Устройство для подавления тока подпиткии ограничения перенапряжений приавтоматическом повторном включениилиний электропередачи

 

О П И С А Н И Е (815814

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

-Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.05.77 (21) 2483193/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/06

Гооударственный комитет

СССР

Опубликовано 23.03.81. Бюллетень №11 (53) УДК 621.316. .925 (088.8) по делам изооретений и открытий

Дата опубликования описания 27.03.81 (72) Авторы изобретения

Н. Н. Беляков, Л. Д. Зилес, Ю. И. Лысков, В. С. Рашке

Всесоюзный научно-исследовательский институт элект и Ордена Октябрьской Революции всесоюзный госуд проектно-изыскательский и научно-исследовательск

«Энергосетьпроект» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ТОКА ПОДПИТКИ

И ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ

ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для осуществления автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередач сверхвысокого напряжения (СВН) с шунтирующими реакторами.

Известны линии электропередач СВН, которые оснащаются комбинированными устройствами АПВ, имеюшими каналы однофазного (ОАПВ) и трехфазного (ТАПВ) повторного включения. Основной проблемой

ОАПВ является максимальное уменьшение бестоковой паузы, а при ТАПВ один из главных вопросов — ограничение перена- пряжений. Ограничение перенапряжений на линиях с шунтирующими реакторами может быть достигнуто включением демпфирующих сопротивлений в цепи реакторов.

Указанные демпфирующие сопротивления разряжают линию за бестоковую паузу практически полностью. Тогда перенапряжения, возникающие при ТАПВ, не превышают перенапряжений при простом включении, что облегчает работу разрядников и повышает работоспособность изоляции оборудования (1) и (2).

Однако эти устройства не улучшают условия гашения дуги подпитки на поврежденной фазе при ОАПВ, в то время как именно однофазные повреждения являются на этих линиях доминирующими и составляют 90—

95% всех повреждений.

Известно также устройство для подавления тока подпитки и ограничения перенапряжений при АПВ линий электропередачи сверхвысокого напряжения с шунтирующими реакторами.

1о В этом устройстве подавление периодической составляющей тока подпитки в цикле

ОАПВ осуществляется постоянно подключенными между нейтралью шунтируюших реакторов и землей компенсационным реактором, а ограничение перенапряжений в цикле ТАПВ достигается подключением параллельно реактору резистора на задаваемое элементом время, необходимое для полного разряда линии перед повторным включением (3).

Однако испытания в сетях СВН показали, что в канале дуги после отключения тока короткого замыкания в цикле ОАПВ протекает, помимо периодической составляющей, также апериодическая составляющая тока

815814

3 подпитки. Величина этой апериодической составляющей зависит от ч;-сла подключенных на каждом конце линии реакторов и, при коротком замыкании вблизи подстанции, может достигать суммы амплитудных значений рабочих токов реакторов этой подстанции. Время затухания апериодической составляющей зависит от ее величины и лежит в пределах 0,05 — 2 с.

Как показали испытания, апериодическая составляющая тока подпитки с такими параметрами оказывает существенное влияние на время горения дуги подпитки и, соответственно, на требуемую бестоковую паузу ОАПВ.

Эта составляющая не подавляется известными устройствами.

Кроме того, постоянное подключение к линии компенсационного реактора увеличивает сопротивление нулевой последовательности линии и приводит при несимметричных коротких замыканиях к дополнительному повышению вынужденного напряжения на неповрежденных фазах, что ухудшает условия работы вентильных разрядников.

Цель изобретения — повышение эффективности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для подавления тока подпитки и ограничения перенапряжений. при автоматическом повторном включении линии электропередачи с шунтирующими реакторами, содержащее блок автоматического повторного включения с каналами однофазного и трехфазного управления, компенсационный реактор, включенный в нейтраль шунтирующих реакторов, по крайней мере, на одном конце линии, и подключенные параллельно компенсационному реактору последовательно соединенные резистор и выключатель, цепи управления которого соединены с блоком автоматического .повторного включения, причем в цепь управления отключением включен элемент времени, дополнительно содержит цепь с коммутационным аппаратом, включенную параллельно компенсационному реактору, причем цепь управления включением коммутационного аппарата присоединена к выходу блока автоматического повторного включения через дополнительный второй элемент времени, а цепь управления отключением этого аппарата связана с каналами однофазного и трехфазного управления блока автоматического повторного включения. Кроме того, в устройство введен элемент задержки, включенный в цепь управления отключением коммутационного аппарата от канала однофазного управления блока автоматического повторного включения.

Элемент задержки выполнен в виде токового порогового элемента, управляющий вход которого подключен к дополнительно введенному измерителю тока, включенному в цепь коммутационного аппарата.

Дополнительно цепь управления включением, выключателя соединена с каналом

4 однофазного управления блока автоматического повторного включения через дополнительно введенный третий элемент времени.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

К линии 1 электропередач СВН через линейный выключатель 2 подключена группа шунтирующих реакторов 3, в нейтрали которых установлены компенсационный реактор 4, резистор 5, выключатель 6 резистора и коммутационный аппарат 7. Для управле10 ния выключателями 2 и 6, а также коммутационным аппаратом 7, устройство снабжено блоком 8 АПВ с каналами 9 однофазного и 10 трехфазного управления. В цепях управления выключателя введены элементы 11 и 12 времени, а в цепи управления

35 аппарата 7 — элементы 13 и 14 времени, / при этом элемент 14 подключец к измерителю 15 тока в цепи коммутационного àïïàрата 7.

Коммутационный аппарат 7 обеспечивает

20 глухое заземление нейтрали группы шунтирук>щих реакторов 3 в нормальном режиме и введение в работу компенсационного реактора 4 и резистора 5 на время паузы однои трехфазного АПВ. Момент отключения коммутационного аппарата при ОАПВ может регулироваться элементом 14 задержки, который, в свою очередь, может управляться от измерителя 15 тока. Элементы 1 1 и 12 времени обеспечивают в цикле ОАПВ отключение резистора 5 от нейтрали на время, необходимое для подавления периодической составляющей тока подпитки компенсационным реактором, и его последующее вк;ночение.

В нормальном режиме линия 1 электропередачи включена в работу. Группа шунтирующих реакторов 3 подключена к линии.

Выключатель 6 и коммутационный аппарат 7 находятся во включенном состоянии.

Рассмотрим работу схемы при различных видах повреждения.

Однофазное КЗ. При возникновении на линии однофазного КЗ блок 8 АПВ с помощью канала 9 ОАПВ отключает поврежденную фазу линии 1 линейным выключателем 2. Одновременно подается команда на отключение коммутационного аппарата 7

4g и запускаются элементы 11 и 12 времени в цепи выключателя б„а также элемент 13 времени в цепи включения коммутационного аппарата 7. При отключении коммутационного аппарата 7 резистор 5 и компенсационный реактор 4 оказываются подключенными к нейтрали группы шунтирующих .реакторов 3, через которую замыкается ток дуги подпитки, протекающий через дуговой канал.

В начальный момент ток в резистор 4 не пойдет, а замыкается только через резистор 5. Затем, с постоянной времени, определяемой добротностью компенсационного реактора 4, происходит перераспределение апериодической составляющей тока между реактором 4 и резистором 5. Таким образом, 8158

35

5 в цепь протекания апериодической составляющей кратковременно оказывается введенным значительное активное сопротивление, вызывающее дополнительное затухание этой составляющей. Затем, по истечении выдержки времени элемента 11, отключается выключатель 6, в результате чего резистор 5 отделяется, подключенным остается только компенсационный реактор 4, который обеспечивает подавление периодической составляющей тока в дуге подпитки обычным образом. По прошествии времени, достаточного для надежной деионизации дугового канала и заданного в выдержках времени элементов 12 и 13, выключатель 6 и коммутационный аппарат 7 включаются снова. Выдержка времени элементов 12 и 13 должны быть больше паузы ОАПВ, и включение выключателя 6 и коммутационного аппарата 7 должно осуществляться после окончания собственно цикла ОАПВ. Далее,в случае неуспешного ОАПВ линия трехфазно отключается блоком 8 АПВ с помощью канала

10 ТАПВ.

В ряде случаев значительная, а иногда и большая часть апериодической составляющей тока подпитки замыкается по контуру реактор поврежденной фазы-реакторы неповрежденных фаз-источник-дуга-реактор поврежденной фазы. Это объясняется меньшим активным сопротивлением этого контура по сравнению с сопротивлением контура реактор поврежденной фазы- устройство подавления тока подпитки-дуга-реактор поврежденной фазы. Затухание апериодической составляющей тока подпитки с учетом сказанного значительно затягивается и составляет 1 — 2 с. Для исключения этого явления в предлагаемом устройстве используется элемент 14 задержки в цепи отключения коммутационного аппарата 7. При поступлении команды от канала 9 ОАПВ элемент 14 обеспечивает задержку в отключении коммутационного аппарата 7. Тем самым шунтируется обходной контур для протекания апериодической составляющей тока подпитки и, соответственно, уменьшается время ее протекания. Дополнительное снижение паузы ОАПВ можно достигнуть, используя в качестве элемента

14 задержки токовый пороговый элемент, включенный на выход измерения тока 15 в цепи коммутационного аппарата 7. Токовый пороговый элемент настраивается на уровень, отвечающий надежному гашению тока подпитки, и по достижении этого уровня отключает коммутационный аппарат 7.

Этим автоматически учитывается то обстоятельство, что начальное значение апериодической составляющей тока подпитки и, соответственно, время ее затухания, зависит от мгновенного значения тока реактора в момент возникновения КЗ и изменяется в широких пределах. Применение токового порогового элемента, таким образом, обеспечивает минимальную паузу ОАПВ в каж5

4О

14 дом конкретном случае. Дополнительным эффектом задержки отключения коммутационного аппарата 7 является менее устойчивое состояние дуги вследствие более раннего перехода через нуль полного тока подпитки. Это обусловлено большей периодической составляющей тока дуги по сравнению с компенсированным периодическим током дуги при мгновенном отключении коммутационного аппарата 7.

Многофазные повреждения и ложные отключения линии.

В случае возникновения на линии 1 любого вида многофазного повреждения или ее ложного отключения срабатывает канал

10 ТАПВ блока 8 АПВ. По команде от канала 10 ТАПВ отключаются все три фазы линейного выключателя 2, коммутационный аппарат 7, а также запускается элемент 11 времени. Отключение коммутационного аппарата 7 обеспечивает введение резистора 5 совместно с реактором 4 в цепь нейтрали шунтирующих реакторов, что вызывает ускоренное затухание свободных колебаний отключенной линии 1. Этот процесс практически полностью разряжает линию за бестоковую паузу ТАПВ.

После паузы ТАПВ от схемы 10 ТАПВ подается команда на включение линейного выключателя 2, и линия 1 ставится под напряжение. По прошествии заранее заданной выдержки времени элемента 13, которая несколько меньше паузы ТАПВ, включается коммутационный аппарат 7 и закорачивает цепь резистора 6. Этим достигается снижение вынужденного напряжения на здоровых фазах в случае неуспешного ТАПВ, благодаря чему обеспечиваются более легкие условия для работы разрядника.

Элементы предлагаемого устройства, как высоковольтные (коммутационный аппарат с измерителем тока, резистор с выключателем и компенсационный реактор), так и используемые в цепях вторичной коммутации (элементы времени и задержки) представляют собой стандартно выпускаемую продукцию. Так в качестве ком мута цион ного аппарата может быть использован, например, выключатель, измерителем тока, с учетом необходимости фиксации апериодического тока может служить многоамперный измерительный шунт. Элементы времени могут быть выполнены как на реле времени, так и для более точной настройки, с помощью специальных электронных схем.

Элемент задержки может быть исполнен как простое реле времени и как минимальное токовое реле.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает подавление тока подпитки и восстанавливающегося на поврежденной фазе напряжения в цикле ОАПВ, чем достигается снижение величины бестоковой паузы ОАПВ до требуемых значений. При

ТАПВ устройство обеспечивает практически полный разряд фаз линии за время бестоко81 581 вой паузы, а после повторного включения— снижение вынужденного напряжения, в результате чего значительно снижаются воздействия на изоляцию и облегчается работа разрядников.

Кроме того, демпфирующее сопротивление 6 и компенсационный реактор 4 находятся под напряжением кратковременно, в те; чение бестоковых пауз ОАПВ и ТАПВ. Это позволяет, во-первых, облегчить требования к термостойкости бетэловых сопротивлений, используемых в качестве демпфирующих (эти требования в большинстве случаев являлись критичными), и, во-вторых, практически исключает необходимость в релейной защите компенсационного реактора.

Применение устройства целесообразно на линиях ?50 — 1150 кВ, где уменьшение времени бестоковой паузы ОАПВ необходимо по условиям устойчивости, а перенапряжения столь велики и часты, что снижается надежность работы внутренней изоляции аппаратов.

Наиболее значительное снижение паузы

ОАПВ может быть получено при сочетании предлагаемого устройства с устройством контроля наличия или отсутствия напряжения на линии.

g0

Формула изобретения

1. Устройство для подавления тока подпитки и ограничения перенапряжений при автоматическом повторном включении линии 30 электропередачи с шунтирующими реакторами, содержащее блок автоматического повторного включения с каналами однофазного и трехфазного управления компенсационный реактор, включенный в нейтраль шунтирующих реакторов, по крайней мере, на одном конце линии, и подключенные параллельно компенсационному реактору пбследовательно соединенные резистор и выключатель, цепи управления которого соединены

8 с блоком автоматического повторного включе -;;;;., причем в цепь управления отключением включен элемент времени, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, дополнительно содержит цепь с коммутационным аппаратом, включенную параллельно компенсационному реактору, причем цепь управления включением коммутационного аппарата присоединена к выходу блока автоматического повторного включения через дополнительный второй элемент времени, а цепь управления отключением этого аппарата связана с каналами однофазного и трехфазного управления блока автоматического повторного включения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения бестоковой паузы однофазного повторного включения, в него введен элемент задержки, включенный в цепь управления отключением коммутационного аппарата от канала однофазного управления блока автоматического повторного включения.

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что элемент задержки выполнен в виде токового порогового элемента, управляющий вход которого подключен к дополнительно введенному измерителю тока, включенному в цепь коммутационного аппарата.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что цепь управления включением выключателя соединена с каналом однофазного управления блока автоматического повторного включения через дополнительно введенный третий элемент времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 217517, кл. Н 02 Н 3/06, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 278829, кл. Н 02 Н 3/06, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2186171/07, кл. Н 02 Н 3/06, 1975 (прототип) .