Сеть с изолированной нейтралью с токовой защитой нулевой последовательности без выдержки времени от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора Советский патент 1992 года по МПК H02H7/22 H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроэнергетических систем, и может быть использовано для токовой защиты нулевой последовательности без выдержки времени в сети с изолированной нейтралью от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора.

Известно устройство для защиты электродвигателей от двойных замыканий на землю в разных точках если одно из мест замыкания находится в обмотке статора электродвигателя, в сети с изолированной нейтралью, действующее без выдержки времени и содержащее максимальную токовую защиту нулевой последовательности, состоящую из реле тока, выключенного на однотрансформаторный фильтр токов нулевой последовательности

Недостаток данного устройства при применении его для защиты сдвоенного реактора от двойных замыканий на землю до и после реактора в сети с изолированной нейтралью заключается в отсутствии селективности. При возникновении двойного за- мыкания на землю одновременно отключаются оба места замыкания на землю независимо от их нахождения за реакторами.

XI ел со х| о

Наиболее близко к предлагаемому устройство для токовой защиты нулевой последовательности без выдержки времени в сети со сдвоенным реактором и изолированной нейтралью от двойных замыканий на землю за разными ветвями, действующее на отключение одного замыкания при двойном замыканиила землю только за разными ветвями одного сдвоенного реактора, содержащее фильтры токов нулевой последовательности, установленные на отходящих линиях одной ветви, и подключенные к ним реле тока указанных линий, а также элементы И по количеству отходящих линий от одной ветви и фильтры токов нулевой последовательности, установленные на выводе каждой ветви сдвоенного реактора, к которым подключены реле тока, при этом контакты всех реле тока подключены через элементы И в цепь отключения соответствующего выходного органа.

Недостатком известного устройства является невозможность его применения для защиты от двойных замыканий на землю до и после сдвоенных реакторов, что вызывает большую опасность в процессе эксплуатации, так как протекание тока короткого замыкания только через одну из обмоток трехфазного комплекта реактора может привести к образованию витковых замыканий в обмотке, механических повреждений элементов обмотки и подводящей ошиновки.

Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения устройства и расширения числа защищаемых электрических схем.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема и токовые цепи предлагаемого устройства защиты от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора с токовыми измерительными органами, выполненными на максимальных реле тока; на (Ьиг. 2 - структурная схема устройства защиты от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора на логических элементах; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема устройства защиты от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора с реализацией логических операций на контактах элект ромехзии- ческих реле; на фиг. 4 - схема токораспределения при двойном замыкании на землю до и после одной ветви сдвоенного реактора; на фиг. 5 - то же, но после двух ветвей одного сдвоенного реактора; на фиг. 6 - то же, но после ветвей двух сдвоенных реакторов; на фиг. 7 - схема замещения для определения тока короткого замыкания через одну из обмоток одинарного реактора

при двойном замыкании на землю до и ло- сле реактора,

Устройство (фиг. 1-3) содержит сдвоенный реактор 1, фильтр 2 токов нулевой по- следовательности, установленный на среднем выводе сдвоенного реактора, к которому подключено реле 3 тока, фильтры 4-9 токов нулевой последовательности и подключенные к ним реле 10-15 тока на отходящих линиях 16-21, присоединенных к обеим ветвям, элементы И 22-25 с двумя входными сигналами, к выходу каждого элемента подключено по выходному органу () защит отходящих линий 17-20. 5 Имеются линии, присоединенные к каждой ветви сдвоенного реактора 1, например линии 16 и 21, присоединенные к электродвигателям напряжением 6-10 кВ, с защитой электродвигателей, которая при 0 двойных замыканиях на землю, если одно замыкание находится на присоединении 16 или на г рисоединении 21, действует без выдержки времени на отключение линии 16 и состоит из фильтра 4 токов нулевой после- 5 довательности, подключенного к нему реле 10 тока и выходного органа 30 данной защиты, или действует без выдержки времени на отключение линии 21 и состоит из фильтра 9 токов нулевой последовательности, под- 0 ключенного к нему реле 15 тока и выходного органа 31.

Устройство не выполняется на линиях 16 и 21 с защитами линий, действующих при двойных замыканиях на землю без выдерж- 5 ки времени.

На фиг. 3 реле 3 тока действует на промежуточное реле 32. Для выполнения логических операций И используются замыкающие контакты реле 32. 0 Количество отходящих линий, присоединенных к каждой ветви сдвоенного реактора 1, может быть произвольным, например равным трем, как показано на фиг. 1-3.

5 Реле 11-14 тока, подключаемые к фильтрам 5-8 токов нулевой последовательности, срабатывают от токов нулевой последовательности и обнаруживают одну или одновременно две поврежденные ли- 0 нии при двойном замыкании на землю, если одно или оба замыкания находятся на линиях 17-20, где установлены фильтры 5-8 токов нулевой последовательности.

Элементы 2-3 предназначены для опре5 деления двойного замыкания на землю с

одним замыканием до сдвоенного реактора

1 и с другим замыканием пооле сдвоенного

реактора.

Элементы И 22-25 предназначены для определения и отключения без выдержки

времени одного замыкания за сдвоенным реактором 1 при двойном замыкании на землю до и после реактора 1.

Принцип действия устройства заключается в избирательном отключении без выдержки времени одного из мест двойного замыкания на землю за фильтрами 5-8 токов нулевой последовательности, установленными на отходящих линиях 17-20, например кабельных, когда другое замыкание находится до фильтра 2, включенного в средний вывод сдвоенного реактора 1, и ток короткого замыкания протекает через одну из фаз трехфазного комплекта сдвоенного реактора 1.

Чем быстрее отключается повреждение, чем меньше термическое действие тока двойного замыкания на землю на реактор и вероятность его повреждения. Для токоог- раничивающего реактора недопустим режим двойного замыкания на землю, когда ток короткого замыкания протекает через обмотку реактора одной фазы, т.е. двойное замыкание на землю до и после реактора.

В основе требований в части стойкости реакторов при коротких замыканиях за расчетный режим принят режим трехфазного короткого замыкания.

Для одинарных реакторов допустимое действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания I к.доп определяется по формуле

(xUp+XcT

и

лГх,

ч-Угде U - класс напряжения реактора, кВ;

Хр - номинальное индуктивное сопротивление одинарного реактора, Ом;

Ic - установившийся условный ток короткого замыкания в сети без реактора в том месте, где реактор должен устанавливаться, при номинальном напряжении сети, соответствующем классу напряжения реактора, кА.

Значение тока с задается в зависимости от номинального тока реактора и вида установки:

Хс - индуктивное сопротивление системы.

Как показано на фиг 7, при двойном замыкании на землю в точках Ki, Кз установившийся ток короткого замыкания г ,

протекающий через обмотку реактора фазы В, находят из выражения

и

XD + 2ХС

+

2U

(3)

.(3)..

Рассмотрим отношение токов Г1 1 и к.доп. В зависимости от типа реактора 10 данное отношение находится в диапазоне 1,3-1,6, т.е. при двойном замыкании на землю значение тока короткого замыкания через одну из обмоток реактора существенно превышает допустимое, а максимальные 15 значения электродинамических усилий при двойном замыкании на землю превосходят соответствующие значения усилий при трехфазном коротком замыкании в 1,69- 2,56 раза.

20 Воздействие этих усилий на обмотку приводит к образованию витковых замыканий в обмотке, механических повреждений элементов крепления обмотки и подводящей ошиновки.

5 При протекании токов двойного замыкания на землю, превышающих на 20-40% нормируемое значение l к доп, длительностью от 0,5 с и более в обмоточном проводе реактора возникают повреждения, имею- 0 щие вид каверн. Рассмотренный режим может возникнуть и на ветвях сдвоенного реактора.

Устройство работает следующим образом.

5При двойном замыкании на землю до и

после одной ветви сдвоенного реактора 1 (фиг, 4) составляющая нулевой последовательности в фазных токах короткого замыкания отсутствует на участке от нейтрали Н до 0 точки К1 и содержится на участках от точки К2 до шин Ш1 и от шин Ш1 до шин Ш.

При повреждении до реактора 1 и, например, отходящей линии 17 (фиг. 1-4) срабатывают реле 3 и 11 тока устройства и 5 подается импульс на отключение без выдержки времени одного замыкания на землю на линии 17.

Таким образом, при одном замыкании до элемента 2, установленного в цепи сред- 0 него вывода сдвоенного реактора 1, и другом замыкании на землю после элементов 5-8 отходящих линий 17-20 устройство охватывает зону, расположенную до элемента 2 и после элементов 5-8.

5 Устройство имеет мертвую зону между элементами 2 и 5-8 при одном замыкании до элемента 2 и другом замыкании на землю после реактора 1 между элементами 2 и 5-8. Вероятность повреждений на шинах станций и подстанций весьма мала по сравнению с повреждениями линий, и мертвая зона практически маловероятна. Ликвидация повреждений в ней производится защитой шин.

При двойном замыкании на землю за разными ветвями одного сдвоенного реактора (фиг. 5) составляющая нулевой последовательности в фазных токах короткого замыкания отсутствует на участке от нейтрали Н до среднего вывода и содержится на участках от среднего вывода до точек К1 и К2.

При повреждении, например, отходящих линий 17 и 20 (фиг. 1-3, 5) срабатывают реле 11 и 14 тока, реле 3 тока не срабатывает и сигналы на отключение линий 17 и 20 с выходов элементов 22 и 25 не проходят. Срабатывания предлагаемого устройства в указанном режиме не требуется.

При двойном замыкании на землю за двумя сдвоенными реакторами 1 (фиг. 6)уча- сток от нейтрали Н до шин Ш обтекается током двухфазного короткого замыкания и фазные токи содержат составляющие прямой и обратной последовательностей, а на участках от шин Ш до шин Ш1 и от шин Ш1 до точек К1 и К2 - и составляющую нулевой последовательности.

Чтобы не сработало реле 3 тока, фильтры 2 соединены на сумму токов нулевой последовательности до средних выводов сдвоенных реакторов 1. В реле 3 тока не протекает составляющая тока нулевой последовательности. На линиях 17, например, срабатывают реле 11 тока, реле 3 тока не срабатывает и сигналы на отключение линий 17с выхода элементов 22 не проходят. Режим двойного замыкания на землю за

ветвями двух реакторов 1 допустим, и срабатывания предлагаемого устройства не требуется.

Использование предлагаемого устройства предотвращает возникновение аварийной ситуации при двойных замыканиях на землю до и после токоограничивающих реакторов и, таким образом, повышает надежность эксплуатации.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Сеть с изолированной нейтралью с токовой защитой нулевой последовательности без выдержки времени от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного

реактора, содержащая первый фильтр токов нулевой последовательности, выход которого подключен к входу первого реле тока, вторые фильтры токов нулевой последовательности, каждый из которых установлен

на соответствующей отходящей линии от каждой ветви сдвоенного реактора, вторые реле тока, вход каждого из которых подключен-к выходу соответствующего второго фильтра токов нулевой последовательности, элементы И по количеству отходящих линий от обеих ветвей сдвоенного реактора, первый вход каждого элемента И соединен с выходом соответствующего первого реле тока, второй вход каждого элемента И соединен с выходом второго реле тока, выход каждого элемента И подключен к выходному органу цепи отключения соответствующей отходящей линии, отличающая - с я тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения устройства и расширения числа защищаемых электрических схем, первый фильтр токов нулевой последовательности установлен на среднем выводе сдвоенного реактора.

1758761

Изобретение относится к электротехни ке, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения устройства и расширения числа защищаемых электрических схем. Сеть с изолированной токовой защитой нулевой последовательности без выдержки времени от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора содержит фильтры токов нулевой последовательности, установленные на отходящих линиях обеих ветвей, и подключенные к ним реле тока указанных линий, а также выходные органы защит в цепях отключения соответствующих отходящих линий и элементы И по количеству отходящих линий от одной ветви. Введение фильтров токов нулевой последовательности, установленных на среднем выводе сдвоенного реактора, к которому подключено реле тока, позволяет осуществить токовую защиту нулевой последовательности от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора. 7 ил С

10

H

f2

Ш

f6 f . 17 1

tft(9

Фиг/

22

1030

13

14

И

20

2f

E

24

&

2S

Ho m

ОШКА (9

i53i

м

м

/

К

м

Я

Фиг.7

в