Устройство для фиксации неполно-фазного режима трехфазной линии электро-передачи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и 794680

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.07.78 (21) 2646168/24-07 с присоединением заявки № (51) М, Кл.

Н 01 Н 83/14

G 01 R 31/08

Н 02 J 3/24 (53) УДК 621.316.925 (088.8) по делам изобретений (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 и открытий (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (72) Автор изобретения (71) Заявитель

T. В. Колонский

Киевский отдел комплексного проектирования

Украинского отделения Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей «Энергосетьпроект» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ НЕПОЛНОФАЗНОГО

РЕЖИМА ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ осУдарстM><»H комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к устройствам противоаварийной автоматики энергосистем.

В связи с нежелательными неполнофазными включением и отключением высоковольтных воздушных выключателей линий электропередачи в настоящее время в сетях с большими токами замыкания на землю применяется известное устройство фиксации неполнофазного режима с помощью реле контроля непереключения фаз выключателя и реле тока нулевой последовательности (1).

Указанное устройство характеризуется существенными недостатками, например при отказе в отключении фаз выключателя линии электропередачи оно действует через устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) на отключение выключателей соседних присоединений той же подстанции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату .к предложенному изобретению является устройство противоаварийной автоматики для сохранения динамической устойчивости станции при возникновении неполнофазного режима (2).

Это устройство содержит три транспортера, три поляризованных реле, реле контроля угла, выпрямители и промежуточные реле. Первичные обмотки трансреакторов включены на фазный ток линии, а вторичные — через выпрямители циклически к рабочим и тормозным обмоткам поляризованных реле, которые также циклически подключают вход реле контроля угла к соответствующему напряжению.

Недостатками этого устройства являют10 ся возможность неселективного действия его при реверсивных перетоках мощности и при внешних коротких замыканиях (к. з.), а также отказа в действии при разрыве двух фаз межсистемной связи.

15 Целью изобретения является повышение селективности и обеспечение действия устройства при разрыве как одной, так и двух фаз линии.

Это достигается тем, что в известное уст20 ройство для фиксации неполнофазного режима трехфазной линии электропередачи, содержащее три трансреактора, первичная обмотка каждого из которых включена на ток соответствующей фазы линии, три поля25 ризованных реле с рабочим и тормозным входами каждый, к первому зажиму тормозного входа каждого из поляризованных реле через выпрямитель подключена вторичная обмотка соответствующего транс30 реактора, дополнительно снабжено четырь60

65 мя выпрямителями, тремя реле фазного тока, трансформатором тока, первичная обмотка которого подключена на ток нулевой последовательности 31< линии, а вторичная через выпрямитель — к последовательно соединенным рабочим входам указанных трехполяризованных реле, чувствительным и грубым реле тока 3I<, релейным органом блокировки фазного тока с элементом замедления на срабатывание и возврат тринадцатью элементами И, и пятью элементами ИЛИ, тремя элементами задержка на срабатывание и элементом «Запрет», при этом к второму зажиму тормозного входа каждого из поляризованных реле через выпрямитель подключена вторичная обмотка трансреактора фазы, отстающей по отношению к той, трансреактор которой подключен к первому зажиму. Выходы поляризованных реле подключены к первым входам соответственно первых трех элементов И, к вторым входам которых подключены инверсные выходы соответствующих реле фазного тока, а к выходам — входы первого элемента ИЛИ. Выход последнего подключен к первым входам четвертого, пятого и шестого элементов И. Инверсные выходы реле фазного тока попарно подключены соответственно к входам седьмого, восьмого и девятого элементов И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам десятого и одиннадцатого элементов И, Выход панели ОАПВ подключен к первому входу элемента «Запрет» и к второму входу четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента «Задержка на срабатывание».

Вторые входы пятого и десятого элементов

И соединены с выходом чувствительного реле 3IO, а вторые выходы шестого и одиннадцатого элементов И вЂ” с выходом грубого реле 31 . Выходы пятого и десятого элементов И соединены соответственно с первыми входами двенадцатого и тринадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента замедления релейного органа блокировки фазного тока, а выходы — с первыми входами соответственно третьего и четвертого элементов

ИЛИ. К вторым входам последних подключены соответственно выходы шестого и одиннадцатого элементов И, к выходу третьего элемента ИЛИ подключены вход второго элемента «Задержка на срабатывание» и второй вход элемента «Запрет», выход которого связан с первым входом пятого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход четвертого элемента ИЛИ, а выход соединен с входами третьего элемента «Задержка на срабатывание».

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 а, б — векторные диаграммы токов отдельных последовательностей; в аварийном режиме короткого за5

25 зо

4 мыкания (I„), в доаварийном нагрузочном режиме (1,) и полных (1-. ) токов в фазах при однофазном к. з. на землю фазы А (фиг. 2a) и двухфазном к. з. на землю фаз

В и С (фиг. 2б); на фиг. 2 в, г — векторные диаграммы токов отдельных последовательностей и полных токов в фазах в неполнофазном режиме при разрыве двух фаз (B и С) и одной фазы (А); на фиг.

2д — упрощенная схема сети с линией Л межсистемной связи с выключателями в трех фазах (устройство установлено на линии Л со стороны подстанции А).

Структурная схема рассматриваемого устройства состоит из следующих основных элементов: трех трансреакторов 1, 2, 3, первичная обмотка каждого из которых включена на ток фазы А, В, С трансформатора тока 4, первичная обмотка которого включена на утроенный ток нулевой последовательности 31<, трех поляризованных реле 5, 6, 7 с рабочим и тормозным входами каждое, реле 8, 9, 10 минимального фазного тока и чувствительного реле тока 11, включенного на утроенный ток нулевой последовательности 31 .

Вторичная обмотка нулевого трансформатора 4 через выпрямитель 12 подключена к последовательно соединенным рабочим входам трех поляризованных реле 5, 6 и 7. Тормозной вход каждого из поляризованных реле 5, 6 и 7 подключен на разность модулей двух токов с помощью выпрямителей

13, 14, 15, 16, 17 и 18, подключенных со стороны переменного тока соответственно к вторичным обмоткам трансреакторов 1, 2и3.

Выход поляризованного реле 5, подключенного тормозным входом на разность модулей токов фаз А и В, включен на вход элемента И 19, на второй вход которого подключен инверсный выход реле тока 10 в фазе С. Аналогично выходы поляризованных реле 6 и 7 и инверсные выходы реле 9 фазы В и реле 8 фазы А подключены к входам элементов И 20 и 21 соответственно.

Выходы элементов 19, 20 и 21 соединены с входами элемента ИЛИ 22, Инверсные выходы реле тока 8, 9, 10 соединены попарно соответственно с входами элементов И 23, 24, 25.

Выходы элементов 23, 24, 25 соединены с входами элемента ИЛИ 26. Выходы элементов ИЛИ 26 и 22 и выход чувствительного реле тока 31 11 соединены попарно соответственно с входами элементов И 27, 28, Выход элемента И 28 является выходом, фиксирующим неполнофазный режим при отключении (обрыве) одной фазы, а выход элемента И 27 является выходом, фиксирующим неполнофазный режим при отключении (обрыве) двух фаз линии.

Выходы элементов И 27, 28 подключены к входам элементов И 29, 30, вторые входы которых соединены с выходом блокировки, 794680 запрещающей действие элементов 27, 28 (цепи с реле 11) с выдержкой времени при малых токах нагрузки, обуславливающей незначительные величины токов 31р в неполнофазном режиме, а также вводящей в действие элементы 27, 28 с выдержкой времени при возрастании тока нагрузки сверх определенной величины, равной уставке реле тока 31р. Указанная блокировка состоит из реле тока 31 с двумя выходами, один из которых инверсный, и органа фиксации 32 исходного тока. Схема органа фиксации исходного тока выполняется по известным принципам, в частности по аналогии с фиксацией мощности исходного режима с выдержками времени на срабатывание и возврат.

Необходимость выделения из действия рассмотренных цепей с реле 11 с помощью блокировки реле 31 и органа 32 вызвана тем, что при малых токах нагрузки затруднительно с помощью реле 8, 9 и 10 предотвратить неправильное действие устройства по цепям с реле 11 при внешних удельных за пределами смежных линий коротких замыканий с землей, к которым чувствительно реле 11. Поэтому рассмотренные цепи предназначены для фиксации неполнофазного режима с различными токами 31,, в том числе в случае асинхронного хода при исходном режиме с током; превышающим уставку реле 31.

Для фиксации неполнофазного режима со сравнительно болыними токами 31р в устройстве предусмотрены отдельные цепи, которые находятся в постоянной готовности к действию и формируются с помощью грубого реле тока 33 нулевой последовательности.

С помощью элементов И 34, 35, на вход которых присоединены выходы реле 33 элементов ИЛИ 26 и 22, фиксируется неполнофазный режим при обрыве двух фаз (элемент 34) и одной фазы (элемент 35) в составе цепей с реле 33. Выходы элементов

И 34, 35 и выходы элементов И 29, 30 с помощью элементов ИЛИ 36, 37 подключены к выходным цепям устройства, к которым также подключен выход панели 38

ОАПВ линии.

Один выход элемента 37 с помощью элемента 39 «Зап1>ет» соединен с выходом панели 38 ОАПВ линии. При работе панели

ОАПВ сигнал на выходе элемента 39 снимается. Выходы элементов 39 и 36 подключены к входу элемента ИЛИ 40, выход которого подключен к входу органа времени 41.

Второй выход элемента ИЛИ 37 подключен к входу органа времени 42 с выдержкой времени на срабатывание, превышающей время паузы ОАПВ. Выходы органов времени 41 и 42 являются выходами устройства, фиксирующими неполнофазный режим линии при отключении (обрыве) одной

65 фазы. Выход органа времени 41 фиксирует также неполнофазный режим при отключении (обрыве) двух фаз.

Кроме того, с помощью органа времени

43, вход которого подключен к выходу элемента И 44, создается еще один выход устройства для фиксации неполнофазного режима. К входу элемента И 44 подключены выходы элемента 22 и панели 38. Выход элемента И 44 может использоваться для формирования управляющего воздействия при отключении фазы в цикле ОАПВ для сохранения устойчивости в напряженных режимах сильно загруженной линии.

Рассматриваемое устройство работает следующим образом.

В исходном полнофазном режиме отсутствует утроенный ток нулевой последовательности 31р, благодаря чему не срабатывают реле 11 и 5, 6, 7, отстроенные от максимального тока небаланса в нулевом проводе, а также находятся в сработавшем состоянии реле 8, 9 и 10 (сигналы на их выходах отсутствуют). Устройство не срабатывает.

При кратковременных неполнофазных режимах, возникающих за счет неодновременного отключения или включения трех фаз выключателя, устройство не работает благодаря выдержкам времени органов 41, 42 и 43, отстроенных от неодновременного включения фаз выключателя с учетом затухания составляющей 31 .

При возникновении неполнофазного ре>кима, вызванного отключением двух фаз (фазы В и С, фиг. 2в) выключателя 45 (фиг. 2д) срабатывают два токовых реле со стороны подстанции (ПС) А (фиг. 2 д) в отключенной фазе реле 8, уставка которого отстроена от емкостного тока в отключенной с одной стороны фазе линии. Благодаря появлению тока 31р на выходе трансформатора 4 и выпрямителя 12 появляется сигнал. Этот сигнал подается на рабочие входы поляризованных реле 5, 6, 7.

На тормозные входы этих же реле подаются разности модулей токов двух фаз. При этом благодаря наличию токов в двух здоровых фазах (фазы В, С, фиг, 2г) и практическому отсутствию тока (вернее присутствию только емкостного тока) в отключенной фазе (фаза А, фиг. 2г) на тормозных входах поляризованных реле 5 и 6 будет присутствовать сигнал значительной:величины, пропорциональной в основном току в фазе В и току в фазе С соответственно,: и реле 5 и 6 срабатыватв не будут. На тормозном входе поляризованного реле .7. сигнал 6vдет мал илн полностью QTcvTcTвовать, Под действием тока 31р поляризованного реле 7 сработает. С учетом сработавшего реле тока в отключенной фазе на выходах элементов 21, 22, 28, ЗО, 37.; .39,: панели 38 и органа времени 41: появятся. сигналы,::т. e:-устройство со стороны-HC-.A

794680 (фиг. 2 д) сработает (фиксирует неполнофазный режим) и подействует на отключение выключателя 46, При отключении одной фазы от устройства ОАПВ сигнал на выходе элемента 39 будет отсутствовать, но будет присутствовать сигнал на входе органа времени 42.

Поэтому при действии ОАПВ устройство не работает. Однако при недовключении фазы выключателя в цикле ОАПВ устройство сработает с выдержкой времени органа 42.

Благодаря выходу устройства от органа времени 43 имеется возможность формирования управляющего воздействия на ограничение перетока сильно загруженной линии для сохранения устойчивости при неполнофазном режиме в цикле ОАПВ.

При однофазном коротком замыкании на землю, например к. з. фазы А, на выходе элементов И 19, 20, 21, 23, 24 и 25 сигналы будут отсутствовать по следующим причинам. Поляризованные реле 5, 6, тормозной вход которых включен на ток поврежденной фазы, срабатывать не будут из-за низкого значения тока в фазах В и С, вследствие чего будет отсутствовать сигнал на выходе элементов 19, 20. Поляризованное реле 7 может сработать под действием тока

ЗIО и слабого торможения. Однако реле тока 8 в поврежденной фазе А не вернется, и на выходе элемента 21 сигнал не появится.

На выходе элементов И 23, 24 сигнал не появится, так как на входы этих элементов будет подан сигнал от реле тока 8 поврежденной фазы А. Так как ток возврата I„ фазных реле тока 8, 9, 10 выбирается таким, чтобы он был больше емкостного тока и меньше наименьшего расчетного тока неповрежденных фаз при внешнем к. 3. на землю (фиг. 2а, б), то сигнал будет отсутствовать также на выходе элемента И 25.

Аналогично функционирует устройство при однофазных к. з. на землю фазы В или С.

При двухфазных к. з. на землю, например к. з. фаз В, С, на выходе элементов И

19, 20, 21, 23, 24, 25 сигнал будет отсутствовать по следующим причинам. Поляризованные реле 5, 6, тормозной вход которых включен на ток одной из поврежденных фаз В и С, срабатывать не будет из-за малого значения тока в фазе А, вследствие чего будет отсутствовать сигнал на выходе элементов 19, 20. Поляризованное реле 7 сработает под действием тока 31О и при практическом отсутствии торможения. Однако реле тока 8 в неповрежденной фазе

А не вернется, и на выходе элемента 21 сигнал не появится.

На выходе элементов И 23, 24, 25 сигнал не появится, так как на их выходы не будет подан сигнал от реле тока 9, 10 поврежденных фаз В и С, Аналогично функ5

65 ционирует устройство при двухфазных к.з. на землю фаз АС или АВ.

При малых токах нагрузки (меньших уставки реле 31), обуславливающих в неполнофазном режиме низкие значения токов 31О, не вызывающие острой необходимости в ликвидации и фиксации такого неполнофазного режима, цепи с реле 11 выводятся из действия с выдержкой времени с помощью блокировки (орган 32 и реле

31) .

При превышении током нагрузки уставки реле 31 цепи с реле 11 вводятся в действие с выдержкой времени с помощью указанной блокировки. Выдержка времени блокировки на возврат необходима для правильной отработки устройством своей программы при неполнофазном режиме с разрывом фазы, в которую включено реле 31, Устройство может иметь следующую область использования. На линиях, на которых длительный неполнофазный режим недопустим, устройство при фиксации неполнофаз ного режима недоотключения (или недовключения) одной или двух фаз выключателя в исходном нагрузочном режиме или при асинхронном ходе действует на отключение выключ-теля со стороны линии, противоположной отказавшему выключателю.

На линиях, на которых длительный неполнофазный режим с отключением одной фазы допускается, от устройства возможна подача управляющего воздействия íà огоаничение мощности линии в цикле ОАПВ и дополнительного управляющего воздействия на ограничение мощности линии после неуспешного ОАПВ и перевода линии в режим с отключенной одной фазой. При фиксации неполнофазного режима с отключением двух фаз устройство действует на отключение выключателя.

Таким образом, фиксация с помощью предложенного устройства неполнофазного режима при отключении одной или двух фаз линии и выполнении соответствующих противоаварийных мероприятий по отключению линии или огпаничению пепечаваемой по ней мощности в неполнобазном режиме, в том числе и в цикле ОАПВ, создает положительный эффект, заключающийся в повышении надежности, устойчивости и живучести энергосистем.

Формула изобпетения

Устройство для фиксации неполнофазного режима трехфазной линии электропередачи в сетях с большим током замыкания на землю, оборудованной панелью

ОАПВ, содержащее три трансреактора, первичная обмотка каждого из которых включена на ток соответствующей фазы линии, три поляризованных реле с рабочим (794680

10 и тормозным входами каждый, к первому зажиму тормозного входа каждого из поляризованнЬ х реле через выпрямитель подключена вторичная обмотка соответствующего трансреактора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности и обеспечения действия при разрыве как одной, так и двух фаз линии, оно дополнительно снабжено четырьмя выпрямителями, тремя реле фазного тока, трансформа- 10 тором тока, первичная обмотка которого включена на ток нулевой последовательности 31> линии, а вторичная через выпрямитель — к последовательно соединенным рабочим входам указанных трех поляризо- 15 ванных реле, чувствительным и грубым реле тока 3lo, релейным органом блокировки фазного тока с элементами замедления на срабатывание и возврат тринадцатью элементами, и пятью элементами ИЛИ, тремя 20 элементами «Задержка срабатывания» и элементом «Запрет», причем к второму зажиму тормозного входа каждого из поляризованных реле через выпрямитель подключена вторичная обмотка трансреактора 25 фазы, отстающей по отношению к той, трансреактор которой подключен к первому зажиму, выходы поляризованных реле подключены к первым входам соответственно первых трех элементов И, к вторым входам ЗО которых подключены инверсные выходы соответствующих реле фазного тока, а к выходам — входы первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам четвертого, пятого и шестого элемен- 35 тов И, инверсные выходы реле фазного тока попарно подключены соответственно к входам седьмого, восьмого и девятого элементов И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ, выходы которого подключены к первым входам десятого и одиннадцатого элементов И, выход панели ОАПВ подключен к первому входу элемента «Запрет» и к второму входу четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента «Задержка срабатывания», вторые входы пятого и десятого элементов И соединены с выходом чувствительного реле 31, а вторые входы шестого и одиннадцатого элементов

И вЂ” с выходом грубого реле 3lo, выходы пятого и десятого элементов И соединены соответственно с первыми входами двенадцатого и тринадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента замедления релейного органа блокировки фазного тока, а выходы — с первыми входами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, к вторым входам которых подключены соответственно выходы шестого и одиннадцатого элементов И, к выходу третьего элемента ИЛИ подключены вход второго элемента «Задержка на срабатывание» и второй вход элемента «Запрет», выход которого связан с первым входом пятого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход четвертого элемента ИЛИ, а выход соединен с входом третьего элемента «Задержка срабатывания».

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чернобровов Н. В, Релейная защита.—

М.: Энергия, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 420048, кл. Н 02 Н 3/24, 1974 (прототип) .

794680

4в= Л !

ly

% кап

r б — 7и

"г Я

Фала Р

Заказ 2721/12 Изд. № 116 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Стрелков

Редактор Т. Загребельная Техред Л; Куклина Корректор Л. Орлова