УСКОРЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ АЛВ

Ускорение защиты после АПВ

Автоматическое ускорение действия защиты при АПВ применяется для ускорения ликвидации КЗ и повышения* надежности работы энергосистемы и потребителей. Уско­рение защиты после АПВ предусматривается, как пра­вило, на всех линиях как мера повышения надежности защиты линии в целом.

На рис. 2.5, а показана схема ускорения защиты пос­ле АПВ. Цепь ускоренного действия нормально разомк­нута контактом промежуточного реле ускорения КЬ2./~ (см. рис. 2.1), которое срабатывает перед повторным включением выключателя и, имен замедление на возврат,. держит свой контакт замкнутым в течение 0,7—1 с. По­этому, если повторное включение происходит на устой­чивое КЗ, защита второй раз подействует без выдержки-времени по цепи ускорения через контакт КЬ2Л и мгновенный контакт КТ.1 реле времени. В качестве реле ус­корения обычно используется реле типа РП-252.

Для запуска промежуточного реле ускорения наряду со схемой, показанной на рис. 21, применяется схема, приведенная на рис. 2.6. При отключении выключателя

реле положения «Отключен» срабатывает и кроме рас­смотренных ранее действий.замыкает контакт К<2Т.1 в цепи обмотки реле ускорения КЬ, которое, сработав, в ^свою очередь замыкает контактом К.Ь.1 цепь ускорения. При подаче команды на включение выключателя реле КОТ возвращается и снимает плюс с обмотки реле ус-

корения КЬ. Однако последнее возвращается не сразу, а с замедлением 0,7—1 с, что достаточно для срабаты­вания защиты по цепи ускорения при включении выклю­чателя на устойчивое КЗ. Ускорение защиты можно ВЫ­ПОЛНЯТЬ непосредственно контактами реле К(}Т. При этом специальное реле ускорения не устанавливается, а в качестве реле К(?Т используется замедленное на воз­врат реле типа РП-252.

Схема, приведенная на рис. 2.6, обеспечивает ускоре­ние защиты при любом включении выключателя, как от АПВ, так и от ключа управления, что является ее досто­инством.

Ускорение защиты до АПВ

В сети, показанной на рве. 2.7, максимальная токовая Защита МТ31, установленная на линии \Р1, по условию селективности должна иметь выдержку времени боль­ше, чем максимальные токовые защиты МТ32 и МТЗЗ линий W2 и W3

Одним из способов, обеспечивающих быстрое отклю­чение повреждений на линии №7 без применения слож­ных защит, является ускорение максимальной токовой защиты этой линии до АПВ. С этой целью защита МТ31 выполняется так, что при возникновении КЗ она на пер­вый раз действует без выдержки времени независимо от того, на какой из линий произошло КЗ, а после АПВ действует с нормальной выдержкой времени.

В случае КЗ на линии У1 срабатывает защита МТ31 по цепи ускорения и без выдержки времени отключает эту линию. После АПВ, если повреждение устранилось, линия останется в работе, если же повреждение оказа­лось устойчивым, то линия вновь отключится, но уже с выдержкой времени.

При КЗ на линии №2 происходит неселективное от­ключение линии №7 защитой МТЗ! по цепи ускорения без выдержки времени. Затем линия №1 действием схе­мы АПВ включается обратно. Если повреждение на линии №2 оказалось устойчивым, то эта линия отключа­ется своей защитой МТ32, а линия Ш остается в работе, так как после АПВ защита МТ31 действует с нормаль­ной селективной выдержкой времени.

Ускорение защиты до АПВ выполняется аналогично ускорению после АПВ. Пуск реле ускорения КЬ2 при осуществлении ускорения защиты до АПВ осуществля­ется при срабатывании выходного реле схемы АПВ (см. рис. 2.5, б). У реле КЬ2 при этом используется размыка­ющий контакт КЬ2Л. Цепь ускорения будет замкнута до АПВ и разомкнётся при действии схемы АПВ на вклю­чение выключателя. Реле КЬ2 при этом будет удержи­ваться в положении после срабатывания до тех пор, по­ка не отключится КЗ и не разомкнутся контакты реле защиты.

2.8. ВЫПОЛНЕНИЕ СХЕМ АПВ

НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ГОКЕ

В рассмотренных выше схемах АПВ на постоянном оперативном токе энергия, необходимая для включения и отключения выключателей, работы реле, входящих в схему АПВ, поступает от аккумуляторной батареи. В схе­мах АПВ на переменном оперативном токе в качестве ис­точников энергии используются трансформаторы напря­жения и собственных нужд.

Наиболее просто выполняются устройства АПВ на | выключателях, оборудованных грузовыми или пружинными приводами. В этих приводах энергия, необходимая 1для включения, запасается в предварительно натянутых пружинах или поднятом грузе. Подъем груза или натяжение пружин производятся вручную или с помощью спе­циального автоматического электродвигателя редуктора.(АДР), который состоит из электродвигателя типа МУН. мощностью 80—100 Вт и редуктора. Наибольшее распро­странение получили грузовые приводы ПГМ-10, пружин­ные приводы ППМ-10, ПП-61, ПП-61-К, ВМП-10П и пру­жинно-грузовые приводы УПГП.

В пружинных и грузовых приводах имеются специ­альные механические устройства, выполняющие повтор­ное включение выключателя без выдержки времени при отключении выключателя от реле прямого действия, встроенных в привод. При оперативном отключении вы­ключателя (вручную или дистанционно через катушку отключения) механическое АПВ блокируется и выключа­тель остается отключенным.

В случае АПВ на устойчивое КЗ и отключения вы­ключателя от защиты устройство АПВ второй раз не по­действует, так как пружина (или груз) находится в незаведенном состоянии. Для подготовки устройства АПВ к новому действию необходимо вручную или от АДР за­вести пружину (или груз). Таким образом, механические устройства АПВ обладают однократностью действия. При необходимости механическое устройство АПВ мо­жет быть выведено из действия с помощью специального

устройства.

Механические устройства АПВ недостаточно надежны и, как правило, не допускают регулирования време­ни действия. Поэтому наряду с механическими устройст­вами АПВ получили широкое распространение электри­ческие схемы АПВ на переменном оперативном токе, воздействующие на включающие катушки грузовых или -пружинных приводов мгновенно или с выдержкой времени.

На рис. 2.8, а приведена схема однократного АПВ мгновенного действия для выключателей с приводом

: ПП-67. При включенном выключателе, когда пружины его привода натянуты, контакт готовности привода 5(2../ замкнут. В цепи катушки включения выключателя име­ется также специальный вспомогательный контакт привода 5ф.2. Этот вспомогательный контакт замкнут, ког­да выключатель включен, при отключении выключателя, от защиты остается замкнутым, а при отключении от ключа управления 5/4 размыкается, предотвращая дей­ствие схемы АПВ. Вспомогательный контакт привода 3(?.3 — проскальзывающий.)

При отключении выключателя от защиты замыкают­ся вспомогательный контакт 3(}.4 и кратковременно про-

 

скальзывающий вспомогательный контакт привода 5<2Д в результате чего на время замыкается цепь включаю­щей катушки У АС. Включающая катушка срабатывает и освобождает механизм зацепления, удерживающий пру­жины в заведенном состоянии, которые при этом произ­водят включение выключателя. Одновременно замыка­ется концевой выключатель 5(2.5 и включает электро­двигатель устройства АДР, которое вновь натягивает пружины. Процесс натяжения пружин продолжается 6—20 с. По окончании натяжения пружин концевой выключатель 8(}.5 отключает электродвигатель.

Если АПВ было успешным, то схема приходит в со­стояние готовности к новому действию после натяжения пружин и замыкания контакта готовности привода 3(2.1. Если АПВ было неуспешным, то выключатель останется отключенным, но пружины будут вновь натянуты и при­вод подготовлен к дистанционному включению.

Для обеспечения однократности АПВ минимальное время натяжения пружин должно быть больше наиболь­шей выдержки времени защиты, действующей на этот выключатель, т.е.

где <>ап составляет 2—3 с.

На рис. 2.8,6 приведена схема однократного АПВ с выдержкой времени [3]. Эта схема отличается от при­веденной на рис. 2.8, а наличием реле времени КТ типа ЭВ-228 с проскальзывающим контактом КТ.1, который кратковременно замыкает цепь включающей катушки УАС. Далее устройство АПВ работает так же, как и схе­ма на рис. 2.8, а.

В схеме на рис. 2.8, в для создания выдержки време­ни используется реле прямого действия КТ, выполненное на базе токового реле прямого действия серии РТВ, у которого токовая обмотка заменена обмоткой напря­жения. Реле КТ устанавливается в приводе вместо включающей катушки и срабатывает от напряжения, по­даваемого на реле от трансформатора напряжения вспо­могательным контактом 8().7 при отключении выключа­теля. Назначение вспомогательных контактов привода 5С}.1 и ЗС}.2 такое же, как и в схемах на рис. 2.8, а и б. В рассматриваемой схеме предусмотрено также автома­тическое натяжение пружин с помощью АРД. В цепь электродвигателя включен вспомогательный контакт привода 5С}.7, замкнутый, когда выключатель включен. Благодаря этому исключается АПВ после однократного включения на устойчивое КЗ, а также при включении на КЗ от руки. В случае необходимости пружина может быть натянута и при отключенном выключателе подачей напряжения на электродвигатель АДР вручную рубиль­ником #5. При этом накладка 5Х устанавливается в по­ложение 1—3.

Вместо указательного реле в схеме на рис. 2.8, в иногда используется специальный счетчик Сч, что позво­ляет фиксировать количество срабатываний на подстан­циях бея обслуживающего персонала. Следует отметить, что недостатком рассматриваемой схемы управления яв­ляется то, что при включении выключателя вручную от ключа 5Л необходимо длительно держать замкнутой цепь включения, пока не доработает реле времени КТ.

Схема на рис. 2.8, г лишена этого недостатка. В этой схеме для создания выдержки времени ЛПВ использует­ся реле времени переменного напряжения КТ, замыка­ющее цепь катушки включения своим упорным контак­том. Оперативное включение выключателя осуществля­ется ключом управления 5-4, контакты которого подают напряжение непосредственно на катушку включения, ми­нуя элемент выдержки времени.

В схеме предусмотрены цепи включения выключате­ля от устройства телемеханики. При замыкании кон­такта ТУ срабатывает и самоудерживается промежуточ­ное реле /С/., которое замыкающими контактами замы­кает цепь катушки включения УАС и двигателя АДР, осуществляющего заведение пружин (груза). Возврат реле КЬ осуществляется после включения выключателя, когда разомкнётся его вспомогательный контакт 5(}.4.

2.9. ДВУКРАТНОЕ ЛПВ

Схема двукратного ЛПВ для масляных выключателей

Применение двукратного АПВ позволяет повысить эффективность действия автоматики. Как показывает опыт эксплуатации, успешность действия при втором включении составляет 10—20 %, что повышает общий процент успешности АПВ до 75—95 %. Двукратное АПВ применяют, как правило, на линиях с односторонним питанием и на головных участках кольцевой сети, где воз­можна работа в режиме одностороннего питания.

На рис. 2.9 показана схема АПВ двукратного дейст­вия с комплектным устройством типа РПВ-258 для линий с масляными выключателями. В отличие от устрой­ства РПВ-58, рассмотренного выше, РПВ-258 содержит конденсаторы С1 и С2 и реле времени КТ с тремя кон­тактами— КТ.], размыкающимся без выдержки време-

ни, и двумя контактами, замыкающимися с выдержками времени (временно-замыкающимся проскальзывающим КТ.2 и упорным КТ.З).

Пуск рассматриваемой схемы осуществляется так же, как и схемы однократного АПВ, — контактом К0.ТЛ ре­ле К(}Т, которое срабатывает при отключении выключа­теля. Спустя установленную выдержку времени замкнет­ся проскальзывающий контакт реле времени КТ.2 и соз­даст цепь для разряда конденсатора С1 на обмотку про­межуточного реле КИ, которое, сработав, включит выключатель.

В случае успешного АПВ работа схемы прекратится. Если же АПВ было неуспешным и выключатель отключился вновь, опять сработает реле К0.Т и запустит реле времени КГ. В этом случае при замыкании контакта 1р\2 промежуточное реле КЫ не сработает, так как конденсатор С1 к этому времени не успеет зарядиться., Реле времени, продолжая работать, замкнет контакт Щ.8, при этом под действием разряда конденсатора С2 вновь сработает реле КЫ и произойдет второй цикл АЙВ. В схеме, приведенной на рис. 2.9, используются реле повторители ключа управления: команды «Включить» — КСС и команды «Отключить» — КСТ.

Для предотвращения АПВ в случае отключения вы­ключателя после включения его ключом управления на КЗ в схеме на рис. 2.9 осуществляется разряд конденса­торов С1 и С2 через замыкающие контакты реле КСС и резисторы #3 и #5. Аналогично осуществляется запрет АПВ контактами реле защит РЗ.

Цепь пуска схемы АПВ контролируется контактом КС1-1 реле фиксации К(2, которое работает так же, как и в схемах, рассмотренных ранее. Работа схемы АПВ сигнализируется указательными реле: КН1 — первый цикл; КН2 —второй цикл; КНЗ — срабатывание схемы АПВ. В схеме предусмотрены два отключающих устрой­ства: 5.Х.? — выводящее из действия схему АПВ полно­стью и 5X2 — исключающее второй цикл АПВ.

Выдержка времени первого цикла АПВ определяет­ся по выражениям (2.1) и (2.2) так же, как и для АПВ-однократного действия. Второй цикл согласно [1] дол­жен происходить спустя 10—20 с после вторичного от­ключения выключателя. Такая большая выдержка АПВ1 во втором цикле диктуется необходимостью подготовки! выключателя к отключению третьего КЗ в случае включения на устойчивое повреждение. За это время из ка­меры гашения удаляются разложившиеся и обугленные частицы, камера вновь заполняется маслом, и отключа­ющая способность выключателя восстанавливается. В комплекте РПВ-258 время готовности к последующим действиям схемы АПВ после второго цикла составляет 60—100 с.

2.10. ТРЕХФАЗНОЕ АПВ НА ЛИНИЯХ С ДВУСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ

Автоматическое повторное включение линий с дву­сторонним питанием имеет некоторые особенности, что определяется наличием напряжения по обоим концам ли­нии. Первая особенность состоит в том, что АПВ линии должно производиться лишь после того, как она будет отключена с обеих сторон, что необходимо для деионизации воздушного промежутка в месте повреждения. Поэтому при выборе выдержки времени АПВ линий с двусторонним питанием кроме условий (2.1) и (2.2) не­обходимо учитывать и третье условие:

где tэащ1 tотк1, t — наименьшие выдержка времени за­щиты, времена отключения и включения выключателя на своем конце линии (индекс 1), на котором выбирается выдержка времени АПВ; t_защ2, tотк2 — выдержка вре­мени второй ступени защиты и время отключения вы­ключателя на противоположном конце линии (индекс 2); (t_д — время деионизации среды; t₃ап—запас времени, учи­тывающий погрешности реле времени устройства АПВ и защиты, отличия времен действия выключателей от рас­четных и т.д., принимается равным 0,5—0,7 с.

 

Если вторая ступень защиты не обеспечивает доста­точной надежности при повреждениях в конце рассмат­риваемой линии, в выражения (2.5) и (2.6) необходимо подставлять выдержку времени третьей ступени защиты.

Выдержка времени АПВ для обоих концов линии под считывается по выражениям (2.1), (2.2), (2.5) или (2.6), принимается наибольшее из трех полученных значений. Вторая особенность определяется тем, что успешное включение линии (замыкание в транзит) может сопро­вождаться большими толчками тока и активной мощно­сти, поскольку по обоим концам отключившейся линии имеется напряжение.

В тех случаях, когда две электростанции или две ча­сти энергосистемы связаны несколькими линиями (рис.

2.10,а), отключение одной из них не приводит к нару­шению синхронизма и зна­чительному расхождению по углу и значению напряже­ний по концам отключив­шейся линии. Автоматиче­ское повторное включение в "этом случае не будет сопро­вождаться большим толч­ком уравнительного тока. Вследствие этого на линиях с двусторонним питанием допускается применение простых схем АПВ, анало­гичных рассмотренным выше, если две электростанции или две части энергосистемы имеют три или более свя­зей с близкой пропускной способностью.

В некоторых случаях простая схема АПВ, установлен­ная с одного конца, дополняется устройством контроля наличия напряжения на линии. Благодаря этому вклю­чение от схемы АПВ на устойчивое КЗ производится только 1 раз с той стороны, где отсутствует устройство контроля наличия напряжения на линии. С той же сто­роны, где контролируется наличие напряжения, включе­ние выключателя будет происходить лишь в том случае, если повреждение устранилось и линия, включенная с противоположного конца, остается под напряжением. Условия (2.5) и (2.6) приобретают следующий вид:

Если две электростанции или две части энергосисте­мы соединены единственной линией электропередачи, как показано на рис. 2.10,6, по которой передается активная мощность, каждое отключение этой линии будет приво­дить к несинхронной работе разделившихся частей энер­госистемы. В Советском Союзе для линий с двусторонним питанием разработано и эксплуатируется большое коли­чество ТАПВ разных типов: несинхронное АПВ, быстро­действующее АПВ, АПВ с улавливанием синхронизма, АПВ с самосинхронизацией, АПВ линий с выделенной нагрузкой и др.

Несинхронное АПВ

Несинхронное АПВ (НАПВ) является наиболее про­стым устройством, допускающим включение разделив­шихся частей энергосистемы независимо от разности ча­стот их напряжений. Схема АПВ выполняется при этом, как описано выше, без каких-либо блокировок. Для пред­отвращения включения на устойчивое КЗ с обоих концов линии, а также для обеспечения при НАПВ правильной работы релейной защиты АПВ с одного из концов линии выполняется с контролем наличия напряжения на линии. Включение линии при успешном НАПВ сопровождается сравнительно большими толчками тока и активной мощ­ности, а также более или менее длительными качаниями.

Преимуществами схем НАПВ являются простота и возможность применения на выключателях всех типов. Обычно после НАПВ происходит успешная синхрониза­ция двух частей энергосистемы или электростанции с энергосистемой. Вместе с тем следует иметь в виду, что, поскольку НАПВ сопровождается большими толчками •тока и снижением напряжения, создаются условия для неправильной работы релейной защиты. Поэтому необ­ходимо тщательно анализировать поведение релейной защиты на транзите, соединяющем две включаемые ча­сти энергосистемы, и принимать меры, исключающие не­правильные срабатывания релейной защиты. Примене­ние НАПВ на линиях, несинхронное замыкание которых приводит к длительному асинхронному ходу, нецелесо­образно, так как может вызвать расстройство работы потребителей.

Быстродействующее АПВ

Как уже отмечалось выше, после отключения един­ственной линии, соединяющей две части энергосистемы, генераторы в одной из них начинают ускоряться, а в другой тормозиться. Вследствие этого все более увеличи­вается угол между напряжениями по концам отключив­шейся линии. Процесс этот, однако, происходит не мгно­венно, а в течение некоторого времени, которое тем боль­ше, чем больше механическая инерция машин в разде­лившихся частях энергосистемы и чем меньше значение мощности, передававшейся по линии до ее отключения. Принцип быстродействующего АПВ (БАПВ) заключает­ся в том, чтобы после отключения выключателей вклю­чить их с обеих сторон повторно возможно быстрее, что­бы за время, называемое бестоковой паузой, угол между напряжениями не успел увеличиться значительно. Вклю­чение линии при этом будет происходить без больших толчков тока и длительных качаний.

В Советском Союзе БАПВ применяется только на ли­ниях, оборудованных воздушными выключателями, кото­рые обеспечивают необходимое быстродействие. Для то­го чтобы БАПВ было успешным, должны соблюдаться условия (2.2) и (2.5). Поскольку время включения воз­душных выключателей составляет 0,2—0,3 с, деионизация среды будет обеспечена при выполнении БАПВ без выдержки времени или с небольшой выдержкой време­ни — 0,1-0,2 с.

Успешное БАПВ возможно лишь в том случае, если КЗ отключается с обоих концов линии за 0,1—0,2 с. Чем медленнее отключается повреждение, тем на больший угол успеют разойтись ЭДС. Поэтому БАПВ применяет­ся только в тех случаях, когда линия оснащена быстро­действующей защитой, обеспечивающей отключение по­вреждения без выдержки времени с обоих ее концов. Достоинствами БАПВ являются простота схемы и высо­кая эффективность действия, что обеспечивает восста­новление параллельной работы без длительных качаний и с меньшими толчками тока, чем при НАПВ.

При использовании БАПВ (так же как и НАПВ) не­обходимо принимать меры, исключающие ложное, сра­батывание дистанционных и токовых защит в момент включения, а также при последующих качаниях.