Опыт эксплуатации УРОВ - Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) в сетях 110—220 кВ

7. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Практика эксплуатации, анализ неправильных случаев, оценка поведения УРОВ в различных режимах и конкретных ситуациях позволили выявить ряд его особенностей и недостатков. Некоторые мероприятия по изменению схемы, отдельных ее узлов, методики выбора уставок и режимов, разработанные или примененные в энергосистемах, на опыт которых опирается автор, повысили надежность работы УРОВ. Отдельные из приведенных ниже предложений достаточно просты, и их внедрение не составляет значительного труда, другие требуют определенных затрат, их выполнение не всегда целесообразно и может быть рекомендовано только при выполнении работ по реконструкции подстанции, замене УРОВ с монтажом панелей по месту и т.д.

1. УРОВ с контролирующим сигналом по напряжению, как отмечалось выше, имеет значительное количество недостатков, чувствительность его во многих случаях недостаточна, поэтому в энергосистеме принимаются меры по замене всех находящихся в эксплуатации рассматриваемых схем на современные. Однако такая работа в условиях эксплуатации требует значительных трудовых затрат и большого количества кабеля. Поэтому как временное решение целесообразно ввести . в схему дополнительные органы Для повышения чувствительности при повреждениях за трансформаторами или на линиях. Для этого к трансформаторам напряжения с противоположных по отношению к рассматриваемым шинам сторон силовых трансформаторов подключаются дополнительные реле напряжения РНФ-1М, РНН-57 и РН-54/160 по схеме рис. 10, б. Если реле включаются на трансформаторы напряжения (ТН) сети 6-35 кВ, работающей с изолированной нейтралью, реле РНН-57, обычно подключаемое на цепи разомкнутого треугольника, в схему не вводится. В сетях 6-10 кВ, где во многих случаях имеется ТН между силовым трансформатором и выключателем, реле напряжения целесообразно включать на цепи этого ТН. Для трехобмоточных силовых трансформаторов можно ограничиться установкой дополнительных реле только с одной из противоположных сторон при обеспечении чувствительности этих реле хотя бы при неполнофазных КЗ за трансформатором, отдавая предпочтение подключению реле к ТН 6—10 кВ. Уставки реле выбираются аналогично выбору уставок основных реле схемы УРОВ. Контакты дополнительных реле РН-54 через дополнительные накладки включаются параллельно размыкающему контакту KV24 и накладке SX45 (см. рис. 10, г). Для повышения чувствительности УРОВ при отказе выключателя линии в режимах КЗ на землю размыкающий контакт токового реле РТ-40 третьей или четвертой ступени защиты линии включается последовательно с обмоткой реле напряжения KV24 или KV25 (см. рис. 10, б). Выбор уставки токового реле третьей или четвертой ступени определяется требуемой чувствительностью в конце данной линии или в зоне резервирования. Целесообразно использовать контакт реле наиболее чувствительной ступени защиты. Если чувствительность реле УРОВ не обеспечивается при повреждениях в конце нескольких линий, то включаются последовательно размыкающие контакты токовых реле защит нескольких линий. Возможно повышение чувствительности такой схемы УРОВ при междуфазных КЗ путем включения дополнительно двух токовых реле на присоединение, включенных на токи двух фаз с уставками, отстроенными от токов нагрузки.
Очевидно, что включение дополнительных токовых реле усложняет схему и снижает надежность УРОВ на несрабатывание.

2. Во многих случаях для выходных реле защит используются реле серии РП-251, РП-258. Эти реле применяются для того, чтобы обеспечить время срабатывания 0,07—0,1 с. Для удовлетворения этого условия на реле РП-251 устанавливаются медные гильзы, а на РП-258 — короткозамкнутые обмотки. Вместе с тем выдержка времени на возврат этих реле не регламентируется, но в зависимости от зазора между клапаном и сердечником в сработанном состоянии может достигать 0,5-1 с. В этом случае время возврата защиты резко возрастает и уже не может быть качеством, обеспечивающим несрабатывание УРОВ при нормальном отключении выключателя после КЗ и работы защиты. Поэтому предприятиям предложено при проверке выходных реле типа РП-251 и РП-258 одновременно с проверкой времени срабатывания проверять его время возврата. Это время должно быть не более 0,1 с. Такая проверка и при необходимости настройка не вызывают затруднений.
Еще более правильным (но и более сложным) является следующее решение. Параллельно обмотке выходного реле РП-250 включается обмотка реле РП-23. В цепи пуска УРОВ замыкающие контакты обоих реле включаются последовательно. Замыкание цепи происходит после срабатывания обоих реле и одновременно с образованием цепи на отключение выключателя контактами реле РП-250. Размыкание цепи произойдет после возврата реагирующих органов защиты и отпадания якоря реле РП-23. Соответственно может быть уменьшено и время работы УРОВ.

3. Длительный допустимый ток реле РНТ-560 и ДЗТ-10 составляет 10 А (применительно к обмоткам, предназначенным для работы в цепях одноамперных ТТ допустимый ток может быть и меньше двукратного номинального и каждый раз должен проверяться на соответствие рабочему току). Столь большое значение длительного тока объясняется тем, что реле включается в цепи дифференциальной защиты трансформаторов, где ТТ соединены в треугольник и где при номинальном токе, протекающем по ТТ, ток в реле равен 5у/3 = 8,6 А. При реальных длительных перегрузках силовых трансформаторов ток в реле может приближаться к 10 А. Вместе с тем в те же цепи (см. рис. 8, б; 10, в) включаются токовые реле для схемы УРОВ РТ-40/Р, длительно допустимый ток которых в соответствии с техническими данными составляет всего лишь 1,1 номинального значения или 5,5 А для реле с номинальным током 5 А. Такое положение приводит к необходимости завышать коэффициенты трансформации трансформаторов тока с тем, чтобы ток в реле РТ-40/Р при номинальной нагрузке и реальных длительных перегрузках .силовых трансформаторов не превышал допустимого для реле тока в 5,5 А. В ряде случаев необходимость выполнения указанного требования вызывает неоправданные трудности. Заводу-изготовителю необходимо при последующих переработках реле его длительно допустимый ток повысить до двукратного от номинального.

4. Отмечен случай отказа в срабатывании контроля исправности схемы УРОВ по рис. 6. После замыкания контакта реле КТ4 начинает работать реле KL36. Естественно, что вначале размыкается контакт KL36.2, а только потом замыкается контакт KL36.1. При размыкании KL36.2 обесточивается обмотка КТ4 и, если разница времен в замыкании KL36.1 и размыкании KL36.2 будет больше времени размыкания контакта КТ4, срабатывания и самоудерживания реле KL36 не произойдет. Набор выдержки времени КТ4 начнется повторно. Схема сигнализации будет запускаться многократно, однако УРОВ останется введенным в работу. Для устранения дефекта целесообразно параллельно обмотке КТ4 включить искрогасительный контур, состоящий из двух последовательно включенных диодов типа Д226 (вместо активно-емкостного контура или варистора). При этом выдержка времени на размыкание контакта КТ4 достигает 0,1—0,13 с и, таким образом, устраняется возможность проявления дефекта.

5. В соответствии с типовыми решениями запрет АПВ шин после работы УРОВ выполняется, если причинами работы УРОВ были повреждение трансформатора, действие его защит и отказ выключателя. Несложно реконструировать схему таким образом, чтобы запрет АПВ шин выполнялся при действии УРОВ по любой причине. Так, в современной типовой схеме для двойной системы шин с фиксированным присоединением элементов достаточно зашунтировать контакты реле KL1.2 и KL4.2 (см. рис. 6, б) в целях обеспечения запрета АПВ после работы УРОВ при отказе не только выключателя трансформатора, но и выключателя линии. Известны несколько более сложные переделки, обеспечивающие запрет АПВ при работе УРОВ во всех режимах. Однако типовые схемы предусматривают запрет АПВ шин только при работе защит трансформаторов и нет официальных рекомендаций по запрету АПВ шин при работе УРОВ при любом отказе выключателя. Вместе с тем ряд энергосистем применяет такие решения с учетом следующего:
а) причиной отказа выключателя может быть не только неисправность привода или цепей отключения, но и повреждение выключателя, неудовлетворительная работа силовых контактов, когда повторное выключение на неустранившееся повреждение может повлечь серьезные разрушения;
б) неуспешное АПВ шин после включения одной из линий и отказа линейного выключателя поврежденной линии и работы УРОВ приводит к нерасчетному режиму работы защиты, когда ток КЗ определяется только энергосистемой с одним питающим присоединением. В таком минимальном режиме может отказать как основная защита поврежденной линии, так и ее резервная защита, при этом, естественно, не будет работать и УРОВ. Могут отказать по чувствительности или току точной работы первые ступени защиты, и повреждение будет отключаться последними ступенями защит с большими выдержками времени; В случае отказа из-за недостаточной чувствительности защит поврежденной линии и отсутствия дальнего резервирования по линии, включаемой от АПВ, возможно образование длительно неотключаемого КЗ с тяжелыми последствиями. Кроме того, в таком режиме токи в поврежденной и питающей линиях равны, при достаточной чувствительности возможно нарушение селективности защит рассматриваемых линий и, как следствие, отключение включившейся от АПВ шин линии с противоположной стороны с отключением подключенных к ней отпаечных подстанций;
в) при неполнофазном отказе выключателя после успешного АПВ шин создается неполнофазный режим с соответствующими последствиями. Запрет АПВ в схеме ДЗШ при этом работать не будет.
Из сказанного следует, что в тех случаях, когда АПВ шин при отказе линейного выключателя разрешается, необходимо проверять поведение защит в рассмотренных режимах.

6. При внедрении УРОВ на подстанциях с трансформаторами, имеющими одностороннее питание, встает вопрос о целесообразности ввода в работу цепей пуска УРОВ при КЗ на шинах и отказе в отключении выключателя трансформатора со стороны питания. Казалось бы, что необходимости в этой цепи нет, однако признано целесообразным сохранить ее в работе, поскольку никогда не исключена возможность параллельной работы по стороне низшего напряжения в распределительной сети данной подстанции, включая сети более низкой ступени напряжения. Контроль за недопустимостью параллельной работы практически невозможен. В этом случае сохранение рассматриваемой цепи пуска УРОВ обеспечивает его срабатывание и отключение источника питания со стороны низшего или среднего напряжения трансформатора.

7. Известно, что современные схемы поперечных дифференциальных защит [14] построены таким образом, что при отключении первой линии автоматически разрывается только цепь обмотки реле, при срабатывании которого отключается вторая линия. Таким образом, при внешних КЗ может излишне срабатывать выходное реле защиты, действующее на отключение первой линии и на пуск УРОВ. Несрабатывание УРОВ в этом случае определяется только за счет разомкнутых контактов обесточенных токовых реле этой линии. Аналогично при срабатывании суммарных защит параллельных линий, подключенных к разным системам шин данной подстанции, с отказом выключателя одной из линий несрабатывание УРОВ на отключение второй системы шин также зависит от надежного возврата токовых реле второй линии.

Снижение надежности на несрабатывание в рассмотренных случаях привело к тому, что в некоторых энергосистемах пуск УРОВ от суммарных защит линий, подключенных к разным системам шин, а также от поперечных дифференциальных защит не выполняется. Представляется, что такое решение нельзя признать правильным. Для повышения надежности работы УРОВ с вышеперечисленными защитами целесообразно последовательно с контактом этой защиты, действующей на пуск УРОВ, включать контакт дополнительного токового реле РТ-40/Р. По токовым цепям дополнительное реле включается на ТТ соответствующей ВЛ, не использовавшиеся на подключение двух токовых реле согласно типовым схемам.

8. Рассмотрим еще раз действие УРОВ при КЗ на шинах и отказе ШСВ на примере схемы рис. 6. Кроме контактов защиты шин, токовых реле контроля тока и размыкающего контакта реле положения ВКЛЮЧЕНО при работе УРОВ (КЗ на первой системе шин) действуют еще обмотка реле времени КТ2, его контакты КТ2.2, обмотка реле KL8 и его контакты KL8.1 и KL8.2, обмотка реле KL25 и контакт реле KL25.1, т.е. работают три реле и пять контактов. Для образования необходимых цепей требуется использовать кабельные связи для ввода в схему УРОВ контактов токовых реле и реле положения ВКЛЮЧЕНО ШСВ, а также воздействие УРОВ на защиту шин - итого четыре жилы кабеля.

Рис. 15. УРОВ шиносоединительного выключателя

Предлагается реконструировать схему следующим образом. Реле KL8 и выходные цепи действия на ДЗШ, связанные с участием контакта KL8.2, из схемы УРОВ исключаются. Не вводятся в схему контакты реле КА и KQC ШСВ. При этом учитывается (это отмечалось ранее), что защиты ШСВ, как правило, нормально не введены и на пуск УРОВ не действуют. На панели защиты шин монтируются дополнительное реле времени КТД0$ (рис. 15) и указательное реле УСЯдод. При сочетании условий срабатывания контактов выходных реле ДЗШ первой или второй системы шин при наличии тока через ШСВ и команды на отключение ШСВ (замкнут контакт реле KQC) срабатывает реле АТдоб, через заданное время действия УРОВ срабатывает указательное реле КНцоб (РАБОТА УРОВ ШСВ) и реле нарушения фиксации в схеме ДЗШ, что при условии срабатывания в исходном режиме ДЗШ с действием на отключение одной из систем шин приведет к срабатыванию выходных реле ДЗШ, отключающих и вторую систему шин. Обратим внимание, что при рассматриваемом действии УРОВ требуется работа только одного реле времени, одного промежуточного реле и всего двух контактов. Для создания схемы требуется всего две жилы кабеля для вывода цепей ШСВ на панель ДЗШ. Более того, при таком построении схемы можно исключить контакт реле положения ВКЛЮЧЕНО. Даже при ложном образовании цепи на срабатывание реле АТДОб отключения потребителей не произойдет, а вызванное при этом срабатывание реле нарушения фиксации схемы ДЗШ не представляет опасности. Исключение части цепей в основной схеме УРОВ повышает ее надежность, упрощает ее логическую схему, облегчает опробование схемы.

9. Для УРОВ схемы с двойной системой шин и фиксированным подключением присоединений (см., например, рис. 6) цепи пуска УРОВ от трансформаторов отличаются от цепей пуска при повреждении линий. В цепях пуска УРОВ от каждого из трансформаторов устанавливается отдельное промежуточное реле {KL1 для 77 и KL2 для Т2). При повреждении на шинах и отказе выключателя трансформатора УРОВ действует на выходные реле трансформатора и отключает его с противоположных по отношению к поврежденным шинам сторон. При этом в схеме УРОВ кроме контактов реле контроля тока и реле положения ВКЛЮЧЕНО выключателя работают одно реле времени, два промежуточных реле и пять контактов. В рассматриваемых цепях используются четыре кабельные жилы - две для ввода в схему УРОВ контактов реле тока и реле KQC и две для образования выходной цепи воздействия УРОВ на выходные реле трансформатрра. При работе трансформатора через обходной выключатель количество реле и контактов, принимающих участие в работе УРОВ, увеличивается.

Предлагается выполнить следующую реконструкцию. Цепи пуска УРОВ при повреждении в трансформаторе выполняются так же, как и для линий, без установки отдельных промежуточных реле для каждого трансформатора. Выходные цепи УРОВ, действующие на выходные реле трансформаторов, из действия выводятся. При этом схема УРОВ упрощается, уменьшается число выходных цепей, действие УРОВ при повреждении на линии или в трансформаторе становится одинаковым.

Для отключения трансформатора при повреждении на шинах и отказе выключателя выполняется одна из следующих схем:
а) при наличии в защитах трансформатора цепи оперативного ускорения резервных защит при выводе защиты шин (рис. 16, а), действующих на выходные реле с временем 0,5 с, параллельно нормально отключенной накладке SX включается контакт выходного реле ДЗШ от соответствующей системы шин (KL — контакт реле защиты трансформатора) ;

Рис. 16. УРОВ трансформаторов при КЗ на шинах:
KL - контакт повторителя пусковых органов резервных защит

Рис. 17. Дополнение к ДЗШ, обеспечивающее функции резервирования при КЗ на шинах и отказе выключателя линии

б) при отсутствии цепей оперативного ускорения монтируется цепь ускоренного отключения трансформатора с временем 0,5 с при действии ДЗШ (рис. 16, б). В обоих рассмотренных случаях количество действующих реле и контактов резко уменьшается, правда, в схеме защиты шин приходится выполнять дополнительные цепи;
в) при установке на подстанции двухобмоточных трансформаторов с двухсторонним питанием при работе ДЗШ выполняется воздействие на отключение обоих выключателей трансформатора, в этом случае с отказом выключателя можно не считаться.
10. При выполнении реконструкции схемы по двум предыдущим предложениям целесообразно "освободить" УРОВ еще от одной функции - останова ВЧ передатчиков защит ДФЗ-201 линий при КЗ на шинах. Для этой цели выполняются соответствующие цепи в схеме защиты шин (рис. 17). При этом из схемы УРОВ могут быть исключены контакты защиты шин, реле времени, ряд выходных реле. Основная схема УРОВ при этом еще более упрощается.