|
Страница 4 из 16
2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УРОВ
Схемы УРОВ стали широко внедряться в последние 15—20 лет. Так, в ПУЭ издания 1965 г. установка УРОВ требовалась только в случаях, когда отказ защиты или выключателя на крупной или очень ответственной подстанции мог привести к особо тяжелым последствиям из-за неудовлетворительного дальнего резервирования, недопустимого по условиям устойчивости времени отключения. В ПУЭ издания 1985 г. предполагается наличие УРОВ на объектах 110-500 кВ и дается только перечень редких исключений. Это объясняется следующими причинами:
в связи с укрупнением систем, появлением большого количества мощных узловых подстанций обеспечить дальнее резервирование через шины указанных подстанций стало затруднительно;
ужесточились требования быстрого отключения повреждений по условиям устойчивости генераторов и нагрузки;
получили широкое распространение отпаечные подстанции; обесточение большого количества таких подстанций и соответствующих потребителей при действии защит в режимах дальнего резервирования не соответствует современным требованиям в части надежности и живучести энергосистем.
В настоящее время в эксплуатации находятся схемы УРОВ разных лет выпуска, резко различающиеся по принципу построения.
Рис. 4. Схемы, поясняющие принципы действия УРОВ
Принцип действия УРОВ поясняется с помощью упрощенных схем на рис. 4. Наиболее простая логическая схема УРОВ представлена на рис. 4, а.
При срабатывании выходного реле защиты присоединения одновременно с подачей команды на отключение выключателя (цепи отключения на рис. 4 не показаны) подается сигнал (контактом АК) на пуск схемы УРОВ.
Если выдержку времени реле КГ принять больше суммы времени отключения выключателя и возврата схемы защиты и УРОВ, то контакт реле времени замкнется только в случае отказа выключателя и произведет необходимые отключения. Такая схема при внешней простоте и надежности обладает серьезными недостатками.
1. При выводе из-за неисправности или по режиму оперативным персоналом защиты, в случае если накладка SX в цепи пуска УРОВ оказалась неотключенной, защита может излишне сработать, пустить схему УРОВ, в результате чего после срабатывания реле КТ отключается ряд выключателей.
2. Ошибки релейного персонала при проверках защиты могут привести к ложной или излишней работе УРОВ.
3. Невозврат из-за механической неисправности любого из реле схемы УРОВ приводит к его ложной работе.
4. Невыполнение жесткого требования по отстройке времени срабатывания реле КТ схемы УРОВ от полного времени отключения выключателя, времени возврата схемы защиты и возврата реле схемы УРОВ может привести к ложной работе УРОВ. Необходимость соблюдения указанного требования в ряде случаев приводит к необходимости увеличения времени работы УРОВ.
Первые две причины наиболее часто приводят к ложному или излишнему срабатыванию не только этой, но и других схем УРОВ.
Изложенные недостатки не позволяют широко применять такую схему. Известны случаи использования схемы с действием на ШСВ временно, до получения, наладки и ввода проектной схемы УРОВ.
Схема УРОВ с дополнительным контролем по напряжению приведена на рис. 4, б. Контакт KV замыкается при появлении напряжения нулевой или обратной последовательности или при снижении одного из линейных напряжений. Схемы подобного типа эксплуатируются и в настоящее время, однако обладают рядом серьезных недостатков, основной из которых состоит в недостаточной чувствительности органов напряжения при повреждениях за трансформаторами станций или подстанций. Данная схема также не обладает достаточной надежностью на несрабатывание.
Схема УРОВ с контролем по току и с предварительным отключением выключателя показана на рис. 4, е. Пусковое реле УРОВ KL1 срабатывает при условии одновременного существования двух качеств: срабатывания выходного реле защиты АКи наличия тока в присоединении (срабатывает реле КА), у которого произошел отказ выключателя. При срабатывании KL1 подается дополнительный импульс на отключение отказавшего выключателя. Если сигнал на срабатывание KL 1 организовался ложно или излишне из-за ошибок персонала или неправильного действия защиты, то отключение выключателя контактом KL1.1 приведет к исчезновению тока, возврату контакта реле КА, чем и будет предотвращено неправильное, срабатывание УРОВ (естественно, что отключение выключателя одного присоединения также является недостатком) .
На рис. 4, г показана схема УРОВ с контролем по току, с предварительным отключением выключателя, с запоминанием факта срабатывания защиты на заданное время. Схема допускает возможность крат
ковременного срабатывания выходного реле защиты с гарантирован^ ной возможностью работы УРОВ при отказе выключателя. Кратковременная работа выходного реле возможна при работе дистанционной защиты по памяти, при срабатывании газовой защиты, при работе ДФЗ и трехфазном КЗ в конце линии за зоной чувствительности токового реле и т.д.
Схема УРОВ с контролем по току и с контролем посылки отключающего импульса на отключение выключателя от защит показана на рис. 4, д.
Схема обладает повышенной надежностью на несрабатывание, поскольку в нее введен размыкающий контакт реле положения выключателя ВКЛЮЧЕНО KQC, замыкающийся при подаче импульса на отключение. Этот контакт не входит в схему защит, он расположен на панели управления или сигнализации, и одновременное ложное (излишнее) замыкание всех трех цепей (контактов защиты, токового реле и реле KQC) практически невозможно. По этому принципу выполнены современные схемы УРОВ.
Несмотря на то, что в схемах УРОВ используются простые реле, процент правильной работы УРОВ достаточно низок и в настоящее время находится на уровне 70-80%. Причем среди неправильных действий подавляющее большинство составляют ложные срабатывания и излишние действия УРОВ. К основным причинам неправильных действий можно отнести следующие:
а) при выводе из работы защиты из-за ее неисправности или по режиму оперативный персонал не отключает пуск УРОВ от этой защиты. В дальнейшем при ее излишнем срабатывании происходит неправильное действие УРОВ;
б) при отключении присоединения и неотключенных защитах во времени проверки исправности токовых цепей первичным током срабатывают защиты и с учетом появления тока в ТТ происходит ложная работа УРОВ;
в) выходные реле защиты после отключения выключателя могут -не возвращаться из-за механических дефектов реле;
г) токовые реле, контролирующие факт отключения выключателя, могут остаться в сработанном положении после исчезновения тока присоединения. К этим реле предъявляется требование высокой чувствительности, поэтому при токах нагрузки реле во многих случаях находятся в сработанном состоянии. С учетом принципа действия применяющихся в настоящее время трехфазных токовых реле типа РТ-40/Р и выполнения их контактной системы при изменении нагрузки подвижные контакты многократно перемещаются по неподвижным. При длительной работе реле это приводит к механическому повреждению контактов, к появлению на них заусениц и, как следствие, к невозврату контактной системы в случаях нормального отключения выключателя и исчезновения тока. Для устранения этого дефекта включаются два то-
ковых реле с последовательным включением их обмоток и контактов. В ряде систем разработаны и внедрены свои конструкции токовых реле, у которых контактная система свободна от указанного выше недостатка;
д) схемы оперативного тока УРОВ относительно сложные. При значительном количестве перемычек на зажимах панели и на колках реле проведение полноценного опробования с выявлением всех возможных ошибок затруднительно. Следствием указанного является повышенный процент отказов и ложных действий УРОВ.
Поэтому при разработке новых схем УРОВ основное внимание уделяется повышению надежности УРОВ на несрабатывание, вводу различного рода блокировок.
В зависимости от первичной схемы и от того, на каком присоединении произошло повреждение и какой выключатель отказал, УРОВ должен по разному реагировать и воздействовать на отключение различного набора выключателей. Рассмотрим направление действия УРОВ для ряда типовых первичных схем.
Двойная система, шин с фиксированным присоединением элементов (рис. 5, а). В целях упрощения на рисунке не указана развилка шинных разъединителей, подключение присоединений по системам шин выполнено в соответствии с заданной фиксацией. Для рассматриваемой схемы возможны следующие варианты сочетаний КЗ и отказов выключателей:
а) при КЗ на линии, трансформаторе или автотрансформаторе (К1 или К2) и отказе выключателя (соответственно Q1 или Q3) УРОВ воздействует на отключение всех выключателей присоединений данной системы шин, включая ШСВ ((?5). Обычно в таком режиме работы УРОВ воздействует на выходные реле дифференциальной защиты шин (ДЗШ) соответствующей системы шин. При работе подстанции в режиме нарушенной фиксации УРОВ также через схему ДЗШ воздействует на отключение обеих систем шин;
б) при КЗ на системе шин с отказом ШСВ УРОВ действует на соответствующие выходные реле схемы ДЗШ с отключением выключателей другой системы шин;
в) при КЗ на системе шин с отказом выключателя трансформатора (предполагается, что трансформатор имеет двух- или трехстороннее питание) УРОВ воздействует на выходные реле защит трансформатора и отключает выключатели с других питающих сторон. В некоторых схемах УРОВ воздействует не на выходные реле защит, а непосредственно на отключение соответствующих выключателей трансформатора;
г) КЗ на системе шин с отказом выключателя питающей линии. УРОВ действует на остановку высокочастотного передатчика основной защиты данной линии, что приводит к срабатыванию дифференциально-фазной защиты с обеих сторон и отключению выключателя с противоположной стороны линии. При наличии на линии других типов основных быстродействующих защит (например, высокочастотной блокировки резервных защит) УРОВ также выполняет операции, обеспечивающие отключение линии с противоположной стороны.
Рис. 5. Первичные схемы подстанций
В вариантах действия УРОВ по пунктам "б", "в" и "г" отключение повреждения осуществляется с минимальным временем и наименьшим количеством отключаемых выключателей. Чувствительность защит, установленных с противоположных сторон присоединений, всегда достаточна. Действие же УРОВ по варианту "а" кроме перечисленных задач обеспечивает отключение поврежденного участка в тех случаях, когда защиты присоединений могут оказаться нечувствительными или когда отрицательные стороны дальнего резервирования проявляются наиболее явно (например, отключение с большими выдержками времени, погашение большого числа отпаечных подстанций).
При установке на подстанции воздушных или малообъемных масляных выключателей повреждения могут создавать ситуацию, идентичную отказу выключателя, хотя выключатель отключается нормально. При использовании вышеупомянутых выключателей устанавливаются ТТ только с одной стороны выключателя [на линиях и трансформаторах за выключателем - в сторону присоединения, в цепи ШСВ - в сторону одной из систем шин (см. рис. 5, а). На разные обмотки этих ТТ включаются и защиты присоединения и защита шин. Поэтому повреждение, например в точке К4, является повреждением в зоне действия ДЗШ, однако после срабатывания ДЗШ второй системы шин и отключения всех выключателей этой системы повреждение не ликвидируется и продолжает орддитываться с противоположной стороны трансформатора. Не возвращается и схема защиты шин, поскольку ТТ поврежденного трансформатора в схеме ДЗШ продолжают обтекаться током повреждения (предполагается, что чувствительные органы ДЗШ в этом режиме обеспечивают невозврат защиты). Этот режим аналогичен КЗ на второй системе шин и отказу выключателя Q4. При повреждении в точке К5 и нормальном отключении всех выключателей системы шин также создается режим, аналогичный повреждению на первой системе щин и отказе Q5.
Таким образом, на подстанциях с воздушными и малообъемными масляными выключателями функции УРОВ расширяются, а зона его действия увеличивается.
Короткое замыкание в точке Кб не входит в зону действия защит линии, установленных на данной подстанции. Отключение выключателя с противоположной стороны будет обеспечиваться либо действием УРОВ данной подстанции с остановом высокочастотного (ВЧ) передатчика линейной защиты ДФЗ, либо действием резервных защит с другой стороны линии. Поэтому необходимо не допускать наложения вывода в ремонт УРОВ подстанции и резервных защит с противоположных сторон линий. Если же такой режим создается, то необходимо включение подменных защит вместо выводимых в ремонт резервных защит линии.
Схема квадрата (рис. 5, б). При КЗ на линии W1 в точкеК1 и отказе выключателя Q1 УРОВ отключает все выключатели 77, в том числе Q4, или действует на выходное реле защит 77 с последующим отключением тех же выключателей. При том же повреждении и отказе выключателя Q2 УРОВ действует на отключение выключателей 72, в том числе QS, или на выходное реле защит. При КЗ в точке К2 и отказе выключателя Q1 УРОВ действует на отключение выключателя Q2 и останов ВЧ передатчика защиты ДФЗ линии W1, что создает условия для работы ДФЗ с обеих сторон и отключения выключателя с противоположной стороны линии. При том же повреждении и отказе выключателя Q4 от УРОВ отключается выключатель Q3 и останавливается ВЧ передатчик линии W2. Действие УРОВ при повреждении W2 или Т2 и отказе одного из выключателей аналогично и детально не рассматривается.
Необходимо учитывать, что при повреждении за автотрансформатором, особенно на стороне низшего напряжения, чувствительность пусковых органов ДФЗ с противоположной стороны линии при действии УРОВ может оказаться недостаточной и обесточивания поврежденного автотрансформатора не произойдет. Обеспечить чувствительность защиты ДФЗ при таком повреждении (особенно при трехфазном КЗ) не всегда удается; более того, при расчете защиты такая проверка, как правило, не выполняется. В рассматриваемом случае работа УРОВ не обеспечивает отключения соответствующих выключателей и локализацию повреждения.
При установке на подстанции воздушных или малообъемных масляных выключателей функции УРОВ расширяются по аналогии с рассмотренной выше схемой с двумя системами шин.
Схема мостика с тремя выключателями (рис. 5, в). При КЗ на линии WI с отказом выключателя Q1 УРОВ действуют на отключение секционного выключателя Q3 и выключателей трансформатора 77. Отключение трансформатора с противоположных сторон необходимо при наличии многостороннего питания, а в ряде случаев и при отсутствии питания со стороны среднего и низкого напряжений. При КЗ в трансформаторе 77 и отказе секционного выключателя УРОВ действует на отключение выключателя Q2 и выключателей трансформатора Т2. Короткое замыкание в трансформаторе 77 и одновременно отказ выключателя Q1 вызывают действие УРОВ на останов ВЧ передатчика ДФЗ линии W1 для обеспечения ее отключения с противоположной стороны. Однако при повреждении за трансформатором чувствительность пусковых органов ДФЗ с противоположной стороны линии может оказаться недостаточной, а работа УРОВ при этом неэффективной. Чем меньше мощность трансформатора и больше его сопротивление, тем вероятнее отказ ДФЗ по чувствительности.
При повреждении второй линии или второго трансформатора работа УРОВ аналогична.
|
