|
Страница 5 из 16
3. СХЕМЫ УРОВ
Ниже рассмотрен ряд схем УРОВ, наиболее часто встречающихся в эксплуатации. Из современных типовых схем приведены схемы УРОВ подстанции с двумя системами шин и фиксированным распределением присоединений; УРОВ для схемы мостика с тремя выключателями (выключатели в сторону линии); УРОВ с контролем по напряжению рассмотрен в варианте подстанции с двумя системами шин и фиксированным присоединением элементов. Для такой же первичной схемы рассмотрен вариант УРОВ с контролем по току и предварительным отключением выключателя присоединения, а также УРОВ с контролем по току, с предварительным отключением выключателя и с запоминанием факта срабатывания защит. Рассмотрение перечисленных схем УРОВ дает возможность познакомиться с общими принципами построения и позволяет разобраться в других вариантах выполнения схем УРОВ для подстанции с двойной системой шин с фиксированным присоединением элементов, с контролем наличия тока в поврежден' ном элементе и контролем наличия отключающего импульса. Схема оперативных цепей УРОВ приведена на рис. 6, а, схема выходных цепей и сигнализации - на рис. 6, б. Схема рассчитана на подключение к каждой системе шин трех трансформаторов (автотрансформаторов) и шести линий, каждая из которых оснащена высокочастотной защитой. При необходимости количество подключенных линий к схеме может быть увеличено за счет ввода в нее резервных контактов. Схема предполагает также наличие шиносоединительного и обходного (ОВ) выключателей. На рис. 6 в целях упрощения показаны цепи одного трансформатора и двух линий на каждую систему шин.
Рис. 6. УРОВ для схемы двойной системы шин с фиксированным присоединением элементов, с контролем протекания тока по повременному присоединению и с контролем отключающего импульса:
а - оперативные цепи
Рис. 6. (продолжение):
выходные цепи и цепи сигнализации
Для каждого присоединения (линии, трансформатора, ШСВ, ОВ) используется однотипная цепочка, состоящая из последовательно соединенных замыкающих контактов двух реле типа РТ-40/Р и размыкающего контакта реле положения ВКЛЮЧЕНО KQC. Трехфазные токовые реле типа РТ-40/Р включаются в одну из обмоток ТТ соответствующего присоединения. На линиях, оснащенных резервными защитами типа ЭПЗ-1636, реле РТ-40/Р включаются в токовые цепи этой защиты и расположены на этой же панели. У трансформаторов токовые реле включаются в токовые цепи дифференциальной защиты со стороны соответствующего выключателя, причем ТТ в этом случае собраны в треугольник. Схема соединения токовых реле РТ-40/Р и диапазон уставок в подавляющем большинстве случаев обеспечивают их чувствительность при всех видах повреждений и работе защиты присоединения. Последовательное включение обмоток и последовательное включение контактов реле продиктованы требованиями надежности. Для повышения надежной работы контактов токовых реле оперативные цепи УРОВ построены таким образом, чтобы замыкание и размыкание контактов при измерении нагрузки по присоединению в нормальном режиме работы происходило без коммутации тока.
С целью повышения надежности схемы УРОВ в ряде энергосистем разработаны токовые трехфазные реле с реагирующими органами в виде кодовых реле или герконов. Контактная система у таких реле не подвержена возможности механического повреждения, а поэтому в схемах используется только одно реле. Необходимо отметить, что реле типа РТ-40/Р имеют большое потребление. Так, реле с номинальным током 5 А имеет сопротивление при токах 0,2-4 номинального 1,5-^2 Ом в зависимости of режима протекания токов по обмоткам реле. Столь значительные дополнительные сопротивления, вносимые в токовые цепи защит, ухудшают условия их работы, поэтому допустимость включения обмоток реле РТ-40/Р должна проверяться расчетом.
Реле положения ВКЛЮЧЕНО KQC, с помощью которого в схеме УРОВ осуществляется контроль наличия отключающего импульса, при включенном положении выключателя находится в сработанном положении. При подаче от защит импульса на отключение обмотка реле KQC шунтируется и реле возвращается в исходное состояние независимо от того, отключился выключатель или нет. При этом размыкающий контакт реле =KQC, включенный последовательно с контактами КА токовых реле, оказывается замкнутым.
Наличие в схеме УРОВ контакта реле KQC играет блокирующую роль. Например, когда линия в работе, токовые реле обтекаются током и сработаны, защита из-за неисправности выведена, но ошибочно не выведен пуск УРОВ от этой защиты. Снятие действия защиты на отключение выключателя и пуска УРОВ осуществляется, как правило, индивидуальными оперативными накладками, установленными в цепях контактов выходных реле защит. В рассматриваемом случае накладка в цепи отключений разомкнута, а в цепи пуска УРОВ - оставлена включенной. При ложной работе защиты импульс на отключение выключателя отсутствует и реле KQC остается в сработанном состоянии, благодаря чему цепь на срабатывание пусковых реле KL1 (или KL2, KL7, KL8, KL11, KL12) образоваться не может даже при замкнувшихся контактах KL13.1 (или KL14.1, КТ2.1, КТ3.1). Такое включение контактов реле KQC значительно снижает вероятность ложной и излишней работы УРОВ.
Положение контактов реле на схеме рис. 6 соответствует их рабочему состоянию. Все реле схемы, за исключением KL16, KL17, KL22, KL23, KL33-KL35, находятся нормально в несработанном состоянии. Положение реле KL16, KL17, KL22 и KL23 определяется режимом работы обходного выключателя и положением крышек соответствующих испытательных блоков. Реле KL33, KL34 и KL35 обеспечивают контроль исправности схемы, нормально находятся в сработанном положении (контакты перечисленных реле показаны в режиме обесточенного положения их обмоток).
Рассмотрим поведение схемы УРОВ в различных режимах.
При КЗ на линии W1 срабатывают защиты линии и действуют на отключение выключателя, шунтируя при этом обмотку реле KQC; при возврате реле KQC его контакт в цепи пуска УРОВ замыкается. При отказе линейного выключателя токовые реле КА линии остаются в сработанном состоянии, их контакты замкнуты. Через контакты токовых реле, контакты выходных реле защит линии и размыкающий контакт KL12.2 срабатывает реле KL13. При срабатывании всеми пятью контактами выполняются следующие операции:
KL13.1 подает минус на обмотки группы пусковых реле KL1-KL12;
КЫ3.2 подготавливает цепь пуска реле времени КТ1, общего для присоединений обеих систем шин;
KL13.3 подготавливает выходную цепь с действием на отключение первой системы шин (рис. 6,6);
КЫ3.4 подготавливает цепь запрета АПВ присоединений первой системы шин (рис. 6, б);
КЫ3.5 подрывает цепь обмотки реле KL34, при этом срабатывает реле времени КТ4, запускается контроль исправности схемы УРОВ (рис. 6, а).
При замыкании контакта KL13.1 при условии, что замкнуты контакты токовых реле КА и реле KQC, срабатывает реле KL11 - пусковое реле УРОВ первой системы шин от всех линий данной системы шин. Контакт KL11.1 с учетом замкнувшегося ранее контакта KL13.2 запускает реле времени УРОВ КТ1, а также подводит плюс к контактам КТ2.2 и КТ3.2 реле времени КТ2 и КТЗ. Контакт KL11.2 размыкает цепь обмотки реле KL14 (повторителя пусковой цепи УРОВ от присоединений второй системы шин). Контакт KL11.3 повторно размыкает цепь обмотки реле KL34 схемы контроля исправности цепей оперативного тока.
Если КЗ ликвидируется при нормальном отключении выключателя поврежденной линии, то возвращаются в исходное положение выходные реле защиты этой линии, размыкаются контакты токовых реле КА и вся схема УРОВ возвращается в исходное положение (реле KQC после отключения выключателя- остается обесточенным, а его контакты замкнутыми). Если из-за какой-либо неисправности после отключения линии не вернулись выходные реле защиты, схема УРОВ все равно возвращается в исходное положение, потому что размыкаются контакты реле КА. Если же (что очень мало вероятно) не разомкнутся контакты обоих токовых реле, то после возврата защиты линии отпадает якорь реле KL13, снимается контактом KL13.1 минус с обмотки реле XL 11, обеспечивая его возврат.
Таким образом, схема УРОВ запускается при любом срабатывании защит линий с действием на отключение выключателя. Несрабатывание его выходных органов определяется наличием выдержки времени, отстроенной от времени нормального отключения выключателя, и возвратом его защит (отсчет выдержки, как видно из предыдущего, начинается от момента подачи команды на отключение выключателя и одновременно пуска УРОВ) Если же после действия защит и пуска схемы УРОВ выключатель не отключился и сохранились все факторы, пускавшие схему УРОВ, то продолжает работать реле времени КТ1. После замыкания с заданной выдержкой его контакта срабатывает реле KL24 и сигнализирующее о работе УРОВ первой системы шин реле КН1. При этом контакт KL24.1 с учетом замкнутого ранее контакта KL13.3 образует цепь на отключение присоединений первой системы шин через отключающее устройство SX1; контакт KL24.2 подготавливает цепь на запрет АПВ присоединений первой системы шин. Эта щгаь остается разомкнутой контактами KL1.2 и KL4.2. В тех случаях, когда при действии УРОВ из-за отказа выключателя линии АПВ считается недопустимым, устанавливается перемычка, шунтирующая контакты KL1.2 и KL4.2 (рис. 6, б). В этом случае одновременно с действием УРОВ на выходные реле ДЗШ образуется цепь через контакты KL24.2 иКЫ3.4 на запрет АПВ системы шин.
Контактом KL24.3 подрывается цепь обмотки KL33 с повторным пуском схемы контроля оперативных цепей.
После погашения от действия УРОВ системы шин поврежденная линия обесточивается, возвращаются в исходные положения токовые реле КА, защиты линии и все реле схемы УРОВ.
Следует иметь в виду, что при работе УРОВ в режиме повреждения линии и отказа ее выключателя выдержка времени УРОВ определяется выдержкой времени реле времени КТ1 и суммой времени срабатывания трех промежуточных реле KL13, KL11 и KL24. Поскольку в современных схемах УРОВ 110—220 кВ используются реле типа РП-23 с временем срабатывания 30—60 мс, то с учетом времени УРОВ в полной схеме 0,4 с время действия трех промежуточных реле составляет 20-45% этого значения.
В процессе перевода линии на обходной выключатель выполняются следующие операции. Токовые цепи основной защиты линии переводятся на ТТ обходного выключателя. Если оперативные цепи линейной защиты питаются через автоматический выключатель, общий с оперативными цепями выключателя линии, производится также перевод оперативных цепей защиты на ОВ, а в схему основной защиты линии вводятся цепи отключения ОВ. Как правило, перевод указанных цепей производится с помощью переключений крышек испытательных блоков (ИБ), расположенных на панели основной защиты. Через ИБ и контакты токовых реле, включенных в схему ОВ, подается также плюс к выходному контакту линейной защиты, участвующему в схеме УРОВ. Этот же контакт теперь вместо воздействия на реле КЫЗ будет воздействовать- на реле KL15, поскольку реле KL15 является общим реле, воспринимающим воздействие защит ОВ в схему УРОВ при работе ОВ на любой из систем шин. С помощью испытательных блоков SG6 или SG7 схемы ДЗШ одновременно с переключениями в схеме ЦЗШ обеспечивается срабатывание реле KL22 (при фиксации ОВ за первой системой шин) или KL23 (при фиксации ОВ за второй системой шин). При этом разрываются цепи возможного действия защит ОВ на другую систему шин (контакты KL22.1, KL22.2, KL23.1, KL23.2 соответственно в цепях обмоток реле KL12, КЫ4, КЫЗ и KL11).
Защита ОВ, выполняющая роль резервных защит линии с соответствующими уставками, вводится на отключение ОВ.
При повреждении на линии, зафиксированной за первой системой шин и включенной через ОВ, в схеме УРОВ срабатывает реле KL15. При этом через замыкающий контакт KL15.1 и замкнутый размыкающий контакт KL23.1 срабатывает реле KL13. Через замкнувшийся контакт KL13.1 при замкнутых контактах токовых реле КА в схеме ОВ и замкнувшемся контакте KQC ОВ после подачи импульса на отключение выключателя срабатывает реле KL7. По цепи контактов KL7.1 и KL23.2 срабатывает реле KL11.
Срабатывание реле KL11 и КЫЗ приводит к запуску реле времени КТ1, и, если произойдет отказ выключателя, после замыкания контакта реле КТ1, срабатывания KL24 и КН1 УРОВ через контакты KL24.1,
KL13.3, отключающее устройство SX1 (рис. 6, б) воздействует на погашение первой системы шин.
При срабатывании УРОВ из-за отказа выключателя линии полное время складывается из времени срабатывания одного реле времени и трех промежуточных реле, а при отказе ОВ время действия УРОВ будет увеличено на время срабатывания двух промежуточных реле, или на 0,06—0,12 с. Зависимость времени действия УРОВ от режима работы является недостатком схемы УРОВ и может привести к излишним срабатываниям резервных защит линий с противоположных сторон (например, защиты на ПС5 на рис. 1 при отказе ОВ, заменяющего выключатель линии на ПС1). Согласование по времени защит линии с УРОВ в режимах отказа ОВ влечет за собой увеличение времени действия защит.
Известны случаи почти одновременного возникновения КЗ на двухцепных линиях. Такие повреждения вызываются либо одними и теми же причинами (например, наброс), либо являются следствием тех же причин (дуга от повредившейся первой линии перебрасывается на другую линию). Разница во временах повреждения может составлять 0,1-0,2 с. В большинстве случаев линии, выполненные на двухцепных опорах, подключаются к разным системам шин. При повреждении на одной из линий схема пуска УРОВ приходит в действие и набирает часть своего времени в период нормального отключения выключателя и последующего возврата отдельных сработавших реле. Если к этому моменту произойдет повреждение второй линии и срабатывание выходных реле ее защит, то реле времени КТ1 может не вернуться и продолжать работать уже по цепям пуска УРОВ присоединения второй системы шин. В результате даже при нормальном отключении второй линии реле КТ1 может доработать, что приведет к излишней работе УРОВ. Для устранения указанной опасности в схему УРОВ введена блокировка: в цепь обмотки реле KL13 включен размыкающий контакт KL12.2 пускового реле схемы УРОВ линий второй системы шин, а в цепь обмотки реле KL14 включен размыкающий контакт KL11.2 пускового реле схемы УРОВ линий первой системы шин. Таким образом, при повреждении на линии W1 и пуске УРОВ по цепям первой системы шин до возврата реле KL11 пуск УРОВ от защит присоединений другой системы шин невозможен. После нормального отключения выключателя размыкаются контакты реле КА, возвращаются в исходное положение реле KL11 и KL13, а затем КТ1. Цепь повторного пуска реле времени даже при замкнутых контактах выходных реле присоединений другой системы шин образуется только после срабатывания KL14. Поэтому вероятность невозврата реле времени практически исключена.
Однако такая блокировка несовершенна и имеет следующие недостатки.
1. В ряде случаев двухцепные линии подключены к одной и той же системе шин и в этом случае при рассматриваемом повреждении блокировка не сможет выполнить поставленную перед ней задачу.
2. Если сумма времен срабатывания реле KL14 и КЦ2 окажется меньше времени возврата реле КТ1, то возможно проявление рассмотренного выше дефекта.
Отметим, что при повреждении на любой линии данной системы шин срабатывает одно и то же пусковое реле (для первой системы шин KL11), поскольку задача УРОВ в этом случае одна и не зависит от конкретной линии — отключение данной системы шин. В этом плане количество линий, подключенных в схему УРОВ, не ограничено. Некоторым ограничением является количество контактов (рис. 6, б), действующих на останов высокочастотных аппаратов ДФЗ.
При повреждении в трансформаторе, например 77, с отказом его выключателя, примыкающего к рассматриваемой системе шин, через замкнувшиеся контакты токовых реле КА трансформатора, замкнутый (с учетом подачи импульса на отключение) размыкающийся контакт реле положения ВКЛЮЧЕНО KQC, замкнутый размыкающийся контакт KL16.1 (при работе через свой выключатель крышка испытательного блока SG1 снята и обмотка реле KL16 обесточена) и контакт защиты 77 срабатывает реле KL13. После замыкания контакта KL13.1 срабатывает реле KL1. Далее схема работает так же, как и при отказе выключателя линии с образованием цепи на отключение первой системы шин. Запрет АПВ системы шин образуется по цепи контактов KL24.2, KL1.2, KL13.4. Эта цепь собирается одновременно с образованием цепи на отключение системы шин. Общее количество последовательно срабатывающих реле при работе УРОВ такое же, как и при отказе линейного выключателя: одно реле времени и три промежуточных реле, причем реле времени и два промежуточных реле те же, что и при работе УРОВ по цепи отказа линейного выключателя. Таким образом, время действия УРОВ в обоих случаях практически одинаково.
При выводе в ремонт выключателя трансформатора и работе Т1 через ОВ действие всех защит трансформатора переводится на отключение ОВ, при этом вставляется рабочая крышка испытательного блока SG1, чем обеспечивается срабатывание реле KL16. Если при повреждении трансформатора и отказе ОВ работали защиты Т1, то схема УРОВ будет работать точно так, как описано выше, только цепь на срабатывание реле KL13 и KL1 будет образовываться не по цепи контактов реле КА, KQC выключателя трансформатора и размыкающего контакта реле KL16.1, а по цепи контактов реле КА, KQC обходного выключателя и замыкающего контакта реле KL16.2. Если же по каким-либо причинам при работе 77 через обходной выключатель подействовали только защиты ОВ, то схема УРОВ будет работать, как рассмотрено при отказе ОВ, заменяющего выключатель линии. При этом и время действия УРОВ будет больше на время срабатывания двух промежуточных реле. В рассматриваемой ситуации одновременно со срабатыванием реле KL7 через контакт KL16.2 сработает реле KL1, что
обеспечит образование выходной цепи запрета АПВ шин. В случае одновременного срабатывания защит ОВ и трансформатора запуск УРОВ произойдет по обеим цепям, время его действия будет определяться той частью схемы, которая работает быстрее.
Ввод в действие цепей защит ШСВ в схему пуска УРОВ определяется режимом работы ШСВ. В нормальном режиме при работе обеих систем шин с заданной фиксацией защиты ШСВ, как правило, отключены и их цепи в пуске УРОВ участвовать не должны. При работе на одной системе шин и опробовании другой системы шин включением ШСВ на случай повреждения опробуемой системы шин с отказом ШСВ в схемах ДЗШ предусматривается обычно цепь, обеспечивающая через 0,3-0,4 с. отключение работающей системы шин. Наличие цепей пуска УРОВ от защит ШСВ является в данном случае дублирующим, как бы резервирующим отказ защиты шин при отказе ШСВ, и поэтому не обязательным.
Целесообразность пуска УРОВ от защит ШСВ, выполняющих роль делительных защит, вызывает сомнение, поскольку эти защиты, как правило, ненаправленные и по факту их срабатывания невозможно выбрать систему шин, которую необходимо отключить. Очевидным режимом, когда защиты ШСВ обязаны запускать схему УРОВ, является режим запетления одного из присоединений (обычно линии), когда все присоединения переведены на одну систему шин, а на другую через ШСВ включена линия, выключатель которой либо запетлен, либо с него снят оперативный ток. Функции защиты линии возлагаются в этом случае на защиты ШСВ. Поскольку при этом распределительное устройство работает в режиме нарушенной фиксации и срабатывание ДЗШ приводит к отключению всех присоединений, безразлично, по какой цепи пуска УРОВ - первой или второй системы шин - будет работать схема. Поэтому в целях упрощения защита ШСВ осуществляет запуск УРОВ по цепям обеих систем шин.
Работа УРОВ будет происходить следующим образом. При срабатывании защит ШСВ работают реле KL13 и KL14. После замыкания контактов KL13.1 и KL14.1 срабатывает реле KL8, затем КТ1 и KL24 с образованием цепей, действующих на выходные реле ДЗШ обеих систем шин. На подстанциях с обходной системой шин и обходным выключателем использование ШСВ в рассмотренном режиме запетления линейного выключателя крайне редок. Если же такой режим и возникает, то в большинстве случаев на токовые императивные цепи ШСВ переводятся основные и резервные защиты линии, а защита ШСВ остается отключенной. Поэтому целесообразно в цепях пуска УРОВ обеих систем шин контакты защит ШСВ исключить.
Ниже рассматриваются режимы работы УРОВ при повреждениях на системе шин.
Повреждение первой системы шин с отказом ШСВ (фиксация присоединений не нарушена). В этом режиме УРОВ должен воздействовать на отключение второй системы шин. При срабатывании выходных реле ДЗШ срабатывает реле времени КТ2 и своим замыкающим без выдержки времени контактом КТ2.1 подводит минус хк обмоткам реле KL1-KL12. Если после подачи команды на отключение ШСВ контакт KQC ШСВ замкнулся, а ток по ШСВ протекает и контакты репе КА ШСВ замкнуты, срабатывает реле KL8. При этом контакт KL8.1 подводит плюс к контакту КТ2.2 (реле КЫЗ и KL14 не работают, поэтому не будет работать и КТ1); контакт KL8.2 подготавливает цепь действия на выходные реле защиты шин (рис. 6, б); контакт KL8.3 запускает схему контроля исправности.
После срабатывания реле времени КТ2 и замыкания его контакта КТ2.2 срабатывают указательное реле КН2, сигнализирующее о работе УРОВ при повреждении на шинах с отказом ШСВ, и группа выходных реле KL25, KL27, KL29, KL31. При этом (рис. 6, б) по цепи контактов KL8.2 и KL25.1 и накладки SX2 образуется цепь на выходные реле защиты второй системы шин. Подготавливается также цепь отключения трансформаторов данной системы шин (контакт KL25.2 в цепи выходных реле трансформатора 77), однако эта цепь не организуется, поскольку предполагается, что выключатель трансформатора отключился нормально, токовые реле КА в цепи этого выключателя обесточены и реле пуска УРОВ KL 1 не сработало.
После срабатывания реле КТ2 замыкаются также контакты KL27.2, KL27.3, KL27.4, KL29.1, KL29.2, KL29.3 в цепях останова передатчиков ВЧ защит линий, что обеспечивает локализацию повреждения в случаях, если дополнительно на отказ ШСВ накладывается отказ линейного выключателя.
Если одна из линий включена через ОВ, а защита линии оснащена ВЧ блокировкой, то по цепи контактов KL31.1 и KL22.3 образуется цепь на останов ВЧ аппарата; указанный сигнал реализуется в случаях, если нормальное отключение ОВ не состоялось.
Таким образом, из всех перечисленных срабатываний реализуется только требуемая команда на отключение второй системы шин.
Повреждение системы шин с отказом выключателя линии W1. После срабатывания ДЗШ срабатывает реле КТ2, которое контактом КТ2.1 подводит минус к реле KL1-KL12. С учетом сработавших реле КА линии и отпавшего якоря реле KQC выключателя линии W1 срабатывает реле КЫ1. После замыкания контакта с выдержкой времени КТ2.2 срабатывают реле КН2, KL25, KL27, KL29, KL31.
Рассмотрим цепи останова ВЧ передатчиков линий, поскольку замыкания других контактов не приводят к образованию цепей отключения. Останов ВЧ передатчиков нормально отключившихся линий не приводит к каким-либо дополнительным событиям. Останов передатчика на линии с отказавшим выключателем приводит к тому, что ВЧ защита линии воспринимает такой режим, как повреждение на линии, и срабатывает с обеих сторон линии. Действие ее с противоположной стороны приводит к отключению последнего источника, питающего место повреждения. При АПВ (запрет АПВ на противоположную сторону линии не передается) произойдет повторное действие всех защит и УРОВ. Предполагается, что ДЗШ в этом режиме будет чувствительна.
|
