Устройство для однофазного автоматического повторного включения трехфазной линии электропередачи

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К -АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- Союз Советскнк

Социалистических

Республик

< i>995182 (61)Дополнительное к авт. свид-ву

Р М gw з (22) Заявлено 170881 (21) 3330669/24-07

Н 02 Н 3/06

r присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070283.Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 070283 (53) УДК 6 21. 316..925(088.8) (72) Авторы изобретения

В.М. Стрелков и Г.Г. Якубсон

I4 :с"

6 с, Всесоюзный научно-исследовательский,„ тнбтздрр. электроэнергетики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО

ПОВТОРНОГО. ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНОИ ЛИНИИ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты и автоматики энергосистем.

Основными задачами при осуществлении.однофазного автоматического включения (OAIIB) линии электропередачи являются выбор поврежденной фазы в случае возникновения однофазного короткого замыкания {к.з.) на защищаемой линии и отключение поврежденной фазы с двух сторон, обеспечение быстрого отключения линии тремя фазами при междуфазных к.з. на линии, в том числе при двухфазных к ° з. наземлю, а также обеспечение релейной защиты линии в неполнофазном режиме и в момент повторного включения. Эти задачи решают с помощью специальных органов устройства ОАПВ, называеьвях избирательными органами (ИО).

Известно устройство для ОАПВ линии электропередачи, содержащее блок

ИО, состоящий иэ шести реле сдвига фаз, к каждому иэ которых подводят ток нулевой последовательности линии.

К трем иэ них подводят также фазные токи обратной последовательности линии, а к трем другим — линейные на-.. пряжения здесь и далее, если не бу" дет специальной оговорки, под реле сдвига фаз понимается реле с зоной. срабатывания, близкой к 180о g1)

Недостатком указанного устройства являются неправильное действие при отключении поврежденной фазы и . необеспечение защиты линии в неполно фазном режиме и при ОАПВ.

Известно также устройство для

OAtIB, линии электропередачи, ИО в котором выполнены посредством шести реле: трех реле, реагирующих на сдвиг фаэ между токами обратной и нулевой последовательности, и трех реле дистанционного типа, реагирующих на разность фазных токов и междуфаэние напряжения $23.

ИО этого устройства обеспечивают защиту линии при междуфаэных к,э ° однако при однофазных к.э. в неполнофазном режиме и в.момент OAOB они также работают неправильно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

25 устройство для OAIIB трехфазной линии электропередачи, оснащенный быстродействующей релейной защитой и оборудованной на каждом конце измерительными трансформаторами напряжения (ТН) и тока (ТТ) и выключателем с(йо-1

995182с фазным приводом, содержащее блок отключения, первый вход и первые три выхода которого предназначены для подключения соответственно к выходу быстродействующей защиты и к отключа; ющей цепи каждой фазы выключателя 5 линии, и на каждую фазу линии дистанционный избирательный орган (ДИО), реагирующий на отношение векторов фазного напряжения и фазного тока,ли1нии, компенсированного током нулевой .1О последовательности, три входа кото" рого предназначены для подключения соответственно к фазному выходу TH к фазному выходу и выходу нулевой последовательности ТТ, а выход соединен с соответствующим входом блока . отключения. При этом ИО могут быть оснащены токовой блокировкой, вводимой на той фазе, которая отключена в цикле OAIIB. Зта блокировка включа- ет в себя реле фазного .гока и элемент

"Задержка на срабатывание" и управляется от специального выхода блока отключения. ИО такого типа обеспечи- . вают защиту линии в неполнофазном режиме и io время 0AIIB )3)..

Однако при возникновении первого однофазного к.з. ИО известного устройства работают не очень надежйо, что приводит к каскадным отключениям к.з. т.е. к тому,что на одном конце ЗО линии ДИО поврежденной фазы срабатывает лишь после того, как отключается зта фаза на противоположном конце е лини. Такие каскадные отключения нежелательны, так как при этом затяги- 35 вается отключение к.з. что приводит к большому разрушению проводов в мес" те к.з., увеличиваются выдержки вре мени в резервных цепях отключения, устройства, предусматриваемых на слу- 40 чай отказа HG при однофазных к.з. и двухфазных к.з. на землю, и увеличивается длительность возможных перенапряжений в цикле OMIB, что представляет большую опасность для ВЛ на- g5 пряжением 750 кВ. Таким образом, не-» достатком известного устройства является невысокая надежность действия, обусловленная наличием каскадных отключений.

Цель изобретения - повышение надеж-.5 ности устройства и исключение каскадных отключений.

Поставленная цель достигается тем,. что устройство для ОАПВ трехфазной линни электропередачи, оснащенной быстродействующей релейной защитой и оборудованной на каждом конце измерительными ТТ и ТН и выключателем с пофаэным приводом, содержащее блок отключения, первый вход и первые три 60 ,выхода которого предназначены для . подключения соответственно к выходу быстродействующей релейной защиты и к отключающей цепи каждой фазы выклю-, чателя .линии, и на каждую фазу линии А5

ДИО, реагирующий на отношение векторов фаэного напряжения и фаэного то-: ка, линии компенсированного током нулевой последовательности, три входа которого предназначены для подключения соответственно к фазному выходу

ТН, к фазиому выходу и выходу нулевой послеДовательности ТТ, а выход связан с соответствующим входом блока отключения, дополнительно снабжеНо блоком фильтровых избирательных органов (ФИО), реагирующиХ на угол сдвига фаз между токами обратной и . нулевой последовательности линии, четыре входа которого предназначены для подключения соответственно к фаэ - ным выходам и выходу..нулевой последовательности TT линии, первыии вто- рым элементами "Задержка, на срабатывание", и на каждую фазу линии блоком. вывода ФИО из действия и первый элементом ИЛИ, причем входы обоих элементов "Задержка на срабатывание" подключены к выходу "Фиксация команды на отключение хотя бы одной фазы" блока отключения, каждый фазный выход блока ФИО соединен с первым входом блока вывода ФИО из действия соответствующей фазы, второй и третий входы которого подключены к инверсным выходам соответственно пер вого и второго элементов "Задержка на срабатывание", а выход — к первому входу первого элемента ИЛИ той же фазы, второй вход которого соединен с выходом ДИО этой фазы, а вы-. — . ход - с соответствующим входом блока отключения.

Кроме того, каждый блок вывода

ФИО из действия может содержать второй элемент ИЛИ И элемент И, причем выход второго элемента ИЛИ;соединен с перв@м входом элемента И, к второму и третьему входам которого подключе" ны соответственна фазный выход блока, ФИО и инверсный выход ;второго эле".. мента Задержка на срабатывание", а к выходу подсоединены первые входы . первого и второго элементов ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом первого э элемента "Задержка йа срабатывание".

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 — структурная схема блока вывода ФИФ из действия.

На фиг. 1 изображена линия 1 электропередачи, оснащенная быстродействующей защитой 2, измерительными

ТТ 3 и ТН 4 и выключателем 5 с пофаэным приводом. Блок б отключения, три ДИО 7, блок 8 ФИЛ„ первый 9 и второй 10 элементы "Задержка на срабатывание", три блока 11 вывода ФИО из действия и три - åðÿûõ элемента ИЛИ 12 входят в состав устройства 13,цля ОАПВ трехфазной линии электропередачи. Первый вход и три

-995182 выхода блока 6 отключения предназначены для подключения соответственнок выходу быстродействующей защиты

2 и отключающим цепям фаз выключателя 5. Входы ДИО 7 и блока 8 ФИО пред" назначены для подключения к фазным выходам ТН 4 и TT 3, а также к выходу нулевой последовательйости TT 3; . .

Для каждой фазы.выход ДИО 7 непосредственно, а выход той же .фазы,. блока 8 ФИО через свой блок 11 вывода

ФИО из действия подключены к входам . первого элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с соответствующим фазным входом блока.6 отключения. К выходу "Фиксация команды на отключение хотя бы одной фазы" блока 6 отключе- ! ния подключены входы.riepsoro 9 и .второго 10 элементов "Задержка на сра- батывание",,инверсные выходы которых соединены с соответствующими входами всех трех блоков 11 вывода ФИО из действия.

Блок 11 вывода ФИО из действия мо-жет содержать второй элемент ИЛИ 14 и элемент И 15. Выход второго элемента ИЛИ 14 соединен с.первым выходом элемента И 15, выход которого, в свою очередь, соединен с первым входом второго элемента:ИЛИ 14 и с вторым входом первого элемента ИЛИ 12 соответствующей фазы. Вторые входы второго элемента ИЛИ 14 и элемента

И 15 соединены с инверсными выходамй соответственно первого 9 и второго

10 элементов "Задержка на срабатывание", третий вход элемента И 15.подключен к соответствующему фазному выходу блока 8 ФИО.

Устройство работает следующим об разом.

В исходном положении выключатель

5 включен всеми тремя фазами, на выходах защиты и всех элементов устрой« ства сигналы отсутствуют. Исключение составляют инверсные выходы элементов 9 и 10 "Задержка на срабатывание", на которых присутствуют сигналы, позволяющне блоку 8 ФИО при на.-,с добности действовать без задержки через элементы ИЛИ 12 на входы блока 6 отключения. Однако, поскольку составляющие обратной и нулевой последовательности тока линии отсутствуют, блок 8 ФИО не срабатывает.Если вследствие несимметрии, обусловленной внешними к.з. блох 8 сработает,. отключения выключателя 5 от блока 6 ,отключения не произойдет, пока не

: сработает защита 2 линии 1.

При возникновении одиофазного

: коз. на защищаемой линии 1 срабатывают быстродействующая защита 2 и подготавливает блок 6 отключения к работе. Срабатывают также ДИО 7 поврежденной фазы и блок 8 ФИО, иа соответствующем выходе которого появляется сигнал. Как на первом, так .и на втором входах элемента ИЛИ 12 по-: является. сигнал, от первого появившегося из них элемент ИЛИ 12 сраба- тывает и подает сигнал на вход блока

6 отключения. Последний действует на отключение выключателя повреж. денной фазы и запускает элементы 9 и 10 "Задержка на срабатывание".

Выдержку времени первого элемента 9 "Задержка на .срабатывание" вы10 бирают большей возможной разновреиенности работы. ДИО и ФИО при двухфазных к. з . на землю (порядка 20 мс);Выдержку времени второго элемента

10 "Задержка на срабатывание" вы35 бирают большей времени, необходимого для четкого формирования команды на отключение выключателя 5 gïoðÿäка 50 мс) ..

Срабатывание первого элемента 9

2О "Задержка на срабатывание" приводит к тому, что выходы блока 8 ФИО, на которых сигнал не появляется, с по мощью блоков 11 блокируется, а выход соответствующий поврежденной фазе, 25 не блокируется. Срабатывание второго элемента 10 "Задержка на срабатывание" приводит к тому, что все выходы блока 8 ФИО с помощью блоков 11 вывода ФЯО из действия блокируются до

ЗО возврата- элемента 10 "Задержка на срабатывание", в исходное положение х.е. до возврата в исходное положеwe всего устройства после завершения полного цикла работы.

Выведение CHQ из действия необхо" димо для предотвращения последствий их возможной неправильной работы после отключения поврежденной фазы линии хотя бы с одной ее стороны, при ко" торой могут нсблагоприятно изменяться фазовые соотношения между токами обратной и нулевой последовательностей.,Кроме того, при возникновении однофазного к.з. в полнофазном режиме работы линии ФИО обладают большей

45 чувствительностью и значительно меньшей зависимостью от переходного сопротивления в месте к.з., чем ДИО.

Поэтому при возникновении к.з. целесообразно испольэовать сочетание

50 ДИО и ФИО, а в неполнофазном режиме и в момент ОАПВ - только ДИО.

При возникновении двухфазного к.з, на.землю срабатывает быстродействую55 щая релейная защита линии, два дИО поврежденных фаз и ФИО на неповрежденной фазе,, что приводит к быстрому и надежному отключению всех трех фаз линии. Так как блок 6 отключения

О содержйт мажоритарный элемент, к входам которого-подключены выходы эле,.ментов ИЛИ 12, для обеспечения отключения трех фаз линии достаточно срабатывания ИО на двух любых фазах.

После срабатывания первого эле мента 9 "Задержка на срабатывание"

995182 и любого иэ ИО с помоцью блоков 11

ФИО поврежденных фаз выводятся иэ действия, а после срабатывания второго элемента 10 "Задержка на срабатывание" выводятся из действия ФИО неповрежденной фазы. 5

В случае возникновения на линии междуфазных к.з. без участия земли линия отключается тремя фазами от блока б отключения помимо ИО. При этом, как правило, используется сра- fO батывание релейной зациты и несрабатывание органа тока или (и) напряже" ния нулевой последовательности линии не показан

Таким образом, повышение надежнос- f5 ти действия устройства достигается, главным образом, благодаря тому,что при однофазных к.з. на линии ДИО и

ФИО резервируют друг друга, срабатывая. на одной и той же фазе, а при двухфазных к.э. на землю они резервируют друг друга, срабатывая на разных фазах.

В предлагаемом устройстве при возникновении к.э. ФИО используются с действием прямо на отключение фазы независимо от вида замыкания на землю.

Надежная работа избирательных органов позволяет исключить каскады в отклонении как однофазных, так и ЗО двухфазных к.э. на землю, что особенно важно на линиях напряжением

750 кВ, поскольку значительно уменьшается время существования перенапряжений при к.э.. Исключение каскад- 35 ных отключений уменьшает бестоковув паузу при ОАПВ и время существования самого к.з. и при наличии двух систем ИО позволяет суцественно уменьшить выдержки времени в цепях реэер- gg знрования (в блоке 6 отключения)„ предусматриваемых на случаи ИО при к.э, с участием эе ли.

ДЮ могут быть оснащены токовой блокировкой, вводимой на той фазе,кО- 45 торая отключена в цикле OAGB. Предлагаемое выполнение (фиг. 2) блока.

11 вывода ФИО иэ действия обеспечивает воэможность надежного срабатывания и действия ФИО при возникнове" нии (первого к.э.)и предотвращает возможность их неправильного действия в последующем. Так как в исходном положении на инверсных выходах элементов 9 и 10 "Задержка на сраба" тывание" сигналы присутствуют, то при появлении сигнала на выходе блока 8 ФИО, соответствующем поврежденчой фазе,и, следовательно, на третьем входе элемента И 15 блока 11 той же фазы, элемент И 15 срабатывает, 6О подает сигнал на второй вход первого элемента ИЛИ 12 и на первый вход второго элемента ИЛИ 14, после чего его работа не будет зависеть от положения первого элемента 9 "Задержка.на срабатывание". После срабатывания второго элемента 10. "Задержка на срабатывание" сигнал с выхода элемента И 15, т.е. с выхода блока

11 поврежденной фазы исчезает и больше не появляется независимо от сигналов на выходе .блока 8 ФИО. Сигналы на выходаХ ФИО неповрежденных фаз будут заблокированы, как только сработает первый элемент 9 "Задержка на срабатывание".

Изобретение может быть реализовано с использованием известных элементов, выпускаемых промышленностью.

Технико-экономическая эффективность изобретеаия определяется повышением надежности работы устройства . и пропускной способности электропередачи благодаря повышению быстродействия при отключении к.з. уменьшению длительности перенапряжений v сокращению бестоковой паузы вследствие исключения каскадных отключений к.з.. на защицаемой линии.

Предлагаемое устройство целесооб-, разно испольэовать на линиях высокого и сверхвысокого напряжения. Оно может быть применено и на линиях, которые не оборудованы измерительными

TH необходимо лишь, чтобы ТН был на шинах, к которым через выключатель подключена линия.

Формула изобретения

1. Устройство для однофазного автоматического повторного включения трехфазной линии электропередачи,оснащенной быстродействующей релейной защитой и оборудованной на каждом конце измерительными TT и ТН и выключателем с пофазным приводом, содержащее блок отключения, первый вход и первые три выхода которого предназначены для подключения соответственно к выходу быстродействующей релейной защиты и отключающей цепи каждой фазы выключателя линии, и на каждув фазу линии ДИО, реагирующий на отношение векторов фазного напряжения и фазного тока линии, компенсированнога током нулевой последовательности, три входа ко..срого предназначены для подключения соответственно к разному выходу ТН, к фазному выходу и выходу нулевой последовательности ТТ, а выход связан с соответствующим входом блока отключения, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и исключения каскадных отключений, в него дополнительно вве- дены блох ФИО, реагирующих на угол сдвига фаэ между токами обратной и нулевой последовательности линии,четыре входа которого предназначены для подключения соответственно к фазным выходам и выходу нулевой последо-1

995182 вательностн трансформаторов тока линии, первый и второй элементы "Задержка на срабатывание", и на каждую фазу линии блок вывода ФИО из действия и первый элемент ИЛИ, причем входы обоих элементов "Задержка на срабатывание",подключены к выходу "Фиксация комайды на отключение хотя бы одной фазы" блока отключения, каждый фазный выход блока ФИО соединен с первым входом блока вывода ФИО из действия соответствующей фазы, вто-рой-и третий входы .которого подключены к инверсным выходам соответствен.но первого и второго элементов "Задержка на срабатывание", а выход - кпервому входу первого элемента ИЛИ той же фазы, второй вход которого соединен с выходом ДИО этой фазы, а выход - с соответствующим входом блока отключения. . 2. Устройство по п..-1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый блок вывода ФИО из действия содержит второй элемент, ИЛИ и элемент И, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, к второму и третьему входам которого подключены соответственно .фазный выход блока ФИО и инверсный выход второго элемента "Задержка на срабатывание", а к выходу подсоединены первые входы первого и второго элемен.тов ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом первого элемента "Задержка на срабатывание".

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,1. Ермоленко B.М. Принцийы samoaнения избирательных органов для пофазного-отключения в защитах, ли-. 5 шенных избирательной способности.

В сб. Автоматика и телемеханика в электросистемах. М.-Л., Госэнергоиэдат, 1959, с. 253.

2. Атабеков Г.И. Теоретические

0 основы релейной защиты высоковольтных сетей. М.-Л., Госэнергоиздат, 1957, с. 285-295.

3. Вогорад А.М., Назаров Ю.Г. Asтоматическое повторное включение в

25 энергосистемах. М., "Энергия", 1969,. с. 251-255.

995182

Составитель 1".Дамская

Редактор A. Огар Техред Т. Фанта Корректор Ю.Макаренко .Заказ 657/38 Тираж ФФ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москна, 3-35, Рауйская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент ", г. Ултород, ул. Проектная, 4