Способ защиты распределительной сети

 

1IiI 58060 8

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.07.75 (21) 2164377/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42 (45) Дата опубликования описания 17.11.77 (51) М. Кл. Н 02Н 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретеннй и открытий (53) УДК 621,316.925 (088.8) (72) Автор изобретения

1О. М. Марулин

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЪ| РАСПРЕДЕЛИТЕЛЪНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к области релейной защиты электрических сетей и может быть использовано преимущественно при выполнении защит распределительных сетей 6 — 20 кВ.

Для защиты от коротких замыканий в распределительных сетях как правило используют токовый или дистанционный способ. При этом в месте установки защиты измеряют токи и напряжения защищаемой сети и, если измеренные величины отклоняются от заранее заданных, защите разрешают отключение сети с заданной выдержкой времени (1). Выдержки времени настраивают так, что время отключения повреждения данной защитой становится тем больше, чем дальше от места установки этой защиты произошло повреждение в сети.

Конкретно выдержки времени токовой (дистанционной) защиты питающей линии 6—

20 кВ выбирают большими выдержек времени защит подключенных к этой линии трансформаторов 6 — 20/0,4 кВ.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ защиты распределительной сети 6 — 20 кВ путем измерения токов и напрязкений сети и отключения сети с заранее заданной выдержкой времени при отклонении измеренных величин от заранее заданного уровня (2).

Недостатком токового и дистанционного способов при применении их для защиты распределительных сетей 6 — 20 кВ является невозможность одновременного выполнения требований селективности и чувствительности при удовлетворительной быстроте действия.

5 Это обусловлено спецификой построения распределительных сетей, для которых характерны применение на линиях 6 — 20 кВ сталеалюминиевых и стальных проводов малых сечений, значительная протяженность воздушных

10 линий, рассредоточенное по длине линии подключение трансформаторов 6 — 20, 0,4 кВ. Токи короткого замыкания при повреждении в конце линии 6 — 20 кВ могут быть меньше, чем токи, измеряемые в месте установки защиты

15 при перекрытиях на стороне 0,4 кВ трансформаторов 6 — 20/0,4 кВ, подключенных к головному участку линии, т. е. по величине тока повреждения (по соотношению токов и напряжений в месте установки защиты) невозможно

20 определить, где произошло повреждение — на линии 6 — 20 кВ непосредственно или на стороне 0,4 кВ подключенного к ней трансформатора. Поэтому селективность защиты, установленной на головном выключателе линии, с

25 защитами трансформаторов б — 20/0,4 кВ обеспечивают введением выдержки времени на токовой (дистанционной) защите линии. В результате этого короткие замыкания на линиях б — 20 кВ отключаются с замедлением, что

30 приводит к увеличению объема разрушений в

5806083 месте повреждения и снижению успешности автоматического повторного включения и надежности сети в целом.

Предлагаемый способ позволяет повысить

Указанные соотношения параметров электрических дуг при повреждениях на напряжении до 1000 В или выше при длительном горении дуги могут нарушиться. Например, при расхождении проводов воздушной линии быстродействие и селективность защиты распределительных сетей 6 — 20 кВ и исключить влияние параметров электрической дуги. Для этого из измеренных токов дополнительно выделяют высшие гармонические составляющие 10 и при величине гармоник, меньшей заданной, разрешают отключение сети с ускорением по времени.

Основной причиной наличия высших гармоник в токах нормального режима распредели- 15 тельной сети б — 20 кВ является насыщение магнитных систем трансформаторов 6 — 20/

/0,4 кВ. Сети 6 — 20 кВ работают с изолированной нейтралью, поэтому уровень гармоник токов в нормальном режиме сети незначите- 20 лен, так как третьи и кратные трем гармоники в токе холостого хода трансформаторов отсутствуют. При коротких замыканиях в сети появляется еще один источник высших гармоник — электрическая дуга в месте поврсжде- 25 ния. Генерируемые дугой гармоники тока распространяются по сети и в силу соотношения сопротивлений ее элементов практически полностью замыкаются через источник питания.

Практически все междуфазные повреждения 30 на стороне 0,4 кВ трансформаторов сопровогкдаются электрической дугой (пробой изоляции кабеля, перекрытие ошиновки низковольтного щита подстанции). Междуфазные повреждения в сети б — 20 кВ могут возникать 35 как чисто металлические короткие замыкания (схлестывание проводов воздушной линии) или связаны с появлением дуги небольшой длины (пробой изоляции кабеля, пробой штыревых изоляторов на линии). При этом как 40 для стороны 0,4 кВ, так и для сети 6 — 20 кВ напряжения, возникающие на электрических дугах, сравнимы между собой. Величина генерируемых дугой гармоник тока при равных эквивалентных сопротивлениях схемы корот- 45 кого замыкания зависит от отношения напряжения на дуге к напряжению установки, на которой произошло повреждение. В силу этого при повреждении на напряжении 0,4 кВ величина генерируемых дугой гармоник тока на 50

1 — 2 порядка выше, чем при повреждении на линии 6 — 20 кВ, и в б — 8 раз выше уровня гармоник нормального режима сети, т. е. дугу повреждения на напряжении 6 — 20 кВ практически можно не учитывать как источник гар- 55 моник. Различие уровней высших гармоник в токе сети при повреждениях на напряжении до 1000 В и выше используется для достижения цели изобретения.

4.

6 — 20 кВ после схлестывания напряжение на дуге возрастает. Поэтому для исключения влияния изменений параметров электрической дуги в процессе повреждения сравнение величины высших гармоник с заданной производят в момент возникновения повреждения.

На чертеже дана структурная схема токовой защиты, поясняющая описываемый способ.

К трансформатору 1 тока линии 6 — 20 кВ подключают реле 2 тока, уставку которого настраивают по условию обеспечения необходимой чувствительности к повреждению в пределах защищаемой сети на высоком напряжении, а также фильтр 3 высших гармоник. К фильтру 3 подключают блокирующее реле 4, выполняющее функцию логического элемента

НЕ: при величине высших гармоник на входе, превышающей уставку реле 4, сигнал на выходе этого реле соответствует логическому

«нулю»; при величине гармоник, меньшей заданнои, сигнал на выходе реле 4 соответствует логической «единице». Уставку реле 4 отстраивают от уровня гармоник в сети при нормальном режиме. Посредством элементов

4 НЕ и 5 ИЛИ обеспечивают появление сигнала на выходе элемента б И и действие защиты на отключение через выходной элемент 7

ИЛИ без выдержки времени только в случае, если в момент срабатывания реле 2 тока на выходе элемента 4 существует сигнал «единица» (уровень гармоник меньше заданного; соответствует повреждению на стороне высокого напряжения), Посредством обратной связи элементов 6 И и 5 ИЛИ обеспечивают независимость поведения защиты при изменении уровня гармоник тока в процессе короткого замыкания из-за изменений параметров дуги повреждения (фиксация начального замера блокирующего органа). Временную задержку элемента 8 согласовывают с защитами сетевых трансформаторов.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить быстродействие и селективность защит и надежность электроснабжения в распределительных сетях.

Формула изобретения

1. Способ защиты распределительной сети б — 20 кВ путем измерения токов и напряжений сети и отключения сети с заранее заданной выдержкой времени при отклонении измеренных величин от заранее заданного уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и селективности, из измеренных токов дополнительно выделяют высшие гармоники и при величине гармоник, меньшей заданной, разрешают отключение сети с ускорением по времени.

2. Способ по и. 1, отл ич а ю щийся тем, что, с целью исключения влияния параметров электрической дуги, сравнение величины высших гармоник с заданной производят в момент возникновения повреждений.

580608

Составитель Г. Дамская

Техред Н. Рыбкина

Корректор О. Тюрина

Редактор A. Пейсоченко

Заказ 2925/12 Изд. № 913 Тираж 917

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Федосеев А. М. Основы релейной защиты.

М.— Л., ГЭИ, 1961, с. 291.

2. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Л., «Энергия», 1972, с. 60.