3. УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КЗ НА ПУНКТАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ И ПУНКТАХ АВР ЛИНИЙ С ДВУСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ

Категория: М.А. Шабад "Защита сетей агрокомплексов"

Рассматриваются варианты выполнения устройств ре­лейной защиты на секционирующих выключателях (пунк­тах автоматического секционирования и пунктах АВР- ВС!, ВС2, ВЛ на рис. 4) линий 10 кВ, через которые до­пускается прохождение мощности (тока) к. з. как в пря­мом, так и в обратном направлениях. При выборе типов устройств релейной защиты такие линии следует рассмат­ривать как линии с двусторонним питанием. Несмотря на то, что их одновременное питание от двух источников не допускается, линия может питаться либо с одной, либо с другой стороны (рис. 4).

Двухкомплектная максимальная токовая защита, один из комплектов которой выполнен в виде направленной мак­симальной токовой защиты [З]. Направленный комплект защиты должен срабатывать при междуфазных к. з. на участке линии между секционирующим и головным вы­ключателями в аварийном режиме питания линии от ре­зервного источника (рис. 4,6, в). Направленный комплект защиты должен работать с меньшими уставками по току и по времени, чем другой, ненаправленный. Выполнение на­правленного комплекта без выдержки времени недопусти­мо, так как при к. з. в трансформаторах 10 кВ, подклю-i ченных к линии на этом участке, надо дать небольшое вре мя для срабатывания плавких предохранителей, защищаю щих трансформаторы.

При выполнении схемы на переменном оперативном ti ке для дешунтирования ЭО выключателя ВС используют специальные промежуточные реле типа РП-341 [8], управление этими реле производится замыкающими ко) тактами реле тока ЗРТ, 4РТ и реле направления мощност 1РМ, 2РМ направленного комплекта защиты (рис. 15 Реле ЗРТ, 4РТ типа РТ-81 применяются для того, чтоб выполнить защиту с замедлением, но без установки рел времени; реле направления мощности-типа РБМ-171 они в дальнейшем будут заменяться полупроводниковым,! типа РМ-11.

Рис. 15. Схема цепей переменного тока (а) и вторичных цепей промежуточных (дешунтирующих) реле 1РП (2РП) типа РП-341 (б) макси­мальной токовой защиты на переменном оперативном токе с основ­ным-ненаправленным комплектом (реле 1РТ, 2РТ) и дополнительным - направленным комплектом (реле ЗРТ, 4РТ, 1РМ, 2РМ}

Э01, Э02 - электромагниты отключения выключателя В; ТН - трансформатор напряжения (для питания катушек напряжения реле направления мощности--1РМ, 2РМ); 1РУ, 2РУ-реле указательные основного и дополнительного комп­лектов

Основной комплект защиты - ненаправленный, может выполняться также на реле РТ-81 (реле 1РТ, 2РТ на рис. 15), но вместо них могут быть использованы реле прямого действия типа РТВ, если они предусмотрены в приводе выключателя.

Для рассмотренной схемы характерны известные недо­статки максимальных направленных защит: наличие «мерт­вой зоны», хотя и очень небольшой, при использовании со­временных чувствительных реле направления мощности;

необходимость в квалифицированном персонале для пра­вильного включения реле направления мощности. Кроме того, большие габариты реле РТ-80, РБМ-171 и других не позволяют разместить их в релейном отсеке КРУН.

Для устранения «мертвой зоны» применялась еще бо­лее сложная схема чувствительной направленной защиты, состоящая из реле РТ-85, РБМ-171, РП-341 и РТМ, вклю­ченных в фазы Л и С трансформаторов тока. В нормаль­ном режиме (рис. 4,а) реле направления мощности. ЬМ-171 находятся в сработавшем положении и чувстви­тельная защита выведена из действия.

Рис. 16. Схема двухкомплектной максимальной токовой защиты с ав­томатическим вводом в действие чувствительного комплекта (реле ЗРТл 4РТ) при исчезновении напряжения на пункте автоматического секщ онирования: а-цепи переменного тока; б-вторичные цепи промеж^ точного (дешунтирующего) реле РП типа РП-341; в-цепи псрсменш го напряжения (шинки управления ШУ питаются от трансформатор( напряжения ТН1 или ТН2)

1РТ, 2РТ- максимальные реле тока прямого действия типа РТВ; ЗРТ. 4РТ максимальные реле тока типа РТ-81 (чувствительного комплекта); УПЗС - ус ройство переключения защит; ВС - секционирующий выключатель 10 кВ

После срабатывания АВР (рис. 4,6, в) положение РБМ-171 изменяется и помощью промежуточного реле РП-341 вводится в деист вие реле РТ-85. При к. з. реле РТ-85 срабатывает и де шунтирует соответствующий электромагнит отключены;

или реле РТМ. Для размещения этих реле делалась спе­циальная надстройка ячейки К.РУН.

Двухкомплектная максимальная токовая защита с ав тематическим вводом в действие чувствительного комплек та при исчезновении напряжения (в бестоковую паузу пе ред срабатыванием устройства сетевого АВР). Чувстви тельный комплект (реле ЗРТ, 4РТ на рис. 16) может управ лять работой реле РП, которое дешунтирует ЭО выключателя ВС, только в тех случаях, когда замкнут замыкающи! контакт 16-17 устройства переключения защит тип УПЗС.

Полупроводниковое устройство УПЗС [4] состоит ' двух реле времени 1РВ и 2РВ с пределами регулирования:

выдержки времени от 8 до 80 с. При исчезновении и, снижении значения контролируемого напряжения ниже О номинального (после отключения головного выключатель ВГ на рис. 4) запускаются оба реле времени, причем реле B замыкает контакт 16-17 и вводит в действие чувст­вительный комплект защиты за 2-3 с до того, как должно „работать устройство сетевого АВР. Если произошло успешное АВР, включился выключатель ВА (рис. 4) и на линии, и на пункте секционирования восстановилось на­пряжение, то реле 1РВ остается в этом положении и чувст­вительный комплект защиты введен в действие. Если АВР не произошло и напряжение на линии не восстановилось, замыкаются контакты второго реле времени 2РВ и прину­дительно возвращают реле времени 1РВ в исходное поло­жение, при котором контакт 16-17 разомкнут. Время за­мыкания контактов реле 2РВ выбирается на несколько се­кунд большим времени срабатывания сетевого устройства АВР.

Способность реле 2РВ возвращать реле 1РВ в исходное положение может быть использована для автоматического вывода из работы чувствительного комплекта защиты при восстановлении нормальной схемы сети 10 кВ, причем без выезда оперативного персонала на пункт секционирования. Правда, для этого необходимо произвести погашение по­требителей на время, равное времени срабатывания реле 2РВ (не более 1 мин). Погашение производится путем от­ключения выключателя ВА на пункте АВР (рис. 4). Через одну минуту по команде, переданной по радио или телефо­ну, другой дежурный персонал включает головной выклю­чатель линии ВГ1, ВГ2 на питающей подстанции А или Б ' соответственно. Во время этой бестоковой паузы реле 2РВ с уставкой на замыкание контактов около 40 с успевает возвратить в исходное положение реле 1РВ, которое выве­дет из работы чувствительный комплект защиты.

Основной комплект защиты (реле 1РТ, 2РТ на рис. 16) постоянно введен в работу. Наиболее просто он выполня­ется с помощью реле прямого действия типа РТВ. Для чув­ствительного комплекта используются индукционные реле типа РТ-81 для создания выдержки времени, но без при­менения реле времени. С помощью устройства УПЗС мож­но также выполнить делительную защиту минимального напряжения (аналогичную ДМЗ на рис. 4) и пусковой ор­ган минимального напряжения устройства АВР (§ 5).

Двухкомплектная максимальная токовая защита с ав­томатическим вводом в действие чувствительного комплек­та при изменении направления мощности. На рис. 17 при­веден вариант схемы, выполненной в К.РУН типа К-102, «предназначенном для пункта секционирования линии с Двухсторонним питанием (на схеме показаны только цепи защиты, положение контактов соответствует отключенньп напряжению и току). В нормальном режиме направлени. мощности нагрузки или к. з. реле направления мощности РМ типа РБМ-171 или РМ-11 находится в сработавшем состоянии, его замыкающий контакт замкнут, реле-повтори тель РП типа РП-25 или РП-16 также находится в срабо тавшем состоянии и его размыкающий контакт в цепи вво да чувствительного комплекта разомкнут. Во время бесто ковой паузы перед действием сетевого устройства АВР на| пункте секционирования исчезают напряжение и ток, за-| мыкающий контакт реле РМ размыкается, с катушки рел РП снимается напряжение, его размыкающий контакт з мыкается и вводит в работу чувствительный комплект защиты (рис. 17,в). В режиме, создавшемся после успешн го АВР, направление мощности изменяется на 180°, зам кающий контакт реле РБМ-171 размыкается, что таю приводит к вводу в действие чувствительного комплекта защиты.

Рис. 17. Схема двухкомплектной максимальной токовой защиты с ав тематическим вводом чувствительного комплекта (реле ЗРТ, 4РТ) npi изменении направления мощности: а, б-цепи переменного тока и щ пряжения; в-цепи выпрямленного оперативного тока

БПТ, БПН - выпрямительные блоки тока и напряжения; 1РТ, 2РТ - реле ток типа РТ-81 основного комплекта защиты; ЗРТ, 4РТ - реле тока типа РТ-40 чу1 ствительного комплекта защиты; РМ - реле мощности; РВ - реле времени тип ЭВ-215; РП - реле промежуточное; ПТН - промежуточные трансформаторы напряжения; ВКВ - вспомогательные контакты секционирующего выключателя ВС ЭО - электромагнит отключения этого выключателя

Основной комплект защиты выполнен на реле 1РТ, 2Р типа РТ-81, чувствительный - ЗРТ, 4РТ типа РТ-40; реле времени РВ переменного напряжения типа ЭВ-225 (будет заменяться полупроводниковым реле типа рВ-03). Реле времени этих типов срабатывают мгновенно ппи подаче напряжения на катушку реле, а при снятии напряжения замыкают свои размыкающие контакты с задан­ной выдержкой времени [8J. Снятие напряжения с катущки реле РВ в рассматриваемой схеме осуществляется при срабатывании и размыкании размыкающих контактов лю­бого из реле-ЗРТ или 4РТ.

Известным недостатком этой схемы максимальной то­ковой защиты является возможность замыкания размыка­ющего контакта РВ при неисправностях в цепях напряже­ния. В таких случаях максимальная токовая защита пре­вращается в неселективную токовую отсечку без выдержки времени. К недостаткам рассмотренной схемы (рис. 17) следует отнести и возможность возврата реле РП по этой же причине, а также при глубоком снижении напряжения при трехфазном к. з. за пунктом АВР (за выключателем ВА на рис. 4,6, в). При этом излишне введется в действие чувствительный комплект защиты секционирующего вы¹-ключателя ВС, который настроен неселективно по отноше­нию к защите на выключателе ВА пункта АВР, и подейст­вует на отключение ВС до того, как отключится ВА, т. ё. неселективно. Такое же неселективное действие может про­изойти и при двухфазном к. з. между фазами В и С. Реле мощности РМ, включенное на ток фазы А, может не «сра­ботать, если ток нагрузки в этой фазе окажется недоста­точным. Недостатком является и применение в КРУН типа К-102 реле направления мощности, поскольку техническое обслуживание защиты в этих устройствах можно произво­дить только при снятом напряжении, а следовательно, не­возможно произвести проверку правильности включения реле мощности рабочим током (фазировку) традиционны­ми методами.

Устройство максимальной направленной токовой защи­ты двустороннего действия типа ЛТЗ. Устройство предна­значено для защиты секционированных линий 6-20 кВ с двухсторонним питанием и может устанавливаться на пунктах секционирования в КРУН. Наименование «на­правленная» дано защите ЛТЗ не совсем правильно, по­скольку орган направления мощности используется в ней Для изменения настройки максимальной токовой защиты по току и по времени в зависимости от направления мощ­ности в защищаемой линии. При питании линии от своего, рабочего, источника А (рис. 18,6) орган направления мощности

Рис. 18. Карта селективности (а) с изменяющимися защитными характеристиками 1 и 2 защиты ЛТЗ в зависимости от направления мощности (тока) при питании сети 10 кВ от источника А (б) или Б (б)

3-характеристика максимальной токовой защиты на реле РТВ или РТ-80; В ВС, ДЛ - выключатели 10 кВ головной, секционирующий и пункта АВР

находится в сработавшем положении. При этом устройство ЛТЗ имеет более высокие уставки по току и ш времени срабатывания, чем у защиты на выключателе Я/ пункта АВР (характеристики / и 3, соответственно, на рис 18,а). При к. з. в точке К1 такая настройка обеспечивает селективную работу этих защит. При изменении режим. работы сети и питании от резервного источника Б (рис 18,в) орган направления мощности не срабатывает. Пр1 этом устройство ЛТЗ автоматически переключается Hi меньшие уставки по току и по времени срабатывания (характеристика 2 на рис. 18,а) и при к. з. в точке К2 защит;

ЛТЗ сработает раньше, чем защита на ВА (характеристика 3). Устройство ЛТЗ выполнено на элементах радио электроники, имеет ряд достоинств: отсутствие «мертвой зоны (по сравнению с направленной максимальной токовой защитой), зависимые от тока характеристики, возможность ускорения действия защиты при близких к. з., сопровождающихся настолько глубоким снижением напряжения, что орган направления мощности не может оставаться в сработавшем положении (в этом случае вводится в работу ускоренная ступень защиты). Однако для существенных недостатков препятствует его использованию в КРУП пунктов секционирования, и в особенности такого типа, как К-102, где техническое обслуживание защит до пускается только при снятом напряжении. В таких условиях невозможно произвести проверку правильности включения органа направления мощности рабочим током (это недостаток относится ко всем направленным защита устанавливаемым в устройствах К-102). Схема сигнализации в ЛТЗ выполнена таким образом, ито после действия защиты дежурный персонал должен подняться на площадку, где установлен К-102 (приняв не­обходимые меры безопасности), открыть крышки устройств и нажатием кнопок включить сигнальные лампы ЛТЗ, а затем произвести возврат схемы сигнализации. Такие опе­рации требуют больших затрат времени.

Выявлены и другие недостатки схемы и характеристик устройства ЛТЗ:

орган направления мощности включен на ток только одной фазы С и при к. з. между фазами А и В (в точке /</ на рис. 18,6) может не сработать, если ток нагрузки в фазе С окажется недостаточным; при несрабатывании органа направления мощности устройство ЛТЗ имеет уставки, соответствующие характеристике 2 (рис. 18,а), т. е. неселективные по отношению к характеристике 3 за­щиты ВА;

при неисправностях в цепях напряжения устройство ЛТЗ может неселективно срабатывать с независимой от тока выдержкой времени при обоих направлениях мощ­ности к. з.;

зависимые от тока характеристики времени срабаты­вания защиты (кривые / и 2 на рис. 18,а) имеют большой разброс по току и по времени; не все сочетания приведен­ных в заводской информации характеристик можно вы­полнить в действительности;

конструкция ЛТЗ выполнена таким образом, что для проведения первого внутреннего осмотра и включения про­межуточного трансформатора в соответствии с номиналь­ным напряжением питания оперативных цепей необходимо снимать заводские пломбы.

Таким образом, из рассмотренных устройств, предна­значенных для автоматического ввода в действие более чувствительного и быстродействующего комплекта макси­мальной токовой защиты при изменении режима питания сети (рис. 4), наиболее простым по выполнению и обслу­живанию является устройство типа УПЗС.

Дистанционная защита в комплектном устройстве КРЗА-С. Как уже отмечалось, эта дистанционная защита имеет линейно зависимую от значения сопротивления ха­рактеристику времени срабатывания, что обеспечивает се­лективную работу защиты на пунктах секционирования линии 10 кВ с двухсторонним питанием (рис. 5). Кроме дистанционной защиты, в состав   устройства РЗА-С входят блок двукратного АПВ (аналогичный уст -

Рис. 19. Защитная характеристика /==f(z) дистанционной защит для линий 10 кВ типа КРЗД или ДЗ-10;

ройству АПВ-2П) блок питания электромагнита oтключения выключателя. Устройство КРЗА-С выполнено в двух корпусах и по габа­ритам может быть размеще-1 но в КРУН любого типа. ,;

Блок полупроводниковой дистанционной защиты устройства КРЗА-С выполнен на основе схемы сравнения абсолютных значений напряжений, пропорциональных току и напряжению линии. К схеме сравнения подключены два реагирующих органа: пусковой мгновенного действия и из­мерительный.

Дистанционная защита в КРЗА-С выполнена двухступенчатой. Первая ступень - дистанционная отсечка, рабо­тающая практически без замедления при всех видах к. з. в ее зоне действия (рис. 19). Зона действия от­сечки определяется сопротивлением срабатывания, значение которого может быть отрегулировано при налад­ке защиты в пределах до 0,4. Сопротивление определяет конец зоны действия ди­станционной защиты. Время срабатывания дистанционно! защиты плавно возрастает пропорционально увеличение значения сопротивления на зажимах устройства. При к.з. в начале зоны защита срабатывает за время ОД-0,2 Уставка защиты по времени действия ty.y при сопротивле­нии на зажимах реле г=0,9густ (т. е. почти в самом конце зоны действия, рис. 19) может быть отрегулирована в пределах 1,2-5 с. Отношение /к.з к сопротивлению срабаты вания густ называется коэффициентом наклона характеристики срабатывания защиты.                      

Выбор уставок двухступенчатой дистанционной защи­ты в КРЗА-С заключается в определении сопротивлений срабатывания для ступеней: первой и второй зон действия защиты без выдержки и с выдержкой врем ни (рис. 19); в выборе времени срабатывания защиты конце ее зоны действия /к.з и коэффициента наклона характеристики срабатывания защиты. При этом характеру

тика дистанционной защиты t=f{z) должна быть согла­сована с характеристиками последующих и предыдущих щит, причем в обоих режимах работы сети. Наиболее

- дето это осуществляется при установке на всех выклю­чателях сети 10 кВ с автоматическим резервированием

(оис. 4) однотипных дистанционных защит (рис. 5). Од­нако в реальных условиях при выборе уставок дистанци­онных защит приходится согласовывать разнородные ха­рактеристики, например характеристику дистанционной зашиты t==f(z) (рис. 19) с времятоковыми характеристи­ками ^==fW плавких предохранителей, реле РТВ, РТ-80 и т. Д. Расчеты усложняются и занимают много вре­мени. Как и все дистанционные защиты, устройство КРЗА-С

имеет ряд преимуществ по сравнению с максимальными токовыми защитами: более высокую чувствительность, стабильность зон действия, часто меньшее время срабаты­вания. Кроме того, характеристика срабатывания КРЗА-С обеспечивает селективность действия дистанционных за­щит, установленных на пунктах секционирования линий 10 кВ с двухсторонним питанием в обоих режимах работы сети (рис. 5), причем с помощью одного комплекта защи­ты и без переключений в цепях защиты. Это также следует отметить как преимущество КРЗА-С по сравнению с рассмотренными выше устройствами и схемами защит пунктов секционирования линий с двухсторонним, пита­нием.

Наряду с этим, как и все дистанционные реле (мини­мальные реле сопротивления), устройство КРЗА-С может немедленно излишне сработать на отключение при повреж­дении цепей напряжения. Для устранения этого недостат­ка можно дополнительно установить пусковые максималь­ные реле тока. Это повышает надежность несрабатывания защиты при неисправностях в цепях напряжения, но со­кращает зону ее действия, поскольку чувствительность за­щиты теперь будет определяться пусковыми реле тока.

Как и все полупроводниковые устройства, КРЗА-С име­ет встроенные органы контроля работоспособности блоков. Однако, как уже отмечалось, проведение контроля невоз­можно в таких КРУН, как К-102, обслуживание защит в которых может производиться только при полном снятии напряжения.

Устройство КРЗА-С разработано Украинским отделе­нием: «Сельэнергопроекта», выпускается объединением Союзэнергоавтоматика Минэнерго СССР. Описание устройства приведено в работе [4] и в информации завода изготовителя, условия и примеры выбора уставок в работе [5].

Защита на пунктах сетевого АВР.

В ряде случаев на пункте АВР (выключатель ВА на рис. 4) достаточно установить один комплект максимально токовой защиты параметры срабатывания которого можно подобрать таким образом, что они будут обеспечивать селективность < защитами как одного, так и другого секционирующего выключателя ВС1 и ВС2. В некоторых типовых КРУ, напри мер К-102, в ячейке пункта АВР предусмотрено два комплекта максимальных токовых защит, для которых могу быть выбраны разные уставки по току и времени срабатывания.

Ввод в действие того или другого комплекта осуществляется автоматически теми же пусковыми органами схемы АВР, которые определяют, с какой стороны исчезло напряжение, и дают команду на включение ВА.

Если на пунктах автоматического секционировали! (ВС1 и ВС2 на рис. 4) устанавливаются дистанционны защиты, например устройства типа КРЗА-С, то целесообразно и на пункте АВР установить это же устройств (рис. 5).