Способ релейной защиты от коротких замыканий

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите подстанций с линиями электропередачи, автотрансформаторами (трансформаторами) и другими присоединениями. Технический результат заключается в защите от дальних трехфазных коротких замыканий. Для этого в способе выявление возникновения короткого замыкания производят при сравнении длительности протекания переходного процесса при трехфазном коротком замыкании и длительности протекания переходного процесса при изменении нагрузки. 1 ил.

 

Предлагаемый способ относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите подстанций с линиями электропередачи, автотрансформаторами (трансформаторами) и другими присоединениями.

Известен способ релейной защиты от коротких замыканий для объектов, у которых токи короткого замыкания соизмеримы с током режима нагрузки (см. Н.В.Чернобровов «Релейная защита», М., «Энергия», 1974, стр.146-148), включающий выявление возникновения короткого замыкания и включение релейной защиты на время, достаточное для ее срабатывания. Для эффективной работы способа необходимо, чтобы защита не срабатывала при минимально возможных напряжениях в сети в режиме нагрузки. С этой целью в способе релейной защиты выявление возникновения короткого замыкания производится органом минимального напряжения.

Недостаток способа состоит в том, что на автотрансформаторах (трансформаторах) орган минимального напряжения максимальной токовой защиты высшей стороны не обладает чувствительностью при коротком замыкании на стороне низшего напряжения автотрансформатора. Для обеспечения чувствительности в этом случае защиту дополняют органом минимального напряжения, включаемого на трансформатор напряжения стороны низшего напряжения, для которого устанавливают трансформатор напряжения на вводе автотрансформатора (трансформатора), что приводит к усложнению схемы защиты и увеличению затрат на сооружение подстанции (А.М.Федосеев «Релейная защита электрических систем», М., «Энергия», 1976 г., стр.466).

Наиболее близким способом защиты от коротких замыканий является способ (см. вышеприведенный источник А.М.Федосеев «Релейная защита электрических систем», стр.280-283), включающий выявление возникновения короткого замыкания и включение релейной защиты на время, необходимое для ее срабатывания, в котором режим трехфазного короткого замыкания выявляют по току обратной последовательности кратковременно протекающей несимметрии при переходе одно- или двухфазного короткого замыкания в трехфазное.

Недостаток способа состоит в следующем.

1. Защита не вводится в работу при трехфазном коротком замыкании в случае, когда оно возникает без протекания несимметрии, т.е. когда три фазы замыкаются накоротко одновременно. Это возможно, например, при включении на установленную на присоединении трехфазную закоротку.

2. Защита ложно срабатывает в нагрузочных режимах:

- когда вводится в работу и срабатывает при коротком замыкании на смежном элементе сети и не возвращается после отключения его своими защитами в случае соизмеримых значений токов короткого замыкания и нагрузки;

- когда вводится в работу при изменении нагрузки, например, при коммутации в результате кратковременно появляющегося тока обратной последовательности из-за разновременности включения фаз выключателя и протекании токов нагрузки, превышающих уставки ее срабатывания.

Задачей создания предлагаемого способа релейной защиты является защита от дальних трехфазных коротких замыканий, которая срабатывает при коротком замыкании за элементами электрической сети с сосредоточенной индуктивностью: автотрансформаторы, трансформаторы, реакторы, когда токи короткого замыкания соизмеримы с токами нагрузки, и не срабатывает в режиме нагрузки. Указанный технический результат достигается тем, что в способе релейной защиты, включающем выявление возникновения короткого замыкания и включение релейной защиты на время, достаточное для ее срабатывания и возврата, имеются отличия, а именно выявление возникновения короткого замыкания производят при сравнении длительности протекания переходного процесса при трехфазном коротком замыкании и длительности протекания переходного процесса при изменении нагрузки.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующая способ релейной защиты от коротких замыканий.

Устройство релейной защиты от коротких замыканий состоит из:

- органов релейной защиты объекта 1;

- органа выявления 2 переходного процесса при трехфазном коротком замыкании и изменении режима нагрузки;

- двух органов сравнения 3 и 4 в виде элементов времени на срабатывание, время на которых различно;

- пускового органа 5;

- органа введения релейной защиты в действие 6 на время, достаточное для ее срабатывания и возврата, выполненного в виде элемента времени на срабатывание;

- органа возврата устройства 7;

- исполнительного органа 9;

- дополнительного органа возврата 8 устройства при отключении трехфазного короткого замыкания в смежной сети, который состоит из органа выявления переходного процесса при отключении трехфазного короткого замыкания в смежной сети, выполненного аналогично органу выявления 2.

Органы в устройстве соединены согласно функциональной схеме, и устройство подключено в фазы тока защищаемого объекта. Орган выявления 2 переходного процесса при возникновении короткого замыкания, пусковой орган 5, орган релейной защиты 1 и исполнительный орган 9 включены последовательно. Органы сравнения 3 и 4 между собой соединены параллельно по входу и последовательно с органом возврата 7 устройства, и они включены между органом выявления 2 и пусковым органом 5. Орган введения защиты 6 на время срабатывания и возврата подключен на выход пускового органа 5 и органа возврата 7. Дополнительный орган возврата 8 устройства при отключении трехфазного короткого замыкания в смежной сети подключен на выход пускового органа 5 и орган возврата 7. Органами выявления 2 и 8 устройство включается на токи фаз защищаемого объекта.

Указанный выше способ осуществляется следующим образом при различных режимах.

1. В случае возникновения трехфазного короткого замыкания за элементом с сосредоточенной индуктивностью выдержку времени на срабатывание органа сравнения 3 длительности протекания переходного процесса принимают больше длительности протекания переходного процесса при изменении нагрузки и меньше длительности протекания переходного процесса при возникновении короткого замыкания за элементом электрической сети с сосредоточенной индуктивностью.

Тогда при возникновении короткого замыкания на стороне низшего напряжения автотрансформатора, трансформатора, за реактором длительность протекания переходного процесса превосходит выдержку времени на срабатывание органа сравнения 3 и приводит к его срабатыванию и вводу релейной защиты 1 в работу.

В режиме нагрузки длительность протекания переходного процесса при изменении нагрузки меньше выдержки времени на срабатывание органа сравнения 3, вследствие чего он не срабатывает и релейная защита 1 не вводится. Поэтому релейная защита 1 не реагирует на режим нагрузки.

2. При протекании по объекту чисто индуктивной (или близкой к ней) реактивной мощности выдержку времени на срабатывание органа сравнения 4 длительности протекания переходного процесса принимают больше длительности протекания переходного процесса при коротком замыкании за элементами электрической сети с сосредоточенной индуктивностью. Тогда при изменении величины реактивной мощности длительность переходного процесса может превысить выдержку времени на срабатывание органа сравнения 4, так как активное сопротивление в цепи с нагрузкой меньше, а индуктивность больше активного сопротивления и индуктивности цепи с коротким замыканием, и затухание переходного процесса идет медленнее - постоянная времени затухания больше постоянной времени затухания при коротком замыкании, происходит срабатывание обоих органов сравнения длительности протекания переходного процесса 3 и 4 в последовательности их выдержек времени на срабатывание.

При срабатывании органа сравнения 4 происходит пуск органов релейной защиты 1, а затем срабатывание органа сравнения 4 осуществляет возврат пускового органа 5. Этим самым обеспечивается выявление режима нагрузки и вывод в нем защиты.

3. При возникновении трехфазного короткого замыкания в смежной сети за элементом с сосредоточенной индуктивностью в случае отключения его выключателем смежного элемента дополнительным органном возврата 8 выявляют переходный процесс при отключении короткого замыкания и возвращают устройство в исходное положение (т.е. положение до срабатывания органов релейной защиты 1). Этим самым исключается срабатывание релейной защиты 1 в режиме нагрузки после отключения короткого замыкания в смежной сети.

Способ может использоваться при выполнении релейной защиты автотрансформаторов, трансформаторов, от коротких замыканий на стороне низшего напряжения, реакторов, релейной защиты на сильно нагруженных радиальных и кольцевых линиях распределительной сети для защиты дальнего резервирования от коротких замыканий на стороне низшего напряжения трансформаторов тупиковых, ответвительных, проходных подстанций электрической сети, когда токи короткого замыкания сравнимы с токами режима перегрузки.

Способ выполнения релейной защиты от коротких замыканий, включающий выявление возникновения короткого замыкания и включение релейной защиты на время, достаточное для ее срабатывания и возврата, отличающийся тем, что выявление возникновения короткого замыкания производят при сравнении длительности протекания переходного процесса при трехфазном коротком замыкании и длительности протекания переходного процесса при изменении нагрузки.