Лекции_ОП-РЗА8

Блок ВЧ-приема служит для приема ВЧ-сигналов с ЛЭП и формирование прямоугольных импульсов, соответствующих паузам суммарного ВЧ-сигнала. Элементы времени DT 7,8,9 необходимы для предотвращения ложного срабатывания при реверсе мощности или иных подобных ситуациях.

При КЗ в точке К1 направление мощности в первый момент показано сплошной линией ( КЗ вблизи ПС2 ), а затем после каскадного отключения В1 направление мощности показано пунктиром. Для излишнего срабатывания в этом случае ( точнее – для устранения появления пауз )

– это максимальное время, в течении которого в сигнале обязательно появится пауза при КЗ в зоне, если нет – КЗ внешнего.

С учетом не идентичности ОМ, погрешности ТТ, влияния тока нагрузки и т. д до отключения выключателя В1 в сигнале на выходе приемника могут иметь место кратковременные паузы. Для исключения их влияния до элемента DT 8 поставлен элемент DT 7, который “ съедает” паузы длительностью 2 mS и менее (≤36° ).

При длительном сигнале этого канала и отсутствии сигнала пуска ВЧ оперативный персонал получает “ сигнал вызова” для оперативного вмешательства и выяснения причины не запуска ВЧ-сигналов и длительного их применения.

Канал отключения.

Основным элементом канала отключения является орган сравнения фаз(ОСФ). ОСФ представляет собой элемент задержки времени срабатывания 5 mS ( Т/4 ) и задержку на

выдержку времени на возврат, можно получить разный угол

близок к нулю, при внешних повреждениях он составляет величину порядка 180°. Вследствие этого при К3 вне зоны действия защиты, передатчики, установленные на обоих

концах ВЛ, работают не одновременно, ВЧ пакеты, генерируемые ими, сдвинуты по фазе примерно на полпериода промышленной частоты, и защита блокируется (в канале сплошная ВЧ).

При повреждении в защищаемой зоне передатчики работают одновременно, и посылаемые ими пакеты приблизительно совпадают по фазе.

ОСФ формирует импульсы, которые на элементе времени DТ10 растягиваются на время до 25 mS, Такое построение позволяет получить на выходе защиты сплошной сигнал в канале отключения, если подтверждение срабатывания происходит хотя бы раз на периоде.

Вопросы, подлежащие проработке при выполнении проекта РЗ и А элементов схемы э/п/с.

Увязка проектируемых УРЗА п/с с её схемой электрических соединений и особенностями работы в энергосистеме.

На эл. п/с производится перераспределение э/э с одних присоединений на другие и трансформация с одного повреждения на другое. Элементами п/с являются силовые трансформаторы или АТ и линии, связывающие части

трансформаторы выполняют с регулировкой коэффициента трансформации под нагрузкой. Иногда на п/с устанавливают выпрямители – при наличии потребителей постоянного тока.

Взаимное соединение перечисленных объектов определяется схемой п/с, которая должна обеспечить надёжное электроснабжение потребителей при минимальных

п/с с двух обмоточными понижающими трансформаторами.

83

Схема п/с со стороны высшего напряжения показана условно и может выполняться: или с одной системой или с двумя системами шин, шиносоединительным выключателем на присоединение; или по схеме многоугольника; или по схеме Н; или для узловых мощных п/с с двумя системами шин и обходной системой ; или даже с двумя системами шин и двумя выключателями на присоединение.

Схема соединений на стороне высшего напряжения определяет шин защиты шин и схему устройства УРОВ. На схеме показана п/с с двумя системами шин низшего напряжения путём использования вместо секционного выключателя – шиносоединительного и распределением присоединений между системами шин.

Раздельная работа секций на низшем напряжении удешевляет строительство, так как позволяет выбирать коммутационную аппаратуру по меньшим значениям величин

оказывается возможным на отходящих линиях не устанавливать реакторы. Вторым достоинством раздельной работы секции шин низшего напряжения является то, что К3 на присоединениях одной системы шин не вызывают глубокого понижения напряжения на другой системе шин и, следовательно, мало влияют на работу потребителей другой секции. Недостатком раздельной работы секций шин является то, что в случае отключения одного из трансформаторов прекращается электроснабжение потребителей секции. В значительной мере этот недостаток устраняется применением АВР, производящего включение секционного выключателя при отключении любого из питающих трансформаторов.

84

Если для уменьшения потерь один из трансформаторов

трансформаторов при малой нагрузке и вновь его включающие при достижении нагрузки, тем самым, обеспечивая режим минимальных потерь э/э.

Выполнение УРЗА электрических п/с на переменном оперативном токе и при отсутствии мощных

аккумуляторных батарей.

На п/с могут быть использованы следующие источники оперативного тока: в качестве оперативного тока используются:

а) блоки питания. БП представляет собой выпрямительное устройство, присоединяемое ТТ или ТК; б) вторичный ток или напряжение измерительных трансформаторов;

в) батарея предварительно заряженных конденсаторов; г) маломощные аккумуляторные батареи 24 - 48 В. Такие

батареи работают с постоянным подзарядом от выпрямительных устройств.

Особенности выполнения РЗА на п/с без постоянного дежурства на щите управления.

Подстанции могут быть:

-телеуправляемыми, когда наблюдение за состоянием текущей работы оборудования и управление ими производит персонал с районного диспетчерского пункта, находящегося на значительном расстоянии от п/с;

-с дежурством персонала на дому, когда текущая информация подаётся на терминал дежурного, и последний должен прибыть на п/с для выполнения операций;

производится по заранее заданной программе без непосредственного участия оперативного персонала.

Для телеуправляемых п/с рекомендовано предусматривать телесигнализацию положения всех выключателей п/с, а также аварийную и предупреждающую сигнализацию,

Аварийная и предупреждающая сигнализация содержит следующие группы сигналов, которые необходимо

деблокировкой сигнала с пункта управления ); -перегрузка и перегрев силовых трансформаторов – общий сигнал;

-действие на сигнал газовой защиты силовых трансформаторов – по сигналу на каждый трансформатор;

-нарушение изоляции сети распределительного напряжения; при наличии шин, секционированных выключателем, - отдельные сигналы для каждой секции;

-нарушение изоляции оборудования основного напряжения телеуправляемой п/с;

-действие устройства АВР и АУР – сигналы деблокируются с пульта управления;

-действие АПВ – общий сигнал с деблокировкой с пульта;

-неисправность цепей управления: при наличии воздушных выключателей – сигнал о снижении давления;

-неисправность на п/с – общий сигнал, охватывающий нарушение питания собственных нужд, нарушение цепей питания или заземление цепей оперативного тока, нарушение питания устройств телемеханики и т.п.;

-перевод п/с на местное управление; -неисправность и нарушение работы синхронных

компенсаторов – общий сигнал.

При проектировании автоматики п/с, особенно без дежурства оперативного персонала, необходимо учесть, что:

выключателя по любой причине и с запретом в случае отключения от ключа управления;

2.Устройства АВР, действующие на включение резервного трансформатора, должны автоматически выводиться в случае внутреннего повреждения резервного трансформатора. Одновременно должен подаваться сигнал на запрет телеметрического включения трансформатора;

3.На автоматизированных п/с целесообразно предусмотреть автоматическое включение и отключение одного из трансформаторов в зависимости от величины общей нагрузки п/с. Это включение, отключение может быть осуществлено по заранее заданной программе;

4.Устройства АПВ желательно иметь на всех отходящих от шин воздушных и кабельных линиях. На ВЛ возможна установка двухкратного и даже трехкратного АПВ.

5.Устройства АЧР должны снабжать устройствами частотного АПВ. Уставку ЧАПВ выбирают близкой к 50 Гц или несколько превышающей эту величину - 50.02.

6.Трансформаторы, имеющие РПН могут быть использованы для автоматического поддержания заданного уровня напряжения. Для этого на п/с устанавливается автоматический регулятор на отклонение напряжения от заданного уровня, а исполнительная часть с некоторой выдержкой времени воздействует на устройство РПН.

Размещение УРЗА на отдельных присоединениях п/с ( показано на рисунке ).

На отходящих нереактированных линиях предусмотрены быстродействующая защита в виде токовой отсечки и МТЗ с выдержкой времени. Неселективность отсечки для коротких линий направляет устройство АПВ. Для селективной сигнализации замыканий на землю предусматривается на кабельных линиях установка трансформаторов тока с кольцевым магнитопроводом, к обмоткам которых подключены или токовые реле или приборы для чувствительной селективной сигнализации.

Т

Г Г

к приборам

ТВ ВУ

АВР

Понизительный трансформатор защищается токовой или дифференциальной отсечкой, обеспечивающей быстрое отключение трансформатора при повреждениях на стороне высшего напряжения; МТЗ с двумя выдержками времени ( с первой, отключающий секционный выключатель, и со второй защищающей трансформатор ) и газовой защитой. Отключение защищающего трансформатора производят с обоих сторон. Устройство АВР включает секционный выключатель в случае отключения по любой причине выключателя с низшей стороны трансформатора.

Для осуществления быстрого отключения секции при включении секционного включателя на не устранившееся КЗ следует предусматривать после действия устройства АВР ускорение защиты секционного выключателя до 0,3-0,5 сек (это время необходимо для отстройки от апериодической составляющей пускового тока нагрузки секции). Пунктирной линией на схеме показана цепь для введения в действие

АВР в том случае, если обесточивание секции произойдет из-за отключения выключателя с высшей стороны силового трансформатора, например из-за ошибочных действий оперативного персонала.

Следующая схема размещения УРЗА приведена для случая параллельной работы трансформаторов на стороне низкого напряжения.

Такая схема применяется, например, в тех случаях, когда на отходящих линиях требуется установка реакторов независимо от того, работают ли силовые трансформаторы замкнуто или разомкнуто. Для обеспечения селективного и быстрого отключения на трансформаторах устанавливается дифференциальная защита. В качестве резервной применяется токовая защита. Последняя с меньшей выдержкой времени отключает выключатель с низшей стороны трансформатора и разрешает действовать устройству АПВ. Установка времени действия устройств АПВ на трансформаторах желательно выполнять разными – этим, с одной стороны, облегчается работа аккумуляторной батареи (если они управляют выключателем), а с другой – обеспечивается двухкратная подача напряжения на шины (осуществляется двухкратное АПВ шин ). При работе защиты от внутренних повреждений трансформатора АПВ не

Т0В

Схема размещения УРЗА для случая параллельной работы трансформаторов на стороне

Для защиты шин высшего напряжения, когда по условиям сохранения устойчивости требуется быстрое отключение К3 на шинах, предусматривается дифференциальная защита. При повреждении на шинах защита отключает только питающие линии с их последующим АПВ; выключатели понижающих трансформаторов не отключаются. Применение специальной

защиты шин и выбор типа АПВ зависят от конфигурации сети, линии которой присоединены к шинам проектируемой п/с. В сетях с большим током замыкания на землю защита шин выполняется от междуфазных и однофазных КЗ, в сетях с малым током замыкания на землю.

Режим заземления нулевых точек понизительных трансформаторов.

Режим заземления нулевых точек силовых трансформаторов зависит от особенностей их конструкции и условий работы в энергетической системе. Различаются энергосистемы с большим и малым током замыкания на землю.

Всистемах с большим током замыкания на землю напряжение по отношению к земле наглухозаземленой нулевой точки трансформатора равно нулю. Напряжение по отношению к земле нулевой точки силового трансформатора

снейтралью, изолированной от земли, определяется напряжение нулевой последовательности в точке сети, к которой приключен рассматриваемый трансформатор.

Всистемах с малым током замыкания нейтрали трансформаторов изолированы или заземлены через дугогасительные катушки, обладающие большим сопротивлением. В таких системах при замыкании на землю напряжение одной фазы нейтрали по отношению к земле равно фазному, а напряжение неповрежденных фаз – линейному ( междуфазному напряжению ).

Изменяя количество и мощность трансформаторов с заземленной нулевой точкой в сети с большим ТКЗ, можно изменять напряжение нейтрали, а также величину тока

нулевой последовательности и его распределение при К(1) и

К(1.1).

Рациональное заземление нейтралей трансформаторов определяется соответствием величины напряжения нейтрали при замыканиях на землю уровню изоляции, в частности, уровню изоляции нулевых выводов трансформаторов; обеспечением надежной работы выключателей ( при К(1), если Z0 ∑ < Z1∑ , ток в поврежденной фазе оказывается большим,

чем ток при К(3) ); выбором сопротивления заземляющих

контуров; расчетом сечения проводящих тросов; влиянием на провода связи и настройкой РЗ.

Режим заземления нулевых точек трансформаторов в основном определяется условием обеспечения надёжной работы РЗ. Например, если на п/с имеются два одинаковых трансформатора, то на одном из них целесообразно нейтраль держать разземлённой и заземлять её, если трансформатор, работающий с заземленной нейтралью, будет отключен. В этом случае уровень токов нулевой последовательности остается неизменным и защиту замыканий на землю, реагирующих на ток нулевой последовательности, не требуется перестраивать. Если п/с отпаечная и не имеет питания с низкой стороны, нулевую точку трансформаторов целесообразно разземлять. Работа сети с частичным заземлением нулевых точек трансформаторов ограничивается конструктивными особенностями выполнения трансформаторов и особенностями их работы в энергетической системе. АТ предопределяют режим глухого заземления нулевой точки; некоторые шины трансформаторов с РПН имеют изоляцию нулевого вывода, рассчитанную на напряжение не более 40кВ, недостаточную для перехода в режим с изолированной нейтралью. В таких трансформаторах устанавливается разрядник, который гасит волны перенапряжения.

Силовые трансформаторы п/с электротяги, работающей на переменном токе, требует заземления нулевых точек обмоток высшего напряжения.

Заземление нулевых точек трансформаторов со стороны обмотки ВН желательно для п/с, имеющих генерирующие источники. Если это условие не выполнимо, а со стороны п/с ТЗНП замыкание на землю не отключится, участок сети перейдет в режим с изолированной нейтралью

автоматический перевод в режим с глухозаземленной нейтралью, что усложняет защиту и полностью не предотвращает возможность повреждения изоляции из-за

небольшой ток КЗ на землю. Это обстоятельство, в особенности при наличии нескольких отпаек, может привести к отказу в работе защит линий, реагирующих на токи I0, требуется установка защиты, реагирующей на иные информационные параметры: полные токи, токи I1, I2 (направленной, с высокочастотной блокировкой, ДФЗ и т. д. ), что усложняет защиту.

б) Конструкция силовых трансформаторов допускает заземление и разземление нейтралей.

На п/с при отсутствии источников э/э со стороны низшего напряжения можно не заземлять нейтрали трансформаторов. В этом случае режим заземления нейтралей трансформатора определяется требованиями РЗ.

Для исключения перестройки уставок ТЗНП целесообразно при наличии на п/с двух трансформаторов заземлить нейтраль только одного из них.

На отпаечных п/с нейтрали трансформаторов следует разземлять. Трансформаторы двухтрансформаторных п/с целесообразно подключать к одной из параллельных линий с автоматическим переключением обоих трансформаторов к другой линии.

в) Изоляция нейтрали силовых трансформаторов не рассчитана на полное фазное напряжение.

В режиме с изолированной нейтралью в случае замыкания одной или двух фаз на землю срабатывает разрядник между нулевой точкой и землей, переводя систему в сеть с большим током замыкания на землю.

г) Пример подключения отпаечных п/с без выключателей на высшей стороне.

Трансформаторы подключаются к линиям отпайки через отделители и работают на стороне НН параллельно.

На п/с А и В нулевые точки трансформаторов заземляются наглухо с таким расчетом, чтобы при замыканиях на землю на линиях, во-первых, было обеспечено ее надежное отключение со стороны п/с M и N и, во-вторых, чтобы сеть не переходила в режим с изолированной нейтралью, даже если один из трансформаторов на п/с на п/с А или В выведен в ремонт или поврежден.

Поперечно-дифференциальная направленная защита на п/с А, Б и В действует на отключение выключателей со стороны обмотки НН. Такая защита обеспечивает

селективную работу при повреждениях вне зоны участка

M-N.

Отключение К(1) на линиях M-N со стороны п/с Б, нулевые точки трансформаторов которой изолированы, производит ДФНЗ ( НДЗ ), включенная на фазные токи и междуфазные U или на токи и напряжения обратной последовательности. Со стороны п/c M и N на каждой линии установлена трехступенчатая дистанционная защита и трехступенчатая ( четырехступенчатая ) направленная защита нулевой последовательности.

подключенных как отпайки к линиям M-N, защиты от внутренних повреждений отключают трансформатор и включают короткозамыкатель, т. е. производят К(1) на одной из ЛЭП M-N. Линия отключается с двух сторон. После прекращения протекания тока через короткозамыкатель отключается отделитель, а ЛЭП включается устройством АПВ. Время повторного включения нужно выбирать с учетом каскадной работы защит на линиях и отпаечных п/с, а также с учетом времени действия отделителя.

Избирательность действия УРЗ элементов электрических п/с и сочетание с работой устройств автоматики.

Избирательность отключения для некоторых п/с достигается совместным действием УРЗ и А. Дополнительно рассмотрим некоторые особенности выполнения УРЗА, учет которых имеет важное значение для обеспечения селективного отключения поврежденного элемента п/с.

а) Выбор уставки срабатывания ТЗ.

При выборе уставки срабатывания ТЗ должно

трансформаторной п/с уставка должна быть выбрана так, чтобы при отключении одного из трансформаторов второй неповрежденный трансформатор остался в работе. Расчетный ток нагрузки должен соответствовать полной суммарной мощности обоих трансформаторов. Также должно быть

принято во внимание увеличение тока за счет самозапуска двигателей потребителей.

(предполагается, что на п/с установлены два одинаковых трансформатора );

k П – коэффициент пуска; для п/с питающих промышленные предприятия k П = 1.5 ÷ 2 ;

kЗ = 1.2 – коэффициент запаса;

kВ = 0.85 ÷ 0.95 – коэффициент возврата;

Если при таких IСР защита не обеспечивает достаточной чувствительности, т. е. если при КЗ на шинах НН kЧ < 2 , должна применятся защита с блокировкой от реле минимального напряжения ( или фильтровая от К(2) и

токовая с блокировкой реле минимального напряжения от

К(3) ).

В этом случае IСР защиты, включенной на фазные токи, выбирается исходя из номинального тока одного трансформатора и с учетом коэффициента пуска k П = 1.25

б) Схема подключения реле напряжения для блокировки МТЗ (со стороны высшего или низшего напряжения).

Подключение измерительных трансформаторов с питающей стороны п/с и уменьшение чувствительности защиты вследствие значительной величины остаточного U при повреждении на присоединениях со стороны НН является ограничивающим обстоятельством по применению трансформаторов на высшей стороне. Подключение РН к трансформаторам напряжения со стороны НН устраняет

При установке на силовых трансформаторах устройств АПВ их пуск может осуществляться или только при действии максимальной защиты трансформатора, работающий, как правило, при внешних КЗ, или при действии дифференциальной или газовой защиты. В последнем случае при внутренних повреждениях трансформатора произойдет его повторное включение, что приведет к некоторому увеличению размеров повреждения.

г) Ступень селективности между ТЗ обмоток НН, СН и ВН трехобмоточных трансформаторов.

При выборе интервала селективности между временами действия токовых защит, установленной на каждой из сторон трехобмоточного трансформатора, следует учитывать влияние токов намагничивания и нагрузки. При КЗ на одной из сторон трехобмоточного трансформатора, по питающей обмотке ВН проходит не только ток КЗ, но и ток нагрузки. После отключения КЗ вследствие влияния нагрузки, подключенной к неповрежденной обмотке, ток намагничивания, сложенный с пусковым током, может значительно превышать нормальный ток и при этом длительно затухать по времени. Интервал селективности следует принимать равным не менее 1 сек.

д) Действие газовой защиты на сигнал или отключение.

В применении газовой защиты наблюдается две тенденции :

-газовая защита действует на отключение ( такое выполнение защиты характерно для автоматизированных п/с );

-газовая зашита действует на сигнал, при этом дежурный персонал п/с быстро.

Автоматическое повторное включение

В соответствии с ПУЭ на всех линиях 35 кВ и выше рекомендовано устанавливать АПВ. Для ЛЭП 500 кВ можно ограничиться ТАПВ или ОАПВ, а для 500–750 кВ – ТАПВ + ОАПВ.

ТАПВ выполняется либо без проверки синхронизма (НАПВ), либо с контролем отсутствия напряжения (ТАПВ– ОН) и проверкой синхронизма (ТАПВ– ПС) Выдержка времени на включение определяется условиями селективности

Выбор типа АПВ. Рассмотрим выбор типа АПВ на примере ЛЭП «Красный Яр – Пушкино». На линиях с двухсторонним питанием выбор типа АПВ производится на основе оценки кратности шага генератора при несинхронном включении линии. Для проверки этого условия рассматривают режимы, при которых ток несинхронного включения будет наибольшим.

Если толчок тока несинхронного включения допустим для генераторов, можно применять АПВ с контролем отсутствия напряжения и проверкой синхронизма.

Для ЛЭП с односторонним питанием применяют несинхронное АПВ (см. ЛЭП «Микунь – Ёдва – Усогорск …»).

Для ЛЭП с двухсторонним питанием тип АПВ определяется по наиболее неблагоприятному случаю: несинхронному включению линии для минимального режима п/с с источником и максимальному режиму противоположного конца линии. Рассмотрим выбор АПВ на примере схемы.

Для ЛЭП АБ и БВ АПВ выбирается по случаю несинхронного включения БВ при отключении одного блока станции А.

1. Определяем ток несинхронного включения