8 сем (станции+реле) / Экзамен / Автоматика расписанные билеты

Каскадное отключение замкнутой на землю фазы

Для анализа работы устройств релейной защиты и самих избирательных органов ОАПВ,

важно знать изменение значений токов и напряжений при каскадном отключении замкнутой на землю фазы (т. е. подразумевается, что отключение линии с двух сторон может происходить неодновременно). В данном случае (рисунок 5), показана одноцепная линия с одним источником G и нагрузкой F, к которой подключены потребители.

Главной задачей при цикле ОАПВ является сохранение электроснабжения потребителей.

При повреждении одной из фаз, две фазы остаются в работе и электроснабжение будет сохранено. Отключение повреждённой линии обязательно должно производиться с двух сторон – со стороны источника и с противоположной стороны. И это отключение может выполняться не совсем одновременно, поэтому мы и говорим о каскадном отключении

фазы, замкнутой на землю.

Рассмотрим на рисунке 5

одностороннее каскадное

отключение фазы А. Пусть фаза А отключена со стороны

шин M закрашенным выключателем, а все три фазы со стороны подстанции N

остаются включёнными. Рисунок 5 (такой же, как и рисунок 4)

В таком исследуемом режиме, помимо 3-х фазных ЭДС будет наводиться ЭДС обрыва,

которое включено в сечение m – n обрыва. Кроме того, есть напряжение в месте КЗ Uk

(между точкой К и землёй). Совместное действие ЭДС и напряжения будет таким, что будут соблюдаться условия токораспределения по фазам трёхфазной сети.

Условия токораспределения по фазам трёхфазной сети:

1)В повреждённой фазе в месте обрыва ток равен 0.

2)В ответвлениях короткого замыкания токи в неповреждённых фазах отсутствуют, а в повреждённой фазе протекает ток короткого замыкания.

3)Поскольку со стороны подстанции N отсутствуют генерирующие мощности, а

нейтраль трансформатора F заземлена, то по участку N – K по всем трём фазам будет проходить один и тот же ток, равный току нулевой последовательности.

4)Напряжение повреждённой фазы в месте КЗ будет равно 0.

Токи нулевой последовательности, проходящие по линии M – N со стороны подстанций

M и N в режиме каскадного отключения замкнутой на землю фазы, значительно отличаются по значению от токов, подтекающих к месту КЗ на линии M – N в режиме,

когда повреждённая фаза линии включена со стороны как подстанции M, так и подстанции N.

Таким образом, если мы будем отключать только выключатель со стороны подстанции М, то дуга будет подпитываться током, протекающим со стороны подстанции N.

Следовательно, применять устройство ОАПВ необходимо с двух сторон.

Типы избирательных органов устройств ОАПВ

Выполнение устройств пофазного АПВ возможно при наличии специальных органов,

которые определяют, какая из фаз повреждена, и переводят действие защиты на её отключение. Во время цикла ОАПВ мгновенные защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой или обратной последовательности, могут действовать неправильно.

Такие защиты должны быть загрублены или должны выводиться из действия на период цикла ОАПВ. В последнем случае быстрое отключение повреждения на линии возлагается на избирательные органы ОАПВ.

Наиболее просто избирательные органы могут быть выполнены для линии с односторонним питанием.

С питающей стороны выбор повреждённой фазы производится токовыми реле,

включёнными на фазные токи линии. Могут применяться реле минимального напряжения,

включённые на фазные напряжения.

Для выбора повреждённой фазы могут быть использованы также реле мощности косинусного типа, включённые по схеме на рисунке 7. Токовые обмотки реле включены на ток 3I0, обмотки напряжения – на напряжения фаз A, B, C. Контакты реле соединены так,

что цепь защиты на отключение выключателя фазы A создаётся через размыкающий контакт реле, включённого на напряжение UCN, и замыкающий контакт реле, включённого на напряжение UAN.

Цепь на отключение выключателя фазы B создаётся через замыкающие контакты реле,

включённого на напряжение UBN, и размыкающие контакты реле, включённого на напряжение UAN. Цепь на отключение выключателя фазы C создаётся через замыкающие контакты реле, включённого на напряжение UCN, и размыкающие контакты реле включённого на напряжение UBN. Соответственно собирается схема и на других присоединениях.

На векторной диаграмме (рисунок 7, в) видно, что при однофазном КЗ фазы A ток 3I0

направлен так, что первое реле срабатывает, а третье надёжно тормозится, следовательно,

схема чётко выбирает повреждённую фазу. Нетрудно видеть, что при однофазных КЗ других фаз избирательный орган работает так же чётко.

На приёмных подстанциях, как правило, трансформаторы напряжения устанавливается на стороне низшего напряжения силовых трансформаторов. Избирательные органы,

выполненные с использованием реле мощности, позволяют осуществлять их питание от трансформаторов напряжения, установленных на стороне треугольника силового трансформатора, соединённого по схеме звезда с заземлённой нулевой точкой – треугольник. При этом учитывается, что определённому фазному напряжению стороны звезды соответствует определённое междуфазное напряжение стороны треугольника.

Рисунок 8 — Схема избирателя повреждённой фазы с использованием реле мощности:

а – цепи переменного тока; б – цепи постоянного тока; в – векторные диаграммы

Например, фазным напряжениям UA0, UB0 и UC0 стороны звезды на рисунке 8 (в)

соответствуют междуфазные напряжения –UC’A’, –UA’B’ и –UB’C’ стороны треугольника силового трансформатора. Включения реле (рисунок 7, а) можно выполнить в этом случае по схеме на рисунке 8 (а), обеспечив одинаковую избирательность.

Рисунок 9 — Схема устройства ОАПВ с токовыми избирательными органами

(реле KAA, KAB и KAC) для питающего конца линии с односторонним питанием

На рисунке 9 показана схема токового избирателя для устройства ОАПВ,

устанавливаемого с питающего конца линии. Токовые реле KAA, KAB и KAC являются токовыми отсечками, включёнными на токи повреждённых фаз, с зоной действия,

охватывающей всю линию электропередач. Если произошло однофазное КЗ, то действует одно токовое реле и включает одно из промежуточных реле KLA, KLB или KLC, которое отключает повреждённую фазу и пускает устройство АПВ. Последнее производит обратное включение выключателя. В случае неуспешного включения происходят повторное отключение повреждённой фазы и переход на режим питания потребителя по схеме «2 фазы - земля». При двухили трёхфазном КЗ схема на рисунке 9 предусматривает отключение трёх фаз с их последующим АПВ. Отключение осуществляет реле KL3ф,

которое включается при действии двух любых реле KLA, KLB или KLC.

Для линий с двухсторонним питанием в качестве избирателя повреждённых фаз применяют реле полного сопротивления, включённые на фазные ток и напряжение, или направленные реле сопротивления, включённые на ток Iр = Iф + kI0 и напряжение повреждённой фазы.

Рисунок 10 — Схема включения избирательного органа устройства ОАПВ с использованием реле сопротивления

Схема избирателя, выполненного при помощи реле полного сопротивления, показана на рисунке 10. При КЗ на землю избиратель, включённый на ток и напряжение повреждённой фазы, измеряет сопротивление

| ф|

| р| = . | к|

Реле, включённые на напряжения неповреждённых фаз, измеряют большие сопротивления. Если уставка срабатывания реле выбрана меньше минимального значения рабочего сопротивления и учитывает его изменение при качаниях в цикле ОАПВ,

требуемое избирательное действие будет обеспечено.

6.2. Схема ОАПВ.

Рисунок 1 – релейная схема ОАПВ

Рисунок 2 – цепи отключения (сверху) и цепи включения (снизу)

Рисунок 2: YATА, YATB, YATC – электромагниты отключения, YACA, YACB.YACC –

электромагниты включения. Здесь их по 3 в каждой схеме, поскольку для работы ОАПВ выключателем необходимо управлять пофазно. Вспомогательные контакты ВК1А, ВК1В,

ВК1С (цепь отключения) и ВК2А, ВК2В, ВК2С (цепь включения) повторяют положение контактов выключателей в силовой цепи.

Цепи оперативного постоянного тока разорваны. В схеме управления (рисунок 2) свой оперативной постоянный ток.

Данное решение обосновывается следующими тезисами:

•Электромагниты, установленные в схеме управления (2) рассчитаны на протекание тока, но не длительно. Если при коммутации в схеме управления (2) будет протекать такой же постоянный оперативной ток, как и в цепях управления (1), то коммутация в (2) будет приводить к снижению оперативного постоянного тока в (1) и неправильной работе устройств.

•Мы выбираем уставки для автоматических выключателей цепи оперативного тока.

Если бы оперативный ток был одинаков в обеих цепях, то автоматы цепи (2) имели бы большие уставки, при этом были бы нечувствительны к токам в цепи (1).

В цепи отключения (2 верх) дополнительно показаны реле от тех защит, которые действуют без АПВ. При срабатывании этих выходных реле мы подаём + в точки соединения с фазами, и происходит отключение тремя фазами одновременно.

Рисунок 1:

Однофазное КЗ:

При данном повреждении срабатывает реле KV0 (на схеме нет обмотки реле, есть только его контакты, оно реагирует на напряжение нулевой последовательности) и одновременно с этим от действия РЗ включается реле KL1. Одновременно с этим, при срабатывании устройств срабатывания защиты (“от защит, отстроенных/не отстроенных от неполнофазных режимов”) , плюс системы оперативного тока подаётся на точку M или N.

В обоих случаях (по синей стрелке) обмотка реле KL1 обтекается током и происходит замыкание контакта KL1.1, реле KL1 самоудерживается по цепи (оранжевая стрелка), что наблюдается до тех пор, пока не произойдёт замыкание контакта KT1.3, который

замыкается с выдержкой времени. (Замыкание контакта KT1.3 произойдёт, когда полностью завершена работа цикла АПВ. Благодаря замыканию KT1.3 схема должна вернуться в исходное состояние.) Помимо этого, так как KL1 обтекается током, мгновенно размыкается KL1.4, который размыкает цепь KT4 (реле времени).

Вместе с этим замыкаются контакты KL1.2, KL1.3 и KL1.5, эти контакты подготавливают цепи соответствующих обмоток. Контакт KL1.5 подготавливает цепь обмотки KL3, контакт KL1.2 подготавливает цепь обмотки KT2, контакт KL1.3

подготавливает цепь KL6, KL7.

На схеме показаны контакты выходных реле избирательных органов: KLиA, KLиВ, KLиС, которые выбирают повреждённую фазу и включают соответствующую обмотку реле KLрА или KLрВ, или KLрС. Эти реле содержат последовательную (2) и

параллельную обмотки (1).

Поскольку срабатывает контакт выходного реле одной из фаз, например B, параллельная обмотка реле KLpB начинает обтекаться током. Тогда одновременно происходит замыкание контакта KLB3, и по цепи электромагнита происходит отключение выключателя фазы В. Аналогичным образом на стороне противоположной подстанции срабатывает избиратель повреждённой фазы и формируется сигнал на отключение выключателя фазы

B. Теперь, когда фаза B отключена, начинается отсчёт времени действия ОАПВ.

Одновременно с этим существуют параллельные контакты KLA-C4, которые включают реле KT1 при отключении какой-либо фазы, обмотка реле KT1 начинает обтекаться током.

Вместе с тем есть контакты KLA-C1, которые дополнительно удерживаются через параллельную обмотку. Замкнутая цепь самоудержания (KLA-C1) будет разрываться только после размыкания контактов KL3.1. Таким образом будет обеспечиваться отключение всех трёх фаз, если повреждение перешло в другие виды КЗ до того момента, как сработал контакт KT1.2.

Реле KT5 запускается от контакта KT4.2 реле KT4, которое обтекается током, пока KL1.4

замкнут. Как только KL1 начинает обтекаться током, KL1.4 размыкается, после чего с некоторой выдержкой времени размыкается KT4.2.

У контактов реле KT4 и KT5 имеется задержка на возврат. Суммарное время замедления реле KT5 и KT4 (около 0.5 с) должно обеспечить возврат защит, отстроенных от