ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

Рис. 8.8. Защита на основе обмена блокирующими сиrналами (ОДИН ИЗ КОНЦОВ ЛИЮtИ):

а - структурная схема; б - зоны действия 0ТК.11Ючающих (1, 1') и пусковых (2, 2')

органов

нал, препятствующий отключению защитой с противоположной стороны линии (логичеСI<ая схема И, блок 11).

При К3 К в зоне действия (рис. 8.8,б), блок З выявления на­

правления мощности блокирует запуск передатчика, т.е. блоки­ рующий сигнал на противоположную сторону не приходит. От­ ключающий орган ZlB, имеющий направленную характеристи-

419

ку срабатывания, охватывающую линmо (характеристики 1 и 1'

на рис. 8.8,б), срабатывает и обеспечивает отключение КЗ. При внешнем К3 на стороне, где направление мощности отрицатель­ но (от линии к шинам), отсутствует блокировка от блока З, за­ пускается блок 8 и передатчиком 7 формируется блокирующий

сигнал на противоположную сторону. Отключение на рассмат­ риваемой стороне не происходит ввиду того, что блок 9 (ZlB) имеет направленную характеристику и не генерирует отключа­ ющего сигнала. При этом передатчики запускаются по факту от­ сутствия положительного направления при КЗ. Наличие поло­ жительного направления мощности на противоположной сторо­ не фиксируется отсутствием сигнала от приемника 12.

Достоинством данного способа обеспечения абсолютной се­ лективности является независимость действия защиты от каче­ ства передачи сигнала при К3 на линии в случае, если прохож­ дение сигналов на линии затрудняется повреждением линии в месте КЗ. Указанное обусловлено отсутствием необходимости передачи (приема) сигналов при КЗ на защищаемой линии для обеспечения отключения при использовании данного способа срабатывания. Однако отсутствие запуска передатчика при внешнем К3 ведет к неселективному срабатыванию защиты. По­ этому для обеспечения необходимой селективности пусковой ор­ ган 8 должен быть таким образом согласован с отключающим блоком 9 на противоположном конце линии, чтобы обеспечить с запасом пуск передатчика при внешних КЗ, сопровождающих­ ся запуском блока 9.

Дополнительно для повышения надёжности несрабатывания при внешних К3 использованы:

• блок запуска передатчика по факту изменения тока или напряжения, формирующий ограниченный по времени импульс запуска, блокируемый сигналом от блока 3 по факту фиксации

положительного направления;

• блок 5 расширения блокирующего импульса;

• блок 10 замедления отключающего импульса на время Tv, обеспечивающий отсутствие срабатывания при внешних КЗ в случае запаздывания прихода блокирующего импульса с проти­ воположной стороны вследствие запаздывания срабатывания пускового органа и замедления, вносимого каналом передачи.

Обмен деблокируемыми сиrналами. Недостатком описанно­ го выше принципа с обменом блокирующими сигналами явля-

420

1

ZJB 1----1------

Рис. 8.9. Защита на основе обмена деблокируюЩ)fми сиmаnами (один из концов ВЛ)

ется отсуrствие какого-либо сигнала в линии в нормальном ре­ жиме, что не дает возможносrи контроля состояния кавала об­ мена сигналами. Обмен деблокируеМЪIWI сигналами (8,9] пред­ полагает наличие в канале связи в нормальном режиме сигна­ ла частотой Fк для контроля состояния канала передачи, кото­

рый при К3 переключается на частоту FP (рис. 8.9).

Сигналом FР обеспечивается разрешение отключения. Крат­

ковременное отсуrствие обоих сигналов при одновременном за­ пуске пускового органа свидетельствует о К3 на линии, сопро­ вождаемом подавлением в месте К3 передаваемых сигналов. В этом случае формируется кратковременный отключающий им­

пульс.

Структура рис. 8.9 поясняет основные элементы данного принципа. В нормальном режиме, при отсутствии запуска на­ правленной ступениZlB, охватывающей с запасом защищаемую линию, передатчик Пер. генерирует сигнал Fк контрольной ча­

стоты,который принимается приемником и через логический

421

элемент 4 обеспечивает сигнализацию исправности канала пе­ редачи Контроль. При возникновении К3 (срабатывание ZlB) передатчик Пер. переЮiючается на другую частоту и генериру­ ет сигнал Fp, принимаемый приемником, что приводит к пере­ Юiючению логического элемента 5 и выработке сигнала отклю­ чения Откл. логическим элементом 8.

При возникновении КЗ на линии, сопровождающемся подав­ лением передаваемых сигналов в месте КЗ, сигнал F передает­ ся, но на входе приемника Пр. он отсутствует. Указанное при­ водит к переЮiючению логического элемента 6. В результате с небо.льшой задержкой Tv, формируемой элементом 9, через эле­ мент формируется кратковременный сигнал отключения дли­ тельностью Тк, после чего происходит блокирование отЮiючаю­ щей цепи до нового появления разрешающего сигнала Fр· В этом случае блокирование снимается с выдержкой времени на воз­ врат Т элемента 1 О. При внешнем К3 отключения не происхо­

дит ввиду отсутствия срабатывания ступени ZlB на одном из концов линии. Элемент 2 необходим для продления посылаемо­ го сигнала на время Т5, обеспечивая надежное отключение на

противоположном конце ВЛ. Данная структура обеспечивает как быстрое отключение при К3 в зоне, так и контроль канала пе­ редачи сигналов.

8.2.6. Токовые направленные эащиты абсолютной селективности

Все рассмотренные выше принципы могуr быть испо.льзова­ ны в направленных токовых защитах, прежде всего в токовых защитах нулевой последовательности. В частности, испо.льзова­ ние измерительных органов тока и напряжения нулевой после­ довательности в совокупности с органом направления мощнос­ ти нулевой последовательности позволяет выявить направление мощности при КЗ на землю на линии и вне её и отстроится от возможных небалансов в режимах нагрузки. При этом возмож­ но использование рассмотренНЪiх выше принципов обмена раз­ решающими, блокирующими и деблокирующими сигналами.

8.3. Автоматическое повторное включение

Большинство К3 на ВЛ является переходными, связанными с атмосферными влияниями. Дуговые перекрытия, возникающие

422

при этом, не приносят существенных повреждений и ущерба, если линия будет сразу же отключена на время, достаточное для деионизации пути прохождения электрической дуги (воздушно­ го промежуrка), а затем снова включена. Мероприятия, необхо­ димые для осуществления указанного (отключение ВЛ - пау­ за - повторное включение), могут осуществляться в виде одно­ го или нескольких циклов и носят соответственно название од­ нократного или многократного автоматического повторного включения (АПВ). На линиях с пофазным отключением выклю­ чателей применяют однофазное АПВ, когда выяв.ляется и отклю­ чается поврежденная фаза, а затем через определенный проме­ жуток времени включается снова.

Минимальное время бестоковой паузы, необходимое для де­ ионизации пути электрической дуги, увеличивается с ростом но­ минального напряжения линии и составляет ориентировочно 0,3-0,5 с для трехфазного АПВ и 0,4-2,0 с для однофазного АПВ (ОАПВ). При этом, согласно статистике, примерно 85% всех КЗ, сопровождающихся электрической дугой, успешно устраня­ ются самостоятельно после отключения релейной защитой, и по­ сле повторного включения энергоснабжения восстанавливается (успешное АПВ). Случаи, когда после повторного включения вы­ является, что КЗ не устранилось и ВЛ снова отключается релей­ ной защитой, соответствуют неуспешномуеуменПосле одного или нескольких циклов неуспешного АПВ происходит окончательное отключение ВЛ.

Критерии запуска АПВ. Исходя из назначения функции АПВ, пуск АПВ происходит при фиксации возникновения КЗ на ВЛ. При этом критерием пуска может являться возникновение ко­ манды на отключение выключателя или же отключение выклю­ чателя, фиксируемое состоянием его вспомогательных контак­ тов.

Дополнительное качество, повышающее эффективность АПВ, можно получить, фиксируя не только отключение выключате­ ля, но и выдержку времени, с которой возникшее КЗ было уст­ ранено (выдержку времени между пуском защиты и командой отключения). Указанное определяется тем, что вероятность ус­ транения КЗ (погасания электрической дуги во время бестоко­ вой паузы АПВ) тем больше, чем быстрее отключается линия, т.е. меньше время для разгорания дуги и увеличения иониза­ ции окружающего дугу пространства. С учетом изложенного, це-

423

лесообразен контроль времени tк существования К3 - проме­ жуrка времени между пуском защиты и командой отключения. При этом, если tк :5 Тк, где Тк - уставка контроля времени су­

ществования КЗ, то АПВ может быть разрешено, а при tк > Тк происходит запрет АПВ после отключения КЗ, так как успешное АПВ маловероятно.

Длительность бестоковой паузы. АПВ в общем случае мо­

жет обеспечивать несколько циклов с различными длительнос­ тями бестоковых пауз Тп. С увеличением длительности Тп рас­ тет вероятность успешного включения линии в цикле АПВ. Учи­ тывая, что чем больше время существования К3 tк, тем больше должна быть бестоковая пауза АПВ для обеспечения деиониза­ ции, возможно наличие одновременно нескольких уставок Тк по времени существования КЗ, соответствующих циклам АПВ с раз­ личными длительностями Тп бестоковых пауз. При этом в зави­ симости от значения tк автомаически осуществляется переход к циклу АПВ с соответствующей бестоковой паузой Тп· Для уст­ ройств, имеющих функции однофазного и трехфазного АПВ, до­ пустимые времена существования КЗ Тк для отдельных циклов и длительности бестоковых пауз, а также число циклов в общем случае могуr быть различными в зависимости от вида КЗ, опре­ деляющего однофазное или трехфазное отключение.

Времена возврата и блокирования АПВ. Каждый цикл АПВ состоит из отключения, бестоковой паузы и включения выклю­

чателя. После генерации команды включения «Вкл.» возможны два состояния - успешное включение (самоустранение КЗ в предыдущем состо янии) или включение линии на КЗ, которое может отключится защитой как мгновенно, так и с выдержкой времени tк. Поэтому необходима фиксация предельного време­ ни Тв контроля включения после генерации устройством коман­ ды включения «Вкл.», позволяющего определить, успешно дан­ ное включение или нет. Указанное означает, что если после ге­ нерации сигнала включения защита не фиксирует наличие КЗ в течение времени tв :5 Тв, то произошло успешное АПВ и даль­

нейшие циклы АПВ прекращаются. В этом случае после истече­ ния времени Тв контроля включения АПВ приходит в исходное

состояние, и последующее срабатывание РЗ фиксируется как но­ вое КЗ. Если же в течение времени t :5 Тв происходит действие РЗ, то включение воспринимается как неуспешное и осуществ­ ляется переход к новому (последующему) циклу АПВ. Срабаты-

424

ванне же защиты в заключительном цикле АПВ при t s; Т8 вос­ принимается как неуспешная результирующая операция АПВ, в результате чего формируется команда «Окончательное отклю­ чение». После этой команды новые циклы АПВ блокируются на заданное время Т5, после истечения которого АПВ снова готово

к действию.

В необходимых случаях возможно блокирование функции АПВ или отдельных ее циклов от внешних сигналов. В частности, по­ явление команды отключения от при ручном включении сви­ детльствует о включении на устойчивое КЗ, при котором АПВ неэффективно. Поэтому в этом режиме АПВ м.ожетбыть забло­ кировано на заданное время Тэапр• и при отключении от защи­ ты, возникшем в течение времени t s; Тзапр, формируется коман­

АПВ, особенно многократного, силовые выключатели подверга­ ются значительным нагрузкам и должны быть готовы к прове­ дению последующих циклов отключения и включения. Поэтому как при однократном, так и особенно при многократном АПВ необходимо контролировать готовность выключателя (напри­ мер, давление воздуха или сжатие пружины) к дальнейшему функционированию. С учетом этого целесообразно вводить в за­ щиту информацию о готовности ВЬIКЛючателя (через внешний дискретный вход). При отсутствии готовности выключателя по­ следующие циклы АПВ должны запрещаться. При этом время бестоковой паузы Т0 может быть увеличено автоматически, ес­ ли к его истечению сигнал готовности не пришел. Это увеличе­ ние ограничивается предельным значением, после которого осу­

нии с двухсторонним питанием погасание электрической дуги и успешное повторное включение может произойти лишь при быстром отключении линии с двух сторон. Указанное может быть обеспечено селективно лишь защитами с абсолютной се­ лективностью. При ступенчатых защитах ВЛ данное требование не выполняется, так как зона Zl с целью обеспечения селектив­ ности не полностью охватывает линию. обеспечения эффек­ тивности функционирования АПВ требующей быстрого отклю­ чения ВЛ с обоих концов, в дистанционных защитах идут.во мно­ гих случаях на частичную потерю селективности в первом цик-

425

ле, имея ввиду, что при повторном включении ВЛ селективность снова обеспечивается. Указанное поясняет рис. .,-,,.

При введенной функции АПВ направленные первые ступени

защит на кощахА и В имеют вместо зоны Zl зону ZlB, с запа­

сом охватывающую линию () (рис. .,.,(.(,. Указанное обеспе­ чивает при воэниюювении КЗ на линии АВ быстрое отключе­

ние ее с обоих концов. Во время бестоковой паузы уставки пер­ вых зон защит переключаются cZBl наZ1 (рис. .,.,).(). что обес­

печивает необходимую селективность при неуспешном повтор­ ном включении на неустранённое КЗ.

Таким образом, если К3 произопrло в начале соседней линии (внешнее КЗ), в первом цикле АПВ линия АВ отключится несе­

лективно но после повторного включения останется в работе. Указанное ухудшение селективности в первом цикле АПВ ком­ пенсируется эффективностью АПВ при К3 на защищаемой ли­

нии. Селективность автоматически восстанавливается, если по каким-либо причинам функция АПВ выведена или блокирова­

на.

При выполнении защиты абсолютной селективности на осно­ ве обмена сигналами (см. §8.2), обеспечивающей быстрое от­

ключение ВЛ с обоих концов, расширения зоны первой ступе­ ни до размера ZlB не требуется.

426

8. ГотовностьАПВ _"j__.______________________\__-1-Г-

Рисунок 8.11 поясняет функционирование АПВ на примере двукратного АПВ [9).

Запуск АПВ происходит от сигнала «Пуск», генерируемого за­ щитой при возникновении КЗ. Одновременно стартует выдерж­ ка времени Гх1 контроля времени существования К3 (сигнал 4).

427

Предпосылкой для пуска .0.7 является отсуrствие входных бло­

кирующих сигналов и готовность выключателя. Если отключа­ ющий сигнал защиты 2 приходит до истечения времени Тк п то при отключении выключателя (возврате сигнала )...,(. стар­ тует выдержка времени Тп первой бестоковой паузы. По исте­ чении времени Тп,. формируется сигнал 3 включения выключа­ теля. Одновременно для обеспечения селективности происходит переключение уставки первой зоны дистанционной защиты с ZlB на Zl, поясняемое рис. 8.10 (сигнал 6), и старт элемента времени контроля включения 567(сигнал .()7необходимого для фиксации успешности (неуспешности .0.(,7

В данном случае в бестоковую паузу КЗ не устранилась, в ре­ зультате чего при включении на КЗ (сигнал ,(. возникают по­ вторные сигналы 1, 2 пуска и отключения. При этом вследствие переключения зон сигнал отключения от защиты может про­ изойти с выдержкой действия второй ступени Z2, если КЗ нахо­ дится вне зоны действия Zl. Если при этом время отключения (() меньше времени ,.... (.сигнал )(. контроля существования КЗ во втором цикле, то после повторного отключения стартует бес­ токовая пауза ТТ2 второго цикла (сигнал 2).

После истечения времени ()... происходит новое включение (сигнал 3). B данном случае рассматривается успешное .0.7 во втором цикле, т.е. .7 устранилось во время второй бестоковой паузы и отключающего сигнала защита не генерирует. В момент

второго повторного включения снова стартует выдержка време­ ни 567контроля успешности включения (сигнал 5). Так как от­ ключения в течение набора выдержки 567не происходит, то по истечении времени 567генерируется сигнал 7 успешности .1.7

исигнал 8 готовности .0.7 к новому пуску.

Рисунок 8.11,б поясняет функционирование .0.7 в рассмат­

риваемом случае, если при повторном включении во втором цикле .7 не устранилось (неуспешное .0.(.7 Так как рассмат­ ривается двукратное .0.)7 то второй цикл является последним. После повторного включения на неустранившееся КЗ во втором цикле возникает сигнал () отключения, после чего фиксируется неуспешное .0.7 и новых циклов не проводится. По истечении выдержки времени контроля успешности включения 56)7запус­ каемой по команде включения, .0.7 снова готово к пуску (сиг­ нал .().

428