Устройство для защиты от многофазных коротких замыканий системы сборных шин

Устройство для защиты от многофазных коротких замыканий системы сборных шин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И(:АНИ Е

ИЗОЬРЕТЕНИЯ щ 769674

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.02.79 (21) 2729705/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М. Кл.

Н 02 Н 7/22

Н 02 Н 3/38

Государстееииый комитет

СССР (53) УДК 621.316.925 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Э. Г. Берлянд и Л. М. Цеханский

Украинское отделение Всесоюзного ордена Октябрьской Революции государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей «Энергосетьпроект» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МНОГОФАЗНЫХ

КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ СИСТЕМЫ СБОРНЫХ ШИН

Изобретение относится к технике релейной защиты системы шин, в частности к устройствам, реагирующим на напряжение, на ток и на фазовый угол между напряжением и током, и предназначено для использования на линиях электропередачи для защиты секционированной системы сборных шин.

В настоящее время все большее распространение получают объекты с системой сборных шин, как правило, шины 110—

220 кВ, где при значительном числе питающих и линейных присоединений по условиям надежпости электроснабжения используются главные схемы с установкой нескольких шиносоеди интел ьных и секционных выключателей при основном режиме параллельной работы всех секций системы шин, т. е. при нормально замкнутых шиносоединительных и секционных выключателях.

Известно устройство для релейной защиты На шиносоединительных и/или секционных выключателях, содержащее токовую ступенчатую защиту, действующую с выдержкой времени на отключение шиносоединительных и/или секционных выключателей для прекращения подпитки места короткого замыкания (к. з.) током со стороны смежных шин при отказах в функционировании дифференциальной защиты шин (к. з. на шинах) или линейных защит (к. з. на линии электропередачи) (1).

Однако использование известного устройства при перечисленных повреждениях на одной из секций шин или линий приведет к отключению всех шиносоединительных и секционных выключателей, а не только тех, которые связаны с поврежденной секцией шин или той системой шин, к которой подключена поврежденная линия. Таким образом, известное устройство характеризуется недостаточной селектив15 ностью резервирования защит.

Наиболее близким решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для релейной защиты от многофазных к. з. системы сборных шин, содержащее на каждой секции системы трансформатор напряжения, измерительные трансформаторы тока в цепях шиносоединительного и секционного выключателей и трехступенчатую направленную дистанционную защиту.

Трехступенчатая защита имеет орган блокировки от качаний и неисправностей, первый измерительный дистанционный орган, общий для первой и второй ступеней

30 защиты, и второй измерительный дистан769674 ционный орган — для третьей ступени защиты. Второй измерительный дистанционный орган имеет характеристику срабатывания, охватывающую начало координат.

В цепях переменного напряжения и тока каждой секции первый и второй измерительные дистанционные органы подключены к одноименным фазным выходам трансформатора напряжения одноименными концами своих входов. В цепях постоянного оперативного тока в цепь питания реле переключения установок первого измерительного дистанционного органа последовательно с рабочей обмоткой этого реле переключения уставок включен размыкающий контакт первого реле — повторителя (2).

Однако при симметричных к. з. на защищаемой секции или на отходящих линиях вблизи шин известное устройство не обеспечивает селективного резервирования защит шин и отходящих линий в результате того, что при указанных авариях отказывает первый измерительный дистанционный орган, срабатывающий на отключение с заданной задержкой времени не менее

500 м/сек, и ликвидация к. з. осуществляется вторым измерительным дистанционным органом, который не отстроен от к. з. на смежных секциях. Следовательно, при симметричных к. з. имеет место отключение как выключателей данной секции, так и смежных секций. Таким образом, известное устройство не обеспечивает требуемой селективности резервирования защит шин и отходящих линий. Излишняя работа коммутационного оборудования снижает срок его службы. При этом неселективное отключение выключателей снижает надежность и качество электроснабжения потребителей.

Целью изобретения является повышение эффективности резервирования защиты шин и отходящих линий, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от многофазных к. з, системы сборных шин, содержащем на каждой секции системы трансформатор напряжения, измерительные трансформаторы тока в цепях шиносоединительного и секционного выключателей и трехступенчатую дистанционную направленную защиту, имеющую орган блокировки от качаний и неисправностей, первый измерительный дистанционный орган, общий для первой и второй ступеней упомянутой трехступенчатой защиты, и второй измерительный дистанционный орган с характеристикой срабатывания, охватывающей начало координат, в цепи постоянного оперативного тока, в цепь питания первого реле — повторителя включены параллельно замыкающие контакты реле сопротивлений второго измерительного дистанционного органа, последовательно соединенные с

25 зо

Зб

65 размыкающим контактом органа блокировки от неправильностей и размыкающим контактом органа блокировки от качаний, параллельно которому включен размыкающий контакт органа блокировки с задержкой на возврат, при этом к упомянутым контактам органа блокировки от качаний подключена цепь питания второго реле — повторителя из последовательно соединенных замыкающих контактов реле сопротивлений первого измерительного дистанционного органа и удерживающей обмотки реле переключения уставок, рабочая обмотка которого включена в цепь постоянного оперативного тока через резистор, в цепях переменного напряжения каждой секции к одноименным фазным выходам трансформатора напряжений подключены вход первого и вход второго измерительных дистанционных органов разноименными концами, а в цепях постоянного оперативного тока каждой секции параллельно замыкающим контактам реле сопротивлений первого измерительного дистанционного органа подсоединены последовательно соединенные замыкающие контакты реле— повторителей первого и второго измерительных дистанционных органов и размыкающие контакты реле — повторителей первых измерительных дистанционных органов смежных секций, и в цепь питания реле — переключения уставок первого измерительного дистанционного органа параллельно его рабочей обмотке подключены первый размыкающий контакт и второй размыкающий контакт с задержкой на возврат органа блокировки от качаний.

Данное устройство обеспечивает отстройку первого измерительного дистанционного органа от к. з. ца смежных присоединениях и использование второго дистанционного органа для удерживания пуска устройства при близких симметричных к.з. вместо управления реле переключения, что способствует повышению. селективности резервирования защит шин и отходящих линий при всех видах многофазных к. з.

В результате повышения селективности резервирования исключается излишняя работа коммутационного оборудования, т. е, повышается его срок службы. При этом исключаются возможные перегрузки автотрансформаторов, обеспечивается снижение потерь энергии и полноценное энергоснабжение потребителей, питаемых с данных сборных шин из-за исключения неселективного перехода на раздельную несвязанную работу секций.

На фиг. 1 и 2 приведены функциональные схемы предлагаемого устройства по цепям переменного напряжения и по цепям постоянного оперативного тока соответственно; на фиг. 3 — характеристики срабатывания первого и нторого измерительных дистанционных органов в совмещенной

769674 комплексной плоскости измеряемы сопротивлений.

Устройство на каждой секции системы сборных шин содержит трансформатор 1 напряжения, измерительные трансформаторы 2 и 3 тока в цепях шиносоединительного и секционного выключателей 4 и 5 соответственно и трехступенчатую направленную дистанционную защиту 6. Защита имеет орган 7 блокировки от качаний и неисправностей, первый измерительный дистанционный орган 8, общий для первой и второй ступеней защиты 6, и второй измерительный дистанционный орган 9 для третьей ступени защиты. В цепях переменного напряжения и тока каждой секции трансформаторы 2 и 3 включены своими вторичными обмотками параллельно и подключены к защите 6. К одноименным фазным выходам трансформатора 1 напряжения подключены входы органа 7 блокировки, органов 8 и 9. Причем входы органов 8 и 9 подключены к одноименным концам однофазного выхода трансформатора

1 разноименными концами.

В цепях постоянного оперативного тока каждой секции устройство содержит цепи отключения линейных выключателей 10 (на чертеже не приведены), первые цепи пуска устройства резервирования отказов выключателей (УРОВ) от контактов первого исполнительного реле 11, цепи отключения шиносоединительного, секционного и автотрансформаторного выключателей

4, 5 и 12 и вторые цепи пуска УРОВ (на чертеже не приведены) от контактов второго исполнительного реле 13, цепи питания самой трехступенчатой защиты 6.

В самой дистанционной защите 6 орган 8 содержит реле 14 — 16 сопротивления, а орган 9 — реле 17 — 19 сопротивления.

Цепи питания первого и второго реле— повторителей 20 и 21 образованы размыкающим контактом 22 органа 7 и параллельно соединенными размыкающим контактом 23 органа 7, который кратковременно замыкается при симметричных к. з., и размыкающим контактом 24 с задержкой на возврат органа 7 блокировки. В цепь питания первого реле — повторителя 20 включены замыкающие контакты реле— сопротивлений 17 — 19 органа 9. В цепь питания второго реле — повторителя 21 последовательно включены удерживающая токовая обмотка реле 25 переключения уставок органа 8 и параллельно соединенные замыкающие контакты реле 14 — 16 сопротивлений, шунтируемые последовательно соединенными замыкающими контактами реле 20 и 21 и размыкающими контактами реле — повторителей аналогичных измерительных первых дистанционных органов смежных секций (на чертеже не показаны), Цепь питания рабочей обмотки реле 25 образована через резистор 26.

Параллельно рабочей обмо - реле 27 переключения уставок подсоединены первый размыкающий контакт 28 и второй размыкающий контакт 29 с задержкой на возврат органа 7 блокировки. Устройство также содержит реле времени, общее для первой и второй ступеней защиты 6, обмотка которого замыкается контактом реле 21.

Проскальзывающий 30 и конечный 31 контакты реле времени включены в первую и вторую параллельные цепи питания первого выходного реле 32. В первую цепь питания реле 32 включены также замыкающий контакт 33 второго реле 21 повторителя и замыкающий с задержкой на отпадание контакт 34 реле 25. Замыкающим контактом 35 реле 32 образована цепь питания реле 11, а контактом 36 — цепь питания реле 37 времени третьей ступени защиты 6, а контакт 38 с выдержкой времени реле 37 включен в цепь питания второго выходного реле 39. Замыкающим контактом 40 реле 39 образована цепь питания реле 13.

При многофазных к. з. íà IIIIIHBx рассматрпваемой секции или на отходящих QT секции линиях электропередачи вблизи шин срабатывает орган 7, который шунтирует кратковременно при симметричных к. 3. раз мыкающим контактом и длительно при всех видах и. з. размыкающим контактом с задержкой на возврат рабочую обмотку 27 реле 25 органа 8. Органом 7, замкнутым при к. з. и разомкнутым при неисправностях во вторичных цепях напряжения, осуществляется питание первого реле-повторителя 20 через замкнутые при срабатывании реле 17, 18 и 19 контакты этих реле, и питание последовательно включенных удерживающей обмотки реле

25 переключения уставок и обмотки второго реле — повторителя 21. Так как многофазные к. з. на шинах или на отходящих линиях вблизи шин находятся в зоне уставки первой ступени защиты 6, то при срабатывании реле 14, 15 и 16 за счет протекания тока в удерживающей обмотке реле переключения уставок, реле 25 не отпадает, несмотря на шунтирование основной рабочей обмотки 27 этого реле. Поэтому выходное реле 32 срабатывает с выдержкой времени первой ступени защиты 6.

При срабатывании реле 20 и 21 в указанных к, з. по цепям последовательно включенных размыкающих контактов 41 и

42 реле 21 аналогичных первых измерительных дистанционных органов защит смежных секций контакты реле 14, 15 и 16 шунтируются, и таким образом, обеспечивается при размыкании контактов реле 14 и 15 и 16 в случае близких симметричных многофазных к. з. питание удерживающей и рабочей обмоток реле на время сработанного состояния реле 17, 18 и 19, имеющих смещение характеристики срабатыва769674

Зо

60 иия в один квадрант совмещенной комплексной плоскости, до срабатывания первого дистанционного органа защиты смежной секции. В результате этого сохраняется цепь питания удерживающей обмотки реле переключения уставок и обмотки реле 21 при симметричных к. з. на шинах и близких симметричных к. з. на примыкающих линиях. Реле 21 при срабатывании замыкает своим контактом 33 цепь питания реле времени, общее для первой и второй ступеней защиты. Реле с выдержкой времени на проскальзывающем контакте, превышающей выдержку времени соответствующих линейных защит, с которыми согласуется первая ступень рассматриваемого устройства, замыкает через замкнутые контакты реле 21 и реле переключения уставок цепь питания реле 32.

Реле 37 запускается, в свою очередь, контактами 36 реле 32, которым также включается реле 11. При помощи реле 11 осуществляется замыкание цепей отключения выключателей 10 линий данной секции шин и пуск УРОВ. Тем самым в случае отказа линейных защит обеспечивается отключение от данного устройства выключателей линий или смежных соответствующих присоединений при отказах этих выключателей линий.

При к. з. на шинах контакт реле 32 в цепи пуска реле 37 сохраняется замкнутым, обеспечивая его срабатывание. Реле

37 с выдержкой времени действия УРОВ образуется цепь питания реле 39. Замыкающими контактами реле 39 включается реле 13, которым осуществляется питание цепей отключения шиносо един ительного, секционного и автотрансформаторного выключателей 4, 5, 12 данной секции шин, а также пуск УРОВ в случае отказа этих выключателей при к. з. на шинах.

При удаленных многофазных к. з. на отходящих линиях или на параллельных линиях, примыкающих к смежным секциям шин в зоне направленности первого дистанционного органа 8 и достаточной чувствительности по сопротивлению только на уставке второй ступени защиты 6 запуск данного устройства осуществляется также от органа 7. При этом реле 14, 15, 16, 17, 18 и 19 не срабатывают, так как первый дистанционный орган 8 настроен на уставку первой ступени защиты 6, нечувствительную к указанным к. з., а второй дистанционный орган 9 отстроен от указанных к. з. Следовательно, ток в удерживающей обмотке реле 27 переключения уставок первоначально отсутствует. После отпадания реле переключения за счет шунтирования рабочей обмотки этого еле осуществляется перестройка органа 8 на уставку второй ступени защиты 6 известным образом. Дальнейшая работа устройгтва осуществляется аналогично работе устройства при близких к. з., если при каскадной ликвидации повреждения направление реактивной мощности через сумму трансформаторов тока устройства сохраняется соответствующим началу к. з.

В противном случае контактами реле 17, 18 и 19 второго измерительного дистанционного органа замыкается цепь питания первого реле 20. Контактом первого реле

20 замыкается цепь питания удерживающей обмотки реле 25 переключения уставок через цепь, шунтирующую замыкающие контакты реле 14, 15 и 16 органа 8, которая размывается или за счет размыкапия контакта второго реле 21, или за счет размыканпя контактов 43, 44 срабатывания реле — повторителей аналогичных первых дистанционных органов смежных секций. Этим обеспечивается возврат данного устройства и разрыв цепи питания реле времени первой ступени. При внешних многофазных к. з. на смежных секциях системы работа защиты 6 блокируется, поскольку цепь питания второго реле 21 остается разомкнутой контактами реле 14, 15 и 16 органа 8.

Использование данного устройства в результате надежного и селективного выявления многофазных к. 3. на данной секции системы шин и на линиях электропередачи, подключенных к данной секции, обеспечивает резервирование действия защит шин и линий при всех видах многофазных к. з., исключает неоправданное отключение всех шиносоединительных и секционных выключателей сборных шин и переход подстанции на работу с несвязанными секциями шин.

Формула изобретения

Устройство для защиты от многофазных коротких замыканий системы сборных шин, содержащее на каждой секции системы трансформатор напряжения, измерительные трансформаторы тока в цепях шиносоединительного и секционного выключателей и блок трехступенчатой направленной дистанционной защиты, выполненный на последовательно соединенных органе блокировки от качаний и неисправностей первом измерительном дистанционном органе, общим для первой и второй ступеней упомянутой трехступенчатой защиты, и второй измерительный дистанционный орган с характеристикой срабатывания, охватывающей начало координат, в цепи постоянного оперативного тока, в цепь питания первого реле — повторителя включены параллельно соединенные замыкающие контакты реле сопротивлений второго измерительного дистанционного органа, последовательно соединенные с размыкающим контактом органа блокировки от неисправностей и размыкающим контактом органа блокировки от качаний, параллель769674

I0 но которому включен размыкающий контакт органа блокировки с задержкой на возврат, при этом к упомянутым контактам органа блокировки от качаний подключена цепь питания второго реле — повторителя из последовательно соединенных, параллельно соединенных замыкающих контактов реле сопротивлений первого измерительного дистанционного органа и удерживающей обмотки реле переключения уста вок, рабочая обмотка которого включена в цепь постоянного оперативного тока через резистор, отл и ч а ю щееся тем, что, с целью повышения эффективности резервирования защит шин и отходящих линий, в цепях переменного напряжения каждой секции к одноименным фазным выходам трансформатора напряжений подключены вход первого и вход второго измерительных дистанционных органов разноименными концами, а в цепях постоянного оперативного тока каждой секции параллельно замыкающим контактам реле сопротивлений первого измерительного дистанционного органа подсоединены последовательно соединенные замыкающие контакты реле — повторителей первого и второго измерительных дистанционных органов и размыкающие контакты реле повторителей первых измерительных дистанционных органов смежных секций, и в цепь питания реле — переключения уставок первого измерительного дистанционного орга>и на параллельно его рабочей обмотке подключены первый размыкающий контакт и второй размыкающий контакт. с задержкой на возврат органа блокировки от качаний.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Федосеев А. М. Релейная защита электрических схем. М., «Энергия», 1976, с. 511 — 512.

2. Типовые решения 407 — 0 «Схемы дифференциальной токовой защиты двойной секционирова иной системы шин 110—

220 кВ, М., УРОВ «Энергосетьпроект», 1975, инв. М 7767 тм/1 — 2 (прототип).

769674

Составитель Т. Щеголькова

Техред А. Камышникова Корректор Т. Трушкина

Редактор Г. Петрова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2258/2 ИИзд. № 524 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5