Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13973
.pdf
выключателем 14 и подключен к повышающему трансформатору 15.
Предусмотрены соответствующие разъединители, как указано на рис. 16 в соответствии с общепринятой
практикой в данной области техники.
Восемь генераторов с водяным колесом 1–8 соединены попарно, причем соединения выполнены на
высоковольтной стороне повышающего трансформатора 15, напряжение в данном случае составляет 220
киловольт.
Четыре генератора на подстанции № 1 подключены через нормально замкнутые шинные выключатели
17a–17f к двум шинам 220 кВ 18 и 19 соответственно, которые также аналогичным образом подключены к
двухцепной линии электропередачи 20a и 20b длиной 10 миль (16 км). Соединения можно проследить
следующим образом: от шины b'5 18 через автоматический выключатель 17a к первым двум генераторам 1 и
2, а также к автоматическому выключателю 17b; далее к цепи линии электропередачи 20a и к
автоматическому выключателю 17c, который соединяется со второй шиной 19. Предусмотрена вторая серия
соединений от шины 18 через автоматический выключатель 17d к двум другим генераторам 3 и 4, а также к
автоматическому выключателю 17e; оттуда к линии передачи C5, цепи 20b, и к автоматическому
выключателю 17f, который соединяется со второй шиной 19.
Двухнаправленная линия электропередачи 20a и 20b ведет ко второй генераторной станции № 2, где
описанные выше соединения дублируются, причем шины 7C в данном случае обозначены ударными цифрами
18' и 191 соответственно. Шины IS' и 19' второй станции дополнительно снабжены соединением
автоматических выключателей m, включающим три автоматических выключателя 20, 21 и 22, которые
последовательно соединены между двумя шинами 18' и 19' соответственно. Между выключателями 20 и 21, а
также между выключателями 21 и 22 соединены соответствующие клеммы двухцепной линии
электропередачи 23a и 23b длиной 135 миль (217,255 км), работающей на частоте 220 Гц и частотой 60 Гц,
которая проходит через расположенную в центре подстанцию, обозначенную номером 3, к приемной станции,
обозначенной номером 4, на которой расположены три синхронных конденсатора 9 и 11 и синхронный
турбогенератор 12, приводимый в движение паровой турбиной 9, схематически показанной на рисунке 24.
Четыре синхронные машины 9–12 на станции № 4 подключены каждая к третичной обмотке 3-обмоточного
трансформатора 25, первичные обмотки которого 95 подключены к входящим линиям электропередачи 220
кОм 23а и 23б через соответствующие шинные выключатели, а вторичные обмотки которого подключены к
различным цепям нагрузки. 10OY Секционная станция № 3 снабжена четырьмя выключателями 31–34,
расположенными таким образом, что непрерывность линий 23а и 23б прерывается, соответственно,
выключателями 31 и 33.
Сторона выключателя J0' 31, ближайшая к электростанции № 9, соединена с дальней стороной выключателя
33 посредством выключателя 32, а ближняя сторона выключателя 33 соединена с дальней стороной
выключателя 100 31 посредством выключателя 34. Таким образом, размыкание двух выключателей 31 и 32,
подключенных к участку линии электропередачи 23a от электростанции № 2, эффективно изолирует этот
конец указанного участка 35 в случае его повреждения, позволяя передавать электроэнергию по оставшемуся
участку 23b от электростанции № 2 к коммутационной станции № 3, а также от обоих участков от
коммутационной станции № 3 к приемной станции № 4. Аналогичным образом, одновременное включение
выключателей 32 и 33 отключит коммутационную станцию участка 23b, идущего от электростанции № 2
(участок 12). Аналогичным образом, на электростанции включение выключателей 20 и 21 отключит этот конец
участка линии 23a; а включение выключателей 21 и 22 отключит этот конец участка линии 23b.
Каждая из двенадцати синхронных машин с 1 по 12, показанных на рис. 1, предпочтительно снабжена
системой возбуждения с быстрым откликом в соответствии с требованиями США.
Патент № 1 692 495, упомянутый выше, как указано в связи с генератором 8, обозначен цифрой 40. Поскольку
оборудование для всех синхронных машин одинаково, не было сочтено необходимым его дублировать.
Хотя предпочтительно, чтобы все синхронные машины были оснащены быстродействующим возбуждением,
мы считаем, что достаточное количество синхронных машин на любой подстанции, чтобы их общая мощность
составляла не менее 50% от общей мощности синхронных машин на данной подстанции в кВА, должно быть
оснащено быстродействующим возбуждением. Одной из характерных особенностей вышеупомянутой
системы быстрого реагирования и возбуждения является то, что описано в патенте США №...
1
,692,495, Суть в том, что наклон кривой зависимости напряжения возбудителя от напряжения — при любых
нормальных условиях рабочей нагрузки, непосредственно предшествующих возмущению, — должен
составлять не менее вольт в секунду, при достаточно высоком «предельном» напряжении или максимальном
напряжении возбудителя, чтобы обеспечить необходимое кратковременное максимальное возбуждение
рассматриваемой синхронной машины.
Для наглядности, возбудители, которые мы используем для возбуждения соответствующих генераторов 1–8
мощностью 35 000 кВт, имеют номинальное напряжение 250 вольт.
Тот.
Напряжение возбудителя при нормальных условиях рабочей нагрузки составляет около 175 вольт, а
максимальное напряжение возбудителя — около 375 вольт. Скорость отклика напряжения возбудителя, или
наклон кривой напряжение-время возбудителя при его максимальном нарастании от нормального значения в
175 вольт, составляет около 375 вольт в секунду. В приведенном выше описании, ссылаясь на однолинейную
схему подключения на рис.
1, Следует понимать, что характерной чертой однолинейной электрической схемы является то, что все фазы
многофазной цепи должны быть обозначены одной линией на схеме, что позволяет избежать усложнения,
связанного с отдельной линией от каждого фазного проводника. В системе, показанной на рис. 1 (т5), мы
используем трехфазные генераторы, трехфазные трансформаторы или три однофазных трансформатора для
каждой многофазной линии, трехфазные автоматические выключатели или три однофазных автоматических
выключателя для каждой многофазной линии, а также трехфазные линии электропередачи, шины и
соединения.
Наше изобретение особенно применимо к многофазным системам передачи сверхвысокой мощности, таким
как показанная на рис. 1, в которых используются синхронные машины и в которых реактивное сопротивление
линий настолько велико, что проблема устойчивости имеет первостепенное значение при определении
пропускной способности системы. Таким образом, в конкретной системе, показанной на рис. 7а, 1, каждый из
генераторов с водяным колесом i–8 имеет переходное реактивное сопротивление 30% и номинальное
синхронное реактивное сопротивление 80%.
Реактивное сопротивление каждого трансформатора составляет 10%. Каждая из двух линий электропередачи
23a и 23b длиной 135 миль (217 255 км) имеет реактивное сопротивление 50% на основе h80 000 кВА, что
означает, что реактивное сопротивление линии при обеих линиях в эксплуатации составляет 25%, а общая
нагрузка составляет 280 000 кВА.80 Приемная сеть, включая подстанцию 4 и все точки за ней, удобно
рассматривать как состоящую из одного преобразовательного устройства, имеющего реактивное
сопротивление, создающее эквивалентный эффект, 85 который в данном случае составляет 28%, реактивное
сопротивление на основе 280 000 ЭВА.
Естественный период колебаний описанной выше системы, или время, необходимое для полного цикла
колебаний системы, возникающего в результате приложения импульса очень короткой длительности,
составляет порядка 0,7 секунды.
Прежде чем подробно описывать рабочие скорости, методы управления и схемы подключения наших
автоматических выключателей, реле и другого контрольно-коммутационного оборудования, мы обратимся к
графикам, показанным на рисунках.
2
и 3, которые объясняют некоторые характеристики систем общего типа, показанных на рис. 1.
Рис. 2 представляет собой воспроизведение диаграммы кривых, рассчитанной в связи с другой системой,
которая имела несколько иные характеристики колебаний 105, чем система, показанная на рис. 1, но которая
имела ту же общую природу.
Кривые, показанные на рис. 2, были подготовлены с целью продемонстрировать, что стандартная на тот
момент скорость вращения выключателя 0,8 Ом в секунду была предпочтительнее скорости 0,5 Ом в секунду,
которая тогда рассматривалась для достижения того, что считалось быстрой работой выключателя на линии
220 кВ.
Эти кривые очень четко показали, что так называемая высокая скорость прерывания в 0,5 секунды почти
наверняка приведет к потере синхронизма системы из-за чрезмерного колебания, приводящего к прерыванию
неисправности, и в то же время немного превышающего первое максимальное колебание фазового угла
смещения роторов синхронных машин на двух концах линии. На рис. 2 кривая, обозначенная как
«переключение», показывает изменение угла j25 между роторами машин в результате переключения одной из
двух параллельных линий электропередачи при отсутствии перегрузки в системе. Остальные кривые на этом
рисунке показывают операцию j3j A.
364,021 5 для определенного типа однофазного короткого замыкания длительностью от 0,5 до 0,8 секунды,
как указано, отсчитывая время с момента возникновения короткого замыкания.
На рисунке 3 показаны результаты некоторых расчетов, проведенных для системы передачи, в основном
показанной на рис. 1, с указанием времени, доступного для срабатывания автоматического выключателя для
поддержания синхронизма, для различных типов неисправностей, в зависимости от нагрузки, которую эта
система несла непосредственно перед неисправностью. Нагрузка здесь указана в процентах от максимальной
нагрузки, которую система может выдержать, не вызывая при этом переключения в отсутствие
неисправностей. Эти 100% могут достигать 95% от предельной мощности линии в установившемся режиме
после переключения, то есть при отключении одного участка линии от сети.
Типы коротких замыканий, рассмотренные на рис. 3, несколько отличаются от тех, которые рассматривались в
связи с рис. 2, тем, что короткие замыкания на рис. 3 были такого характера, что вызывали положительное, а
не отрицательное, как на рис. 2, начальное изменение фазового угла между роторами. Кривая, обозначенная
как «1 однофазное короткое замыкание», в основном относится либо к межфазному замыканию, либо к
замыканию линии на землю, к которым мы присвоили обозначение «короткое замыкание» или «короткое
замыкание», несмотря на то, что выражение «короткое замыкание» иногда используется операторами
исключительно для обозначения межфазных замыканий, в отличие от замыканий на землю.
Мы еще не обсуждали способы и средства обеспечения такой работы выключателей и реле, которые
позволят устранять неисправности в течение небольшого числа циклов, указанных на рис. 3. В связи с рис. 3
мы лишь указываем ожидаемые характеристики линии электропередачи, если неисправности различных
типов могут быть устранены в течение количества циклов, показанных на рис. 3.
Именно наше настойчивое требование быстрого устранения неисправностей с точки зрения
производительности линий электропередачи привело к отказу от старых стандартов автоматических
выключателей и реле и разработке нового оборудования, способного срабатывать в столь короткие сроки, что
фазовое смещение или колебание внутренних напряжений машин на двух концах линии предотвращается до
того, как оно достигнет точки, за пределами которой восстановление станет невозможным или поставленным
под угрозу.
В этом отношении наша нынешняя система делает то же самое, с помощью автоматических выключателей и
реле, что и система быстрого реагирования возбуждения делала в течение нескольких лет с возбудителями и
регуляторами синхронных машин, а именно проверяет фазовый сдвиг системы до того, как он достигнет
точки, за которой стабильность будет поставлена под угрозу; однако с существенным отличием в том, что, в
то время как система быстрого реагирования возбуждения хорошо справляется с большинством однофазных
коротких замыканий, наши системы с быстрыми выключателями и реле справятся с одновременными
короткими замыканиями между линией и землей, как показано центральной кривой на рис. 3, и даже с
трехфазными короткими замыканиями на одной из линий непосредственно за шиной, как показано нижней
кривой на рис. 3. Кроме того, опыт показал, что удивительно большой процент фактически встречающихся на
линии возмущений затрагивает одновременно две фазы или даже все три фазы.
Ссылка на центральную кривую на рис.
3
Покажет, что когда время устранения двойного однофазного короткого замыкания превышает примерно 7
циклов, в 60-цикловой системе 90, подобной показанной на рис. 1, величина нагрузки, которую может
выдержать система, даже если короткое замыкание устраняется в течение первой четверти цикла колебаний
системы, не сильно зависит от скорости срабатывания выключателя, так что скорость срабатывания
выключателя не становится существенной с точки зрения устойчивости до тех пор, пока не будет достигнута
скорость, приближающаяся к этому критическому времени срабатывания. Если неисправность не будет
устранена в течение первого четвертьцикла колебаний системы, система почти всегда потеряет синхронизм
при возникновении двух одновременных однофазных неисправностей, 7 или 8 циклов. Таким образом, 105
циклов — это критическое время, в течение которого должны работать системы релейной защиты и
автоматических выключателей с точки зрения производительности системы, хотя существенные
преимущества могут быть получены за счет ускорения средств устранения неисправности, даже если
периоды работы автоматических выключателей несколько длиннее упомянутого выше 7цикла, например, 10
или 12 циклов или даже 15 циклов.
Это следует отличать от времени срабатывания порядка 80 или 100 циклов и более, характерного для
высоковольтных выключателей и релейных систем предшествующего уровня техники.
Далее будет описан пример реализации релейных систем, оборудования управления и автоматических
выключателей для достижения упомянутой операционной цели.
На рис. 4 в качестве конкретного примера показана практически полная схема релейной защиты i25 аппарата,
используемого в связи с одним участком многоцепных линий на 23а, в точке sul.
станция № 2. Оборудование, изображенное на рис. 4, которое уже упоминалось выше (13t) 364,021, состоит из
двух шин 18' и 19', через которые питание подается в две линии 23a и 23b через автоматические выключатели
20, 21 и 22.
Одной из важных особенностей нашей быстродействующей релейной системы является то, что
автоматические выключатели на обоих концах поврежденного участка.
Линия должна быть «срабатывать» «одновременно», под чем мы подразумеваем практически одновременное
срабатывание, в отличие от последовательного или каскадного режима работы, в соответствии с практикой
предшествующего уровня техники, где часто было необходимо сначала сработать автоматический
выключатель, ближайший к поврежденному участку, прежде чем релейная система на другом конце участка
линии могла различить здоровые линии и поврежденные линии. Также крайне важно, чтобы система релейной
защиты осуществляла точный выбор между неисправным и исправным участком линии, так чтобы для
изоляции неисправного участка работали только те выключатели, которые необходимы для его отключения.
открылся.
Ввиду того, что количество генераторов, подключенных к линии, обычно пропорционально нагрузке, которая
проходит по линии в любой момент времени, может наблюдаться значительное расхождение между
величиной тока короткого замыкания, который может быть отведен от линии в разные периоды ее
эксплуатации, так что ток короткого замыкания, протекающий в месте повреждения в удаленной точке
слабонагруженной линии, может быть не таким большим, как максимальный ток нагрузки, проходящий по
линии, когда все генераторы подключены к ней.
Генераторы работают. Следовательно, исключаются релейные системы, реагирующие исключительно на
линейные токи, и необходимо использовать какое-либо дистанционное реле, реагирующее мгновенно на
расстояние повреждения от подстанции, на которой установлено реле. Наиболее практичной формой реле,
реагирующего на расстояние, является реле мгновенного импеданса, которое реагирует на заданное
сопротивление линии или отношение напряжения к току участка линии, подлежащего защите.
5
- Реле импеданса были использованы.
однофазные линии, которые отличаются медленнодействующей задержкой по времени.
в тех случаях, когда задержка по времени имела важное значение для надлежащего дискриминационного
действия релейной системы в целом.
Ранее эти импедансные реле были связаны с определенными направленными реле.
для реагирования на направление потока мощности в перегруженной линии, но эти направленные реле также
были медленнодействующими механизмами, совершенно не подходящими для требований нашей нынешней
системы.
Как показано на рис. 4, на каждом конце каждого участка линии установлены шесть реле мгновенного
импеданса 50C', 50b, 500 и 50A, 50B, 50, предназначенных для реагирования соответственно на межфазные
замыкания и однофазные заземления. Каждое из этих импедансных реле, например, импедансное реле 50,
включает в себя катушку управления реле 51, реагирующую на ток; и две катушки ограничения реле 52 и 53,
реагирующие на напряжение, причем последние соединены последовательно с резистором 54 и реактором 55
соответственно, с целью предотвращения дребезга 75 реле. Каждое из импедансных реле снабжено двумя
парами контактов 56 и 57 для замыкания цепей главного реле отключения 58 и вспомогательного реле
отключения 59 соответственно. 80 Ток для токочувствительных катушек 51 импедансных реле формируется
из соответствующих фаз трех трансформаторов тока 60, которые питаются от трехфазных проводников
защищаемой линии электропередачи 23a, причем вторичные обмотки указанных трансформаторов тока
соединены звездой, а нейтральная точка заземлена для упрощения соединений.
9 Напряжение для катушек 52 и 53 импедансных реле, реагирующих на напряжение, подается от
низковольтного трансформатора напряжения 61, имеющего обмотки, соединенные звездой с заземленной
нейтралью, причем первичная обмотка 9a этого трансформатора напряжения подключена к промежуточной
точке цепочки небольших последовательно соединенных конденсаторов 62, которые подключены
параллельно защищаемой линии электропередачи 23a. Эти конденсаторы могут удобно принимать... форма
специальных изоляторных гирлянд, поддерживающих линию 23a на входе в подстанцию, причем указанные
изоляторные гирлянды состоят из изоляторов, имеющих несколько большие металлические поверхности, чем
обычные, для пропускания тока значительной мощности, который может быть отведен в подходящей точке
низкого напряжения для обеспечения достаточной энергии для срабатывания всех 1-14 катушек 52 и 53 шести
импедансных реле, реагирующих на напряжение. Такая конструкция позволяет использовать сравнительно
недорогой низковольтный трансформатор напряжения 61 вместо очень дорогого высоковольтного
трансформатора, изолированного для сетевого напряжения 220 В.
Шесть импедансных реле 50a, 50b, S0) и 50A, SOB, 50a соединены со своими обмотками тока и напряжения в
соответствующих дельта-фазах и звездообразных фазах, соответственно, трансформаторов тока и
трансформаторов напряжения 61, как показано на чертеже. Следует понимать, что каждая из катушек 51, 52 и
53 125 каждого реле импеданса снабжена собственным якорем, как показано на рисунке.
Импедансные реле оснащены функцией мгновенного срабатывания, то есть без какого-либо механизма
задержки, и способны замыкаться в течение от 112 до 314 циклов, или в течение 1 цикла, с момента
превышения заданного значения реле.
Как правило, этот момент наступает в течение периода порядка 114 циклов после возникновения
неисправности.
Ввиду высокой скорости срабатывания импедансных реле необходимо предусмотреть защиту от так
называемых асимметричных коротких замыканий, то есть замыканий, возникающих в таких точках на волне
напряжения, что первые несколько полупериодов тока короткого замыкания искажаются из-за асимметричной
составляющей постоянного тока с очень сильным декрементом. Результатом этой асимметричной
составляющей будет следующее.
Это приводит к некорректной работе быстродействующих импедансных реле, поскольку такие реле
срабатывают в период, когда асимметричная составляющая очень сильна, иногда делая первую полуволну
тока значительно большей, чем фактическая составляющая переменного тока, а иногда значительно
меньшей.
Чтобы избежать этой трудности, возникающей при сокращении времени срабатывания импедансного реле до
одного цикла или менее, мы предусмотрели так называемые «переходные шунты» 64, которые показаны в
нижней части рис. 4. Каждый из этих шунтов имеет импеданс.
Устройство, содержащее реактивное сопротивление и сопротивление, в значительной степени имеет тот же
процент, что и средние ожидаемые относительные пропорции реактивного сопротивления и сопротивления в
соответствующих фазных проводниках линий электропередачи во время условий короткого замыкания,
которые являются наиболее сложными с точки зрения релейной защиты. Эти переходные шунты 64
соединены параллельно с токочувствительными катушками 51 шести импедансных реле, причем указанные
токочувствительные катушки 51 расположены в цепях, состоящих из последовательно соединенных
резисторов 65, которые достаточно велики, чтобы обеспечить каждой цепи токовой катушки очень короткую
постоянную времени, так что переходные шунты 64 будут вести себя очень похоже на линии электропередачи
и будут поглощать переходную асимметричную составляющую тока короткого замыкания, так что
токочувствительные катушки 51 импедансных реле будут реагировать практически исключительно на
реальную составляющую переменного тока неисправности. Это отход от прежней практики релейной защиты,
которая категорически выступала против включения любого сопротивления последовательно с катушкой
реле, когда оно подключено к трансформатору тока.
При возникновении неисправности на одном из участков многоцепной линии электропередачи ток поступает в
поврежденный участок не только с клемм поврежденной линии, но и с соседней линии, которая, таким
образом, подает мощность, иногда в обратном направлении, на клемму, ближайшую к поврежденному
участку. Если повреждение находится очень близко к этому выводу, обратный ток, протекающий по
исправным линиям, при определенных условиях может быть существенно больше тока, протекающего в
поврежденном проводнике от вывода к поврежденному участку. По крайней мере, обратный ток в
звукопроводниках в сочетании с низким линейным напряжением, возникающим в результате неисправности,
часто бывает достаточно большим, чтобы превысить значения, установленные реле импеданса, связанными
с указанными звукопроводниками. Следовательно, необходимо использовать какой-либо механизм,
реагирующий на обратную мощность, чтобы предотвратить срабатывание неисправных реле в звуковых
линиях, и мы показали три таких реле обратного тока 67, 68 и 69.
85 По своей сути, каждое из реле обратного тока, например, реле 67, состоит из двух токовых катушек 70,
установленных на...
две внешние ножки Е-образного сердечника 72, центральная ножка которого 90 несет поляризующую катушку
73, которая питается током известного направления и фазы, не изменяющимся в течение периода работы
реле. 95 Поляризующий ток для реле обратного тока, или, как их иногда называют, направленных реле, может
подаваться одним из нескольких удобных способов, например, от трансформатора напряжения, питаемого от
защищаемой линии; или от небольшого синхронного двигателя, или синхронно-синхронного
мотор-генераторного агрегата, подключенного к трансформатору напряжения, питаемому от линии, чтобы он
был менее подвержен влиянию резкого снижения напряжения в линии, которое иногда происходит во время
аварийных ситуаций; или, если система релейной защиты расположена на электростанции, которая включает
источник питания для подачи энергии в линии, поляризующий ток иногда получают от...
ток, протекающий от генераторов.
Как показано на рис. 4, поляризующий ток получается от трансформаторов напряжения j15 61 через
устройства с регулируемым импедансом 75, при этом напряжение на поляризующих катушках
поддерживается во время неисправностей с помощью небольшого синхронного двигателя 76, подключенного
параллельно трем фазам 1.20 этого двигателя. Однако следует понимать, что источник поляризующего тока,
указанный на нашем чертеже, является типичным для любого подходящего источника тока, имеющего
известное направление и фазу, без ограничения нашего изобретения каким-либо конкретным видом или
источником такого тока.
Каждое из реле обратного тока 67, 68 и 69 снабжено контактами для двух отдельных цепей, и эти контакты
1.30 364,021 соединены последовательно с двумя парами контактов 56 и 57 соответствующего импедансного
реле 50, 0B или 500, соединенных звездой, при этом токовые катушки 70 соответствующих реле обратного
тока 67, 68 и 69 соединены последовательно с соответствующими токовыми катушками 51 импедансных реле
50A, 50B и 500 соответственно.
Следует отметить, что соответствующие пары контактов 56 и 57 реле импеданса 50а, соединенного по схеме
«треугольник», соединены параллельно с соответствующими парами контактов 56 и 57 реле импеданса 50S,
соединенного по схеме «звезда», и так далее для остальных реле импеданса M5, так что каждое из
поляризованных реле, например 67, будет служить для предотвращения срабатывания двух из шести реле
импеданса.
Все цепи, включая контакты 56, соединены параллельно между батареей 78 или другим источником питания,
постоянным или переменным током, и главным быстродействующим реле отключения 58, контакты которого
замыкают цепь.
между большой высоковольтной батареей 79 и катушками отключения 80 и 81 автоматических выключателей
20 и 21, подающих питание на конец линии электропередачи 23а, на станции № 2. Цепи, включающие другие
контакты 57 импедансных реле, также соединены параллельно между батареей 78 и вспомогательным
отключающим реле 59, контакты которого соединены параллельно с контактами главного отключающего реле
58.
Поляризованные реле 67, 68 и 69 должны быть способны срабатывать очень быстро, чтобы, если питание
поступает по двум параллельным линиям 23a и 23b от станции №...
2, непосредственно перед повреждением на одной из линий, так что контакты направленных реле 67, 68 и 69
замыкаются, и если затем происходит повреждение на любой из линий 23a и 23b вблизи станции №.
2, Направленные реле 67, 68 и 69, связанные с другой линией, будут срабатывать примерно с той же
скоростью, или предпочтительно быстрее, чем реле импеданса, чтобы предотвратить срабатывание
аварийных реле из-за замыкания любого из реле импеданса в результате сильных обратных токов,
протекающих из исправной линии в неисправную через соединения подстанции.
Из вышеизложенного становится ясно, что как импедансные реле, так и реле обратного тока срабатывают
очень быстро, поскольку к ним не подключены демпферы или другие устройства задержки времени.
При обеспечении высокой скорости срабатывания этих реле необходимо соблюдать осторожность, чтобы они
не вибрировали от пульсаций подаваемого в них напряжения. В случае показанных на чертеже импедансных
реле эта трудность устраняется путем разделения катушек напряжения на две цепи, включающие
сопротивление 54 и реактивное сопротивление 5,5 соответственно, чтобы уменьшить интенсивность
пульсаций крутящего момента и увеличить их частоту.
В связи с реле обратного тока мы сочли достаточным лишь обеспечить источник поляризующего тока,
который очень точно совпадает по фазе с током, протекающим в катушках 70, реагирующих на линейный ток.
С этой целью мы можем предусмотреть средства, связанные с катушками и 73 направленными реле, чтобы
обеспечить точное совпадение фаз их токов, когда обычный ток передачи электроэнергии течет от
подстанции. Как показано на чертеже.
Средство фазовой модуляции 75 соединено последовательно с поляризующими катушками 73 трех
направленных реле 67, 68 и 69, причем средство фазовой модуляции представлено в виде устройства с
переменным импедансом, состоящего из реактивных сопротивлений и резисторов, которые могут быть удобно
изменены в обратном направлении для внесения небольших корректировок в фазу тока в поляризующих
катушках 73 без существенного изменения величины тока, хотя небольшие изменения величины не будут
иметь значения.
Следует понимать, что описанное выше релейное устройство устанавливается на каждом конце каждого
участка линии, и что схемы и устройства, показанные на рис., соответствуют действительности.
4 они ограничены только одним концом одного линейного сечения, лишь для того, чтобы избежать ненужной
путаницы при чтении чертежа.
Исполнительная катушка вспомогательного реле отключения 59 постоянно соединена параллельно с
соответствующей вспомогательной катушкой отключения (не показана) на другом конце участка линии, так что
всякий раз, когда релейное устройство на одном из концов участка линии срабатывает и отключает свои
автоматические выключатели, такие как автоматические выключатели 20 и 21 на станции № 2, оно также,
посредством вспомогательных реле отключения 59, отключает соответствующие автоматические
выключатели, предназначенные для отключения другого конца поврежденного участка линии.
Для обеспечения рабочего соединения между исполнительными катушками двух вспомогательных
отключающих реле 59 на двух концах участка линии могут быть предусмотрены любые подходящие средства
120. В качестве общей иллюстрации таких средств мы показали на рис. 4 пилотный провод 85, который может
состоять из двух хорошо изолированных проводов, скрученных вместе, и предпочтительно расположен на
шоссе, параллельном полосе отвода высоковольтных линий электропередачи 23a и 23b, чтобы избежать
чрезвычайно высоких наведенных напряжений, которые потребовали бы неэкономичного количества
изоляции в пилотных проводах, а также для облегчения технического обслуживания.
Однако мы ни в коем случае не ограничиваемся пилотным проводом, и он обозначен как общий вариант
любого средства для одновременного срабатывания обоих вспомогательных реле отключения на обоих
концах поврежденного участка линии. К этому общему классу средств соединения относятся соединение по
току несущей, высокочастотные токи или импульсы, или системы управляющих проводов переменного тока с
соответствующими повторителями, так что управляющий провод может быть расположен даже вдоль полосы
отчуждения линии электропередачи.
Мы показали главное реле отключения 58 и вспомогательное реле отключения 59, последнее из которых
подключено к контрольному проводу или аналогичному средству параллельного соединения, чтобы
обеспечить дополнительную защиту в случае пересечения контрольных проводов, так что главная катушка
отключения 58 всегда будет свободна, независимо от каких-либо повреждений контрольного провода или
аналогичного соединения между двумя концами участка линии.
Используя описанную выше релейную систему в сочетании с автоматическими выключателями,
работающими с достаточно высокой скоростью, например, менее чем за 6-8 циклов в 60-цикловой системе,
или даже с выключателями, работающими со скоростью всего 115 из 3E секунд, мы можем значительно
улучшить стабильность системы, приближаясь к пределу мощности, определяемому пропускной
способностью системы при отключении неисправной линии из исходного состояния всех работающих линий,
то есть мы можем приблизиться к пределу, накладываемому операцией переключения, поскольку мы
сокращаем общее время срабатывания выключателя до 6, 4 и 2 циклов. Этот предел, разумеется,
значительно меньше пропускной способности системы при условии, что все линии находятся в эксплуатации,
поскольку выход из строя поврежденной линии снижает пропускную способность после аварии.
Для того чтобы в значительной степени устранить трудности, связанные с ограниченной пропускной
способностью линии электропередачи при отключении одного участка, мы предлагаем высокоскоростную
систему повторного включения автоматических выключателей в сочетании с высокоскоростной системой
устранения неисправностей, предпочтительно, хотя и не обязательно, в сочетании с каким-либо устройством
обнаружения неисправностей, чтобы гарантировать устранение неисправности до повторного включения
автоматических выключателей. Таким образом, если разряд молнии вызывает перекрытие линии
электропередачи, то за перекрытием последует электрический ток, который будет продолжаться до тех пор,
пока напряжение в линии не будет снято. После отключения электропитания с обоих концов линии, последняя
немедленно готова к дальнейшей эксплуатации. Следовательно, если линия будет восстановлена на
достаточно высокой скорости, она будет введена в эксплуатацию в столь короткие сроки, что ее потеря
практически не будет ощущаться системой.
Такая операция повторного подключения предполагает полный цикл открытия и закрытия выключателей с
интервалом времени 0,25 секунды. Таким образом, суммарный эффект 75, возникающий в результате
снижения полезной несущей способности поврежденного участка линии на чрезвычайно короткий период
времени, недостаточен для того, чтобы вызвать какие-либо очень заметные системные эффекты, и полезная
пропускная способность системы, в которой линии электропередачи имеют две или более параллельно
соединенных цепей, приближается к пропускной способности системы со всеми линиями в эксплуатации, а не
к пропускной способности системы, в которой все линии, кроме одной, находятся в эксплуатации. Это очень
существенная разница, когда параллельно соединены только две линии, и она становится бесконечной, когда
имеется только одна линия передачи. 90 Как показано на рис. 4, система релейной защиты с повторным
включением включает в себя реле повторного включения 87, которое питается от батареи 88 всякий раз, когда
автоматические выключатели 20 и 21 оба разомкнуты или почти полностью разомкнуты 95 посредством
задних контактов 88a и 88b на автоматических выключателях, так что оно подключает обычно неактивный
генератор 89 с частотой 500 Гц к поврежденной линии электропередачи 23a для обеспечения напряжения для
целей измерения неисправности, причем подключение удобно осуществляется с помощью отводов на
емкостном устройстве 90, аналогичном емкостному устройству 62, которое уже было описано в связи с
трансформатором напряжения 61.
Выводы генератора 89 с частотой 500 Гц включают в себя соединенную звездой группу трансформаторов тока
91, которые соединены с тремя соединенными звездой реле защиты от пониженного тока (91A, 91B и 910),
имеющими последовательно соединенные контакты, которые остаются замкнутыми, за исключением случаев,
когда ток достигает такого высокого значения, которое указывает на наличие короткого замыкания в линии.
Эти контакты 1ir замыкают цепь, включающую батарею 92 и вспомогательный контакт 93 на реле повторного
включения 87, причем указанный вспомогательный контакт 93 замыкается последним, чтобы активировать
реле 94, управляющее автоматическим выключателем, в результате чего оно замыкает свои контакты 95,
которые соединены между упомянутой ранее батареей 79, управляющей автоматическим выключателем, и
замыкающими катушками 96 и 97 двух автоматических выключателей 21 и 20 соответственно, 125 которые
связаны с концом линии электропередачи 23a на станции № 2.
Одновременно с замыканием реле 94, срабатывающего на автоматический выключатель, оно размыкает
цепи, ведущие к генератору частотой 500 Гц 130 i 11 I 1 1 1 d i 89, посредством вспомогательных соединений.
Реле 94, срабатывающее на автоматический выключатель, позволяет выдерживать большую нагрузку, чем
когда-либо прежде. В любой системе с гораздо меньшим количеством операций реле 94, срабатывающее на
автоматический выключатель, предотвращает возникновение проблем из-за перебоев в цепи.
может иметь свою катушку управления постоянно. И, как это часто бывает, новые изобретения, подключенные
параллельно катушке управления, привели к разработке 70 соответствующих реле. С другой стороны,
высокоскоростной выключатель, например, имеет конец участка линии, посредством доказанной горячей и
неустранимой опасности от второго пилотного провода 100 или другого эквивалентного средства
автоматического выключателя, так что автоматический выключатель предназначен для
инженера-конструктора, потому что было обнаружено, что на обоих концах неисправного участка новый
автоматический выключатель настолько 75 одновременно... Станет очевидно, что в качестве коммутирующего
устройства оно более эффективно, чем старый тип, распространенный до этого, когда используется второй
провод схемы 100. Как показано, нет необходимости дублировать его, хотя его себестоимость производства
плюс стоимость механизма повторного включения на другом конце, а также стоимость его обслуживания в
процессе эксплуатации линии, за исключением простой схемы, может быть примерно такой же, как и у старых
реле, срабатывающих от перегрузочного выключателя, аналогично реле, и все затраты на его обслуживание.
Новый высокоскоростной автоматический выключатель, который срабатывает в течение 115 секунд, 10
циклов, 8 циклов, 6 циклов или даже меньше, является более эффективным, поскольку меньше меди
испаряется и меньше масла сгорает, что приводит к экономии на техническом обслуживании. Эта операция, и
оба результата, возникающие в результате огромного воздействия, обеспечиваются реле повторного
включения 87, которое завершает свое замыкающее движение при возникновении дуги. Примерно или сразу
после момента срабатывания высокоскоростного автоматического выключателя, как указано выше. Затем,
если неисправность на участке линии высокого напряжения имеет три функции, то вне этого участка
автоматически срабатывает реле, которое было отключено уже описанным ранее прерыванием питания; а
именно: (1) реле срабатывания с высокой скоростью, (2) реле высокого напряжения 95 91A, 91B и 910
остаются замкнутыми, а вспомогательный контакт 93 на реле защиты служит для подачи питания на
автоматические выключатели. - - активация реле повторного включения - 94 на обоих концах.
Высокоскоростное срабатывание может быть вызвано линией, тем самым восстанавливая - -поврежденную
линию до того, как два конца линии успеют раскачаться до батареи 79 на рис. 4, имеющей достаточно высокое
напряжение, чтобы поставить под угрозу синхронизм. Ввиду того факта, что 500!
Прохождение чрезвычайно мощного тока через генератор вызывает известную неисправность, приводящую к
срабатыванию катушек отключения 80 и 81 цепи 105, измеряющих напряжение на поврежденных линиях
выключателя. При этом ток настолько высок, что отношение импеданса линии к напряжению катушек
отключения быстро сгорит, если ток не будет мгновенно разомкнут, например, с помощью токочувствительных
реле 91A; 91A и вспомогательных контактов 101, как показано на рисунке 91a. = -- -. В качестве иллюстрации,
в связи со статьей 110 «В результате описанной выше операции повторного включения выключателя 21, мы
можем предотвратить потерю синхронизма во многих случаях, когда передаваемая нагрузка настолько
велика, что потеря синхронизма произошла бы, если бы поврежденная линия не была повторно подключена.
Высокоскоростное механическое ускорение достигается за счет использования специальных материалов и
позволяет уменьшить массу поврежденной линии. Это позволяет быстро ввести в эксплуатацию эти легкие
подвижные части. Следует отметить, что наша система высокоскоростного повторного включения позволяет
предотвратить потерю синхронизма во многих случаях, когда передаваемая нагрузка настолько велика, что
повреждение настолько серьезно, что потеря синхронизма произошла бы, если бы поврежденная линия не
была повторно подключена.
«Часто возникает необходимость отличать системы автоматического выключателя с повторным включением
от систем предшествующего уровня техники, предотвращая любые прерывания работы, а не восстановление
работы, как это было в прошлом. — Масляные демпферы, воздушные демпферы, пружины или другие
амортизирующие устройства. — Как уже указывалось ранее, изобретение обеспечивает максимальную
скорость движения контактных частей, когда контакты автоматических выключателей не срабатывают внутри
Соседние файлы в папке патенты