Устройство для защиты участка электрической сети от дуговых коротких замыканий Советский патент 1979 года по МПК H02H3/16 H02H3/38 

Устройство относится к электротехнике и предназначено для быстродействующей и селективной защиты от коротких замыканий участков электрической сети, включающих в себя линии электропередачи, сборные шины электрических станций и подстанций, силовые трансформаторы и другие электроустановки.

Известно устройство защиты с направленной высокочастотной блокировкой, в котором измеряют сопротивление петли короткого замыкания дистанционным органом и разрешают срабатывание защиты при отсутствии блокирующего„сигнала, подаваемого при направлении мощности от защищаемой линии к щинам противоположной подстанции 1. Однако данное устройство не обеспечивает достаточной надежности вследствие использования высокочастотного канала связи.

Также известно устройство для дистанционной защиты участков электрической сети, включающих в себя линии электропередачи, сборные шины, силовые трансформаторы и другие электроустановки, в котором

формируют рабочий сигнал, пропорциональный току короткого замыкания, и тормозной сигнал, пропорциональный остаточному напряжению петли короткого замыкания, сравнивают эти сигналы и, если рабочий сигнал превышает тормозной, отключают защищаемый участок электрической сети с выдержкой времени, соответствующей степени защиты 2.

Основными недостатками данного устройства являются низкие селективность и быстродействие, обусловленные тем, что изза влияния электрической дуги в месте короткого замыкания и погрешностей устройства защиты при дуговых коротких замыканиях в конце защищаемого первой ступенью защиты участка электрической сети, эта ступень отказывает в срабатывании и поврежденный участок отключается второй ступенью защиты с выдержкой времени. При

металлических коротких замыканиях в начале смежного участка электрической сети возможны излишние срабатывания первой ступени дистанционной защиты и неселективные отключения неповрежденного участка электрической сети. Указанные недостатки часто не позволяют использовать дистанционную защиту в качестве основной, что особенно нежелательно для линий электропередачи небольшой и средней протяженности, большей 10-15км, где использование продольной дифференциальной защиты с соединительными проводами и высокочастотной зашиты нецелесообразно из-за сложности и большой стоимости канала связи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для зашиты участка электрической сети, использующее для блокировки защиты в рабочих режимах линии высшие гармонические составляющие, содержащее датчик Тока, соединенный с пропускающими фильтрами, элементы формирования рабочего и тормозного сигналов, элемент сравнения и исполнительный элейент 3. Однако указанное устройство не обладает достаточной селективностью и быстродействием. Целью настоящего изобретения является повышение селективности и быстродействия защиты участков электрической сети от дуговых коротких замыканий. Указанная цель достигается тем, что в устройство для защиты участка электрической сети от дуговых коротких замыканий, содержащее на каждом конце участка датчик тока, соединенный с пропускающими фильтрами, к одному из которых подключен элемент формирования рабочего, а к другому тормозного сигнала, выходы которых подключены к элементу сравнения, соединенному с исполнительным элементом, на противоположном конце защищаемого участка в рассечку сети дополнительно введен з-аграждающии фильтр частоты рабочего сигнала данного комплекта защиты, а на ближнем конце в рассечку сети установлен заграждающий фильтр частоты рабочего сигнала противоположного комплекта Схема устройства защиты приведена на чертеже. Устройство содержит на противоположном конце защищаемого участка 1 электрической сети заграждающий фильтр 2, настроенный на частоту гармоники тока, из которой формируют рабочий сигнал защиты. В начале защищаемого участка сети установлен датчик тока 3, к которому присоединены пропускающий фильтр 4, настроенный на частоту рабочей гармоники тока, с блоком формирования рабочего сигнала 5 на выходе, и пропускающий фильтр 6, настроенный на частоту тормозной гармоники тока. с блоком формирования тормозного сигнала 7 на выходе. К блокам 5 и 7 присоединен блок сравнения сигналов 8 выход которого связан с цепью отключения выключателя 9. Фильтр 2 подавляет рабочую гармонику тока в линии электропередачи 1. Датчик тока 3 и фильтры 4 и 6 из тока линии электропередачи выделяют рабочую и тормозную гармоники, а блоки 5 и 7 формируют соответственно рабочий и тормозной сигналы, которые затем сравниваются в блоке 8. При срабатывании последнего подается сигнал на отключение выключателя 9. При внешнем дуговом коротком замыкании, например в точке К1, в токе защищаемого участка сети 1 от левого источника ЭДС посредством фильтра 2 подавляется рабочая гармоника тока, вследствие чего рабочий сигнал на выходе блока 5 практически отсутствует, блок 8 не срабатывает и сигнал на отключение выключателя 9 не подается. При внещнем дуговом коротком замыкании на участке сети, расположенном левее места установки защиты, например в точке К2, в первичном токе датчика 3 от правого источника ЭДС посредством фильт g подавляется рабочая гармоника тока. вследствие чего сигнал на отключение выключателя 9 не подается. При дуговом коротком замыкании на защищаемом участке сети, например в точке КЗ, в первичном токе датчика 3 рабочая гармоника не подавляется, рабочий сигнал на входе блока 8 превышает тормозной, вследствие чего подается сигнал на отключениГвыключателя э с воего защ ищаё участка сети 1. При качаниях в электрической системе форма уравнительного тока близка к синусоидальной и, кроме того, если и появятся высшие гармоники тока, то рабочая гармоника будет подавлена фильтром 2 и сигнал отключение выключателя 9 не подается. Соотношение коэффициентов передачи блоков фЪрмирования рабочего и тормозного Слгналов рассчитывается из условия селективного действия защиты с учетом соотношения амплитуд выбранных рабочей и тормозной гармоник тока при дуговых короткиХ замыканиях. Технико-экономическая эффективность предложения состоит в высоком быстродействии и абсолютной селективности защиты электрической сети от дуговых коротких - F.;.-cc,vun сс,„ и, чири,ки.. замыкании при отсутствии специального ка и между устройствами защиты, Установленными на всех концах защищае « участка сети, что невозможно при иепользовании известных способов защиты, Формула изобретения Устройство для sauiHTbi участка электрической сети от дуговых ко|)отких замыканий, содержащее на каждом конце участка датчик тока, соединенный с пропускающими фильтрами, к одному из которых подключен элемент формирования рабочего, а к другому тормозного сигнала, выходы которых подключены- к элементу сравнения, соединенному с исполнительным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности и быстродействия, на противоположном конце защищаемого участка в рассечку сети дополнительно введен заграждающий фильтр частоты рабочего сигнала данного комплекта защиты, а на ближнем конце в рассечку сети установлен заграждающий фильтр частоты рабочего сигнала противоположного комплекта защиты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Руководящие указания . по релейной защите, высокочастотная блокировка дистанционной и токовой направленной нулевой последовательности защит линий 110220 KB - Изд. «Энергия, 1975.

2.Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем -М., «Энергия, 1976.

3.Кума, К. Г. , Марквардт Г. Г., Пуныкин В. Н. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети -«Трансжелдориздат, 1960, глава VIII (прототип).

// К1 /