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

мы И2 срабатывает инвертор, на клемму 18 модуля ВТ поступает

сердечнике, но только в том случае, если на тяговой подстанции нет неотключенного отделителя при включенном короткозамыкателе.. Иначе оказываются замкнутыми контакты ПКВ1 и ПБВ1 (ПКВ2,. ПБВ2), на входах И-НЕ-1К присутствует отрицательный потенци­ ал и с выхода 20 схемы И-НЕ-1К на схемы И1, И2 поступает за­ прещающий положительный потенциал.

Одновременно с нажатием кнопки включения или с началом команды ТУ «Включить» с выхода И-НЕ-1К положительным по­ тенциалом запускается блок АПВ. По истечении выдержки време­

срабатывают элементы модуля ВТ и тиристоры, открываясь, осу­ ществляют включение МВ.

Возможно включить МВ, минуя схему АПВ. При этом ключ ' АПВ должен быть установлен в положение, при котором обмоткк считывания оказываются отключенными, а контакт, соединяющий вход 25 модуля ВТ с выходом схемы И-НЕ-1К, замкнут. Тогда сиг­ нал с выхода схемы И2, дважды инвертируясь, поступает на вход 25 модуля ВТ.

Включение МВ, а также его АПВ при наличии напряжения ПО кВ на обеих секциях шин осуществляется с контролем синхро­ низма. Когда на входах модуля ДТ-ЗМК присутствует номиналь­ ное напряжение, якорь минимального реле отпущен, с его выхода на схему И2 поступает запрет, а на схему И1 через инвертор пода­ ется разрешающий потенциал. Запись «1» на магнитном элементе модуля ВТ или включение МВ без АПВ осуществляется в момент наступления синхронизма напряжений. Все остальные элементы работают так же, как при включении МВ без контроля синхрониз­ ма. При необходимости команды телеуправления и сигнал неис­

включает в себя промежуточные понижающие трансформаторы ПТНа, ПТНъ и ПТНСдля понижения фазных напряжений, проме­ жуточные трансформаторы напряжения ПТНЗ U0 и тока ПТТЗ / 0). потенциометры для регулирования уставок, трехфазное электрон­ ное минимальное реле напряжения ДТ-ЗМК для контроля фазных напряжений, второе такое же реле для контроля линейных напря­ жений, трехфазное электронное .максимальное реле ДТ-ЗК для контроля величин тока и напряжения нулевой последовательности, блок контроля исправности цепей ТН, реле-повторитель положения выключателей ЯЛ, реле контроля предохранителей ±110 кВ — реле РКП, элемент контроля напряжений в блоке Ж Н и элемен­ ты логики.

263;

При уменьшении одного из фазных напряжений до уровня ус­ тавки срабатывает реле ДТ-ЗМК и подает отрицательный потен­ циал на вход схемы И-НЕ-1К. Если в это время якорь повто­ рителя ПА подтянут, контакт ПА разомкнут и с выхода блока БН поступает отрицательный потенциал, то И-НЕ-1К, срабатывает и положительным потенциалом с коллектора запускает реле вре­ мени РВК. По истечении выдержки времени срабатывает реле вре­ мени, в результате чего отключаются масляные выключатели, пода­ ется сигнал аварийной сигнализации в ОПС, записывается «1» на магнитном сердечнике сигнального элемента и поступает сигнал в регистрирующее устройство. Понижение линейных напряжений приводит к таким же последствиям.

Блокировка максимальной токовой защиты снимается без вы­ держки времени в случае, если срабатывает одно из минимальных реле, или отпадает якорь ПА, или срабатывает блок БН. При по­ явлении составляющих нулевой последовательности в токе или в напряжении ПО кВ срабатывает максимальное реле ДТ-ЗК, за­ пускается реле времени и происходят все изменения в схеме, соот­ ветствующие срабатыванию этой защиты.

attWBomTH

Рис. 154. Принципиальная схема защиты и автоматики трансформаторов напря­ жения ПО кВ и минимальной защиты по напряжению

’264

§ 55. Защита и автоматика трансформатора собственных нужд

Трансформатор собственных нужд (ТСН) оборудован токовой отсечкой, максимальной токовой защитой, защитой от перегрузки и устройством автоматического включения резерва (АВР). Кроме

тельным трансформаторам тока через промежуточные трансфор­ маторы тока ПТТ. Коэффициент трансформации ПТТ составляет

5/0, 1А.

Каждая защита должна обеспечить отключение одновременно и масляного выключателя МВ, и контактора К. С этой целью вход­ ные цепи независимых усилителей, расположенных в элементе ВУ, объединены и подключены к выходным цепям пусковых элементов защиты. Усилители элемента ВУ через согласующие конденсаторы присоединены к двум выходным элементам ВТ, один из которых связан с цепями управления масляным выключателем, а другой — с контактором.

Максимальная токовая защита и токовая отсечка вызывают от­ ключение трансформатора, а защита от перегрузки приводит в действие сигнализацию. Защита от перегрузки выполняется с вы­ держкой времени, которая, как правило, составляет несколько се­ кунд и в отдельных случаях может достигать десятков секунд.

Защита от понижения напряжения выполнена на трехфазном минимальном реле ДТ-ЗМК, которое через промежуточные транс­ форматоры напряжения ПТН подключено к шинам 220 В. Эта за­ щита обеспечивает отключение высоковольтного выключателя и контактора в случаях понижения напряжения на этих шинах ни­ же установленных пределов. Предусмотрены также блокировки защиты от повторителя отключенного положения выключателя и от трансформатора напряжения 27,5 кВ, которые обеспечивают вывод защиты из работы при исчезновении напряжения на шинах

27,5 кВ.

Для контроля изоляции использован модуль ДТ-ЗК, который подключен к потенциометру, соединенному с промежуточными трансформаторами напряжения ПТН. Схема соединения вторичных обмоток ПТН — открытый треугольник. При замыкании хотя бы одной фазы на землю на потенциометре появится падение напря­ жения, обусловленное напряжением нулевой последовательности 3U0, что приведет к срабатыванию элемента ДТ-ЗК.

Появление сигнала о нарушении изоляции и запуск ОПС про­ изойдут после установленной выдержки времени, определяемой реле времени, расположенным в том же модуле.

Трансформатор собственных нужд оборудован устройством ав­ томатического повторного включения однократного действия. Ра-

265

бота устройства АВР трансформатора собственных нужд обеспе­ чивается специальным блоком, который запускается при каждом отключении любого выключателя подстанции и формирует им­ пульсы для считывания подготовленной информации. Устройство АВР приходит в действие при условии, что поврежденный транс­ форматор первоначально был включен (причем включение его осу­ ществлено либо дистанционно, либо по телеуправлению) и отклю­ чился от защит, а другой трансформатор предварительно был опе­ ративно отключен.

При аварийном отключении масляного выключателя трансфор­ матора собственных нужд, если он перед этим продолжительное время находился во включенном состоянии и конденсатор, предус­ мотренный в цепи записй трансформатора Тр1 (см. рис. 101) мо­ дуля ВТ другого ТСН, успел полностью зарядиться, конденсатор разряжается и по обмотке записи протекает ток, перемагничивающий сердечник трансформатора в состояние «I». Одновременно с этим на блок АПВР подается сигнал, обеспечивающий его запуск. После соответствующей выдержки времени от блока АГ1ВР по­ дается на обмотки считывания импульс, который обеспечивает перемагничивание сердечника в состояние «0» и появление в вы­ ходной обмотке импульса. Этим импульсом осуществляется отпи­ рание тиристоров, расположенных в цепи включения масляного выключателя и контактора. Однократность АВР достигается бла­ годаря большой постоянной времени заряда конденсатора, уста­ новленного в цепи записи.

При оперативном отключении выключателя или контактора че­ рез обмотку ®бл трансформатора Тр1, включенную встречно по отношению к обмотке записи, осуществляется блокировка АВР. Работа АВР сопровождается появлением светового сигнала на па­ нели общеподстанционной сигнализации.

§ 56. Защита минимального напряжения шин 27,5 кВ

Защита минимального напряжения предназначена для предот­ вращения подпитки коротких замыканий на линиях электропере­ дач ПО—220 кВ со стороны тяговых подстанций и может быть ис­ пользована как резервная для защиты шин 27,5 кВ. Кроме того, она может выполнять функции устройства резервирования отказа выключателей.

Для питания измерительных цепей напряжения на тяговых подстанциях переменного тока предусматриваются, как правило, два трансформатора напряжения ТН 27,5 кВ с номинальным вто­ ричным напряжением 100 В. К шинам 27,5 кВ трансформаторы на­ пряжения подключают разъединителем с ручным приводом. Со стороны низкого напряжения от шин 100 В трансформаторы отде­ ляются выключателями с максимальными расцепителями и ис-пы-

268

Рис. 156. Принципиальная схема защиты минимального напряжения 27,5 кВ

тательными блоками. Трансформаторы напряжения могут работать параллельно. Для согласования измерительных цепей напряжения с выходными цепями защит предусматривают три промежуточных трансформатора ПТН с коэффициентом трансформации 100/5 В (рис. 156).

В качестве измерительных элементов защиты используются трехфазные датчики минимального напряжения ДТ-ЗМК, причем один из них включается на три линейных напряжения, а другой — на три фазных. Регулировка уставки защиты осуществляется по­ тенциометрами, подключенными ко вторичным обмоткам промежу­ точных трансформаторов напряжения.

Срабатывание минимальной защиты вызывает отключение всех присоединений шин 27,5 кВ, а именно всех фидеров контактной се­ ти 27,5 кВ, фидеров ДПР, линии СЦБ.

Защита работает следующим образом. При напряжении ниже уставки измерительных элементов последние срабатывают и через соответствующие логические схемы совпадения, соединенные с ин­ верторами И-НЕ-1К (3) и (4), запускают реле времени. В защи­ те предусмотрены четыре схемы совпадения. Первые две соедине­ ны с триггером фиксации ТФ выключателя ввода 27,5 кВ № 1 тумблером-накладкой минимальной защиты; кроме того, одна из схем совпадения подключена к элементу измеряющему линейные, а

269

другая — фазные напряжения. Две другие схемы совпадения включены аналогично, с той лишь разницей, что вместо ТФ ввода

№1 используется ТФ ввода № 2 Такое подключение схем совпадения обеспечивает действие

минимальной защиты при срабатывании хотя бы одного из изме­ рительных элементов и вывод ее из работы при оперативном от­ ключении обоих вводов 27,5 кВ или при замыкании тумблера Кмт- При срабатывании измерительных элементов защиты сигнал о по­ нижении напряжения без выдержки времени передается через эле­ менты И-НЕ-1К (5) и (6) в схему понижающего трансформатора, где предусмотрена блокировка максимальной токовой защиты на стороне тяговой обмотки, и в схему ТСН, где обеспечивается бло­ кировка защиты от понижения напряжения на шинах 220 В.

После срабатывания реле времени сигнал через элементы И-НЕ-1К подается к цепям отключения масляных выключателей

Кроме того, срабатывание защиты фиксируется сигнальным эле­ ментом СЭ. В схеме предусмотрены реле-повторитель положения

ПО кВ.

Блок-контакты разъединителей и выключателей включены та­ ким образом, что, если хотя бы один из трансформаторов ТН осу­ ществляет питание измерительных цепей напряжения 100 В, реле ПА возбуждено. При нарушении цепей питания, измерительных цепей напряжения или при перегорании предохранителей оператив­ ных цепей якорь ПА отпадает и через его размыкающий контакт подается на диодные схемы совпадения положительный потенциал, осуществляющий блокировку защиты. При этом положительный потенциал поступает в цепи управления фидеров контактной сети для блокировки дистанционных защит и в цепи управления пони­ жающими трансформаторами. Кроме того, загорается лампа в ус­ тройстве ОПС, свидетельствуя о нарушении цепей ТН, и через элемент И-НЕ-1К (8) поступает в схему телесигнализации сигнал о неисправности ТН.

Размыкающие контакты реле контроля предохранителей РКП и реле ПА включены в общий шлейф контроля цепей (ОКЦ). При замыкании хотя бы одного из этих контактов в устройстве ОПС

27 0

появляется сигнал НП о неисправности на подстанции и сиг­ нал ОКЦ о нарушении оперативных цепей. Для вывода сигнали­ зации контроля цепей из работы предусмотрен тумблер

§ 57. Защита фидеров ДПР

На участках однофазного переменного тока питание нетяговых железнодорожных потребителей осуществляется от системы про­ дольного электроснабжения ДПР (два провода — рельс). Линия ДПР располагается непосредственно на опорах контактной сети и, как правило, питается консольно. В пунктах отбора мощности рас­ полагают комплектные трансформаторные подстанции, которые подключают к линии ДПР через предохранители; они обеспечива­ ют понижение напряжения с 27 кВ до 220 В.

Линию ДПР подключают к шинам 27,5 кВ с помощью масля­ ного выключателя. Для защиты от токов коротких замыканий на линии ДПР предусмотрены максимальная токовая защита и токо­ вая отсечка. Особенностью режимов работы фидеров ДПР являет­ ся то, что токи нагрузочных режимов невысоки и, как правило, составляют несколько десятков ампер. В случае близких коротких замыканий токи через выключатель могут составлять несколько ты­ сяч ампер. При этом кратность тока к. з., т. е. отношение макси­ мального тока к. з. через трансформатор тока к его номинальному первичному току, получается очень большой в пределах 50—100. Вследствие этого магнитный поток первичной обмотки трансформа­ тора тока вызывает при к. з. глубокое насыщение его магнитопровода, а следовательно, большую погрешность и искажение кривой вторичного тока, что обычно приводит к вибрации контактов элект­ ромагнитных реле защиты.

На основании опыта эксплуатации регламентирована погреш­ ность трансформаторов тока, равная 10%, при питании от них то­ ковых цепей релейной защиты. Однако для фидеров ДПР обеспе­ чить такую относительно высокую точность работы трансформато­ ров тока невозможно, так как трансформаторы используют не только для цепей релейной защиты, но и для измерений и учета.

Чтобы обеспечить точность измерений, желательно применять трансформаторы с номинальным током, близким к- максимальным значениям тока нагрузки. При этом, как уже отмечалось, кратность тока к. з. К получается очень большой. Очевидно, что для обеспе­ чения устойчивой работы релейной защиты при больших крат­ ностях К необходимо применять устройства, по принципу дейст­ вия не зависящие от гармонического состава вторичного тока трансформатора.

Таким свойством обладает защита фидера ДПР 27,5 кВ, при­ мененная в аппаратуре «Сейма-2» (рис. 157). Измерительные эле­ менты защит ДТ-ЗК реагируют на среднее значение выпрямленно­ го напряжения. Применение промежуточных трансформаторов

271

тока ПТТ позволяет значительно уменьшить нагрузку на измери­ тельные трансформаторы тока ТТ. Как показал опыт эксплуата­ ции, электронные токовые реле надежно срабатывают при к. з. в условиях глубокого насыщения трансформаторов тока, когда реле электромагнитные отказывают в работе (рис. 158).

В соответствии с типовым проектом защита фидера ДПР вы­ полняется в двухфазном исполнении. Уставка максимальной то­ ковой защиты выбирается по условиям отстройки от максимальных

Рис. 158. Осциллограммы работы защиты фидера ДПР 27 кВ в режиме глубоко­ го насыщения трансформаторов тока:

а — вторичная цепь трансформатора тока; б — контакты токового электромеханического реле; в — электронное токовое реле

272