книги из ГПНТБ / Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения

рам УВЗ и УВ4, включенным в цепь соленоида отключения масля­ ного выключателя. Тиристоры открываются. Закрываются они пос­ ле отключения выключателя при разрыве контакта МВ в цепи соленоида отключения.

Вывод телеуправления фидером из работы и перевод на мест­ ное управление могут быть осуществлены путем замыкания клю­ ча КТУ.

Устройство сигнализации о положении масляного выключате­ ля состоит из триггера фиксации положения выключателя ТФ2, реле-повторителей и сигнальных ламп. При отключенном масляном выключателе триггер фиксации стоит в положении, когда его левый транзистор закрыт, а правый открыт, что соответствует положению оперативного отключения. Лампа ЛЗ горит ровным зеленым светом.

При поступлении команды на включение фидера от кнопки управления или по ТУ триггер фиксации становится в положение, при котором на коллекторе его правого транзистора появляется отрицательный потенциал, поступающий на диодную схему И, расположенную в этом же модуле; возбуждается реле-повтори­ тель включенного положения выключателя, и его размыкающий контакт замыкает цепь питания лампы ЛК.

При отключении МВ под действием защит триггер фиксации сохраняет свое положение, а якорь реле ПМВ отпадает. Отрица­ тельный потенциал подводится ко второму входу схемы совпаде­ ния. Сюда же подведено пульсирующее напряжение от шинки ми­ гающего света. Схема И собирается, воздействует на усилитель, в коллекторную цепь которого включена зеленая лампа ЛЗ. Лампа начинает мигать, что соответствует аварийному отключению вы­ ключателя.

Сквитировать сигнал можно путем нажатия кнопки КОМ или подачей команды «Отключить» по телеуправлению. Квитирование сигнала можно осуществить по телеуправлению, используя специ­ альное реле квитирования РК, которое является общим для всех присоединений подстанции.

Все пусковые и измерительные элементы защит подключаются к трансформаторам тока и напряжения через промежуточные трансформаторы тока ПТТ и напряжения /777/. Коэффициент трансформации ПТТ составляет 5/0,1, а ПТН— 100/5. Ко вто­ ричной обмотке ПТТ подключены потенциометры, которыми осу­ ществляется регулировка уставок защит, и измерительный при­ бор. Ко вторичной обмотке ПТН подключены цепи напряжения измерительных элементов защит.

Работает устройство следующим образом.

При токе в цепи ПТТ выше тока уставки пусковой элемент первой ступени защиты ДТ-ЗК срабатывает, на коллекторе его выходного транзистора появляется положительный потенциал, ко­ торый через инвертирующий каскад, расположенный в этом же

191

модуле, снимает блокировку с измерительного элемента первой ступени защиты ДС-ЗК- Если соотношение между током и напря­ жением в первичной сети таково, что вызывает срабатывание это­

же при поступлении положительного потенциала на его вход. Сиг­

реле времени, расположенное в том же модуле, и после соответ­ ствующей выдержки времени дает команду на отключение масля­ ного выключателя. 1В этом случае! выдержка времени может вы­ бираться весьма значительной. Срабатывание защиты от перегруз­ ки фиксируется отдельным сигнальным элементом.

Дистанционная направленная защита второй ступени выпол­ нена на базе элементов ДС-ЗК (измерительный элемент) и ФТН-К (фазоограничивающий элемент). Если на фидере контактной сети имеется тяговая нагрузка, то фазовые соотношения между тяго­ вым током и напряжением на шинах подстанции таковы, что эле­ мент ФТН-К не срабатывает. На коллекторе левого транзистора выходного триггера этого элемента имеется положительный потен­ циал, (Который осуществляет блокировку измерительного элемен­ та второй ступени защиты. Если фазовые соотношения в тяговой сети соответствуют аварийному режиму, потенциал на выходе эле­ мента ФТН-К меняется на противоположный и блокировка с изме­ рительного элемента снимается. В случае, когда соотношение между током н напряжением в первичной сети таково, что происходит срабатывание измерительного элемента, на его выходе появляется положительный потенциал, запускается реле времени и после соот­ ветствующей выдержки времени выдается команда ,на отключение масляного выключателя. Работа этой ступени защиты также фик­ сируется сигнальным элементом.

Максимальная токовая резервная защита имеет независимый выходной усилитель, расположенный в модуле ВУ. Защита вы­ полнена с выдержкой времени и работает аналогично рассмотрен­ ной выше защите от перегрузки. Любое отключение масляного вы­ ключателя фидера к. с., вызванное срабатыванием защит, приво­ дит к тому, что усилитель несоответствия, расположенный в мо­ дуле ТФ2, изменяет свое состояние и выдает сигнал на запуск

192

датчика времени АГТВР и в блок общеподстанционной сигнализа­ ции (ОПС).

Защита фидеров контактной сети дополняется устройством те­ леблокировки выключателей соседних подстанций и поста секци­ онирования. При срабатывании защиты одного из выключателей фидерной зоны автоматически по линии связи посылается импульс на отключение соседнего поста или подстанции той же зоны

инаоборот. Применение телеблокировки обеспечивает се­

устройство теле-блокировки и дистанционная защита второй ступе­ ни резервирует друг друга, поэтому отказ одной из них не является опасным, так как повреждение все равно будет ликвиди­ ровано.

Устройство телеблокировки включает в себя передатчик и приемник частотных импульсов, причем приемник воздействует не­ посредственно на выходной усилитель отключения, а запуск пере­ датчика осуществляется от усилителя несоответствия триггера фиксации.

Фидер контактной сети 27,5 кВ оборудован устройством авто­ матического повторного включенця однократного действия. Если масляный выключатель находился продолжительное время во вклю­ ченном состоянии, то конденсатор в цепи записи трансформато­ ра ТР1 модуля ВТ успел зарядиться до напряжения, близкого к напряжению питания. При неоперативном отключении выключа­ теля конденсатор разряжается, и по обмотке записи протекает ток,

времени от блока АПВ на обмотки считывания подается импульс считывания с амплитудой тока 7—10 А, а в выходной обмотке по­ является импульс, обеспечивающий отпирание тиристоров, рас­ положенных в цепи включения масляного выключателя. Одно­ кратность АПВ обеспечивается большой постоянной времени за­ ряда конденсатора, установленного в цепи записи. В устройстве предусмотрена блокировка АПВ при оперативном отключении выключателя кнопкой КОМ и по телеуправлению. Для этой цели используется блокировочная обмотка трансформатора Тр1, кото­ рая включена встречно по отношению к обмотке записи. Работа АПВ сопровождается появлением соответствующего сигнала на световом табло блока общеподстанционной сигнализации.

(Предусмотрено ускорение действия дистанционной направлен­

ступени защиты положительный сигнал с измерительного элемента

Особенно сильно эффективность БНТ снижается из-за влияния измерительных трансформаторов тока [22, о. 35—40]. Первичная обмотка БНТ, включенная во вторичную цепь трансформаторов тока, при определенных условиях обтекается током с полуволна­ ми, симметричными относительно оси времени. Действующее зна­ чение вторичного напряжения БНТ в конечном итоге зависит от изменения индукции за период. Изменение индукции определяется не только рабочей точкой на кривой намагничивания, но и ампли­ тудной переменной составляющей. Поэтому реле с БНТ при одной и той же уставке может срабатывать дважды в течение одного пе­ реходного процесса: первый раз при большой амплитуде броска тока намагничивания и полностью смещенной относительно оси времени кривой тока и второй раз — по истечении некоторого про­ межутка времени, когда смещение тока относительно оси време­ ни уменьшается. Реальное реле с БНТ работает как при симмет­ ричном относительно оси времени токе, начиная с момента, при котором коэффициент смещения [23]

где / а и /„ — соответственно апериодическая составляющая тока намагничивания и действующее значение периоди­ ческой составляющей.

Защита срабатывает ложно, когда действующее значение пе­ ременной составляющей достигает уставки, а амплитуда обрат­ ной броску полуволны превышает 0,29 амплитуды полуволны брос­ ка. Статистическими исследованиями была найдена зависимость

196

Как видно из рис. 115, реле с БНТ имеет надежную отстройку от бросков тока намагничивания при уставке, равной примерно

•двойному номинальному току защищаемого трансформатора. По­ пытки уменьшить ток уставки реле неизбежно приводят к лож­ ным срабатываниям его от токов намагничивания.

Примерно такую же надежность отстройки от токов намагничи­ вания обеспечивает дифференциальная защита с торможением,

•создаваемым постоянной составляющей. При процентном содер­ жании постоянной составляющей в токе небаланса ниже некото­ рого граничного торможение отсутствует и реле срабатывает. Гра­ ница торможения определяется коэффициентом

где / о — постоянная составляющая; /Р — ток, подведенный к реле на границе срабатывания.

Как правило, кт выбирают в пределах от 0,15 до 0,3 в зависи­ мости от тока уставки защиты.

Таким образом, ложное срабатывание защиты от тока намаг­ ничивания при включении будет происходить в случае превыше­ ния током намагничивания 1та тока уставки /уст и содержания постоянной составляющей, меньшего необходимого для торможе­ ния защиты при выбранном коэффициенте торможения /ст, т. е.

I mb I уст И / q I б*

В дифференциальных защитах с торможением от второй гармо­ ники выбирают кт= 0,15-^0,2. Рабочая обмотка реле, как правило, обтекается током первой гармоники. Следовательно, первое усло­ вие срабатывания защиты

*-т\ > * miycT»

а второе — содержание второй гармонической недостаточно для торможения

I m2 < ЛСТ/ /гс1 уст*

Вероятность выполнения данного неравенства различна для разных значений первой гармонической.

Дифференциальная защита с торможением от второй гармони­ ческой составляющей имеет надежность отстройки от токов на­

(рис. 146). Пороговый элемент ПЭ1 срабатывает от положитель­

197

системами) ток уставки защиты определяется наибольшей из трех полуволн, обратных броску тока намагничивания. Для определе­ ния минимального тока уставки /уст шш дифференциальной защи­ ты трансформатора необходимо найти максимальное возможное значение амплитуды полуволны, обратной броску тока намагни­ чивания, которая получается в результате переходного процесса в силовом трансформаторе и в цепях вторичной коммутации. Так как броски тока намагничивания возможны только при глубоком насыщении стали трансформаторов, то элементы расчетных схем необходимо рассматривать как нелинейные.

Сложность и многообразие явлений в нелинейных цепях порож­ дают трудности в решении дифференциальных уравнений, кото­ рыми описываются переходные процессы. При решении подобных задач обычно делают допущения и приближения, упрощающие расчеты: пренебрегают активным сопротивлением понижающего трансформатора, наклоном начального участка кривой намагничи­ вания стали, влиянием гистерезиса. Даже предварительная оценка показывает существенное влияние этих факторов на амплитуду обратной полуволны, поэтому пренебречь ими не представляется

процесса [24, с. 12, 28] можно существенно упростить, разбив его на два этапа: расчет токов намагничивания силового трансформа­ тора, работающего при синусоидальном входном напряжении, и расчет токов в цепях измерительных трансформаторов тока, рабо­ тающих при несинусоидальном входном токе.

Большинство понижающих трансформаторов тяговых подстан­ ций имеет схему соединения «звезда—треугольник» и работают с изолированной нейтралью, в которой фазные напряжения не фик­ сированыj i . могут меняться в зависимости от напряжения незаземленной нейтрали. При этом происходит перераспределение потокосцеплений между фазами, приводящее к несимметрии э. д. с., наведенных во вторичной обмотке. Появившийся в результате этого ток компенсирует поток нулевой последовательности, и в трехфазнои системе создается режим, при котором переходный

198

199

при расчете данных установлено, что вероятность ложного сраба­ тывания устройства для дифференциальной защиты трансформа­ торов (см. рис. 116) будет зависеть от тока уставки:

_ гз

Р (Л) — е а ,

где i — текущее значение тока уставки;

р — параметр формы кривой, равный 1,6; а — параметр масштаба равный 250.

Кривая зависимости вероятности ложного срабатывания защи­

треугольник» и включении на холостой ход в момент, когда одно из фазных напряжений имеет значение Um, возможен бросок пе­ риодического тока намагничивания. Это существенно влияет на построение дифференциальной защиты трансформаторов. Элект­ ронная дифференциальная защита без взаимной блокировки меж­ ду пороговыми элементами фаз при рассматриваемой схеме мо­ жет иметь ток уставки не ниже наименьшего значения обратной полуволны в любой из фаз, т. е. не ниже периодического тока на­ магничивания. Расчетный режим для диффзащиты без блокиров­ ки между пороговыми элементами смежных фаз соответствует углам ав= (к60+30)°, где к — целое число, принимающее значение от 0 до 5. Амплитуда периодического тока намагничивания дости­ гает 30% амплитуды соответствующей прямой полуволны апе­ риодических токов, протекающих в это время в двух других фазах. Бросок периодического тока намагничивания может превышать номинальный ток защищаемого трансформатора более чем в 2 раза. Этим и объясняется низкая чувствительность защиты без взаимной блокировки пороговых элементов разных фаз.

Однако возможно с незначительными затратами элементов существенно уменьшить вероятность ложных срабатываний, если принять в качестве условия срабатывания защиты достижение уставки полуволнами, обратными броску в двух фазах. В устрой­ стве (рис. 119) пороговые элементы ПЭ имеют по два выхода: прямой П и инверсный И. Выходы ПЭ подключены к схемам И ло­ гического органа (всего шесть схем И по две на фазу). Одна из схем И каждой фазы подключена к прямым выходам ПЭ данной фазы и смежной фазы, другая — к прямым выходам ПЭ данной фазы и к инверсным выходам ПЭ смежной фазы. Первая схема И срабатывает при достижении уставки в двух фазах трансфор­ матора, вторая схема И — при достижении уставки обеими полу­ волнами тока небаланса в одной фазе, при этом оба пороговых элемента смежной фазы должны находиться в исходном состоя­ нии. Если пороговые элементы окажутся в различных состояниях, что является признаком тока намагничивания, то совпадения на схемах И не будет и защита не сработает. Таким образом, для

200