Способ восстановления электроснабжения при аварийных режимах в сети с изолированной нейтралью Советский патент 1992 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для восстановления электроснабжения при двойных замыканиях на землю в распределительных сетях 6-35 кВ, работающих с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения при аварийных режимах в сети с изолированной нейтралью.

На фиг.1 представлена электрическая схема сети; на фиг.2 - функциональная схема устройства для реализации способа; на фиг.З - схема блока контроля двойного замцкания на землю (БКДЗ); на фиг.4 - схема органа контроля замыкания на землю(ОКЗ); на фиг.5 - схема блока контроля несовпадения фаз (БКНФ); на фиг.6 - схема блока контроля совпадения фаз (Б КСФ).

Силовые трансформаторы 1,2 (фиг.1), работающие с изолированной нейтралью, подключены к соответствующим секциям шин 3,4, между которыми установлен коммутационный аппарат 5. К секции шин 3 через коммутационный аппарат 6 подключена трехфазная линия электропередачи 1, через коммутационный аппарат 8 обходная секция шин 9, блок контроля замыкания на землю 10. К секции шин 4 через коммутационные аппараты 11, 12 подключены линии эл1ектропередачи 13, 14, через коммутационный аппарат 15 - обходная секция шин 16, блок контроля замыкания на землю 17. Между обходными секциями шин 9, 16 установлен коммутационный аппарат 18. К обходным секциям шин 9, 16 через коммутационные аппараты 19. 20, 21 подключены соответственно линии электропередачи 7, 13, 14. В качестве блока контроля замыкания на землю 10 и 17 могут быть применены установленные на подстанциях трансформаторы напряжения серии НТМИ с включенными на фазные напряжения реле.

Устройство для реализации способа {фиг.2) содержит блок контроля двойного замыкания (БКДЗ) 22 и орган контроля замыкания на землю (ОКЗ) 23, выходы которых подключены к блоку контроля несовпадения фаз (БКНФ) 24, выход которого соединен с запрещающим входом первого элемента ЗАПРЕТ 25. Разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом БКДЗ 22, выход первого элемента ЗАПРЕТ 25 соединен с блоком контроля совпадения фаз (БКСФ) 26 и через элeмeнt ЗАДЕ РЖКА

27с разрешающим входом второго элемента ЗАПРЕТ 28, выход БКСФ 26 соединен с первым исполнительным органом 29 и запрещающим входом второго элемента ЗАПРЕТ 28, выход второго элемента ЗАПРЕТ

28соединен со вторым исполнительным органом 30, Выход ОКЗ 23 соединен с управляющими входами БКСФ 26. Управляющие входы БКДЗ 22 соединены с релейной защитой от междуфазных коротких замыканий линий 7, 13, 14. Управляющие входы ОКЗ 23 соединены с блоками контроля замыкания на землю 10 и 17. Управляющие входы БКСФ 26 соединены с блок-контактами отключенного положения коммутационных аппаратов 6. 11, 12. Количествр отходящих линий может быть произвольным, в устройстве при этом добавляются лишь контакты релейных защит от междуфазных коротких замыканий и блок-контакты отключенного положения коммутационных аппаратов.

Блок-контроля двойного замыкания на землю 22 (фиг.З) выполнен в виде последовательно-попарно включенных контактов 31, 32, 33 релейных защит от междуфазных коротких замыканий линий 7, 13, 14 соответственно. Контактные группы 31-32, 3133, 32-33 соединены между собой параллельно VI подключены к промежуточному реле 34, контакты 35 промежуточного реле соединены параллельно указанным контактным группам.

Орган контроля замыкания на землю 23 (фиг.4) содержит два блока контроля замыкания на землю 10, 17 и шесть промежуточных реле 36-41, первые три из которых 36, 37, 38 подключены через контакты 42,43,44 реле минимального напряжения 45, 46, 47 блока контроля замыкания на землю 10,

Промежуточные реле 39, 40, 41 подключены через контакты 48, 49, 50 реле минимального напряжения соответственно 51, 52, 53 блока контроля замыкания на землю 17.

Блок контроля несовпадения фаз

БКНФ 24 (фиг.5) выполнен в виде попарнопараллельно соединенных контактов 5455, 56-57, 58-59 одноименных соответственно промежуточных реле 360 41, указанные контактные группы соединены между собой последовательно и подключены к вторым контактам 60 промежуточного реле 34 БКДЗ 22.

Блок контроля совпадения фаз 26 БКСФ

5 выполнен в виде (фиг.6) попарно-последовательно соединенных контактов 61-62, 63-64, 65-66, одноименных фаз промежуточных реле 36-41 органа контроля замыкания на землю 23. Указанные контактные группы соединены между собой параллельно и подключены к параллельно соединенным блок-контактам 67, 68, 69 отключения коммутационных аппаратов отходящ. 7, 13, 14. Контакты 61-66 выполнены с задер5 жкой на срабатывание.

Реализация способа происходит следующим образом.

При замыкании на землю, например, на фазе А линии 14 и в дальнейшем при замыкании на фазе В линии 13, воздушные линии, питающиеся от системы шин 4, работают в режиме двойного замыкания на землю и одна из линий, например 14 {у которой выдержка времени меньше), отключа5 ется коммутационным аппаратом 12.

По предлагаемому способу необходимо проверить отсутствие замыкания на землю (при помощи блока контроля замыкания на землю 10) на другой секции шин 3. В случае

0 отсутствия замыкания на землю на секции шинЗ включаются коммутационные аппараты 21, 18 и 8, При этом линия ,14 получает питание от секции шин 3. Так как секции 3, 4 подключены к раздельно работающим

5 трансформаторам с изолированной нейтралью со стороны низшего напряжения, режим двойного замыкания на землю переходит в режим замыкания на землю на обеих секциях шин 3 и 4, но при этом

0 потребители по линии 14 получают питание.

В случае наличия замыкания на землю на секции шин 3 необходимо проверить на какой фазе замыкание на землю. Допустим.

5 что замыкание на землю на линии 7 на фазе А, при этом порядок действия остается прежним. Отключенная линия 14 (так как у него повреждена фаза А) подключается к секции шин 3. Для этого включаются коммутационные аппараты 21, 18, 8.

Если на линии 7 замыкание на землю на азе В, необходимо линию 13 отключить от екции шин 4 при помощи коммутационного аппарата 11 и перевести на питание к екции шин 3. Для этого включаются комму- 5 эционные аппараты 20. 18, 8. После этого иния 14 включается в работу коммутационным аппаратом 12. При этом от секции шин 3 питаются две линии 7 и 13, у которых замыкание на землю в одной и той же фазе 10 В, а линия 14 питается от секции шин 4, так как у нее замыкание на з.емлю в фазе А.

В случае, если на секций шин 3 замыкание на землю на фазе С, а на секции шин 4 на фазах А и В, восстановление злектро- 15 снабжения предлагаемым способом невозможно.

Работает устройство (фиг.2) следующим образом. При замыкгании на землю, например на фазе А линии 14. срабатывает реле 20 минимального напряжения 51 блока контроля замыкания на землю 17, замыкаются его контакты 48 в цепи питания промежуочного реле 39 (фиг.4), но промежуточное реле 39 не срабатывает, так как орган контроля 25 замыкания на землю 23 включен в цепь питания последовательно с БКДЗ 22. Так как двойного замыкания на землю с участием двух отходящих линий в данном случае нет, то контакты БКДЗ 22 не замыкаются. В 30 дальнейшем при замыкании на фазе В линии 13 срабатывает реле минимального напряжения 52 (фиг.4). его контакты 49 в цепи питания промежуточного реле 40 замыкаются. При двойном замыкании срабатывает 35 релейная защита от междуфазных коротких i замыканий, установленная на линиях 13,14 и их контакты 32, 33 замыкаются в БКДЗ 22. Получает питание промежуточное реле 34 и промежуточные реле 39, 40 в ОКЗ 23. Кон- 40 такты 35 промежуточного реле .34 замыкаются и шунтируют контакты 32, 33. За счет этого достигается фиксация поврежденной фазы после отключения одной из линий. В дальнейшем идет анализ несовпадения фаз 45 БКНФ 24 (фиг.5). Замыкаются контакты 60 промежуточого реле 34. Так как повреждены фазы А и В и секции шин 4, замыкаются контакты 55-промежуточного реле 39 и контакты 57 промежуточного реле 40. В случае 50 отсутствия замыкания На землю на секции шин 3 реле минимального напряжения 45, 46, 47 блока замыкания на землю 10 не срабатывает, промежуточные реле 36,37,38 не получают питание и их контакты 54, 56, 55 58 не замыкаются и сигнал на выходе БКНсЬ 24 равен нулю. Сигнал с выхода БКДЗ 22 через первый элемент ЗАПРЕТ 25 поступает на БКСФ 26 и элемент ЗАДЕРЖКА 27. После отключения линии 14 реле минимального напряжения 51 возвращается в исходное состояние, промежуточное реле 39 теряет питание (фиг.4). сигнала на выходе БКНФ 24 нет, поэтому сигнал на входе БКСФ 26 и элемента задержки 27 присутствует. При отключении коммутационного аппарата 12 за; мыкаются его блок-контакты 68 и БКСФ 26 (фиг.6). После отключения линии 14 в работе остаётся линия 13 с замыканием на землю в фазе В, контакты 63 (фиг.6) промежуточного реле 40замыкаются, но сигнал на выходе БКСФ 26 равен нулю, так как контакты 64 промежуточного реле 37 разомкнуты (нет замыкания на землю на другой секции шин 3). Первый исполнительный орган 29 (фиг.2) не срабатывает, сигнал на запрещающем входе второго элемента ЗАПРЕТ 28 равен . Через время, определяемое элементом ЗАДЕРЖКА 27, сигнал через элемент ЗАПРЕТ 28 поступает на второй исполнительный орган 30. Срабатывание второго исполнительного органа 30 означает, что отключенную линию необходимо переключить на другую секцию шин. Таким образом, в данн.ом случае оперативному персоналу нет необходимости проводить анализ состояния электрической сети. Переключение может быть осуществлено и автоматически. При срабатывании первого исполнительного органа должны быть включены коммутационные аппараты, переводящие отключенную линию на другую секцию шин (в данном случае включение 21,8. 18).

При наличии замыкания на землю на другой секции шин 3 устройство работает следующим образом.

При замыкании на землю, например на фазе А линии 14, срабатывает реле минимального напряжения 51 блока контроля замыкания на землю 17. Замыкаются его контакты 48 в цепи питания промежуточного реле 39 (фиг.4). Допустим, имеется замыкание на землю фазы А на линии 7. При этом срабатывает реле минимального напряжения 45 блока контроля замыкания на землю 10. Замыкаются его контакты 42 в цепи питания промежуточного реле 36 (фиг.4). но промежуточное реле 36, 39 не получают пи-. тание, так как они включены в цепи питания пocлeдoвateльнo с БКДЗ 22. В дальнейшем при замыкании на фазе В линии 13 срабатывает реле минимального напряжения 52, его контакты 49 в цепи питания промежуточного реле 40 замыкаются. При двойном замыкании срабатывает БКДЗ 22. Получает питание промежуточное реле 34 в БКЗД 22 и 36, 39, 40 в ОКЗ 23. Замыкаются контакты 54 промежуточного реле 36, 55 - промежуточного реле 39, 57 - промежуточного реле 40 в БКНФ 24 (фиг.5). Замыкаются контакты

60 промежуточного реле 34. Так как один из контактов 58 или 59 промежуточного релв не замкнут, сигнал на выходе БКНФ 24 равен нулю. Сигнал с выхода БКЗД 22 через первый элемент ЗАПРЕТ поступает на БКСФ 26 и на элемент задержки 27. После отключения линии 14 реле минимального напряжения 51 возвращается- в исходное состояние, промежуточное реле 39 теряет питание (фиг.4). сигнал на выходе БКФН 24 отсутствует, поэтому сигнал на входе БКСФ 26 и элемента задержки 27 присутствует. При отключении линии 14 замыкаются блокконтакты 68 в БКСФ 26 (фиг.б). После отключения линии 14 в работе остается линия 13 с замыканием на землю в фазе В, контакты 63 (фиг.б) промежуточного реле 40 замыкаются. Так как на другой секции шин 3 замкнута фаза А. то контакты 62 промежуточного реле 36 также замкнуты, но при этом сигнал на выходе БКСФ равен нулю, так как контакты 61 промежуточного реле 39, контакты 64 промежуточного реле 37 разомкнуты. Первый исполнительный орган 29 (фиг.2) не срабатывает, сигнал на запрещающем входе второго элемента ЗАПРЕТ 28 равен нулю. Через время, определяемое элементом ЗАДЕРЖКА 27, сигнал через элемент ЗАПРЕТ поступает на второй исполнительный орган 30. Срабатывание второго исполнительного органа 30 означает, что поврежденная фаза отключенной линии 14 совпадает по фазе с поврежденной фазой линии 7, питакэщейся от другой секции шин 3, поэтому возможно отключенную линию 14 переключать на другую.секцию шин 3. Включаются коммутационные аппараты 21. 8, 18.

В случае замыкания на землю на линии 14 фазы А, на линии 13 фазы В. на линии 7 фазы А при отключении линии 13 устройство работает аналогично до момента отключения линии 13. После отключения линии 13 реле минимального напряжения 52 возвращается в исходное состояние, промежуточное реле 40 теряет питание (фиг.4), сигнала на выход БКНФ 24 нет. При отключении линии 13 замыкаются блок-контакты 67 коммутационного аппарата 11. После отключения линии 13 в работе остается линия 14с замыканием на землю в фазе А. контакты 61 промежуточного реле 39 замыкаются. Так как на другой секции шин 3 замкнута фаза А, то контакты 62 промежуточного реле 36 также замкнуты, поэтому сигнал на выходе БКСФ 26 присутствует. Срабатывает первый исполнительный орган 29, одновременно сигнал с БКСФ 26 поступает на запрещающий вход второго элемента ЗАПРЕТ 28, поэтому второй исполнительный орган 30 не срабатывает. Срабатывание

первого исполнительного органа 29 означает, что отключенную линию 13 необходимо включить на свою секцию шин 4, а оставшуюся в работе линию 14 перевести на другую

секцию шин 3. Для этого необходимо линию 14 отключить коммутационным аппаратом 12, включить коммутационные аппараты 11, 21, 9, 18. По такому алгоритму (отключение оставшейся в работе линии и перевод ее на

другую секцию шин и включение на свою секцию шин отключенной линии) необходимо действовать при срабатывании первого исполнительного органа 29. При срабатывании второго исполнительного органа 30 отключенную линию необходимо перевести на другую секцию шин.

В случае замыкания на землю на линию 14 фазы А, на линии 13 фазы В, на линии 7

фазы С восстановить электроснабжение предлагаемым способом невозможно, так как в любом сочетании сохраняется двойное замыкание на землю. При таком сочетании фаз ( в сумме повреждены все три) срабатывают реле минимального напряжения 51, 52 блока контроля замыкания на землю 23 и 47 блока контроля замыкания на землю 10. Срабатывают промежуточные реле 38, 39. 40. Замыкаются контакты 55 промежуточного реле 38, 57 - промежуточного реле 40, 58 - промежуточного реле 38 и на выходе БКНФ 24 имеется сигнал, который поступает на запрещающий вход первого элемента ЗАПРЕТ 25. Поэтому в данном случае не

срабатывает первый 29 и второй 30 исполнительные органы.

Первый элемент ЗАПРЕТ 25 должен удерживаться при снятии запрещающего сигнала. Это возможно путем применения

любого указательного-реле с выпадающим механизмом. Обмотка указанного реле служит запрещающим входом, а нормально замкнутые контакты - разрешающим входом. В случае, если промежуточные реле

36-41 не имеют контактов с выдержкой времени на срабатывание и без выдержки времени, для реализации БКНФ 24, БКСФ 26 могут быть применены вместо одного промежуточного реле. 36-41 два параллельно

включенных с требуемой характеристикой срабатывания контактов. Выдержка времени на срабатывание контактов 61-66 должна быть больше времени срабатывания коммутационных аппаратов. Время задержки элемента 27 должно быть больше времени срабатывания контактов 61-66. После срабатывания любого из исполнительных органов 29. 30 БКДЗ 22 должен вернуться в исходное состояние путем снятия питания с промежуточного реле 34. Необходимость введения О КЗ 23 объясняется тем, что за начало отсчета повреждения в устройстве взят момент перехода режима замыкания в режим двойного замыкания на землю с участием двух отходящих линий. Если применять непосредственно реле минимального напряжения, то возможна ложная работа блока контроля совпадения фаз 26 из-за того, что режим замыкания на землю длительный и один из контактов 61-66 или два из них (при условии, что.это контакты реле минимального напряжения) могут быть предварительно замкнуты, например, при замыкании на землю на фазе А на секциях шин 3, 4 замкнутся контакты 61. 62 и при отключении одной из линий и замыкании его блок-контактов, возможна ложная работа. Для устранения этого необходима была бы новая временная развязка БКСФ 26. Необходимость введения БКДЗ 22 объясняется тем. что двойное замыкание на землю может быть только на одной линии, при этом не имеет смысла переводить его на другую секцию шин, так как двойное замыкание на землю на данной линии сохраняется. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить надежность электроснабжения при двойных замыканиях на землю, а предлагаемое устройство дает возможность автоматизировать процесс восстановления электроснабжения. Формула изобретения Способ восстановления электроснабжения при аварийных режимах в сети с изолированной нейтралью, состоящей из двух трансформаторов, подключенных соответственно к двум секциям шин. работающим раздельно, несколько отходящих от каждой секции линий обходной системы шин, в котором при повреждении одной из секций шин линия, подключенная к этой секции, с помощью обходной системы шин переводится на вторую секцию, отличаю щ,и йс я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения при двойном замыкании на землю, на двух отходящих от первой секции линий проверяют наличие замыкания на второй секции, при его отсутствии - одну из отходящих линий с замыканием переводят на.вторую секцию, при наличии замыкания определяют фазу замыкания и переводят на вторую секцию линию, фаза замыкания на которой совпадает с фазой замыкания на второй секции шин.

От 10 ОтП

Ф dfw W

22

t-

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в распределительных сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью. Цель - повышение надежности. Для восстановления электроснабжения в режиме двойного замыкания на землю на линиях, подключенных к первой секции шин, выявляют наличие замыкания на землю на второй секции шин, в случае отсутствия замыкания - одну из поврежденных линий подключают ко второй секции шин,- при наличии замыкания выявляют поврежденные фазы на обеих секциях шин и линию, поврежденная фаза которой совпадает с поврежденной фазой вторбй секции, подключают ко второй секции. 6 йл.

-

От 6jfoi(-f(OHfnoKfnoB

гг

у W Ф

t f

25

2В

2li

27

2t

Фиг. 2

JfuHUf fOcmffSu/ Hxyf в

ffoSontetnepeff fOvt/mb //а д/уугумг cexififfo f//t/ff om/f/fюveнf yю t/Mt/fo

SffAHWU/rrb /fff CdOfO

ce/fiftffo шг/ffO/nwffQf &Mt/ лат/ю

30

f№p&fAfWt//7 (//( секцию u/w

fPue.J

(Риг.

.1

ЯП «HHIHI HMM

ч

иг.5

gi : M

: i J

te5