Устройство для повышения устойчивости электрических систем

 

СО103 СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (1)1 Н 02 J 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3648145/24-07 (22) 04. 10.83 (46) 23.01.86,Бюл, Р 3 ,(71) Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектно- изыскательский и научно-исследовательский институт эпергетических систем и электрических сетей Энергосетьпроект" (72) 1О,Г.Айрапетов и Д.Д.Левкович (53) 621.316,925(088,8) (56) Жданов П.С, Вопросы устойчивости электрических систем. М.: Энергия, 1979, с.142-146.

Патент Франции Р 1589722, кл. 1-1 02 II, 1968. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЬИЕ11ИЯ

УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ при коротких замыканиях на линиях электропередач, снабженных выключателями в каждой фазе и подменным проводом, подключенным к фазам линии при помощи трех параллельно включенных выключателей, содержащее три блока фиксации однофазных к.з., блок фиксации к.з на подменном проводе, по три блока управления фазами А, В и С выключателей соответственно линии электропередачи и подменного провода, снабженных отключающими и включа)ощими входами, по три блока фиксации включенного положения фаз

А,В и С выключателей линии электропередачи и подменного провода, блок наличия тока в подменном проводе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывности передачи электроэнергии прп всех видах к.з °, оно дополнительно содержит три блока фиксации двухфазных к,з., три блока фиксации двухфазных к,з. на землю, одиннадцать элементов времени, пять элементов ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ с памятью, тринадцать элементов И и пять элементов ПАМЯТЬ, при этом первые выходы блоков фиксации однофазных и двухфазных к.з. АВ и ВС соединены с отключающими входами блоков управления соответствующих фаз выключателей

ЛЭП, а первый выход блока фиксации двухфазного к.з. СА соединен с входом первого элемента И через первый элемент времени и первый элемент

ЗАПРЕТ вЂ” с отключающим входом блока управления фазой С выключателя ЛЭП, вторые выходы этих блоков соединены пофазно с включающими входами блоков управления соответствующими фазамп выключателя подменного провода соответственно через второй, третий и четвертый элементы времени и второй, третий и четвертый элементы ЗАПРЕТ, первые и вторые выходы блоков фик— сации двухфазных к.з. на землю соединены с отключающими входами . блоков управления одноименных фаз выключателя ЛЭП, кроме того, первые выходы этих блоков соединены еще соответственно с первым, вторым п третьим входами первого элемента ИЛИ, третьи выходы указанных блоков соединены соответственно с включающими входами блоков управления фазами А, В и С выключателя подменного провода соответственпо через второй, третий и четвертый элементы ЗА1!РЕТ, четвертые выходы соединены с запрещающими входами соответственно треI тьего, четвертого и второго элементов ЗАПРЕТ,, а их пятые выходы соответ1206879 ственно первого блока фиксации через последовательно соединенные первый элемент ПАМЯТЬ, второй и третий элементы И второго блока фиксации через второй элемент ПАМЯТЬ, четвертый и пятый элементы И третьего блока фиксации через третий элемент ПАМЯТЬ, шестой и седьмой элементы И подсоединены соответственно к включающим входам блоков управления фазами В, С, А выключателей ЛЭП, вторые входы второго, четвертого и шестого элементов И объединены между собой и подсоединены к первому выходу восьмого элемента И и первому входу девятого элемента И, вторые выходы второго, четвертого и шестого элементов И через пятый элемент времени соединены с входами снятия памяти соответственно с первого, второго и третьего элементов IIAIDITh, а третьи выходы второго, четвертого и шестого элементов И соединены с входами элемента ИЛИ с памятью, первый выход которого через шестой элемент времени подсоединен к его входу снятия памяти, первый выход первого элемента И соединен с входом четвертого элемента ПАМЯТЬ, первый выход которога через второй элемент ЗАПРЕТ соединен с включающим входом блока управления фазой А выключателя падмеппаго провода, второй выход соединен с вторым входом девятого элемента И, первый выход которого через седьмой элемент времени соединен с вкшоча»ощим входом блока управления фазой В выключателя ЛЭП, второй выход через восьмой элемент времени соединен с входом снятия памяти,четвертого элемента ПАМЯТЬ, второй выход первого элемента И соединен с запрещающиь» входом первого элемента

3AIIPET, третий и четвертый выходы чет»эертаго элемента ПА1ИТЬ соединены с запрещающими входами третьего

z» четвертого элементов ЗАПРЕТ, а его пятый выход соединен с первым входом десятого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом первого элемента ИЛИ, а выход десятого элемента И соединен с входом девятого элемента времени„ первый выход которого соединен с отключающими входами блоков управления фазами выкл»очателя подменного прова- да и первым выходом адшп»адцатого элемента И, a его второй выход соединен с отключающими входами блоков управления фазами выкл»очателя ЛЭП и вторым входом одиннадцатого элемента И, второй выход первого элемента

ИЛИ соединен с первым входом двенадцатого элемента И, другой вход которого соединен с первым выходом девятого элемента времени и с включающи»и входами блоков управления всех фаз выключателя ЛЭП, а выход двенадцатого элемента И через пятый элемент ILQDIIb соединен с запрещающим входом пятого элемента ЗАПРЕТ, третий выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента

ИЛИ с памятью, выходы блока фиксации включенного полажени» фаз А, В и С выключателя подменного провода соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом восьмога элемента И, второй вход которого соединен с выходам блока фиксации наличия тока в

I подменном проводе, а второй выход соединен с первым входам тринадцатого элемента И, три других входа которого соединены с выходами блоков фиксации включенного положения трех фаз выключателя ЛЭП, а выход— с входом одиннадцатого элемента

В времени, третий выход восьмого элемента И соединен через пятый элемент ЗАПРЕТ с входом дес»тога элемента времени, второй выход которого соединен с вторыми входами третьего, пятого и седьмого элементов И, выходы третьего, пятого и седьмого элементов И соединены соответственно с включгпощими входами блоков управления фазами Б, С и А выключателя ЛЭП, гь»ход блока фиксации к,з. па подменном проводе соединен с откл»очающими входами блоков управления фазами А, В и С выключателя подменного »травада, с которымп также соединен первый выход одиннадцатого элемента времени, второй выход которого саед»»»»ен с выходом снятия памяти пятого элемента памяти.

1206879

Изобретение относится к электротехнике, в частности к обеспечению устойчивости параллельной работы электрических систем по линиям электропередач напряжением 110 кЗ и выше, снабженных подменными проводами.

Цель изобретения — обеспечение непрерывности передачи электроэнергии при всех видах к.з.

Устройство реализует способ, в котором при к.з. на линиях электропередач, снабженных подменным проводом, аварийно отключают поврежденный провод и подключают подменный провод к той же фазе линии, при этом перед отключением провода поврежденной фазы линии к той же фазе. линии предва- ° рительно подключают подменный провод, в случае двухфазного к.з. на землю и трехфазного к.з. дополнительно отключают второй поврежденный провод.

Если к.з. трех фаз или двух фаз на землю является неустойчивым, неполнофазный режим (он создается неповрежденной фазой и фазой с подменным проводом при двухфазном к.э. на землю и подменным проводом и оставшимся проводом фазы линии после отключения двух поврежденных проводов при трехфазном к,з.) длится кратковременно и прекращается при включении третьей фазы. При устойчивом трехфазном или двухфазном к.з. на землю электропередача, в случае необходимости, может работать в неполнофазном режиме.

Включение нейтранспонированного подменного провода на место одной из фаз линии электропередачи, как показали расчеты, вызывает несимметрию, не превьппающую 5Х, что сказывается на нормальном функционировании релейной защиты.

На черетеже представлейо предлагаемое устройство.

Линия электропередачи ЛЭП 1 подключена к сборным шинам 2 через фазы 3 4 и 5 выключателя, а подменный провод 6 подключен к сборным шинам 2 через фазы 7,8 и 9 выключателя. Устройство автоматики содержит блоки 10 — 12 фиксации однофазных к.з. AO BO, СО, блоки 13 - 15 фиксации двухфазных к.з. ЛВ, ВС, СА, блоки 16 — 18 фиксации двухфазных к.з. на землю АВО, ВСО, CAO

ЛЭП 1, блок 19 фиксации к.э ° на подменном проводе 6, блоки 20 — 22 управления соответствующими фазами

3 — 5 выключателя ЛЭП 1, имеющие отключающие входы 20-1 — 22-1 и включающие входы 20-2 — 22-2, блоки

23 — 25 управления соответствующими фазами 7 — 9 выключателя подменного провода 6, имеющие отключающие входы 23-1 — 25-1 и включающие входы

23-2 — 25-2, блоки 26 — 28 фиксации включенного положения фаз 3 — 5 выключателя ЛЭП 1, блоки 29 — 3! фиксации включенного положения,фаз

7 — 9 выключателя подменного провода

6, блок 32 фиксации наличия тока в подменном проводе 6, элементы 33—

43 времени, элементы 44 — 48 логической операции ЗАПРЕТ, элементы

49 и 50 логической операции ИЛИ, блок 51 логической операции ИЛИ, снабженный элементом памяти, элементы 52 — 64 логической операции И и элементы 65 — 69 логической операции ПАМЯТЬ.

Блоки фиксации различных видов к.з. представляют собой устройство выбора поврежденных фаз при к.з. на землю, содержащее фильтровые избирательные органы, дистанционные избирательные органы, включенные на фаэные величины токов и напряжений, и дистанционные органы, включенные на междуфазные величины токов и напряжений, а также соответствующую логику. При этом фильтровые избирательные органы необходимы для правильной работы устройства при однофаэных к,з. через большое переходное сопротивление. Для фиксации двухфазных к.з. без земли предназначены дистанционные органы, включенные на междуфаэные величины токов и напряжений.

Устройство работает следующим образом.

При однофазном к.з.70, например, фазы 3, что соответствует физической фазе Л, срабатывает блок 10 фиксации к.з. и сигнал с его первого выхода подается на отключающий вход

20-1 блока 20 управления фазой 3 выключателя электропередачи 1.

С второго выхода блока 10 сигнал через элементы задержки 34 и запрета 45 поступает на включающий вход 23-2 блока 23 управления фазой

7 выключателя подменного провода 6, 1206879

5G

55 который включается на место поврежденной Фазы 3 ЛЭП 1. Указанное действие практически исключает неполнофазный режим по линии электропередачи 1 и снижение предела передаваемой мощности, С целью максимального упрощения схемы устройства для электропередачи 1 применен элегазовый выключатель (3-5), имеющий одинаковое время операций включения и отключения порядка 60 мс (0,06 с).

Для современных воздушных выключателей время включения больше, чем время отключения. Так, например, для выключателей напряжением 500 кВ время включения ВНВ-500, который может быть установлен для включения подменного провода, составляет 0,1 с, а время отключения ВВБ-500, который может быть установлен для ЛЭП 1, равно 0,08 с.

Таким образом, для указанного случая необходимо ввести замедление на отключение выключателя электропередачи 1 на время порядка 25-30 мс.

Это время компенсирует также время замедления блоков 34 - 36 составляющее 2-3 мс и необходимое для надежной блокировки двух из трех Фаз выключателя подменного провода при включении его третьей фазы, Указанные блоки задержки для варианта применения воздушных выключателей должны включаться непосредственно в цепи

20-1 — 22-1 блоков 20 — 22 управления Фаз 3 — 5 выключателя олектропередачи 1, После включения подменного провода 6 срабатывает блок 29 фиксации включенного положения фазы 7 выключателя подменного провода 6 и блок

32 фиксации тока в подменном проводе 6„ Сигнал с выхода блока 29 через элемент ИЛИ 50 поступает на первый вход элемента И 57, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 32. Сигнал с выхода элемента

57 через элемент ЗАПРЕТ 48 и элемент 39 выдержки времени поступает на включающие входы 20-2 — 22-2 блоков 20 — 22 управления фазами 3—

5 выключателя ЛЭП 1 и на первый вход элемента И 56. В результате этого происходит повторное включение отключенного провода. Если к.3 ° 70 возобновилось, происходит повторное отключение поврежденного провода по рассмотренной цепи. При

1

2О

3i

4 этом срабатывает элемент И 59 и с его первого выхода сигнал подается на ! второй вход элемента И 56. Сигнал с выхода элемента 56 через элемент

ПАМЯТЬ 66 поступает на вход запрета элемента ЗАПРЕТ 48, чем предотвращается вторичное включение отключенного провода электропередачи. Если к.з.

70 не возобновилось, срабатывает элемент И 58, так как имеются сигналы на всех четырех его входах от блоков 26 — 28, зафиксирсвавших включенное положение всех трех фаз 3 — 5 выключателя ЛЭП 1 и элемента И 58, и с выхода. элемента 58 с выдержкой времени элемента 38 подается сигнал на отключающие входы 23-1 — 25-1 блоков 23 — 25 фаз 7 — 9 подменного провода 6, который отключается, Устройство приходит в исходное состояние, Аналогично работает устройство и при других однофазных к.з. (Фаз В и С), При двухфазном к. з, 71 (к. з. между фазами В и С) срабатывает блок 14 и сигнал с его первого выхода поступает на отключающий вход 21-1 блока

21 управления фазой 4 выключателя

ЛЭП t, Фаза отключается. Сигнал с второго выхода блока 14 через элементы ЗАДЕРЖКА 35 и ЗАПРЕТ 46 поступает на включающий вход 24-2 блока 24 управления фазой 8 (фаза В) выключателя подменного провода 6. После включения фазы 8 ЛЭП 1 работает с подменным проводом, включенным на фазу В взамен отключенного провода

ЛЭП 1. Восстановление исходной

Г схемы происходит как и в случае однофазного к.з. От сигнала с выхода блока 30 срабатывает элемент 50, от сигналов с выходов элемента 50 и блока 32 срабатывает элемент 57 и через элементы 48 и 39 сигнал поступает на включающие входы 20-2—

22-2 блоков 20 — 22 управления фазами 3 — 5 выключателя ЛЭП 1.

Если к,з. не возобновилось, с выдержкой времени элемента 38 происходит отключение подменного провода 6 по цепи; сигнал с выхода элемента

58 через элемент 38 подается на отключающие входы 23-1 — 25-1 блоков

23 — 25 управления фазами 7 — 9 выключателя подменного провода 6, После отключения подменного провода 6 восстанавливается исходная схема

ЛЭП 1.

879 6

1О

5 1206

При двухфазном к.з. 72 на землю (например, к.3 ° АВО) срабатывает блок 16 фиксации двухфазного к.з. на землю АВО и с его первого и второго выходов подаются сигналы на отклю5 чающие входы 20-1 и 21-1 блоков 20 и 21 управления фазами 3 и 4 выключателя ЛЭП 1.

С третьего выхода блока 16 сигнал через элемент ЗАПРЕТ 45 поступает на включающий вход 23-2 блока

23 управления фазой 7 (фаза А) выключателя подменного провода 6. Обра.— зонался неполнофазный режим АС.

С четвертого выхода блока 16 сиг-, нал подается на вход запрета элемента

46, чем предотвращается включение фазы 8 от сигнала, поступающего с второго выхода блока 11 (в случае его срабатывания) на вход элемента 2б

35 времени. Время задержки, которое создает элемент 35, составляет 2-3 мс и обеспечивает необходимую селективность между появлением сигнала на входе запрета элемента 36 и появле- 25 нием сигнала на выходе элемента 35.

С пятого выхода блока 16 сигнал поступает через элемент ПАЬИТЬ 67 па вход элемента И 59, на второй вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 57, который находится в сработавшем состоянии, так как на его вход подаются оба сигнала, необходимые для его срабатывания: с выхода элемента 50 и выхода блока 32 наличий тока в подменном проводе 6. С

35 второго выхода элемента 57 через элементы запрета 48 и времени 39, создающие необходиму|о выдержку времени перед включением третьей фазы (фазы В) электропередачи, сигнал поступает на второй вход элемента

И 62, Па его первый вход сигнал поступает с первого выхода элемента

И 59. Элемент И 62 срабатывает, с его выхода сигнал подается на включающий вход 21-2 блока 21 управления фазой 4 выключателя ЛЭП 1. Электропередача.работает в полнофазном режиме.

Первая выдержка времени элемента

39 (второй выход блока) определяется временем гашений дуги и деионизацией дугового промежутка между дву мя фазами и землей после их отключения от электропередачи и составляет

1-2 с.

Если при этом вновь возникло к.з,, появляется сигнал на выходе элемента

ИЛИ 49, который подается на первый вход элемента И 53, на второй вход которого подается сигнал с выхода блока ИЛИ 51 с памятью. Блок 51 находится в сработавшем состоянии

\ после подачи на его вход сигнала с третьего выхода элемента И 59. Элемент 53 срабатывает, и с его первого выхода подается сигнал на отключение всех фаз выключателя подменного провода, а с второго выхода — на отключение всех фаз выключателя ЛЭП 1.

Электропередача полностью отключается. При этом прекращается электрический ток по подменному проводу и с входов элемента 57 снимаются оба сигнала, элемент 39 времени сбрасывается и возвращается в исходное состояние, как и остальная часть схемы.

Если повторное к.з. не возникло, целесообразно проверить возможность возврата к схеме доаварийного режима электропередачи, т.е.включить параллельно подменному проводу линейный провод фазы А и, если к.з. не возобновится, отключить подменный провод. При этом вторая выдержка времени элемента 39 (первы и выход блока) выбирается в зависимости от местных условий в пределах 5-10 с.

Сигнал с первого выхода элемента 39 поступает на включающий вход

20-2 блока 20 управления фазой 3 (фаза А). Включенным оказываются все фазы электропередачи 1 и подменный провод 6.

Блоки 26 — 28 и элемент И 57 оказываются в сработавшем состоянии, н с их выходов сигналы поступают на входы элемента И 58, который срабатынает. Сигнал с выхода элемента 58 поступает на вход элемента 38 времени. Через заданное время (1-2 с) сигнал с его первого ныхода поступает на отключающие входы 23-1 — 25-1

,блоков 23 - 25 управления фазами

7 — 9 выключателя подменного провода, который отключается. Создается исходный режим работы электропередачи: все фазы ЛЭП 1 включены, подменный провод отключен, схема автоматики

В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ

Схема работает аналогично и в случаях возникновения днухфазных к.з. На землю ВСО и CAO.

При трехфазном к.з. 73 срабатывают блоки 13 — 15 фиксации двухфазных к.s. АВ, ВС и CA.

1206879

20

С второго выхода элемента 65 сигнал поступает на первый вход элемента И 54, на второй вход которого поступает сигнал с третьего выхода элемента И 57, находящегося в сработавшем состоянии вследствие наличия на его входах сигналов и с выходов элемента 50 и блока 32, После срабатывания элемента 54 с его выхода

35 сигналы подаются на входы элементов

42 и 43 с выдержкой времени. С выхода элемента 42 с выдержкой времени сигнал подается на включающий вход 21-2 блока 21 управления фазой 4 выключателя ЛЭП 1. В электропередаче возникает полнофазный режим, Выдержка времени элемента 42 определяется временем гашения дуги и деионизации дугового промежутка и принимается равной 1-2 с. Выдержка времени элемента 43 определяется временем цикла работы автоматики при трехфазных к.з. и принимается равной 3-4 с.

С третьего и четвертого выходов элемента 65 сигналы поступают на запрещающие входы элементов ЗАПРЕТ

46 и 47, что предотвращает включение фаз 8 и 9 выключателя подменного провода 6 от сигналов, поступив- . ших на элементы 35 и 36 задержки с вторых блоков 14 и 15.

С первых выходов блоков 13 и 14 сигналы подаются на отключающие входы 20-1 и 21-1 блоков 20 и 21 управления фазами 3 и 4 выключателя ЛЭП 1. Сигнал с.первого выхода блока 15 подается на вход 22-1 блока 22 через элемент 33 задержки и элемент 44 запрета. При наличии трех, отключающих сигналов срабатывает элемент 52 и с его первого выхода сигнал подается на вход элемента

ПАМЯТЬ 65. С второго выхода элемента 5? сигнал подается на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 44 раньше, чем отключающий сигнал с выхода блока 15 пройдет через элемент 33, осуществляющий задержку на 2-3 мс.

Таким образом, запрещается отключение фазы 5 (фаза С) выключателя

ЛЭП 1. С первого выхода элемента

65 сигнал через элемент 45 запрета поступает на включающий вход 23-2 блока 23 управления фазой А выключателя подменного провода 6. 25

С пятого выхода элемента 65 сигнал поступает на первый вход элемента И 55. Если при включении фазы 4 выключателя ЛЭП 1 и возникновении полнофаэного режима вновь происходит к.з., срабатывает элемент

KIH 49, и с третьего его выхода сигнал подается на второй вход элемента И 55. Сигнал с выхода элемента

55 через элемент 37 выдержки времени подается на отключающие входы 20-1

25- 1 блоков 20 — 25 управления фазами 3 — 5 выключателя ЛЭП 1 и фазами 7 — 9 выключателя подменного провода 6. Выдержка времени элемента

37 принимается равной 0,1-0,2 с для исключения излишнего отключения подменного провода при кратковременном срабатывании элемента 55.

Электропередача полностью отключается от шин 2.

Если после возобновления полнофазного режима повторное к.з. на электропередаче не возникает, восста.новление нормального режима по ЛЭП выполняется оперативным персоналом.

Технически возможно выполнить возврат к схеме доаварийного режима автоматически, как это имеет место при других видах к.з., однако указанное слишком усложнит схему автоматикй.

Кроме того, если электропередача при 3-фазном к.з. удержится в работе после отключения двух из трех фаз, включения вместо второй фазы подменного провода и повторного включения третьей фазы, то целесообразно не восстанавливать схему доаварийного режима, так как это связано с риском потерять электропередачу при возобновлении 3-фазного к.з. 70, Таким образом при однофазных и двухфазных к.з., в том числе и устойчивых, на электропередаче не возникает неполнофазногр режима после отключения к.з.; при неустойчивых двухфазных к.з. на землю и трехфазных к.з. на время гашения дуги и деионизации дугового промежутка возникает двухфазный режим; при устойчивых двухфазных к.з. на землю и трехфазных к.э. происходит отключение всей передачи, если неполнофазный режим не предусмотрен для питания потребителей.

Испольвование линии электропередачи с подменным проводом или специаль1206879

Составитель Н.Пантелеева

Редактор Р,Цицика Техред Л.Иикеш Корректор A.Зимокосов Заказ 8728/55 Тираж 1о Подписное

ВНИППИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 но выполненным гроэозащитным тросом имеет, помимо указанных, следующие эксплуатационные преимущества: возможен пофазный ремонт линии на отключенном проводе, при этом взамен отключенного к фазе подключается подмепный провод (грозозащитный трос); подменный провод может быть использован для организации резервного БЧ канала релейной защиты

1 противоаварийной автоматики и с вязи.