Устройство для защиты системы шин

 

Класс 21с, 68

Л 52245

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ KONHCGAPHATOM THNEJIOA ПРОМЫШЛЕННОСТИ

3арегистрировпно в Государственном бюро посяедуюи ей регистрации изобретении при и-оеплане--:4((.4> л1

>i -- - vie. I iI 1 в г: и

i v(gц

И. И. Соловьев.

Устройство для защиты системы шин.—

Заявлено 31 мая 1936 года за % 195235, с присоединением заявок № 195395 н № 195396 от 2 июня 1936 года.

Опубликовано 31 декабря 1937 года, В технике релейной защиты имеется целый ряд схем для защиты шин станций и подстанций. Главная трудность в выполнении удовлетворительной защиты шин, имеющих по одному масляному выключателю на ответвлении, заключается в том, как определить поврежденную секцию (систему) шин, если зашита выбрана быстродействующей, основанной на диференциальном принципе.

Настоящее изобретение имеет целью дать решение этой задачи. Предлагаемое устройство для защиты шин обладает выбором поврежденной системы шин, независимо от того, работает ли подстанция с замкнутыми или разомкнутыми параллельными масляными выключателями.

Для достижения этой цели в предлагаемом устройстве применено особое сочетание диференциальной защиты всех ответвлений от шин с балансной защитой.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства по первому варианту (с диферЕнциальнотоковым пуском и с балансно-токовым и балансно-вольтметровым выбором); фиг. 2 — схему устройства по второму варианту; фиг. 3 — схему по третьему варианту (с диференциально-токовым пуском и балансно-токовым выбором); фиг. 4 — схему включения балансных реле.

В диференциальную схему на каждую фазу, кроме диференциального реле 1, включаются два балансно-токовых реле 2 и балансное реле 5.

Балансное реле 5 представляет собою балансное реле, на каждом плече которого имеется по две катушки: катушка тока и катушка напряженияя.

Схему включения защиты легко уяснить из фиг. 1 — 2 чертежа. Реле 2 включается в обшую цепь диференциальной схемы. Реле 5 включается в плечи первой и второй систем шин диференциальной схемы. При таком включении, при замкнутом параллельном масляном выключателе б, реле 2 и 5 в общем случае действуют параллельно, помогая друг другу.

Однако, в некоторых случаях реле 2 может отказать в выборе; в этих случаях сработает правильно реле 5, Работа токовых катушек реле 5 ясна из чертежа и особых пояснений не требует. Следует только отметить назначение трансформаторов тока на параллельном масляном выключателе 6, включенных в общую диференциальную схему. Эти трансформаторы тока имеют назначением компенсацию тока повреждения, протекающего через параллельный масляный выключатель, что создает четкую работу токовой части балансного реле 5 в этих условиях.

Работа реле 2 основана также на принципе сравнения токов. Из схемы фиг. 1 видно, что полный ток повреждения, протекая через катушку диференциального реле 1, протекает также через обе катушки обоих элементов реле 2.

Разность токов в разных катушках реле 2 достигается путем специального подключения трансформаторов тока, установленных на параллельном масляном выключателе.

Из чертежа легко уяснить способ подключения трансформаторов тока к катушке реле 2.

Если повреждение произойдет на одной системе шин, то ток, протекающий от здоровой секции шин через параллельный масляный выключатель, будет протекать также через катушки реле 2, нс у одного оеле 2 этот ток будет суммироваться с полным током повреждения в рабочей катушке и вычитаться в тормозной катушке, во

BTopQM реле сочетание токов будет обратным, т. е. токи будут суммироваться в тормозной катушке и вычитаться в рабочей катушке.

Таким образом, сработает только одно реле 2, которое через промежуточные реле 3, 4 произведет выключение поврежденной системы шин.

Если повреждение произойдет на второй системе шин, то сработает второе реле 2 и также произведет выбор поврежденной системы шин.

Выбор масляных выключателей, приключенных к поврежденной системе шин, производится при помощи контактов на разъединителях обычным путем. На схеме фиг. 1 эти контакты не показаны, но они расположены в линиях 13, 14, 15 и 16 в тех местах, где эти линии условно показаны оборванныии.

Кроме того, на случай отказа в работе как балансного реле 2, так и балансного реле 5 предлагается применить на каждом реле 2 вторую пару размыкающихся контактов. При наличии этих размыкающихся контактов последние соединяются последовательно и замыкают цепь промежуточного реле 8. Таким образом, если реле 2 не сработает, то сработает реле 8 и выключит параллельный масляный выключатель. При разомкнутом параллельном масляном выключателе под действием разных напряжений на поврежденной и здоровой секциях шин и под действием токов реле 5 сработает и отключит поврежденную систему шин. Катушки напряжения реле 5 включаются таким образом, что на плечо токовой катушки поврежденной системы действует напряжение здоровой системы шин и наоборот. При наличии такого включения правильный выбор поврежденной системы от реле 5 обеспечен.

Однако, реле 5 может дать неправильную работу в случае обрыва или персгорания предохранителя в цепи одного из трансформаторов напряжения. Для исключения последнего в схеме предусматривается специальная автоматическая блокировка цепи напряжения при помощи реле 9, 10, 11 и 12.

Из схемы видно, что при нарушении баланса напряжений реле 9 сработает и замкнет свои контакты.

В этих условиях через определенную выдержку времени реле 10 сработает и включит реле 12, которое разомкнет цепь напряжения к катушкам реле 5.

Ко и бина ция р еле 10, 11 и 12 имеет то достоинство, что цлительно под током находится только оцно реле 12.

Многоконтактное реле 12 можно заменить двумя стандартными.

У реле 12 предусматриваются два сигнальных контакта — замыкающийся и размыкающийся. При наличии последних персонал получит сигнал в любых условиях нарушения нормального положения реле 12.

Преимущество предлагаемой схемы заключается в том, что даже при выходе из строя реле напряжения схема не теряет избирательности ни при замкнутом, ни при разомкнутом параллельном масляном выключателе.

При переводе всех линий на одну систему шин защита автоматически переводится на жесткую диференциальную схему. Последнее выполняется при помощи использования блок-контактов на разъединителях. Возможная схема использования этих блок-контактов условно показана внутри пунктирного контура в нижнем правом углу фиг. 1 чертежа.

Защита может дать неправильную работу в случае, если все линии переведены на одну из систем полос, кроме двух линий, выделенных на вторую систему шин, для подьема с нуля. Однако, последнее легко устраняется введением в схему специального штепселя 17, замыкающегося персоналом при выделении двух линий для подъема с нуля.

В случае отказа в работе основной быстродействующей аппаратуры в схеме предусмотрена обычная резервная защита, которая произведет выключение всей подстанции через резервные реле 23 и 24, действующие с определенной выдержкой времени.

В схеме по фиг. 2 отсутствует балансное реле 5, но введены балансно-вольтметровые реле 18 и 19.

В общий провод диференциальной схемы включаются балансно-токовые реле 2, работающие на принципе сравнения токов в катушках. Разность токов в разных катушках достигается путем специального подключения к балансно-токовым реле 2 трансформаторов тока, установленных на па раллельном масляном выключателе.

Если повреждение произойдет на одной из систем шин при замкнутом параллельном масляном выключателе, то полный ток повреждения, протекая через обмотки диференциального реле 1, будет протекать через обмотки балансных реле 2. Часть тока, протекающая через параллельный масляный выключатель от здоровой секции LUHH, трансформируясь, будет протекать также и через катушки балансных реле 2. У одного из балансных реле этот ток суммируется с общим током повреждения в рабочей катушке и вычитается — в тормозной катушке. Во втором балансном реле сочетание токов будет обратное, т. е. сумма токов — в тормозной катушке и разность- -в рабочей катушке.

Таким образом, сработает только одно балансное реле и через промежуточное реле 4 или 3 произведет выключение поврежденной секции.

Если повреждение произойдет на второй системе шин, то сработает второе балансное реле и также произведет выключение поврежденной части установки. Выбор масляных выключателей, приключенных к повоежденной системе шин, производится при помощи контактов на разъединителях обычным путем (на схеме не показано).

При использовании обычных бал ансно-токовых реле з- щита не могла бы считаться удовлетворительной. потому что в некоторых условиях последняя отказала бы в работе.

К этим условиям относятся случаи, когда на одну систему шин выведены все линии, на другую же систему выведены только одна или две концевые линии или линии с маломощными источниками питания.

В этих условиях при повреждении на основной системе шин ток через параллельный масляный выключатель будет равен или нулю или очень малой величине по сравнению с полным током повреждения, протекающим через диференциальное реле 1.

В этих условиях балансные реле 2 не сработают, и защита откажет в работе. Для исключения последнего предлагается у балансных реле 2 пристроить вторую пару размыкающихся контактов.

При наличии этих контактов указанный недостаток схемы устраняется.

Размыкающиеся контакты обоих элементов балансного реле 2 соединяются последовательно и через них подводится цепь к промежуточному реле 8. Поэтому, если в вы ш еу каза иных условиях балансные реле не сработают, то сработает реле 8 и произведет выключение параллельного масляного выключателя. После выключения параллельного масляного выключателя поврежденную секцию выберут балансно-вольтметровые реле

18 и 19.

Из сказанного следует, что во всех условиях при замкнутом параллельном масляном выключателе защита произведет выбор поврежденной системы шин.

Для условий работы защиты при разомкнутом параллельном масляном выключателе предусматривается установка двух комплектов балансно-вольтметровых реле 18 и 19.

Исследования автора показали, что при повреждении на одной из систем шин в условиях разомкнутого масляного выключателя разность повреждений между поврежденной и здоровой секциями шин при всех условиях будет вполне достаточной для правильной работы балансно-вольтметровых реле 18 и 19. Следовательно, в этих условиях защита также произведет правильный выбор поврежденнойй системы шин.

Для того, чтобы предохранить ложную работу защиты (балансно-вольтметровых реле) в случае обрыва или перегорания предохранителя в цепи одного из трансформаторов напряжения, в схеме предусматривается автоматическая блокировка при помощи реле 9, 10, 11 и 12. В этих условиях балансное вольтметровое реле 9 сработает; через определенную выдержку времени, задаваемую реле 70, сработает и прилипнет промежуточное реле 12, благодаря чему разорвется цепь постоянного тока от обоих балансно-вольтметровых реле

18 и 19.

Как и в схеме по фиг. l, комбинация трех реле 10, 11 и 12 выполнена таким образом, что под длительным током находится только реле 12.

В реле 12 предусмотрены замыкающийся и размыкающийся сигнальные контакты, предупреждающие персонал о нарушении нормального положения блокировочного реле 12 в любых условиях.

Эта же комбинация реле 9, 10, 11 и 12 вы полня ет роль автоматической перестройки защиты на жесткую диференциальную схему при переводе всех линий на одну систему шин.

К основному недостатку схемы следует отнести то, что при выходе из строя балансно-вольтметровых реле

18 и 19 при замкнутом параллельном масляном выключателе защита теряет избирательность, но в этих условиях отключение всей подстанции производят реле 23 и 24 резервной защиты.

В схеме по фиг. 3 отсутствуют как реле 5, так и реле 18 и 19. Выбор поврежденной части установки осуществляется только реле 2.

Как и в первых двух вариантах, в схеме на фиг. 3 в цепь реле 7 диференциальной схемы включаются два балансно-токовых реле 2, работающие на принципе сравнения токов в катушках. Разность токов в разных катушках достигается путем специального подключения балансно-токовых реле 2 к трансформаторам тока, установленным на параллельном масляном выключателе.

Если повреждение произойдет на одной из систем шин при замкнутом параллельном масляном выключателе, то полный ток повреждения, протекая через обмотки диференциального реле 1, будет протекать через обмотки обоих балансных реле 2, но часть тока, притекающая к месту повреждения от здоровой системы шин через параллельный масляный выключатель, будет протекать также и через катушки балансных реле.

У одного из балансных реле этот ток будет суммироваться с общим током повреждения в рабочей катушке и вычитаться в тормозной катушке с полным током диференциального реле. Во втором балансном реле сочетание тока будет обратное, т. е, сумма токов--в тормозно" катушке и разность — в рабочей катушке.

Таким образом, сработает только одно балансное реле и произведет выключение через (условно показанное) промежуточное реле 3 поврежденной системы шин.

Если повреждение произойдет на второй системе шин, то сработает второе балансное реле 2 и подобным, же образом произведет выключение второй (поврежденной) секции через реле 4.

Выбор масляных выключателей, приключенных к поврежденной системе шин, производится при помощи кон-, тактов на разъединителях (на чертеже не показано).

При использовании обычных балансно-токовых реле 2 защита не могла бы считаться удовлетворительной, потому что в некоторых условиях она отказала бы в работе. Это слу-, чается, когда на одну систему шин выведены все линии, на другую же систему выведены только одна или две концевые линии (без питания на противоположном конце) или линии со слабым источником питания. В этих условиях, при повреждении на системе шин, на которую выведены все, линии, ток второй секции шин через параллельный масляный выключатель, будет равен или нулю или очень малой величине по сравнению с полным током повреждения, протекающим через диференциальное реле 1.

В этих условиях балансные реле 2 не тронутся и защита отказала бы в работе.

Для исключения такого случая ба- лансные реле 2 снабжаются второй парой размыкающихся контактов (в схеме на фиг. 4 .эти контакты не ! показаны). (Размыкающиеся контакты обоих реле 2 соединяются последовательно и через них проводится цепь промежуточного реле 8. Таким образом, если в указанных условиях балансные, реле не сработают, то сработает реле 8 и через реле 3 и 4 произ-; ведет выключение всей подстанции.

Реле 8 имеет назначение резервной защиты, обычно принятой на случай отказа в работе основных реле.

Достоинство схемы заключается в том, что защита получается быстродействующей.

Недостаток схемы заключается, в том, что последняя может быть применена только на подстанциях, которые работают на обеих системах шин с замкнутыми параллельными масляными выключателями. При разомкнутом параллельном масляном выключателе и одновременной работе на обеих системах шин защита не имеет избирательности.

Предмет изобретения.

1. Устройство для защиты системы шин, содержащей междушинный автоматический выключатель и снабженной диференциальной защитой, охватывающей все ответвления от шин, отличающееся тем, что в цепь реле 1 диференциальной схемы включены два балансно-токовых реле 2, обмотки кОтОрых питаются тОкОм От вторичных обмоток трансформаторов тока, установленных на междушинном автоматическом выключателе, для того, чтобы в балансно-токовом реле 2 поврежденной секции шин ток, протекающий через междушинный автоматический выключатель, суммировался с током повреждения в рабочей оомотке и вычитался в тормозной обмотке из полного тока диференциального реле, с целью обеспечения селективного срабатывания одного элемента реле 2 и отключения поврежденной системы шин.

2. В устройстве по и. 1 применение в реле 2 второй пары контактов, устанавливаемых на коромысле реле 2, работающих на размыкание и соединенных цепью оперативного тока с диференциальными реле и с промежуточным реле 3, с целью предотвращения отказов в работе баланснотоковых реле Z при питании от одной системы шин всех ответвлений и от другой системы одной или двух тупиковых линий или линий со слабым источником питания.

3. Форма выполнения устройства по и. 1, отличающаяся тем, что в плечи диференциальной защиты, кроме диференциальных 1 и балансно-токовых 2 реле, включены балансные реле 5, одно плечо которых имеет обмотку тока первой системы шин и обмотку напряжения второй системы шин и, наоборот, с той целью, чтобы таким включением обмоток реле 5 обеспечить как токовый выбор поврежденной системы шин, так и выбор по напряжению.

4. В устройстве по и. 3, с целью предотвращения ложных действий защиты при перегорании предохранителей или обрыве фазы в цепи одного из трансформаторов напряжения, применение реле 9, служащего для блокировки цепи напряжения и включенного во вторичную обмотку трансформатора напряжения, и реле 10 — 12, включенных в оперативную цепь.

5. В устройстве по п. 3 применение реле 72, длительно находящегося под напряжением оперативного тока и служащего как для размыкания цепи катушек напряжения реле 5 от обоих трансформаторов напряжения в любых условиях нарушения баланса напряжений через посредство реле времени 10,так и для замыкания сигнальной цепи с целью обеспечения контроля работы устройства. б. Форма выполнения устройства по п. 1, отличаюШаися тем, что на каждой системе шин установлен комплект балансно-вольтметровых реле 18, 79, соединенных цепью оперативного тока через контакты диференциальных реле 1, балансно-вольтметровых реле 18, 19 и обмотки выключающих реле 3, 4.

7. В устройстве по и. б, с целью предотвращения ложных действий защиты при перегорании предохранителей и обрыве фазы в цепи одного из трансформаторов напряжения и при переводе питания всех линий от одной системы шин, применение балансновольтметровых реле 9, служащих для блокировки цепи напряжения и включенных во вторичную цепь трансформаторов напряжения, и реле времени 10 и двух промежуточных реле 17, 12, включенных в оперативную цепь для осуществления автоматического перевода защиты на диференциальную схему, и, авторскому свидетельству И. И. Соловьева № 52265

:: 1 с ь ь ь ь ь (ь

1

3 ип. „Г1ечащ.!й Труд . Зак. 1333 — 700