SU38222A1 - Устройство дл селективной максимальной защиты радиальных сетей - Google Patents

Description

Усложн ющиес  услови  эксплоатации электрических станций и подстанций, :св занных между собой разветвленными высоковольтными кабельными и воздушными сет ми, предъ вл ют чрезвычайно большие требовани  к защите дл  достижени  бесперебойной подачи электрической энергии. Рост единичных мощностей электростанций до 500000-1 ООООООлгй/и, по вление так называемых сверхвысоковольтных установок и объединение электрического хоз йства крупнейших районов в единую высоковольтную сеть привели к развитию (;етей большой прот женности , образованию высоковольтных сетей сложной конфигурации с замкнутыми контурами, многократным питанием и радиальными ответвлени ми. Современную высоковольтную сеть нормально можно рассматривать, как комбинацию радиальной и кольцевой сети, причем основна  форма конфигурации сети- кольцевое питание районных подстанций от одной, двух и более электроцентралей , и радиальные ответвлени  от первых дл  крупно-промышленного, абонента (концентрированное потребление) и районов с неплотным- потреблением, где районна  подстанци   вл етс  центром питани  р да фидеров, идущих по разным направлени м и питающим отдельные, не св занные друг с другом подстанции, которые в свою очередь

(335)

питают более мелкие фидеры. Радиальна  сеть, как самосто тельна  форма конфигурации сети и как элемент в сет х сложной конфигурации, занимает значительное место в общем объеме прот женности сетей, особенно в сет х среднего напр жени , имеющих преимущественно радиальное устройство.

Основное требование эксплоатации, предъ вл емое к защите электрических установок, это-быстрое отключение поврежденной части установки, в цел х: сохранени  и продолжени  нормальной работы здоровых частей. Последнее требование отключени  только поврежденной части, т. е. требование полной селективности защиты,  вл етс  всегда наиболее трудно осуществимым и одновременно наиболее важным. Нижеприведенные соображени  относ тс  к селективной защите радиальных сетей с односторонним питанием, идущих как непосредственно от электроцентралей, так и от районных подстанций, включенных в замкнутый контур с многократным питанием.

Селективность защиты радиальных сетей до последних лет осуществл ласьмаксимальными реле с ограниченно зависимым и независимым временем отключени , со ступенчатой установкой времени от наибольшей выдержки времени реле у источника питани  вниз да

мгновенного выключени  у последнего потребител . Этот род защиты с успехом примен лс  в радиальных сет х, но тот недостаток, что ступенчатость установок времени ограничена продолжительностью до 10 секунд и, кроме того, части сети, расположенные близко к источнику питани  и, следовательно, несущие большие токи короткого замыкани , отключаютс  с наибольшими выдержками, с развитием сетей большой прот женности и большим числом ступеней селективного отключени  привел к тому, что данный вид ступенчатой защиты в р де случаев оказалс  совершенно несосто тельным .

Развивша с  за последние годы защита , основанна  на принципе измерени  сопротивлени  дл  установки ступенчатости выдержек времени, так называема  дистанционна  защита, автоматически приспособл юща с  к обсто тельствам работы сети, успешно разрешила проблему селективной защиты сетей высокого напр жени  любой конфигурации. Однако принцип измерени  сопротивлени , на котором основана дистанционна  защита, обладает р дом недостатков, вследствие зависимости сопротивлени  защищаемого участка от характера короткого замыкани , дуги, сопротивлени  земли при заземлении, недостаточной четкости границ действи  двух последовательно включенных реле и почти иолной неприменимости на относительно коротких участках, следующих за длинными лини ми. Проф. Рюденберг („Реле « схемы защиты электрических станций и сетей, ГИЗ. 1931 г.) дает таблицу времени выключени  дистанционного реле дл  двухполюсного и трехполюсного короткого через дугу и металлического . По упом нутой таблице врем  выключени  реле в зависимости от приведенных условий колеблетс  в пределах от 3 до 5 сек. дл  первой станции и от 4,7 до 9 сек. дл  второй станции.

Приведенные недостатки дистанционных реле несколько ограничивают область их применени  в отдельных элементах сети и привод т к защите максимальными реле с независимой или ограниченно зависимой характеристикой и ступенчатой установкой времени выключени . Применение последних, как

упоминалось выше, св зано с ростом выдержки времени выключени  в пункте питани  до величины, переход щей за допустимые пределы дл  машин, аппаратуры , кабел  и др. В то же врем  требование немедленного выключени , т. е. выключени  тотчас же после спадани  начального тока короткого замыкани , имеет громадное эксплоатационное значение, потому что только при условии выполнени  его все потребители , присоединенные к здоровой части сети, не ощущают расстраивающего эффекта процесса короткого замыкани . Опыт эксплоатации показал, что примен емые до насто щего времени в селективных реле выдержки времени до 10 секунд воспринимаютс  некоторой частью потребителей как  вление,  вно нарушающее нормальную эксплоатацию. В момент короткого замыкани  у потребителей , получающих энергию от здоровой части сети, привод тс  в действие выключающие механизмы нулевого выключени , выпадают из работы умфор- меры, нарушаютс  производственнные процессы и т. д., и все это сказываетс  тем сильнее, чем дольше длитс  в сети  вление короткого замыкани . Кроме того, вс кое радиальное ответвление от сети сложной конфигурации, имеющей селективную защиту, осуществленную при помощи реле сопротивлени , должно иметь выдержку времени в максималь-., ных реле при коротких замыкани х не выше 1 -2 секунд, так как в противном случае возникает путаница, в отношении времени выключени , между максимальными реле ответвлений и реле сопротивлени , установленными в кольцевой сети.

Последнее обсто тельство в практике эксплоатации сетей имеет особое значение и нередко ставит в затруднительные услови  абонента, получающего энергию от подстанции, включенной в замкнутый контур, защищенный реле сопротивлени , предложенной ему Управлением сет ми максимальной выдержкой времени при коротком замыкании в 1У2-2 секунды . В этом случае абонент, имеющий 4-5 ступеней селективного выключени , не может достичь селективности защиты при коротких замыкани х в установке при имеющихс  в его распор жении

максимальных реле в пределе времени отключени  короткого замыкани .

Предлагаема  максимальна  защита радиальных сетей с односторонним питанием сводит до необходимого минимума выдержку времени реле при любом числе ступеней селективного отключени .

Селективность предлагаемой защиты основана на блокировке выключающих контактов реле питательного фидера вспомогательными контактами реле, питаемыми от трансформаторов тока отход щих фидеров, причем блокировка осуществл етс  таким образом, что при коротком замыкании на отход щих фидерах блокировочные контакты реле отход щих фидеров разрывают цепь рабочих контактов в реле питательного фидера, и тем самым выключают это реле на врем  короткого на фидере. Дава  выдержку времени защите питательного фидера не менее одной секунды и принима  реле отход щих фидеров мгновенными, получают полную независимость выдержки времени защиты питательного фидера от выдержки времени защиты отход щих фидеров. Рассматрива  отход щие фидера, как питательные дл  следующей ступени селективного отключени , и аналогично осуществл   блокировку дл  этих ступеней, без затруднений можно осуществить селективную защиту сети с любым числом ступе-ней селективного отключени  и с выдержкой времени по всей системе в одну секунду при мгновенных максимальных реле.

В практике эксплоатации может иметь место случай заедани  масл ногс выключател , а также неисправности в выключающей цепи. В этом случае масл ник питающего фидера не сможет выключить шины, питающие поврежденный фидер, так как сработавшее реле поврежденного фидера разорвет схему выключени  питающего фидера.

Такой дефект максимальной защиты методом блокировки, вызывающей возможность неправильного ее действи , устран етс , согласно изобретению, применением двухступенчатого реле времени , особым образом включенного в цепь управлени .

На чертеже показана схема включени  указанного двухступенчатого реле

времени в цепь управлени  согласно изобретению.

На чертеже изображена часть защищаемой радиальной сети, состо ща  из питающего фидера / и питаемого или отход щего фидера 2; каждый из них снабжен максимальным мгновенным реле 3 и, соответственно, 5; первое из них питаетс  от трансформатора 72 тока, второе - от трансформатора 22 тока. Каждое из максимальных реле имеет две пары контактов, из которых одна пара нормально замкнута, а друга  - разомкнута; при действии реле перва  пара размыкаетс , а втора  замыкаетс . Кроме того, питающий фидер 7 ( вл ющийс  ближе расположенным к питающему пункту участком, чем отход щий фидер) снабжен двухступенчатым реле 4 времени. Реле 4 имеет нормально разомкнутые контакты и-две обмотки: 7- меньшей выдержки времени и 8-большей выдержки времени; через контакты реле 4 проведена цепь 14 выключающего аппарата 77 фидера 7. Приборы 5, 4 защиты фидера 7 соединены проводами 75, J6 и 17 с прибором 5 и питающим цепь управлени  источником 6 тока. Цепь обмотки 7 малой выдержки времени проведена через нормально замкнутые блокировочные контакты 57 реле 5 и нормально разомкнутые рабочие контакты 52 реле 5. Цепь обмотки большей выдержки времени проведена через нормально разомкнутые рабочие контакты 32 реле 3; от блокировочных контактов 57 отход т (как и от контактов реле 5) провода JO и /5, идущие к приборам защиты фидера, расположенного ближе к питательному пункту, чем фидер 7, и составл ющие цепь блокировки этих приборов.

Работа устройства протекает следующим образом. Если короткое замыкание произойдет на отход щем фидере 2, то реле 5 придет в действие, разомкнет контакты 57 и замкнет контакты 52; цепь 24 выключающего прибора 2/ окажетс  замкнутой и фидер 2 выключитс . Одновременно с реле 5 придут в действие реле 5 фидера 7 и такие же реле других фидеров, расположенных ближе к питательному пункту, чем фидер 2. Однако, выключени  этих фидеров одновременно с фидером 2 не последует.

так как цепь катушки /малой выдержки времени реле 4 неповрежденного фидера будет разомкнута в контактах 5/ (или 5/) реле 5 (или, соответственно, 5), установленного на поврежденном фидере (или, соответственно, на фидере, расположенном дальше от питательного пункта, чем данный фидер).

Но если по каким-либо причинам выключающий аппарат 21 отход ш,его фидера не подействует, то обмотка 8 реле 4 у которой цепь 17, 9, 16 проведена непосредственно через контакты 32 реле 5 и не содержит блокировочных контактов, через установленное врем  замкнет в контактах реле 4 цепь 14 выключающего аппарата /7 фидера 7; последний разомкнетс , и тем самым поврежденный фидер 2 окажетс  выключенным . Дл  того, чтобы одновременно с выключением фидера 7 не произошло выключени  тех фидеров, которые расположены ближе к питательному пункту, надлежит повышать установку выдержки времени обмотки 8 реле 4 по мере приближени  к питательному пункту; аналогичное распределение выдержек времени вдоль радиальной сети имеет место в обычной максимальной защите. Выдержка же времени обмотки 7 реле 4 может быть одинаковой у всех фидеров, независимо от местоположени  фидера в радиальной сети. Последним достигаетс  то, что в случае повреждени  на фидере 7 или ином, расположенном еще ближе к питательному пункту, реле 3 поврежденного фидера, прид  в действие , замкнет в контактах 32 цепь обмотки 7 соответствующего реле 4 через остающиес  замкнутыми блокировочные контакты 57 (или 31} реле 5 (или, соответственно, 5) отход щего фидера (фидер 7  вл етс  отход щим по отношению к фидерам, расположенным ближе к питательному пункту, чем он). Поэтому цепь 14 окажетс  замкнутой в контактах реле , и аппарат 77 подействует с минимальной выдержкой времени независимо от того, в каком месте радиальной сети расположен поврежденный фидер.

Двухступенчатое реле 4 устанавливаетс  через определенное число ступеней последовательного отключени  с интервалами, завис щими от надежности масл ных выключателей и ответственности установки. Если будет найдено нужным поставить по сети несколько пунктов дополнительной защиты , то, как уже указывалось, их выдержка времени должна быть ступенчатой .

Рассмотренный вид аварий с, масл ными выключател ми, наиболее т желый в эксплоатации, при данном методе защиты , не вызывает т желых последствий в здоровых част х, сети и лишь частично нарушает селективность, что вообще неизбежно при повреждени х масл ных выключателей отход щих фидеров. Автор считает нужным отметить, что аварии с масл ными выключател ми в общем числе аварий электрических установок свставл ют весьма незначительный процент . По статистическим данным, вз тым из практики эксплоатации саксонских станций (проф. Рюденберг-„Реле и схемы защиты электрических станций и сетей, ГИЗ. 1931 г.), из общего числа аварий в установках высокого напр жени  на аварии с масл ными выключател ми от общего числа аварий в распределительных устройствах, составл ющих в общем числе аварий 15,5%, падает 13,1%, т. е. на долю масл ных выключателей в общем числе аварий электрических установок падает 2,03%. Но работа реле дополнительной защиты, вызывающа  частичное нарушение селективности ff повышенные выдержки времени отключени  при применении описанных выше максимальных мгновенных реле блокировочной защиты, может быть лишь при неисправност х в масл ных выключател х и обрыве контрольного кабел , а никак не в результате неправильной работы реле защиты отход щих фидеров, так как в противном случае схема выключени  масл ного выключател  питающего фидера не может быть разорвана блокировочными контактами реле отход щего фидера.

Дл  большей надежности защиты, последн   может быть дополнена установкой световой и фонической сигнализации , могущей быть дешево и просто осуществленной на все неисправности защиты.

Таким образом, при исполнении защиты описанным методом основна  выдержка времени по всей системе установки может быть сделана минимальной, например, в одну секунду, а максимальна -по числу ступеней дополнительной защиты или неблокированных пролетов.

Комбинаци  предлагаемой системы защиты максимальным реле с реле сопротивлени  может быть удачна при установка реле сопротивлени  на пролетах , не поддающихс  блокировке. В этом случае обе системы дополн ют одна другую, и выдержка времени по всей системе сети сохран етс  в одну секунду нормальна  и 1,5-2 секунды максимальна . Реле сопротивлени  здесь имеет всего две ступени выдержки односекундной по импеданцу первого от реле неблокированного пролета и 1,5-2 секундой по импеданцу сумм следующих. Аналогично селективности, построенной на ступенчатости установок времени неб/юкируемых пролетов, реле сопротивлени  работают, как реле дополнительной защиты.

Предлагаема  система защиты методом блокировки, по мнению автора, дает вполне удовлетворительное разрешение проблемы селективной защиты радиальных сетей с односторонним питанием, причем не исключена возможность применени  данного метода, как элемента защиты, в сет х сложной конфигурации. Основное преимущество предложенной «-системы заключаетс  в четком проведении селективности защиты с одновременным сокращением до необходимого минимума выдержки времени выключени . Все это дает большие преимущества в эксплоатации в рассмотренном в начале описани  отношении, а также значительный экономический эффект в св зи с применением термически менее стойкой и, следовательно, более дешевой аппаратуры и электрических машин. Последнее обсто тельство особенно выпукло сказываетс  на кабельной сети, где расчет на длительный ток короткого замыкани  всегда значительно увеличивает сечение кабел . Автор отмечает простоту конструкций реле, примененных в предлагаемой защите. Конструкции реле дл  предлагаемой защиты не требуют большой шкалы регулировки времени и свод тс  к нескольким стандартным установкам, что исключает необходимость регулировки на месте.

Предмет изобретени .

Устройство дл  селективной максимальной защиты радиальных сетей, в котором максимальное реле, защищающее каждый данный участок сети, таким образом св зано вспомогательной линией с реле, защищающими другие участки, чтобы при действии каждого данного из максимальных реле блокировались все реле, установленные на участках, расположенных ближе к питательному пункту, чем данный участок, отличающеес  тем, что цепь выключател  данного участка 7 находитс  под управлением двухступенчатого реле 4 времени, у которого цепь обмотки 7 меньшей выдержки времени проведена через блокирующие контакты максимального реле 5, установленного на участке 2 линии, дальше расположенном от питательного пункта, чем данный участок /, а цепь обмотки 8 большей выдержки времени проведена через рабочие контакты максимального реле 3, установленного на данном участке линии, с той целью чтобы, в случае бездействи  выключател  2/ на отдаленном участке 2 при повреждении в последнем, мог придти в действие выключатель // участка, расположенного ближе к питательному пункту, чем поврежденный участок. к авторскому свидетельству А. А. Ji 38222 Воскресенского

ьед

(

- 0 а-