Устройство для защиты высоковольтной линейной передачи от сверхтоков Советский патент 1936 года по МПК H02H7/26 H02H3/08 

Описываемое устройство представляет систему направленной защиты с блокировкой через линию связи.

На фиг. 1 показана однопроводная

схема, на которой реле -j, RAi и RS

относятся к дистанционной защите, а реле /, 2, 2 и З-к блокировке, осуществляемой постоянным током.

Нормально, при отсутствии короткого замыкания на высоковольтной линии, контакты всех реле находятся в том положении, как это изображено на фиг. 1. При этом происходит н епрерывный контроль за состоянием линии связи. Контрольный ток протекает по пути, отмеченному на фиг. 1 стрелками. Таким образом, оба контрольных /, включенные в цепь последовательно, находятся нормально под током и, преодолевая натяжение пружин, держат замкнутыми нижние контакты, а верхние- разомкнутыми. При этом цепь приемных реле 3 (блокировочная цепь), как видно из схемы, разорвана на обоих концах линии.

При коротком замыкании на высоковольтной линии передачи приходит в действие дистанционная защита на обоих концах следующим образом. Одновременно на обоих концах действуют максимальные реле RA (фиг. 2), которые при достаточной величине протекающего через них тока, мгновенно замыкают свои контакты, после чего возбуждаются промежуточные реле . также мгновенно замыкающие обе пары своих контактов. Вслед за этим замыкает контакт одно из дистанционных реле, ближайшее к месту повреждения, и происходит выключение масляного выключателя на этом конце, по следующей цепи: плюс батареи, контакт одного из дистанционного реле, верхний контакт реле выключающая катушка масляника, минус батареи В момент замыкания контакта дистанционного реле на одном конце (например Б) происходит передача команды по линии связи и одновременное выключение масляного выключателя также на конце А.

При замыкании контакта на конце Б одновременно с выключающей катушкой масляного выключателя возбуждаются обмотки командных реле 2 и 2. Эти реле, под действием тока, производят переключение с контрольной цепи на блокировочную путем размыкания верхних контактов и замыкания нижних. Так как при этом контрольная цепь разрывается, то реле / на обоих концах линии лишаются тока и под действием пружнн

одновременно производят также переключение с контрольной цепи на блокировочную, размыкая нижние контакты и замыкая верхние. При этом цепь для передачи команды оказывается замкнутой на обоих концах и блокировочный ток протекает по следующему пути: плюс батареи Б, контакты реле 2, земля, станция А, верхний контакт реле 2, нижний контакт реле R, верхний контакт реле 7, обмотка реле 5, линия связи, станция Я, обмотка реле 3, минус батареи Б. При этом реле 3 на конце А замыкает своим контактом цепь на выключающую катушку и, следовательно, одновременно с выключением масляного выключателя на станции Б выключается с помощью блокировки также масляный выключатель на конце А. Реле 3 применяются поляризованные, т. е. реагирующие на направление постоянного тока, причем полярность их в cxewe выбрана таким образом, что при протекании блокировочного тока на передающем конце реле 3 «заклинивает, т. е. замыкает холостой контакт, а на приемном-замыкает рабочий контакт. Благодаря такому выбору полярности устраняется возможность ложной работы реле 3 от случайного попадания в них контрольного тока, что может иметь место при совпадении ряда неблагоприятных обстоятельств, о чем подробнее будет сказано ниже. Для наглядности на фиг. 2 показано положение контактов всех реле в случае работы дистанционного реле,только на одном конце Б. Из этой схемы ясно виден путь протекания блокировочного тока (обозначенного стрелками), а также переход от контрольной цепи к блокировочной.

Так как весь процесс блокировки, благодаря применению быстродействующих реле, совершается в течение нескольких периодов, то практически можно считать, что выключение обоих масляных выключателей происходит почти одновременно с выдержкой времени первого сработавшего дистанционного реле. Если при коротком замыкании на высоковольтной линии первым сработает дистанционное реле на конце А, то действие блокировки будет аналогично предыдущему случаю- Разница

заключается лишь в том, что блокировочный ток будет посылать батарея и, кроме того, реле 2 и 2 работают здесь последовательно одно за другим. Такой способ включения реле 2 и 2 обусловлен тем обстоятельством, что с данного конца происходит питание контрольной цепи. Последовательная работа этих реле гарантирует надежное отпадание реле 1 на конце Б, при пере,даче команды с конца А.

Как видно на фиг. 2 цепь реле 3 нормально разорвана не только контактами контрольных реле /, но также нижними контактами RAz. Следовательно, для работы блркировки при коротком замыкании на линии передачи необходимо, как было указано выше, одновременное замыкание контактов реле RA на обоих концах. Однако на транзитном участке сложной сети может иметь место такой случай повреждения, при котором на одном конце линии ток будет достаточен для замыкания контактов реле RAz, а на другом слишком мал.

; В ЭТОМ случае сначала выключится масляный выключатель с одной стороны (от своей дистанционной защиты), затем весь ток короткого направится с другой стороны, после чего мгновенно сработают реле RAz и на этой стороне и тотчас же от блокировки выключится второй масляный выключатель.

Таким образом, если такой случай и будет иметь место, то полное время отключения короткого увеличится по сравнению с те.м случаем, когда оба реле RAz работают одновременно, на величину собственного времени второго масляного выключателя.

При более внимательном рассмотрении схемы можно убедиться в том, что при желании это требование одновременной работы реле R может быть вовсе отброшено, так как вместо нижних контактов этих реле можно сделать глухое соединение. Тогда блокировка будет всегда работать с одинаковым минимальнь)м временем, независимо от того, подействуют ли оба реле RA одновременно или последовательно друг за другом, однако при этом несколько понижается :надежность блоки.ровкш

Как видно из фиг. 3, при исчезновении тока в контрольной цепи по какойлибо причине оба реле / под действием пружин переключают контакты из нижнего положения в верхнее. При этом получается разрыв у катушек этих реле и они уже не могут самостоятельно вернуться в нормальное положение. Поэтому для восстановления нормального питания контрольных реле после каждого случая их работы при повреждении линии связи или при коротком на высоковольтной линии служи г специально автоматическое устройство, действие которого можно проследить при замыкании контактов одного из дистанционных реле па конце Л.

В этом случае командные реле 2 и 2 на этом конце размьисают верхние контакты и замьщают нижние. При этом получается разрыв контрольной цепи и оба контрольных реле / под действием пружин замыкают верхние контакты, после чего передается команда на выключение масляного выключателя на другой конец. Реле 2 и 2 на конце Б при этом остаются в покое. Блокировочный ток протекает последовательно через оба приемные реле 3, причем направление этого тока таково, что реле 3 на конце замыкает свои контакты, а на конце А заклинивает. При замыкании контакта реле 5 возбуждается промежуточное реле 9, которое размыкает нижний конгакт (контакт а на фиг. 2) и замыкает два других контакта, после чего возбуждается выключающая катушка масляного выключателя по следующей цепи: плюс батареи Б, контакт реле времени -/, контакт промежуточного реле Р, рубильник /7, выключающая катущка масляного выключателя-минус батареи. Одновременно выпадает блинкер /О. указывающий на то, что команда, посланная с конца А, принята.

Для обеспечения надежной передачи блокировочного импульса в схеме предусмотрено, так называемое, прилипание командных реле, которое осуществляется с помощью того же контакта реле времени 4. Этот контакт нормально находитгя в замкнутом положении. В момент замыкания нижних контактов командных реле последние получают дополнительное питание через контакт реле времени.

До тех пор, пока этот контакт остается замкнутым, якори реле 2 и 2 будут притянуты, несмотря на то, что контакт дистанционного реле уже успеет разомкнуться и питание реле с этой стороны прекращается.

Так как при работе любой пары командных реле каждое контрольное реле /, замыкая верхние контакты, тем самым дает питание реле времени 4, то оба они приходят в действие и размыкают свои контакты. При этом сработавшая пара командных реле освобождается от прилипания и под действием пружин приходит в нормальное положение.

Назначение контакта реле времени, работающего на размыкание, помимо обеспечения прилипания заключается в том, чтобы через 0,5 сек. после того, как контрольные реле пришли в ненормальное положение, независимо от причины их работы, разорвать выключающую цепь блокировки во избежание опасности ложных выключений.

Для приведения в нормальное положение контрольных реле служат реле времени 5 и телефонные реле 6.

Как видно из схемы, при замыкании верхних контактов контрольных реле, помимо реле времени 4, получает питание также реле б. Последнее мгновенно замыкает свои контакты и возбуждает реле времени 5 и параллельно с ним включенное биметаллическое реле 8. Реле 3, имеющие длительную выдержку времени 10 сек., на обоих концах замыкают свои контакты. При этом на том конце, с которого происходит питание контрольной цепи (конец Л}, плюс батареи подводится непосредственно к катушке реле /, минуя разрыв на ее контактах, а на противоположном конце устраняется разрыв цепи катущки контрольного реле путем его закорачивания контактом реле времени 5. Так как причиной работы контрольных реле послужило действие дистанционной защиты, а линия связи находится в исправном состоянии, то при замыкании контактов реЛе 5 по контрольной цепи пройлет ток, под действием которого оба контрольных реле / будут приведены в свое нормальное положение.

При этом питание реле 6 прекращается, они отпускают якори, после

чего реле времени 5 снова размыкают свои контакты. Все описанные операции по восстановлению нормального положения блокировки автоматически про-исходят в течение 10 сек.

В качест е реле 6 применяется замедленное реле, которое замыкает контакты мгновенно, а размыкает с некоторым замедлением, составляющим приблизительно 0,2 сек., благодаря чему реле 5 размыкает свои контакты с таким же замедлением.

Поведение блокировки будет различным в зависимости от характера повреждения на линии связи. При обрыве обоих проводов линии связи без заземления или с заземлением в сторону питаемого конца Б оба контрольных реле Д вследствие прекращения контрольного тока, размыкают нижние контакты и замыкают верхние. При этом гаснут зеленые лампы и загораются красные. Миллиамперметры показывают нуль. Через 0,5 секунды реле времени 4 разрывают своими контактами цепь на выключающие катушки масляных выключателей. Одновременно приходят в действие на обоих концах реле 6 и реле времени 5, которые через 10 сек. замыкают контакты. Так как причиной работы реле / послужил обрыв проводов, то при замыкании контактов реле 5 контрольные реле не п;.идут в нормальное положение. Контакты реле 5 остаются в замкнутом положении. Если в течение 4-5 минут обрыв линии связи не будет устранен, то на обоих концах замыкаются контакты биметаллических

-реле 8, получаюн1их питание одновременно с реле 5. При этом возбуждаются катушки реле 7, которые: а) размыкая верхние контакты, разрывают блокировочную цепь, прерывают питание реле времени #, 5 и биметаллических реле, после чего контакты этих реле возвращаются в нормальное положение; б) замыкая нижние контакгы, тотчас же прилипают, несмотря на то, что контакты реле. размыкаются, так как остается питание от реле б, принимают на себя функции выведенных из работы реле 5, т. е. на питаю1цем конце подводится плюс непосредственно к катушке контрольного реле, а на противоположном конце шунгируются контакты катушкн

этого реле; дают сигналы сирен 22 о повреждении линии связи.

По устранении обрыва линии связи через контрольные реле пройает ток и они переключат свои контакты в нормальное положение.

В случае кратковременных повреждений на линии связи, в пределах 4 - 5 мин., нормальная работа блокировки восстанавливается таким же путем, К1К это было описано для случая короткого замыкания на высоковольтной линии, т.е. безучастия реле 7и5 и без сигнала сирены.

При обрыве обоих проводов линии связи с заземлением в сторону питаю, ш,его конца контрольное реле на конце К будет лишено тока, замкнет верхние контакты, после чего придут в действие реле 4, 5 v. загорится красная лампа. Через-0,5 сек. цепь на выключающую катушку будет разорвана, через 10 сек. контакты контрольною реле шунтируются, через 5 мин. действуют реле 7, 8, сирена дает сигнал аналогично предыдущему.

Hi конце Л, напротив, величина тока через реле / увеличится; оно еще сильнее подтянет Свой якорь и останется в нормальном потожении.

После устранения обрыва линии связи норм1льная работа блжировки восстанавлива.тся автоматически, как и в предыдуще 1 случае.

При обрыве одного провода без заземления контрольный (и блокировочный) ток будет протекать по одному проводу. Величина тока ли1пь несколько уменьшится соответственно увеличению сопротивления цепи. Реле рассчитаны и отрегулированы таким образом, что они работают в этом случае нормально.

При заземлении одного провода или обрыве с заземлением поведение блокировки будет различным в зависимости от величины сопротивления заземления. При появлении заземления на линии связи реле / на конца К шунтируется. Если сопротивление заземления будет велико, то ток на питающем конце А несколько увеличится, а на приемном уменьшится, но оба контрольных реле могут остаться в нормальном положении. При малом сопротивлении заземления ток через реле / на конце Б

может оказаться недостаточным для противодействия натяжению пружины и реле на этом конце замкнет верхние контакты, после чего придут в действие реле 6, 4, 5 к т. д.

Короткое замыкание между проводами линии связи не оказывает никакого влияния на работу блокировки. Контрольный и блокировочный ток передается по линии связи нормально, как и при отсутствии повреждения.

На фиг. 4, 5 и 6 показана система блокировки, предназначенная для защиты двухлиний с отпайками.При коротком замыкании на любой линии защита на одном из концов этой линии, успевшая сработать первой, должна одновременно с возбуждением выключающей катущки соответствующего масляника вызвать передачу команды по вспомогательным проводам на выключение двух других масляников этой же линии, не дожидаясь действия защиты на других концах.

Следовательно блокирозка должна действовать в этом случае на 6 масляников.и должна обладать способностью выбора соответствующих масляников каждой линии.

Нормально, при отсутствии короткого замыкания на высоковольтной линии и исправном состоянии линии связи контакты всех реле находятся в том положении, как это показано на фиг, 4.

Питание контрольной цепи происходит с подстанции /, .но оно может осуществляться с любой подстанции, причем минус батареи должен быть заземлен через сопротивление. Таким образом, все три контрольных реле нормально находятся под током и держат замкнутыми нижние контакты. При этом цепь приемных реле J разорвана на всех трех подстанциях. От контактов реле / латаются контрольные и сигнальные приборы, реагирующие на всякую неисправность линии связи.

При коротком замыкании на линии высокого напряжения все три контрольных ре 16 должны разомкнуть нижние контакты и замкчугь вэрхние чго достигается следующим образом. Контрольная цель на всех трех подстанциях (фиг. 4) проходит через верхние нормально замкнутые контакты каждого командного реле 2. Таким образом, если катущка любого командного реле будет возбуждена, то оно, притянув якорь, переключит свои контакты нз верхнего положения в нижнее и тем самым разорвет контрольную цепь на соответствующем конце. Если одно из командных реле сработает на питающей подстанции /, то очевидно, что все три контрольных реле в этом случае будут лишены то.ча и одновременно отпустят свои якори, замкнув при этом верхние контакты Если же какое-либо командное реле сработает на подстанции // или ///, то оно прервёт только цепь местного контрольного реле. Вторая ветвь контрольной цепи при этом не нарушается и контрольный ток может продолжать течь через два других реле. Однако и в этом случае достигается одновременное переключение контактов всех трех контрольных реле из нижнего положения в верхнее путем определенного подбора сопротивлений в контрольной цепи и регулировки контрольных реле.

При разрыве контрольной цепи контакты любого командного реле 2 на любой подстанции все три контрольных реле производят переключение с контрольной цепи на блокировочную, подготовляя путь для прохождения команды.

Для того, чтобы проследить действие блокировки при коротком замыканин, предположим, что повреждение произтщло на северной линии. При этом мгновенно должны замкнуться контакты 4 пусковых реле на всех трех подстанциях. В качестве пусковых реле могут быть использованы, например, реле понижения напряжения. Одновременно приходит в действие основная защита линий (восьмерочная, дистанционная или комбинированная).

Предположим, что первым успело замкнуть контакт и послать импульс на вык1ючающую катущку масляного выключателя реле северной линии на подстанцию //. При этом, одновременно с выключающей катушкой масляного выключателя возбуждается также катушка реле 2 северной линии на той же подсганции (все остальные командные реле остаются в покое).

Это реле, размыкая верхние и замыкая нижние контакты, разрывают цепь контрольного реле /. Вследствие этого, ток через реле / на питающей подстанции уменьшается вдвое и вслед за контрольным реле подстанции // замыкают верхние контакты также контрольные реле на двух других подстанциях.

Таким образом цепь для передачи команды подстанции // на подстанцию / и III похгловлена и блокировочный ток, посылаемый сработавшим командным реле, протекает , указанному на фиг. 5 стрелками.

В качество приемных реле применяются поляризованные реле, реагирующие на направление постоянного тока. Полярность этих реле в схеме выбрана таким образом, что при указанном на схеме направлении блокировочного тока реле 5 Севериной линии на подстанции / и /// замыкают свои контакты и вызывают выключение масляных выключателей, а реле соответствующие южной линии заклинивают. Как видно из схемы, на том конце, с которого посылается блокировочная команда, при переключении контактов сработавшего реле 2, цепь на поляризованное реле 3 разрывается, так как в работе этого реле на данной под станции нет надобности в виду того, что выключение здесь происходит от основной защиты.

На фиг. б представлен случай короткого замыкания на южной линии, причем первым возбуждено командное реле, соответствуюн1ее этой линии на подстанции. В этом случае блокировочный ток через приемные реле на подстанциях / и III течет в направлении, противоположном предыдущему. Реле 5, соответствующие южной линии на обеих подстанциях, замыкают свои контакты и вызывают выключение масляных выкл1О чателей, а реле северной линии заклинивают. Таким образом для селективного выбора масляных выилючателей используется различное направление блокировочного тока, командное реле, соответствующие северной линии, посылают ток одного направления, а командное южной линии-ток другого направления. Передача команды от реле 2 подстанции / или /// происходит- аналогичным образом. Каждое сработавшее

командное реле тотчас же прилипает, как и в предыдущей системе.

Одновременное действие командных реле, соответствующих одной и той же или двум различным линиям, не вызывает никаких осложнений.

Короткого замыкания на постоянном токе при одновременной работе командных реле различных линий не происходит в виду наличия в соответствующих цепях ограничивающих сопротивлений.

Полное время действия блокировки с момента возбуждения катушки командного реле (замыкание контакта реле основной за1циты) и до момента возбуждения выключающих катушек масляных выключателей на приемных концах составляет около 6-7 периодов.

При возникновении кратковременного замыкзния на землю на линии связи и одновременном коротком замыкании в сети, вызывающем действие пусковых реле (замыкание контактов 4), не исключена была бы возможность ложной работы блокировки. Поэтому на питающей подстанции, последовательно с сопротивлением, заземляющим минус- батареи, включена о бмотка максимального земляного реле 5. Эго обычное быстродействующее телефонное реле, отрегулированое на ток трогания 35 шА.

Нормально через это реле протекает ток 24 шА и при этом якорь его находится в отпущенном состоянии, т. е. замкнуты верхние контакты, через которые проходит цепь контрольного тока. В момент замыкания на землю на линии связи, когда величина тока через реле 5 достигает 35 шА, реле мгновенно притягивает якорь и прерывает питание контрольной цепи, после чего снова возвращается в нормальное положение, причем все контрольные реле отпускают свои якори и на всех подстанциях приходят в действие реле 5, 6, S,, 5. Через 10 сек. реле S., замыкает свои контакты, и если заземление на линии связи уже исчезло, то восстанавливается нормальное положение блокировки. Если же заземление длительное, то на питающей подстанции контрольное реле при замыкании контакта реле 2 притянет якорь и останется в таком положении, несмотря иа то, что одновременно с ним сработает снова и разорвет контрольную цепь

также земляное реле. В таком положении, с притянутыми якорями, оба реле остаются до тех пор, пока иа линии связи имеется земля.

Роль земляного реле сводитса к тому, чтобы в момент замыкания на землю на линии связи мгновенно прерывать контрольный ток с тем, чтобы реле Si (подстанции II, III) успели разорвать цепи на выключающие катушки масляных выключателей. Восстановление же блокировки при наличии длительной земли не представляет никакой опасности.

При обрыве обоих проводов линии связи без заземления или с заземлением в сторону питаемой по1станции//или /// контрольные реле отпускают якори, загораются красные лампы, миллиамперметры показывают нуль. Через 0.5 сек. реле времени 5, на всех трех подстанциях разрывают своими контактами цепи на выключающие катушки масляных выключателей. Через 10 сек. реле времени 52 замыкают контакты. При этом на подстанции // контрольное реле не вернется в нормальное положение, так как цепь остается разорванной. Через контрольные реле / на подстанциях / и /// при замыкании контактов реле 5 пройдет ток, равный приблизительно 13 тА Под дейсткием этого тока реле на подстанции /// притянет якорь и на этом конце восстановится нормальное положение блокировки. Для реле / (подстанция /), указанный токнедостаточен, так как нормально оно восстанавливается при токе, равном приблизительно 24 шА. Поэтому якорь этого реле остается в отпавшем состоянии, несмотря на то, что через его катушку все время будет протекать ток 13 шА. Если обрыв линии связи не будет устранен, то на подстанциях / и // замыкаются контакты биметаллических реле 8, получающих питание одновременно с реле Sz. При этом возбуждаются катушки вспомогательных реле 7, которые производят операции, уже описанные в предыдущей системе усвоения работы блокировки.

Как только обрыв линии связи будет устранен, тотчас же автоматически восстанавливается нормальное питание контрольной цепи и нормальное положение блокировки.

Предмет изобретения.

1.Устройство для защиты высоковольтной линии передачи от сверхтоков, состоящее из установленных на каждом конце защищаемой линии селективных реле защиты и управляемых ими реле блокировки, служащих для управления, через посредство щлейфа линии связи, блокировочной цепью, назначенной для передачи выключающего импульса с одного конца защищаемой линии на друюй, отличающееся тем, что, с целью использования блокировочной цепи как для протекания тока, контролирующего состояние этой цепи при нормальном режиме защищаемой линии, так и для передачи выключающего импульса селективных реле на любом из концов защищаемой линии, одна из двух параллельных ветвей блокировочной цепи, присоединенных к шлейфу линии связи, проведена через обмотки и нормально замкнутые контакты контрольных реле / и через контакты блокировочных реле 2, служащих для размыкания этой ветви при действии селективных реле, а вторая из ветвей проведена через обмотки выключающих поляризованных реле 3 через контакты вспомогательного блокировочного реле 2 на передающем сигнал конце липни и через дополнительные контакты ре.ле 7 на принимающем сигнал конце линии.

2.Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что, с целью использования устройства для защиты двойной линии с ответвлением от нее или без такового на каждом из концов линии имеются соответственно числу параллельных цепей два блокировочных реле2 и два выключающих реле 3, причем соответственные контакты реле 2 соединены последовательно, а обмотки реле 3 включены в одну цепь.

J/J

Tan. . Труд. |«к.