU2779875C1 RU2022116407A RU2022116407A RU2779875C1 RU 2779875 C1 RU2779875 C1 RU 2779875C1 RU 2022116407 A RU2022116407 A RU 2022116407A RU 2022116407 A RU2022116407 A RU 2022116407A RU 2779875 C1 RU2779875 C1 RU 2779875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- circuit breaker
- detected
- circuit
- value
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001052 transient Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000903 blocking Effects 0.000 claims description 10
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 claims description 9
- 230000002441 reversible Effects 0.000 claims description 3
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 2
- 241001183012 Modified Vaccinia Ankara virus Species 0.000 description 1
- 102100008054 TUBB3 Human genes 0.000 description 1
- 101710025594 TUBB3 Proteins 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для предотвращения повреждений выключателей (например, элегазовых), через которые высокое (ВН) или сверхвысокое (СВН) напряжение подается на участки с силовыми электромагнитными высоковольтными аппаратами, в частности, с шунтирующими реакторами или силовыми трансформаторами (автотрансформаторами).The invention relates to the electric power industry and can be used to prevent damage to circuit breakers (for example, SF6), through which high (HV) or extra high (EHV) voltage is supplied to sections with high-voltage electromagnetic power devices, in particular, with shunt reactors or power transformers (autotransformers ).
При коммутации силового выключателя в цепи возникают электрические токи, содержащие принужденные и свободные составляющие, в том числе, апериодические. Результирующий ток в цепи силового выключателя в течение некоторого времени является однополярным, т.е. не имеет переходов через нулевое значение со сменой полярности. Это обусловлено резонансными условиями, определенными значениями реактивных сопротивлений электрических воздушных линий с установленными на них шунтирующими реакторами, а также параметрами броска тока намагничивания, такими как: начальная фаза включения, разновременность включения фаз выключаетелей, взаимное магнитное и токовое влияние фаз, остаточная намагниченность сердечника. Интервал однополярности располагается в диапазоне от нескольких периодов промышленной частоты до единиц секунд в зависимости от параметров схемы и сценарных условий.When switching a power switch, electric currents arise in the circuit, containing forced and free components, including aperiodic ones. The resulting current in the circuit breaker circuit is unipolar for some time, i.e. has no zero crossings with polarity reversal. This is due to resonant conditions, certain values of the reactive resistances of electric overhead lines with shunt reactors installed on them, as well as parameters of the magnetizing current inrush, such as: the initial phase of switching on, the timing of switching on the phases of the switches, the mutual magnetic and current influence of the phases, the residual magnetization of the core. The unipolarity interval ranges from several power frequency periods to a few seconds, depending on the circuit parameters and scenario conditions.
Длительное неотключение полюсом элегазового выключателя не переходящего через нулевое значение тока из-за наличия в нем большой апериодической составляющей приводят к авариям с последующим разрушением коммутационного оборудования и, как следствие, к необходимости его оперативной дорогостоящей замены. Разрушение выключателей обусловлено длительным горением дуги в межконтактном промежутке, что в свою очередь приводит к прогоранию контактов, перегреву дугогасящего газа, резкому повышению его давления и взрыву выключателя, который влечет за собой повреждение стоящего вокруг оборудования.Long-term non-switching off by the pole of the SF6 circuit breaker that does not pass through zero current due to the presence of a large aperiodic component in it leads to accidents with subsequent destruction of the switching equipment and, as a result, to the need for its prompt and costly replacement. The destruction of the circuit breakers is caused by prolonged arcing in the contact gap, which in turn leads to burnout of the contacts, overheating of the extinguishing gas, a sharp increase in its pressure and explosion of the circuit breaker, which causes damage to the surrounding equipment.
Известен способ обнаружения апериодических, по существу скачкообразных изменений амплитуды по меньшей мере одного электрического параметра, в особенности тока и/или напряжения в электрической сети (Патент RU №2525082, публ. 10.08.2014, МПК Н02Н 3/44), согласно которому предусматривается отключение от сети при неисправностях, которые сопровождаются апериодическими изменениями тока и/или напряжения, и на которые не реагируют другие защитные выключатели.A known method for detecting aperiodic, essentially abrupt changes in the amplitude of at least one electrical parameter, in particular the current and / or voltage in the electrical network (Patent RU No. 2525082, publ. from the mains in case of faults that are accompanied by aperiodic changes in current and / or voltage, and to which other protective switches do not react.
Недостатками настоящего технического решения являются неэффективность для коммутации выключателей сети высокого (ВН) или сверхвысокого (СВН) напряжения, т.к. попытка реализовать отключение при детектировании апериодической составляющей тока приведет к разрушению выключателя в условиях протекания однополярного тока. Изобретение относится к низкому классу напряжения (НН), где используются защитные автоматические выключатели.The disadvantages of this technical solution are the inefficiency for switching circuit breakers of high (HV) or extra high (EHV) voltage, tk. an attempt to implement a trip when an aperiodic current component is detected will lead to the destruction of the circuit breaker under conditions of the flow of a unipolar current. The invention relates to a low voltage class (LV), where protective circuit breakers are used.
Известны технические решения для управления силовым выключателем, особенно элегазовым, в которых детектирование апериодической составляющей тока переходного процесса предназначено не для отключения выключателя, а наоборот для недопущения его включения в условиях, когда попытка реализовать коммутацию выключателя по команде «отключить» на интервале однополярности отключаемого тока имеет существенные затруднения и чревата повреждением силового выключателя.Technical solutions are known for controlling a power circuit breaker, especially a SF6 circuit breaker, in which the detection of the aperiodic component of the transient current is intended not to turn off the circuit breaker, but, on the contrary, to prevent it from being turned on under conditions when an attempt to implement switching of the circuit breaker by the command "turn off" in the interval of unipolarity of the current to be turned off has significant difficulties and is fraught with damage to the circuit breaker.
Известен способ демпфирования апериодической составляющей в токе линейного выключателя, описанный в патенте RU №118490 на полезную модель «Устройство демпфирования апериодической составляющей в токе линейного выключателя» (публ. 20.07.2012, МПК Н02Р 13/00), предусматривающий перед коммутацией элегазового выключателя демпфирование (или подавление) апериодической составляющей путем установки в нейтралях шунтирующих реакторов, так называемых «предвключаемых резисторов», с помощью которых радикально изменяют параметры силовых цепей и, как следствие, исключают возникновение длительных интервалов однополярности тока.A method for damping the aperiodic component in the current of a linear switch is known, described in patent RU No. 118490 for the utility model "Device for damping the aperiodic component in the current of a linear switch" (published on 20.07.2012, IPC H02R 13/00), which provides damping before switching the SF6 circuit breaker ( or suppression) of the aperiodic component by installing shunt reactors in the neutrals, the so-called "pre-switching resistors", with the help of which the parameters of power circuits are radically changed and, as a result, the occurrence of long intervals of current unipolarity is excluded.
Недостатками настоящего технического решения являются возникновение новой апериодической составляющей тока при шунтировании резистора, ненадежность дешунтирования резисторов, не пригодность для бросков токов включения силовых трансформаторов и геоиндуцированных токов.The disadvantages of this technical solution are the emergence of a new aperiodic current component when shunting the resistor, the unreliability of shunting resistors, unsuitability for inrush currents switching on power transformers and geoinduced currents.
Известен способ подавления апериодической составляющей в токе линейного выключателя, описанный в патенте RU №117707 на полезную модель «Устройство подавления апериодической составляющей в токе линейного выключателя» (публ. 27.06.2012, МПК H01C 1/00), согласно которому перед коммутацией элегазового выключателя предусматривается подавление апериодической составляющей путем установки демпфирующего резистора между выводом высоковольтного выключателя и выводом шунтирующего реактора, второй вывод которого заземлен, так называемого «предвключаемого резистора», с помощью которого радикально изменяют параметры силовых цепей и, как следствие, исключают возникновение длительных интервалов однополярности тока.There is a known method of suppressing the aperiodic component in the current of the linear switch, described in patent RU No. 117707 for the utility model "Device for suppressing the aperiodic component in the current of the linear switch" (published on June 27, 2012, IPC
Недостатками настоящего технического решения являются возникновение новой апериодической составляющей тока при шунтировании резистора, ненадежность дешунтирования резисторов, не пригодность для бросков токов включения силовых трансформаторов и геоиндуцированных токов.The disadvantages of this technical solution are the emergence of a new aperiodic current component when shunting the resistor, the unreliability of shunting resistors, unsuitability for inrush currents switching on power transformers and geoinduced currents.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления элегазовыми выключателями в сетях ВН и СВН (публ. JP №2000188044, публ. 04.07.2000, МПК Н01Н 33/59), согласно которому выявляют апериодическую составляющую тока и минимизируют ее за счет управляемой коммутации, предполагающей настройку на включение выключателя в момент максимального значения сетевого напряжения. С целью повышения ресурса выключателя реализуют управляемое отключение при условии синусоидальности и возможности прогнозирования формы кривой аварийного тока или тока нагрузки и формирования команды на отключение с опережением времени действия выключателя до момента перехода тока через нулевое значение. Таким образом, обеспечивается возможность управления параметрами переходных процессов при коммутациях либо исключения интервалов однополярного тока.The closest in technical essence to the proposed invention is a method for controlling SF6 circuit breakers in HV and SVN networks (publ. JP No. 2000188044, pub. 04.07.2000, IPC H01N 33/59), according to which the aperiodic current component is detected and minimized due to controlled switching, which involves setting the switch to turn on at the moment of the maximum value of the mains voltage. In order to increase the life of the circuit breaker, a controlled shutdown is implemented under the condition of sinusoidality and the possibility of predicting the shape of the emergency current or load current curve and generating a command to turn off ahead of the time of the circuit breaker operation until the current passes through zero. Thus, it is possible to control the parameters of transient processes during switching or to exclude unipolar current intervals.
Недостатками настоящего технического решения является низкая эффективность управления вследствие коммутационных перенапряжений на линейной изоляции и на оборудовании, подключенном к линии, поскольку включение в максимум напряжения источника приводит к возникновению наибольшей переходной компоненты; формирования в момент включения линии дополнительной апериодической составляющей тока в линейном выключателе; невозможности реализации управляемого отключения при насыщении электромагнитных трансформаторов тока, особенно резко возникающем при резко-несинусоидальных формах первичного тока;The disadvantages of this technical solution is the low efficiency of control due to switching overvoltages on the line insulation and on the equipment connected to the line, since the inclusion of the source voltage in the maximum leads to the largest transient component; formation at the moment of switching on the line of an additional aperiodic component of the current in the linear switch; the impossibility of implementing a controlled shutdown during saturation of electromagnetic current transformers, which occurs especially sharply with sharply non-sinusoidal forms of the primary current;
Кроме того, в данном техническом решении не учитывают режимы, которые сопровождаются возникновением однополярных апериодических токов и последующем разрушением выключателя:In addition, this technical solution does not take into account the modes that are accompanied by the occurrence of unipolar aperiodic currents and the subsequent destruction of the switch:
- короткие замыкания (КЗ) на воздушных линиях (ВЛ), когда имеет место неселективное отключение выключателя шунтирующего реактора одноименной поврежденной фазы;- short circuits (SC) on overhead lines (VL), when there is a non-selective shutdown of the shunt reactor switch of the damaged phase of the same name;
- близкие КЗ на ВЛ или на шинах, при односторонней постановке под напряжение сети трансформатора (автотрансформатора) и наличии броска тока с последующим отключением выключателя;- close short circuits on overhead lines or on buses, with one-sided energization of the transformer (autotransformer) network and the presence of a current surge with subsequent disconnection of the circuit breaker;
- геоиндуцированные токи в цепях сетей с многократно заземленной нейтралью с длительностью периода в районе сотен секунд и амплитудой от единиц до десятков и даже сотен ампер, которые приводят к выходу из строя первичного оборудования и при наложении на основную частоту могут вызывать длительные интервалы однополярности.- geoinduced currents in circuits of networks with a repeatedly grounded neutral with a period duration of about hundreds of seconds and an amplitude from units to tens and even hundreds of amperes, which lead to failure of the primary equipment and, when superimposed on the main frequency, can cause long unipolarity intervals.
- затухающие колебательные процессы перезаряда емкостных и индуктивных элементов в условиях отключенных реактированных ВЛ ВН (СВН).- damped oscillatory processes of recharging capacitive and inductive elements under conditions of disconnected reacted VL VN (SVN).
Технической задачей предлагаемого изобретения является реализация управляемой адаптивной задержки отключения силового выключателя высокого и сверхвысокого напряжения в зависимости от формы кривой отключаемого тока.The technical objective of the proposed invention is the implementation of a controlled adaptive delay in switching off the power circuit breaker of high and extra high voltage, depending on the shape of the curve of the current to be switched off.
Технический результат заключается в повышении эффективности управления элегазовыми выключателями и, как следствие, повышении их износоустойчивости и предотвращении повреждений подобных выключателей.The technical result consists in increasing the efficiency of control of SF6 circuit breakers and, as a result, increasing their wear resistance and preventing damage to such circuit breakers.
Это достигается тем, что в известном способе управления выключателями в сетях высокого и сверхвысокого напряжения с силовыми электромагнитными аппаратами, согласно которому в цепях потребителей контролируют наличие или отсутствие однополярного тока, и при его наличии, осуществляют отключение выключателя с задержкой по времени до обнаружения момента перехода тока через нулевое значение с изменением полярности, в процессе контроля дополнительно отслеживают мгновенные значения однополярного тока, указанный контроль производят в течение повторяющихся интервалов времени, в каждом из интервалов контроля отфильтровывают высокочастотные свободные колебательные составляющие переходных процессов, при этом если в течение интервала контроля не обнаруживают моменты перехода тока через нулевое значение с изменением полярности и фиксируют мгновенные значения тока лишь в области, превышающей максимально допустимое значение постоянного тока коммутации, заявленное заводом-изготовителем выключателя, то блокируют отключение выключателя, а если в течение интервала контроля обнаруживают моменты перехода тока через нулевое значение с изменением полярности или вхождение мгновенного значения в область, не превышающую максимально допустимое значение постоянного тока коммутации, заявленное заводом-изготовителем выключателя, то разрешают отключение выключателя.This is achieved by the fact that in the known method of controlling switches in high and extra high voltage networks with power electromagnetic devices, according to which the presence or absence of a unipolar current is controlled in consumer circuits, and if it is present, the switch is turned off with a time delay until the moment of current transition is detected. through the zero value with a change in polarity, in the process of monitoring, the instantaneous values of the unipolar current are additionally monitored, the specified control is carried out for repeating time intervals, in each of the control intervals, high-frequency free oscillatory components of transients are filtered out, while if during the control interval no transition moments are detected current through the zero value with a change in polarity and fix the instantaneous current values only in the region exceeding the maximum allowable value of the direct switching current declared by the manufacturer of the switch, then b they block the circuit breaker trip, and if during the monitoring interval they detect the moments of the current passing through the zero value with a change in polarity or the entry of the instantaneous value into the region that does not exceed the maximum allowable value of the direct switching current declared by the circuit breaker manufacturer, then the circuit breaker is allowed to open.
При этом длительность интервалов контроля устанавливают в диапазоне 12-15 мс. Ток контролируют на стороне ВН или СВН в каждой фазе ВЛ, а для приема сигналов контроля и передачи сигналов управления выключателями используют прямые и обратные каналы радиосвязи. Ток контролируют на потенциале земли в цепи нейтрали силовых трансформаторов (автотрансформаторов) или шунтирующих реакторов со стороны нулевых выводов, а для приема сигналов контроля и передачи сигналов управления выключателями используют прямые и обратные каналы проводной связи.In this case, the duration of the control intervals is set in the range of 12-15 ms. The current is controlled on the HV or SVH side in each phase of the overhead line, and for receiving control signals and transmitting control signals by switches, direct and reverse radio channels are used. The current is controlled at the ground potential in the neutral circuit of power transformers (autotransformers) or shunt reactors from the side of zero terminals, and direct and reverse wired communication channels are used to receive control signals and transmit control signals to switches.
Блокируют отключение выключателя с помощью устройства блокировки, которое постоянно удерживают в спящем режиме и переводят в ограниченный по времени активный режим управляющими командами, при этом команды формируют по алгоритмам релейной защиты и автоматики или оперативным управлением.The circuit breaker opening is blocked using a blocking device, which is constantly kept in sleep mode and switched to a time-limited active mode by control commands, while the commands are generated according to relay protection and automation algorithms or operational control.
Блокируют отключение выключателя при обнаружении квазипостоянного геоиндуцированного тока, вызванного изменением геомагнитного поля при геомагнитных бурях, достигающего сотен ампер с частотой от 0,0001 до 0,1 Гц, имеющего длительные непереходы через ноль, опасные для элегазовых выключателей. Также блокируют отключение выключателя при обнаружении апериодической составляющей тока при близких КЗ на ВЛ или на шинах, при односторонней постановке под напряжение сети трансформатора (автотрансформатора) и наличии броска тока. Блокируют отключение выключателя реактора при КЗ на ВЛ или на шинах, когда возможно неселективное отключение выключателя шунтирующего реактора одноименной поврежденной фазы.Switch off is blocked when a quasi-permanent geoinduced current is detected, caused by a change in the geomagnetic field during geomagnetic storms, reaching hundreds of amperes with a frequency of 0.0001 to 0.1 Hz, having long non-transitions through zero, dangerous for SF6 circuit breakers. They also block the switch off when an aperiodic current component is detected at close short circuits on the overhead line or on the tires, when the transformer (autotransformer) network is energized one-sidedly and there is a current surge. They block the shutdown of the reactor switch in case of a short circuit on the overhead line or on the tires, when non-selective shutdown of the switch of the shunt reactor of the damaged phase of the same name is possible.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ при контроле тока на стороне ВН или СВН в каждой фазе выключателя воздушной линии (ВН) (схема отображена только для одной фазы), на фиг. 2 показана общая структурная схема устройства, реализующего предложенный способ при контроле тока на потенциале земли в цепи нейтрали силовых трансформаторов (автотрансформаторов) или шунтирующих реакторов, на фиг. 3 показаны временные диаграммы при отсутствии переходов тока через нулевое значение и наличии сигнала команды «Отключить» от оперативного управления, где а - работа (алгоритм) устройства блокировки, б - временные диаграммы сигналов, поясняющие осуществление составных операций, на фиг. 4 представлены временные диаграммы включения ВЛ и КЗ в момент времени t=0,3 c, до затухания апериодической составляющей тока, где а - работа (алгоритм) устройства блокировки, б - временные диаграммы сигналов, поясняющие осуществление составных операций.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general block diagram of a device that implements the proposed method when controlling the current on the HV or EHV side in each phase of the overhead line (HV) circuit breaker (the diagram is displayed for only one phase), in Fig. 2 shows a general block diagram of a device that implements the proposed method when controlling the current at the earth potential in the neutral circuit of power transformers (autotransformers) or shunt reactors, in fig. 3 shows the timing diagrams in the absence of current transitions through the zero value and the presence of the “Disable” command signal from the operational control, where a is the operation (algorithm) of the blocking device, b is the timing diagrams of signals explaining the implementation of composite operations, in Fig. 4 shows the time diagrams of switching on the overhead line and short circuit at the time t = 0.3 s, until the aperiodic component of the current decays, where a is the operation (algorithm) of the blocking device, b is the time diagrams of signals explaining the implementation of composite operations.
Устройство, реализующее предлагаемый способ для предотвращения повреждений элегазовых выключателей, изображенное на фиг. 1 и 2, содержит источник электроснабжения 1, подключенный с помощью элегазового выключателя 2 к потребителю (реактивная нагрузка) 3 в виде силового электромагнитного аппарата, например шунтирующего реактора или силового трансформатора (автотрансформатора), отдельно стоящий шкаф управления выключателем (ШУВ) 4, получающий управляющие воздействия от человеко-машинной системы управления конфигурацией электрической сети (СУ) 5, который выполнен с возможностью осуществления передачи управляющих воздействий устройству блокировки (УБ) отключения выключателя 6 по средствам прямого и обратного каналов узла радиосвязи 7.A device that implements the proposed method for preventing damage to SF6 circuit breakers, shown in Fig. 1 and 2, contains a
Отличительной особенностью устройства, представленного на фиг. 2, является расположение устройства блокировки отключения выключателя 6 (УБ) не под потенциалом СВН, как реализовано на фиг. 1, а в сети нейтрали силового трансформатора (автотрансформатора) или реактора.A distinctive feature of the device shown in Fig. 2 is the location of the blocking device for switching off the circuit breaker 6 (CB) not under the potential of the EHV, as implemented in FIG. 1, but in the neutral network of a power transformer (autotransformer) or reactor.
Способ управления выключателями в сетях высокого и сверхвысокого напряжения с силовыми электромагнитными аппаратами осуществляется следующим образом.The method of controlling switches in high and extra high voltage networks with power electromagnetic devices is carried out as follows.
В разных частях электроэнергетических систем имеются участки, в которых ВН (СВН) от источника электроснабжения 1 через элегазовый выключатель 2 подается на участок с силовым электромагнитным высоковольтным аппаратом 3, в частности шунтирующим реактором или силовым трансформатором (автотрансформатором). Управление элегазовым выключателем 2 производится через аппаратуру ШУВ 4, который реализует команды «Включить» или «Отключить» СУ 5 конфигурацией электрической сети. Управляющие команды в СУ 5 формируются автоматически по алгоритмам релейной защиты и автоматики, а также человеком, выполняющим функции оперативного управления.In different parts of the electric power systems, there are sections in which HV (EHV) from the
При коммутации элегазового выключателя 2 в цепи возникают электрические токи, содержащие принужденные и свободные составляющие, в том числе, апериодические (фиг. 3, а). При определенном сочетании значений реактивных сопротивлений индуктивной и емкостной проводимости ВЛ с установленными шунтирующими реакторами, или определенных значениях начальной фазы включения, разновременности включения фаз выключателей, взаимного магнитного и токового влияния фаз, остаточной намагниченности сердечника силового трансформатора (автотрансформатора) или реактора 3, определяющих параметры броска тока намагничивания, результирующее значение тока в цепи выключателя 2 в течение времени, когда ток имеет однополярный характер, т.е. не имеет переходов через нулевое значение со сменой полярности, распространяется на длительность от нескольких периодов промышленной частоты до единиц секунд, в зависимости от параметров схемы и сценарных условий. Попытка реализовать коммутацию по команде «отключить» на интервале однополярности отключаемого тока имеет известные затруднения и чревата повреждением элегазового выключателя.When switching the
Как уже указывалось, в энергосистемах разработаны и реализуются мероприятия, направленные на предотвращение повреждения силовых выключателей:As already mentioned, measures have been developed and are being implemented in power systems aimed at preventing damage to power circuit breakers:
- схемно-режимные, направленные на проектные ограничения и определение порядка включения первичного оборудования;- circuit-mode, aimed at design constraints and determining the order of switching on the primary equipment;
- установка в цепях с выключателями или в нейтралях шунтирующих реакторов так называемых «предвключаемых резисторов», которые радикально изменяют параметры силовых цепей с обеспечением подавления свободных составляющих и недопущения возникновения длительных интервалов однополярности;- installation in circuits with switches or in neutral shunt reactors of the so-called "pre-switching resistors", which radically change the parameters of power circuits to ensure the suppression of free components and prevent the occurrence of long intervals of unipolarity;
- оснащение аппаратуры шкафа управления выключателем дополнительным блоком, который обеспечивает реализацию управляемой несинхронной коммутаций силового выключателя в заданную фазу мгновенного значения контролируемой электрической величины с учетом времени действия привода силового выключателя.- equipping the circuit breaker control cabinet equipment with an additional unit that ensures the implementation of controlled non-synchronous switching of the power circuit breaker in a given phase of the instantaneous value of the controlled electrical quantity, taking into account the operating time of the power circuit breaker drive.
Перечисленные мероприятия, однако, обладают техническими ограничениями применения и характеризуются значениями параметра потока отказов, поэтому в обоснованных случаях требуют резервирования.The listed measures, however, have technical limitations of application and are characterized by the values of the failure rate parameter, therefore, in justified cases, they require redundancy.
Следует учитывать и еще один источник однополярных токов - геоиндуцированные токи в цепях сетей с многократно заземленной нейтралью с длительностью периода в районе сотен секунд и амплитудой от единиц до десятков и даже сотен ампер. Указанные выше мероприятия не могут влиять на космические (магнитосферные) явления, и при этом высоковольтные сети энергосистем должны быть устойчивы к воздействиям геомагнитных возмущений - геоиндуцированных токов и тому подобных явлений. Также опасность для коммутации представляют затухающие колебательные процессы перезаряда емкостных и индуктивных элементов в условиях отключенных реактированных ВЛ ВН (СВН) или КЗ на ВЛ, когда имеет место неселективное отключение выключателя шунтирующего реактора одноименной поврежденной фазы.Another source of unipolar currents should also be taken into account - geoinduced currents in circuits of networks with a repeatedly grounded neutral with a period duration in the region of hundreds of seconds and an amplitude from units to tens and even hundreds of amperes. The above measures cannot affect space (magnetospheric) phenomena, and at the same time, high-voltage networks of power systems must be resistant to the effects of geomagnetic disturbances - geoinduced currents and similar phenomena. Also, damped oscillatory processes of recharging capacitive and inductive elements in the conditions of disconnected reacted VL VN (SVN) or short circuit on VL, when there is a non-selective shutdown of the switch of the shunt reactor of the damaged phase of the same name, are also dangerous for switching.
Для осуществления функции блокировки отключения однополярного тока при коммутации выключателя ВН (СВН) в цепях каждой фазы устанавливают У Б 6. Если контроль тока осуществляется на стороне ВН или СВН, то для приема сигналов контроля и передачи сигналов управления выключателями используют прямые и обратные радиоканалы узла связи 7. Если же ток контролируется на потенциале земли в цепи нейтрали силовых трансформаторов (автотрансформаторов) или шунтирующих реакторов, для приема сигналов контроля и передачи сигналов управления выключателями используют прямые и обратные проводные каналы узла связи 7.To implement the function of blocking the shutdown of a unipolar current when switching a HV (SVN) switch,
При поступлении от СУ 5 в ШУВ 4 команды «Включить» и/или «Отключить» выключатель, по сигналу от ШУВ 4 по прямому каналу узла связи 7 передаются в УБ 6 команды «Перейти в активный режим». Каждый УБ 6 переходит в активный режим, осуществляет самоконтроль и по обратному каналу 7 сообщает о готовности к действию.Upon receipt from
В активном режиме УБ 6 вырабатывает и передает по обратному каналу узла связи 7 в ШУВ 4 сигнал «Блокировка» в случае, когда при наличии первичного тока в течение длительности интервала контроля (12-15 мс) не обнаруживают моменты перехода тока через нулевое значение с изменением полярности и фиксируют мгновенные значения тока лишь в области, превышающей максимально допустимое значение постоянного тока коммутации, заявленное заводом-изготовителем выключателя.In the active mode,
Если же в активном режиме при наличии первичного тока УБ 6 в интервале контроля обнаруживает моменты перехода тока через нулевое значение с изменением полярности или вхождение мгновенного значения тока в область, не превышающую максимально допустимый постоянный ток коммутации, заявленный заводом-изготовителем выключателя, то по обратному каналу узла связи 7 в ШУВ 4 передается сигнал «Разрешение» коммутации.If, in active mode, in the presence of a primary current,
Отметим, что как наличие (отсутствие) моментов перехода тока через нулевое значение, так и превышение (непревышение) мгновенного значения тока максимально допустимого постоянного тока коммутации фиксируются микропроцессорным контроллером, входящим в состав УБ 6. С помощью указанного контроллера осуществляется также фильтрация сигналов, исключающая высокочастотные свободные колебательные составляющие переходных процессов, которые могут приводить к ложному деблокированию УБ 6 при протекании однополярного тока.It should be noted that both the presence (absence) of the moments of current transition through the zero value, and the excess (non-exceedance) of the instantaneous current value of the maximum allowable direct switching current are fixed by the microprocessor controller, which is part of
ШУВ 4 формирует команды на привод элегазового выключателя 2 в зависимости от сигналов от УБ 6 и задерживает команду «Отключить» при наличии сигнала «Блокировка» вплоть до момента исчезновения сигнала «Блокировка» и появления сигнала «Разрешение» коммутации. При не поступлении от УБ 6 по обратному каналу узла связи 7 сигнала «Готовность», реализуются команды от СУ 5 по алгоритмам, действующим в настоящее время, например, с задержкой по времени.
Подчеркнем, что при практической реализации данного технического решения блокирование отключения элегазового выключателя 2 может быть выполнено с использованием прогнозирования времени затухания свободной апериодической компоненты броска тока включения до безопасных для коммутации значений с учетом собственного времени отключения присоединения.We emphasize that in the practical implementation of this technical solution, blocking the trip of the
На осциллограммах фиг. 3 а, б проиллюстрированы включение ВЛ и команда «Отключить» до момента затухания апериодической составляющей тока от оперативного управления, а на фиг. 4 а, б - включение ВЛ и КЗ в момент времени t=0,3 c, до затухания апериодической составляющей тока.On the oscillograms of Fig. 3 a, b illustrate the switching on of the overhead line and the "Turn off" command until the moment of attenuation of the aperiodic current component from the operational control, and in Fig. 4 a, b - switching on the overhead line and short circuit at the time t = 0.3 s, until the aperiodic component of the current is attenuated.
На фиг. 3, а и фиг. 4, а представлены сигналы:In FIG. 3a and fig. 4, and the signals are presented:
I - первичного тока при одностороннем включении ВЛ 750 кВ с ШР 3×110МВА;I - primary current with one-sided switching on of 750 kV overhead lines with 3 × 110 MVA SR;
II - команд от системы 5 управления, в том числе от релейной защиты;II - commands from the
III - блокировки отключения однополярного тока УБ 6;III - blocking off the unipolar
IV - положения выключателя 2.IV -
На фиг. 3, б и фиг. 4, б представлены сигналы, отображающие положения составных органов, участвующих в реализации предложенного способа:In FIG. 3b and fig. 4b shows the signals representing the positions of the constituent organs involved in the implementation of the proposed method:
V - «Пуск» устройства блокировки УБ 6;V - "Start"
VI - активный режим УБ 6;VI -
VII - «Блокировка» от УБ 6 в ШУВ 4;VII - "Block" from
VIII - «Разрешение» от УБ 6 в ШУВ 4.VIII - "Permission" from
На осциллограмме фиг. 3 а, б продемонстрирована работа (алгоритм) УБ 6 при отсутствии переходов тока через нулевое значение и наличии сигнала команды «Отключить» от оперативного управления системы СУ 5. В представленной фазе присутствует апериодическая составляющая с постоянной времени, значительно превышающей период принужденных колебаний. Отключение элегазового выключателя 2 ВЛ на интервале однополярности кривой тока обуславливает опасность, вызванную невозможностью разорвать дугу из-за наличия апериодической составляющей в полном токе выключателя 2. Подобная ситуация приводит к повреждению выключателя 2 и возможному выходу ВЛ ВН (СВН) из строя, что крайне негативно сказывается на надежности энергосистемы. Алгоритм УБ 6 блокирует коммутацию на интервале однополярности кривой тока и элегазовый выключатель 2 успешно отключается после затухания апериодической составляющей тока до безопасных значений.On the oscillogram of Fig. 3 a, b demonstrates the operation (algorithm) of
На осциллограмме фиг. 4 а, б продемонстрирована работа (алгоритм) УБ 6 при КЗ на ВЛ. В токе КЗ также содержится апериодическая составляющая, которая в предельном максимальном случае может быть равна принужденной периодической составляющей промышленной частоты. Алгоритм УБ 6 разрешает коммутацию менее чем через 10 мс после возникновения КЗ, что в свою очередь не приводит к замедлению действия релейной защиты и элегазовый выключатель 2 успешно отключается.On the oscillogram of Fig. 4 a, b demonstrates the operation (algorithm) of
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить эффективность управления элегазовыми выключателями. При этом повышается износоустойчивость, и предотвращаются повреждения элегазовых выключателей. Способ является бесконфликтным техническим решением, его применение положительно сказывается на общей надежности электроэнергетической системы.Thus, the proposed method makes it possible to increase the efficiency of control of SF6 circuit breakers. This increases wear resistance and prevents damage to SF6 circuit breakers. The method is a conflict-free technical solution, its application has a positive effect on the overall reliability of the electric power system.
Claims (8)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779875C1 true RU2779875C1 (en) | 2022-09-14 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000188044A (en) * | 1998-12-21 | 2000-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | Phase control switching device |
RU2233525C2 (en) * | 2000-06-02 | 2004-07-27 | Рэйтеон Компани | Short circuit detection system for switch |
RU117707U1 (en) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | Ооо Научно-Производственное Предприятие "Энергоконсалт" | DEVICE OF SUPPRESSION OF THE ACERIODIC COMPONENT IN THE CURRENT OF A LINEAR CIRCUIT BREAKER |
RU118490U1 (en) * | 2011-12-28 | 2012-07-20 | Ооо Научно-Производственное Предприятие "Энергоконсалт" | DAMPING DEVICE OF APERIODIC COMPONENT IN A LINE CIRCUIT CURRENT |
RU2525082C2 (en) * | 2009-02-23 | 2014-08-10 | Итон Гмбх | Protective circuit breaker with detection of aperiodic current variation |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000188044A (en) * | 1998-12-21 | 2000-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | Phase control switching device |
RU2233525C2 (en) * | 2000-06-02 | 2004-07-27 | Рэйтеон Компани | Short circuit detection system for switch |
RU2525082C2 (en) * | 2009-02-23 | 2014-08-10 | Итон Гмбх | Protective circuit breaker with detection of aperiodic current variation |
RU117707U1 (en) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | Ооо Научно-Производственное Предприятие "Энергоконсалт" | DEVICE OF SUPPRESSION OF THE ACERIODIC COMPONENT IN THE CURRENT OF A LINEAR CIRCUIT BREAKER |
RU118490U1 (en) * | 2011-12-28 | 2012-07-20 | Ооо Научно-Производственное Предприятие "Энергоконсалт" | DAMPING DEVICE OF APERIODIC COMPONENT IN A LINE CIRCUIT CURRENT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107966633B (en) | Method and system for rapidly judging single-phase earth fault line of power distribution network of power supply system | |
EP3206217B1 (en) | Dc circuit breaker | |
US10148080B2 (en) | Single-phase-to-earth fault processing device and method for neutral non-effectively grounded distribution network | |
CA2178356C (en) | A high voltage electric power line current limiter | |
JP2016213179A (en) | DC circuit breaker and method of use | |
US10998710B2 (en) | High-voltage DC cut-off device | |
CN111474466B (en) | Circuit arrangement and method for detecting closed switch contacts and for protecting ground conductors against interruption | |
KR102104835B1 (en) | Gis for 29kv with prevention apparatus for secondary circuit opening of current transformer | |
EP2624396A2 (en) | Arc control in a fuse protected system | |
KR20150130182A (en) | Fault current limiter | |
RU2779875C1 (en) | Method for controlling circuit breakers in high and extra high voltage networks with power electromagnetic devices | |
US20110178649A1 (en) | Method for preventing electric shock by contact with connected-to-ground electric appliances and installations, and apparatus therefor | |
CN210780092U (en) | Arc and harmonic elimination device | |
RU2317622C1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING FEEDER SWITCH OF AC, 27.5 AND 2 × 27.5 kV TRACTION SUBSTATIONS | |
KR101030193B1 (en) | Distrtibuting board cabinet panel with neutral line replacement and method thereof | |
EP2575152B1 (en) | Portable arc preventing device | |
KR20170042070A (en) | Apparatus and method for preventing disaster caused by short-circuit in electric power systems | |
EP0552002A1 (en) | A breaker apparatus for connection between a power line and an external circuit, and a method of operation thereof | |
RU2816694C1 (en) | Device on reed switches for protection of converter installation rectifier | |
SU1138874A1 (en) | Device for protecting against earth leakage in isolated neutral system | |
RU2767501C1 (en) | Power line partitioning device | |
RU2663413C1 (en) | Overhead power transmission line automatic re-closure method | |
GB2487918A (en) | DC power network protection system | |
SU748671A1 (en) | Device for disconnection of electric equipment at short-circuiting in ac network | |
Kuchanskyy | The measures for suppression aperiodic current component in extra-high voltage lines 750 kV |