Устройство для защиты вводов параллельно работающих секций шин, нагруженных синхронными двигателями

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2906 77 (21) 2500750/2 4-0 7 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 250480. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 30. 0 4. 80

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Л. Х. Гильбурд

Украинский государственный институт по проектированию металлургических заводов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБИТЫ ВВОДОВ ПАРАЛЛЕЛЬНО

РАБОТАЮЦИХ СЕКЦИЙ ШИН, НАГРУЖЕННЫХ СИНХРОННЫМИ

ДВИГАТЕЛЯМИ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам релейной защиты и может быть использовано на крупных подстанциях глубокого ввода кислородных станций, насосных станций и др. объектов с при водными синхронными двигателями.

На подстанциях глубокого ввода по схеме двух блоков:линия-трансформатор-секция шин в режиме параллельной работы секций шин при коротких замыканиях в питающей сети, сопровождаемых остаточным напряжением на секции шин ниже критического значения напряжения (при котором синхронные двигатели вы- 1з падают из синхрониэма), именуемых далее опасными короткими замыканиями (к.з.), нарушение устойчивой работы группы синхронных двигателей, подключенных к одной секции сборных шин, и выпадение их из синхронизма могут быть предотвращены при условии отключения поврежденного участка сети быстродействующей защитой поврежденного участка либо быстродействующей защитой ввода секции.

При опасном к.з. иэ одной питающей линии для отключения ввода секции шин, связанной с поврежденной линией,3p могут быть использованы следующие известные релейные защиты; быстродействующая продольная дифференциальная или дифференциально-фазная защита на каждой линии с использованием для свя зи между полукомплектами защиты в на" чале и конце защищаемой линии кабеля либо высокочастотного канала; быстродействующие защиты на питающей подстанции, действующие на отключение линии (защита линии, защита шин, заЩита обходного выключателя и др.) с передачей импульса на отключение ввоца соответствующей секции подстанции глубокого ввода по кабелю либо по высокочастотному каналу.

К недостаткам этих защит следует отнести большие затраты на сооружение и обслуживание каналов связи, а также невысокую надежность ° При магистральных схемах, по сравнению с радиальными, применение таких защит затруднено.

Быстродействующая направленная поперечная дифференциальная защита параллельных линий для отключения ввода секции при опасных коротких замыканиях, как правило, не может быть применена по условию селективности, 729722 а также надежности стстройки от однофазных и других коротких замыканий, при которых работа защиты не требуется.

Быстродействующая направленная токовая защита и дистанционная защита для отключения ввода секции при опасных к.з. не могут применяться, так как н режиме параллельной работы питающих линий со стороны питания эти защиты одновременно отключают вводы обеих секций.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является одна иэ равновидностей быстродействующей направленной поперечной дифференциальной защиты параллельных линий, состоящая из органа направления мощности с раздельными для каждой линии комплектами реле направления мощности, органа пофазного сравнения токов н линиях, и, при необхо- 20 димости, блокировки минимального напряжения для повышения чувствительности защиты.

При использовании быстродействующей направленной поперечной дифзащиты параллельнйх линий для отключения ввода одной из двух параллельно работающих секций шин защита может действовать неселективно в режиме раздельной работы питающих линий со стороны питания при внешних к.з., сопровождаемых снижением напряжения на секции шин, как ниже критического„ так и выше критического напряжения, которое для группы синхронных двигателей имеет различное значение при трехфазных и двухфазных к.э. Причем это значение для одной и той же группы синхронных двигателей при двухфазных к.з. ниже, чем при трехфазных.

Целью. изобретения является исключение неселектинных действий защиты при снижениях напряжения на секции шин выше критических значений, а также исключение одновременного отключения вводов обеих секций при каскадном 45 действии защиты.

Для этого предлагаемое устройство быстродействующей дифференциальной защиты параллельных линий дополнительно снабжено промежуточным реле и дну- 5р мя идентичными органами минимального напряжения, содержащими по два комплекта реле, катушки которых включены на выходы трансформаторов напряжения, включенных на соответствующие вводы секций шин, в первом из комплектов контакты реле соединены последовательно для работы только при трехфаэных к.з °, а во втором — контакты реле соединены параллельно, при этом между собой контакты обоих комплектов реле со-бо единены параллельно и включены между выходами оперативных цепей защиты и выходными реле защиты каждого ввода, .а обмотка промежуточного реле включена последовательно с двумя парал- 65 лельно включенными цепочками замыкающих контактов реле направления мощности этой защиты. Причем каждая цепочка состоит иэ последовательно соединенных контактов реле, катушки которых включены на одноименные фазы разных линий, при этом размыкающий контакт промежуточного реле включен между плюсом источника оперативного напряжения и оперативными цепями защиты.

На фиг. 1 показана схема оперативных цепей защиты; на фиг. 2 — схема соединения контактов одного органа минимального напряжения.

Предлагаемое устройство содержит узел 1 оперативных цепей направленной поперечной дифзащиты, которая включает в себя орган 2 направления мощносФ ти (с раздельными для каждой линии комплектами реле) н о гнн 3 пофазного сравнения токов н линиях, идентичные органы 4 и 5 минимального напряжения, выходные реле б и 7 защит ввода соответственно ? и II секций шин, промежуточное реле 8, цепочки 9 и 10 контактов реле напряжения мощности органа 2. Каждая цепочка состоит из контактов реле, включенных на одноименные фазы разных линий.

На фиг. 2 показаны контакты днух комплектов реле одного из органон минимального напряжения 4 или 5. Для каждого органа контакты 11 одного комплекта реле предназначены для работы только при трехфазных к.з., контакты

12 другого комплекта реле (того же органа 4 или 5) предназначены для работы при двухфазных к.з.

На фиг. 3 показаны пониэительные трансформаторы 13 и 14, выключатели

15.и 16 вводов соответственно секций

I u iI шин, секционный выключатель

17, который может быть соединен с секцией II через секционный реактор

18 (либо без реактора 18, как показано пунктиром) и трансформаторы тока 19-22 на вводах секций шин, к которым подключены токовые цепи защиты.

Напряжение к реле и органам 4 и 5 минимального напряжения подводится от трансформатора напряжения соответствующей секции.

Контакты 11 комплекта реле, органа 4 (или 5) замыкают цепь только при трехфаэных.к.з., сопровождаемых остаточным напряжением на шинах секции ниже критического значения при трехфазных к.э. При двухфазных к.з., сопровождаемых остаточным напряжением на шинах секции ниже критического при двухфазных к.з., цепь замыкается одним из контактон 12 того же комплекта реле . Критическое напряжение группы синхронных двигателей при двухфазном к.з. всегда ниже,чем при трехфаэном к ° з., и, следовательно, напряжение срабатывания комплекта

729722 реле с контактами 12 всегда ниже, чем — реле с контактами 11, поэтому при трехфазных к.э., сопровождаемых остаточным напряжением на шинах ниже критического при двухфазных к.з., цепь замыкается как контактами 12, так и всеми контактами 11 обоих комплектов— реле органа минимального напряжения

4 (либо 5). Если минимальное расчетное для конкретной сети остаточное .напряжение. на секции шин при двухфазном к.з. на выводах высшего напряжения трансформатора превышает критическое при двухфазных к.з., контакты

12 комплекта реле органа 4 (или 5) отсоединяются от контактов 11 того же комплекта реле и действуют на вы- 15 ходное реле б (или 7) через реле времени, либо комплект реле с контактами 12 вообще не используется.

Работа устройства рассматривается в двух режимах работы питающих линий со стороны питания: раздельном и параллельном.

В обоих режимах секции I и ?Хшин, к которым подключены синхронные двигатели, работают параллельно. Примем, 25 что опасное к.э. происходит на питающей линии или в части сети, связанной с секцией Х шин.

В режиме раздельной работы питаю- З0 щих линий со стороны питания при опасном к.з., кроме органа напряжения 4,. замыкают свои контакты реле органа 2 направления мощности и органа 3 пофаэного сравнения токов, и выходное pe å 6 подает импульс на отключение выключателя 15 ввода =екции I.

В режиме параллельной работы питающих линий со стороны питания при опасном к.э. протекают токи, к.з. по . обеим линиям, поэтому органы 4 и 5 минимального напряжения и оба комплекта реле органа 2 направления мощности, действующие на, выходное реле

6, замыкают свои контакты. Во избежание одновременного срабатывания выходных реле 6 и 7 с последующим отключением обоих выключателей 15 и 16 ток срабатывания реле органа 3 пофаэного сравнения токов отстраивается от наибольшей возможной разности токов к.э. в питающих линиях, которая при наличии секционного реактора 18 зависит, главным образом, от соотношения мощностей синхронных двигателей каждой секции и практически не зависит (при коротких линиях) от места расположения точки к.э..по длине поврежденной питающей линии. В рассматриваемом режиме параллельной работы питающей линий со стороны питания возможны следующие три случая, 60

Опасное к.з. происходит за пределами эоны питающих линий и отключено быстродействующей защитой поврежденного участка сети. В этом случае орган 3 пофаэного сравнения токов за- 65 прещает работать устройству до момента отключения поврежденного участка, после чего восстанавливается нормальное напряжение и устройство возвращается в исходное положение.

Опасное к.з. происходит на питающей линии и она отключена быстродействующей защитой со стороны питающей подстанции. В этом случае разрывается цепь тока к.з. через поврежденную линию, связанную с секцией II, срабатывает орган 2 пофазного сравнения токов, реагируя на ток, к.з. в поврежденной линии, замыканием контакта реле 8, после Возврата в исходное положение реле направления мощности неповрежденной линии (в органе 2), сопровождаемого также раэмыканием одной из цепочек 9 и 10, либо обеих защит выключателя 15. Необходимость задержки импульса на отключение контактом реле 8 вызвана тем, что после прекращения тока к.з. в неповрежденной линии напряжение на секции II не повышается до минимального значения, и контакты реле органа 5 минимального напряжения могут остаться замкнутыми до отключения выключателя 15 и восстановления номинального напряжения на секции II.

Опасное к.з. происходит в результате отказа работы быстродействующей защиты либо выключателя поврежденного участка отключено с выдержкой времени. В этом случае предлагаемое устройство не может предотвратить нарушения устойчивой работы синхронных двигателей. Однако такой случай является нарушением режима параллельной работы линий со стороны питания, опасного к.з. и отказа быстродействующей защиты, либо выключателя поврежденного участка и поэтому не рассматривается в качестве расчетного случая.

Предлагаемое устройство имеет преимущество перед известными в случаях, когда выполнение быстродействующей селективной защиты питающих линий со стороны подстанции глубокого ввода связано с применением дорогостоящих и недостаточно надежных устройств защиты, особенно при магистральных схемах питания, либо вообще практически неосуществимо.

Предотвращая нарушения устойчивой работы синхронных двигателей путем отключения ввода секции при опасных к.э. предлагаемое устройство одновременно играет роль не вполне селективной быстродействующей защиты питающих линий со стороны подстанции глубокого ввода от многофазных к.з °, представляющих опасность для устойчивой работы синхронных двигателей.

Применение такого устройства позволит повысить надежность электроснабжения объектов с приводными двигателями путем внедрения параллельной ра729722

Формула изобретения оробца яитаине боты секций шин на подстанциях глубо» кого ввода.

Устройство для защиты вводов параллельно работающих секций шин,.нагруженных синхронными двигателями, содержащее блок быстродействующей на-. правленной поперечной дифференциаль- g ной защиты параллельных линий, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения неселективных действий защиты при снижении напряжения на секции шин вьг е критических значений, а также исключения одновременного отключения вводов обеих секций при каскадном действии защиты, оно дополнительно снабжено промежуточным реле н двумя идентичными органами минимального напряжения, содержащими .по два

ЦНИИПИ Заказ 1298/48

Тираж 783 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, комплекта реле, катушки которых включены на выходы трансформаторов напряжения секций шин, в первом иэ комплектов контакты реле соединены последовательно для работы только при трехфазных к.э., а во втором — контакты реле соединены параллельно при этом между собой контакты обоих комплектов реле соединены параллельно и включены между выходами оперативных цепей эащиты и выходными реле защиты каждого ввода, а обмотка промежуточного реле включена последовательно с двумя параллельно включенными цепочками замыкающих контактов реле направления мощности этой защиты, причем каждая цепочка состоит из последовательно соединенных контактов этих реле, при этом размыкающий контакт промежуточного реле включен между плюсом источника оперативного напряжения и оперативными цепями защиты.