ПОДСТАНЦИЯ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H02J9/06 H02J3/38 

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, в частности, к схемам резервирования питания распределительных устройств подстанции среднего напряжения.

Известна высоковольтная сеть переменного тока собственных нужд электростанции, которая позволяет осуществить защиту от несимметричных токов короткого замыкания как в режиме заземленной нейтрали, так и в режиме изолированной нейтрали [Патент на изобретение №1834600].

Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности резервирования систем сборных шин, питание которых осуществляется от сети с различным способом заземления нейтрали.

В качестве прототипа выбрана схема подстанции 500 кВ Очаково, содержащая системы сборных шин, питающихся от независимых источников переменного тока высокого напряжения с различным способом заземления нейтрали - изолированной и резистивно-заземленной нейтралью. Связь между системами сборных шин осуществляется через автотрансформатор. От систем сборных шин отходят присоединения (кабельные линии) с подключенными к ним трансформаторами тока и устройствами релейной защиты [Проект П5000122-9725-23-т1 по титулу «Комплексное техническое перевооружение и реконструкция ПС 500 кВ Очаково. Корректировка»].

Сеть с изолированной нейтралью характеризуется малыми токами однофазных замыканий на землю, не требующих отключения данного вида повреждения (защита действует на сигнал); сеть с резистивно-заземленной нейтралью характеризуется большими токами однофазных замыканий на землю - однофазных коротких замыканий, которые должны отключаться с достаточно малым временем.

Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности резервирования систем сборных шин, имеющих различный способ заземления нейтрали.

Целью предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей работы подстанции: возможности использования дополнительного (резервного) источника питания и, как следствие, повышения надежности электроснабжения.

Указанная цель достигается тем, что на подстанции среднего напряжения, содержащей две системы сборных шин, питающиеся от двух независимых источников переменного тока высокого напряжения с различным способом заземления нейтрали, с подключенными к ним через выключатели присоединениями с трехфазными трансформаторами тока, а также устройства релейной защиты, установленные в цепи каждого присоединения, системы сборных шин соединены перемычкой в виде последовательно соединенных выключателя и кабеля, и к системе сборных шин с изолированной нейтралью дополнительно подключено устройство релейной защиты от однофазных замыканий на землю, измерительный орган которого подключен в нулевой провод трехфазного трансформатора тока, а исполнительный орган - к цепям отключения выключателя присоединения.

Сущность технического решения поясняется на рис. 1.

Подстанция имеет в своем составе: систему сборных шин (1), работающую с изолированной нейтралью; систему сборных шин (2), работающую с резистивно-заземленной нейтралью; выключатель присоединения (3), выключатель в цепи перемычки (4), кабельную линию (5), трехфазные трансформаторы тока (6), (7), устройство релейной защиты от многофазных коротких замыканий (8), устройство релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю (9), трансформатор тока нулевой последовательности (10), устройство обнаружения (сигнализации) замыкания на землю (11), устройство релейной защиты от многофазных коротких замыканий и от однофазных коротких замыканий на землю (12), кабельную перемычку (13).

Связь сети с изолированной нейтралью и сети с резистивно-заземленной нейтралью осуществляется через автотрансформатор и его выключатели.

К системе сборных шин (1) через выключатель присоединения (3) подключена кабельная линия (5). В цепи кабельной линии (5) установлены трехфазный трансформатор тока (6) с подключенным устройством релейной защиты от многофазных коротких замыканий (8), устройством релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю (9), а также трансформатор тока нулевой последовательности (10) с подключенным к нему устройством обнаружения (сигнализации) замыкания на землю (11).

Системы сборных шин (1) и (2) соединены кабельной перемычкой (13) в виде последовательно соединенных выключателя в цепи перемычки (4) и кабеля. В цепи выключателя (4) со второй системы сборных шин (2) установлены трехфазный трансформатор тока (7) с подключенным устройством релейной защиты от многофазных коротких замыканий и от однофазных коротких замыканий на землю (12).

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы кабельная перемычка (13) между системами сборных шин (1) и (2) отключена.

При возникновении однофазного замыкания на землю на кабельной линии (5) системы сборных шин (1) информация об аварийном событии от трансформатора тока нулевой последовательности (10) поступает в измерительный орган устройства - устройство обнаружения (сигнализации) замыкания на землю (11). При превышении значения параметра срабатывания логическая часть устройства релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю (9) формирует действие на сигнал.

При возникновении многофазных коротких замыканий на кабельной линии (5) системы сборных шин (1) информация об аварийном событии по фазным проводам трехфазного трансформатора тока (6) поступает в измерительный орган устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий (8). При превышении значения измеряемой величины параметра срабатывания логическая часть устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий (8) формирует управляющее воздействие через исполнительный орган на отключение выключателя присоединения (3).

Условия работы для устройства релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю (9) в нормальном режиме работы отсутствуют ввиду малых токов замыкания на землю.

При исчезновении питания на системе сборных шин (1) или системе сборных шин (2) включается выключатель (4) кабельной перемычки (13). При этом происходит объединение систем сборных шин (1 и 2) и система сборных шин (1) переходит в режим работы с резистивно-заземленной нейтралью.

При возникновении однофазного короткого замыкания на землю на кабельной линии (5) первой системы сборных шин (1) информация об аварийном событии по нулевому проводу трехфазного трансформатора тока (6) поступает в измерительный орган устройства релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю (9). При превышении значения измеряемой величины параметра срабатывания логическая часть устройства релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю (9) формирует управляющее воздействие через исполнительный орган на отключение выключателя присоединения (3).

При многофазных коротких замыканий на кабельной линии (5) системы сборных шин (1) действие устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий (8) аналогично его действию в нормальном режиме работы сети.

При возникновении однофазных и многофазных коротких замыканий на кабельной перемычке (13) исполнительный орган устройства релейной защиты (12) действует на отключение выключателя в цепи перемычки (4).

Устройство обнаружения (сигнализации) замыкания на землю (11), предназначенное для работы в нормальном режиме работы сети, при объединении систем сборных шин (1 и 2) может быть выведено из работы.

В предложенном техническом решении предусмотрена возможность резервирования распределительных устройств с изолированной нейтралью от сети с резистивно-заземленной нейтралью. При этом не нарушается режим работы данных распределительных устройств и обеспечивается чувствительность и селективность защит от однофазных коротких замыканий на землю при их объединении.

Экономический эффект от использования данного технического решения заключается в исключении перерыва питания потребителей и связанного с ним ущерба от недоотпуска электроэнергии и экономии средств на замену существующего оборудования релейной защиты на новое.

Использование – в области электротехники. Технический результат - исключение перерыва питания потребителей и связанного с ним ущерба от недоотпуска электроэнергии. Согласно изобретению подстанция среднего напряжения содержит две системы сборных шин, питающиеся от двух независимых источников переменного тока высокого напряжения с различным способом заземления нейтрали, с подключенными к ним через выключатели присоединениями с трехфазными трансформаторами тока, а также устройства релейной защиты, установленные в цепи каждого присоединения, системы сборных шин соединены перемычкой в виде последовательно соединенных выключателя и кабеля, и к системе сборных шин с изолированной нейтралью дополнительно подключено устройство релейной защиты от однофазных замыканий на землю, измерительный орган которого подключен в нулевой провод трехфазного трансформатора тока, а исполнительный орган - к цепям отключения выключателя присоединения. 1 ил.

Подстанция среднего напряжения, содержащая две системы сборных шин, питающиеся от двух независимых источников переменного тока высокого напряжения с различным способом заземления нейтрали, с подключенными к ним через выключатели присоединениями с трехфазными трансформаторами тока, а также устройства релейной защиты, установленные в цепи каждого присоединения, отличающаяся тем, что системы сборных шин соединены перемычкой в виде последовательно соединенных выключателя в цепи перемычки и кабеля, и к системе сборных шин с изолированной нейтралью дополнительно подключено устройство релейной защиты от однофазных замыканий на землю, измерительный орган которого подключен в нулевой провод трехфазного трансформатора тока, а исполнительный орган - к цепям отключения выключателя присоединения.