Устройство для защиты трансформатора подключенного к линии электропередачи через отделитель Советский патент 1991 года по МПК H01H7/06 H02H7/04 

Фиа.1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам защиты от аварий, осуществляющим автоматические коммутации в случае недопустимых отклонений от нормальных рабочих параметров токов и напряжений в сети и элементах распред-vc- тройств.

Целью изобретения является повышение надежности отключения искусственного короткого замыкания.

На фиг.1 показана блок-схемэ устройства; на фиг.2 -схема цепи оперативногото са выявительного блока; на фиг.З и 4 - характеристики ресурсно-пропускной способности бетзловых резисторов, используемые для расчета надежных БРУ; на фмг.5 и 6 - соответственно схемы взаимной блокировки и сигнализации местоположения срабатывания устройства защиты сетм на нескольких (трех) подстанциях.

Устройство содержит трансформатор 1, подключенный к линии электропередачи 2 через отделитель 3, короткозамыкатель 4, соединенный последовательно с бетэловой резисторной установкой (БРУ) 5. Выяви- тельный блок 6 включает дополнительную ступень направленной токовой защиты нулевой последовательности, подключенную к нулевому проводу вторичной цепи трансформатора 8 тока, блокирующее реле 9 активной мощности, подключаемое к вторичным цепям трансформаторов 8 тока и напряжения 10 той фазы, в котором установлен короткозамыкатель 4 с резне горной установкой 5, и исполнительный элемент 11, действующий на отключение выключателя 12 линии, блок 13 защиты трансформаторов 1, действующий на включение короткозамыкателя 4,

Выявительный блок 6 работает независимо от существующих токовых защит и не меняет их уставок и принципов построения релейной защиты сети. Дополнительная ступень 7 токовой защиты (фиг,2} в выяви- тельном блоке 6 содержит реле 14, являющееся повторителем реле положения Включено выключателя 12, которое своим замыкающим контактом 15 обеспечивает срабатывание реле 14. Это реле имеет выдержку времени на срабатывание и замыка- ние контакта 16 0,1...0,2 с, которая позволяет не производить отстройку защиты 7 от броска намагничивающего тока трансформатора, имеющего глухозаземлен- ные нейтрали и включаемого под напряжение при включении линии; а также от утроенного тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты в кратковременном неполнофазном режиме, возникающем при неодновременном включении фаз выключателя линии 2 и самозапуске двигателей при работе хотя бы одного трансформатора нагрузки этоЈ линии с

глухозаземленной нейтралью.

Замыкающий контакт 17 реле повторителя мощности нулевой госледовательно- сти основной защиты выключателя 12 обеспечивает использование направленности и позволяет не производить отстройку защиты о г утроенного тока нулевой последовательности в месте установки защиты при КЗ за спиной выключателя линии 12. Ток срабатывания ступени 7 выбирается по условиям отстройки от тока небаланса в нулевом проводе трансформатора 8 тока при КЗ между фазами за трансформатором 1, а также от утроенного тока нулевой последовательности в месте установки защиты

прм КЗ на землю за автотрансформатором приемной подстанции на стороне, примыкающей к сети с глухозаземленной нейтралью. Уставка реле тока дополнительной ступени с замыкающим контактом 18 должна

обеспечивать коэффициент чувствительности Кут 1,5

осэ

3 оз мин

к.

ут

(1)

где оз мин - минимальное значение периодической составляющей начального тока нулевой последовательности в месте защиты при трехфазном КЗ за трансформатором 1 при искусственном коротком замыкании (ИКЗ) через БРУ.

Реле 9 активной мощности включается на ток и напряжение особой фазы, в которой установлен короткозамыкатель 4 с БРУ 5. Мощность срабатывания реле с замыкающим контактом 19 выбирается из условий отстройки от максимальной рабочей активной мощности Рмакс. проходящей в месте установки защиты

сз

„v t/

г макс,„-.

отс«-д7 ,(Ј}

где Коте 1,2-1,3 - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность измерительных трансформаторов тока v- напряжения и неточность настройки реле.

Коэффициент чувствительности определяется как

v МИН , ,-мч

55Кум ,5,(3)

где Рммн cos p - минимальная активная мощность в месте установки защиты при ИКЗ с БРУ в особой фазе

При R 50 Ом и удалении И КЗ не более 10 км угол р между векторами тока и напряжения особой фазы ке превышает 5°, a cos p S 0,99-1,0. При этом следует

п

Р-

минЈ ,(4J

Решая совместно уравнения (2)-(4), определяем условие знбора величины сопротивления БРУ 5

г макс

Таким образом, последовательная цепь замыкающих контактов 16-19 обеспечивает срабатывание указательного реле 20, всего выявительного блока б м выдачу сигнала на отключение выключателя 12.

На фиг.З дэкы характеристики электрической прочности Vig (KB) бетэловых резисторов сопротивление RI комплектующих БРУ-5 при различных длительностях т и количествах п токовых воздействий промышленной частоты на них.

Нафиг.4 построены зависимости ресурсно-пропускной способности резисторов

R,

для различного числа токовых воздействий (включений) п за срок их службы. Точечные характеристики соответствуют результатам заводских испытаний резисторов и подтверждают достоверность приведенных зависимостей.

Технические требования на БРУ 5 включают данные о воздействующем на нее на- пряжении Uty (кВ), сопротивлении установки R (Си), а гакже величине т (с) и п (шт). В сетях с U;OM 110 - 220 к8 (Уф) 70-130 кВ) согласно (5) сопротивление БРУ 5 составляет R 60 - 100 Ом. Для оптималь- ных величин бетэ/юзых резисторов RI 5 - 25 Ом, обеспечивающих 100-80% максимальной пропускной способности Wi (фиг.4), допустимые условия по Ui9 f (Ri.n, г) обеспечиваются при включении последовательно 4-6 резисторов.

Таким образом, расчет БРУ 5 включает задние числа К последовательно включенных резисторов вычисление рабочего напряжения на резисторе U 1р иф/К, выбор RI mR/k при m- 1,2... и U ig(Ri,n, r} Ka Uip, где К3 1,15 - коэффициент запаса, определяемый техническим допуском отклонения сопротивления БРУ 5 на 15%, а также определение числа резисторов в БРУ 5:

1 К 4Jig; R Скомплектованная таким образом БРУ 5 соединяется последовательно с короткоза0

5

0

5

0

5 0 5

0 5

мыкателем 4. Порядок электрического включения БРУ 5 после или до короткоззмыкате- ля 4 определяет соответственно наличие ши отсутствие дополнительных мероприятий по изменению электромеханических характеристик короткозамыкателя и разтмчных компоновочных схем включений БРУ 5.

Принципиально возможны две схемы последовательного электрического включения БРУ 5 в цепи короткозамыкателя (КЗ)-4, фаза - БРУ 5 - К34 - земля и фаза К34 - БРУ 5 - земля.

Перва схема не требует изменений электромеханических характеристик короткозамыкателя 4 и предполагает раздельную компоновку БРУ 5. и КЗ-4 БРУ 5 монтируется на изолированных конструкциях в габаритах распредустройства. 8 связи с этими особенностями вся компоновка отличается большими гэбартными размерами, чем в случае использования второй схемы.

Во второй схеме подвижный контакт и основание короткозэмыкателя 4 изолируется для создания цепи протекания токачерез БРУ 5. Основание БРУ 5 для ее заземления через цепь трансформатора 8 тока также изолировано. При реализации этой схемы металлическая тягз от привода заменяется на изолирующую штангу. Для этой цели могут быть использованы промышленно-выпускае- мые полимерные изоляторы типа ПК(35-220) кВ. Низковольтные изоляторы основания ко-. роткозамыкателя 4 заменяются на опорные изоляторы 35-100 кВ. Габаритные преимущества схемы выявляются при совмещенных горизонтальных -л вертикальных компоновках БРУ 5 и КЗ-4. В горизонтальной компоновке БРУ 5 и КЗ-4 могут располагаться на одной раме основания. Особенно эффективна эта схема при установке КЗ сверху на колонки БРУ 5.

Устройство работает следующим образом.

Прм срабатывании короткозамыкателя 4 по сигналу блока 13 защиты трансформатора 1 ограниченный с помощью БРУ 5 ток ИКЗ и местоположение ИКЗ фиксируются выявительным блоком б, выдающим сигнал на отключение выключателя 12 линии 2.

При наличии на линии 2 нескольких отпаек с короткозамыкателями 4, оснащенными БРУ 5, необходима селективная фиксация местоположения коммутации ИКЗ. На фиг,5 и 6 показаны схемы оперативных цепей фиксации срабатывания устройств на трех подстанциях ПБ, ПВ, ПГ с использованием трех репе активной мощности в выяэительном блоке 6. Уставки реле

ВЫбираЮТСЯ ИЗ УСЛОВИЯ . ДЛЯ

этого сопротивления БРУ 5 на отпайках выбираются отличающимися по величине на 30-40% соответственно Ri tRa/- из .

Принцип работы выявительного блока 6 на линии с тремя отпайками можно описать на примере И КЗ подстанции ПБ с БРУ 5 наименьшего сопротивления. При этом срабатывают все три реле активной мощности, запитывающие своими Контактами 21 -23 промежуточные реле 24 - 26. После их срабатывания контакты 27 - 29 обеспечивают подхват питания реле 24 - 26. Контакты 30 -32 замыкают цепи питания сигнальных ламп 33 - 35 соответствующих подстанций. Однако реле активной мощности с большей уставкой обеспечивает размыкающими контактами 36 и 37 промежуточных реле соответственно 24 и 25 блокировку включения сигнальных ламп 34 - 35.

Такое выполнение выявительного блока 6 позволяет иметь оперативную информацию на головной подстанции о срабатывании короткоэамыкателей 4 с БРУ 5, без дополнительных затрат на сигнализацию, т.к. нагрузочные подстанции работают, как правило, без обслуживающего персонала.

При отказе защиты или выключателя линии отключение И КЗ с БРУ 5 будет вы по л- няться lit или IY ступенями токовой защиты смежного элемента. При этом длительность токового воздействия на БРУ 5 может оказаться больше расчетного допустимого г. Для исключения рассматриваемой ситуации необходимо ближнее резервирование защиты на принципах УРОВ или использованием второго комплекта дополнительной ступени направленной токовой защиты нулевой последовательности с разделением цепей переменного и оперативного постоянного токов.

15

Формула изобретения Устройство для защиты трансформатора, подключенного к линии электропередачи через отделитель, содержащее блок защиты трансформатора, выход которого подключен к цепям включения короткоза- мыкателя, включенного последовательно с бетэловыми резисторами между выводами для подключения стороны высшего напряжения и земли, выявительный блок, включающий трансформатор тока и трансформатор напряжения, исполнительный элемент, выход которого предназначен для подключения к цепям отключения выключателя линии,отличающееся тем,что, с целью повышения надежности отключения искусственного короткого замыкания, бетэловые резисторы собраны в установку из m - параллельных ветвей по К последовательно включенных резисторов в каждой ветви, сопротивление которой определяется выражением

R-4Ј4,

где 1)ф - фазное напряжение линии;

Рмакс - максимальная активная рабочая мощность линии,

в выявительный блок дополнительно введены последовательно соединенные дополнительная ступень направленной токовой защиты нулевой последовательности и реле активной мощности, при этом вход дополнительной ступени направленной токовой защиты нулевой последовательности подключен к нулевому проводу вторичной обмотки трансформатора тока, к выходам вторичных обмоток трансформатора тока и трансформатора напряжения той фазы, в которой установлен короткозамыкатель, подключены входы реле активной мощности, выход которого подключен к входу исполнительного элемента.

№

и

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты от аварий на подстанциях 110-220 кВ при коммутации искусственных коротких замыканий (ИКЗ) короткозамыкателями. Цель изобретения - повышение надежности отключения искусственного короткого замыкания. Надежность работы устройства обеспечивается схемно-компоновочными решениями по включению бетэловой рези- сторной установки в цепи короткозамыкате- ля и выполнением выявительного блока отключаемой линии с использованием штатных защит и элементарной базы. Поставленная цель достигается тем, что бетэловые резисторы собраны в установку 5 из т-па- раллельных ветвей по К-последовательно включенных резисторов в каждой ветви, а в выявительный блок 6 введены дополнительная ступень направленной токовой защиты нулевой последовательности 7 и реле актив-- ной мощности 9. 6 ил. сл С

76 А.

Г7

19 18

20

К 8ымдным реле защиты линий (реагирующему органу 11}

Фие.2

Г 1C

Ом W

5 Ю

+ ШУ

Ј4

+ше

лв

31

ШУ

ШО

3S

ЗГ

пг