Устройство я.м.каневского для токовой защиты нулевой последовательности без выдержки времени в сети со сдвоенным реактором и изолированной нейтралью от двойных замыканий на землю за разными ветвями

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите электроэнергетических систем. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем обеспечения защиты при двойных замыканиях на землю до и после сдвоенного реактора . В устройство введены фильтры токов нулевой последовательности для установки на отходящих линиях другой ветви сдвоенного реактора, подключенные к ним реле тока указанных линий, элементы НЕ по количеству ветвей сдвоенного реактора , элементы И по количеству отходящих линий. Устройство определяет и отключает одно замыкание при двойном замыкании на землю за разными ветвями одного сдвоенного реактора, а также при двойном замыкании на землю до и после реактора . 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Н 7/22, 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1201951 (21) 4687471/07 (22) 03.05.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Украинское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института

"ВНИИэнергопром" (72) Я. М. Каневский (53) 621.316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1201951, кл. Н 02 Н 7/22, 1984. (54) УСТРОЙСТВО Я. M. КАНЕВСКОГО ДЛЯ

ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ БЕЗ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ В СЕТИ СО СДВОЕННЫМ РЕАКТОРОМ

И ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ОТ

ДВОЙНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ЗА

РАЗНЫМИ ВЕТВЯМИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроэнергетических систем, и является усовершенствованием изобретения по авт. св, hh 1201951.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения работы защиты при двойных замыканиях на землю до и после сдвоенного реактора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема и токовые цепи устройства защиты от двойных замыканий на землю сдвоенного реактора с токовыми измерительными органами, выполненными на максимальных реле тока; на фиг. 2 — структурная схема устройства защиты от двойных замыканий на землю за разными ветвями, а также до и . после сдвоенного реактора, действующей, Я2 Ä 1686587 А2 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроэнергетических систем. Цель изобретения— повышение надежности устройства путем обеспечения защиты при двойных замыканиях на землю до и после сдвоенного реактора. В устройство введены фильтры токов нулевой последовательности для установки на отходящих линиях другой ветви сдвоенного реактора, подключенные к ним реле тока указанных линий, элементы HE по количеству ветвей сдвоенного реактора, элементы И по количеству отходящих линий, Устройство определяет и отключает одно замыкание при двойном замыкании на землю за разными ветвями одного сдвоенного реактора, а также при двойном замыкании на землю до и после реактора. 8 ил. на присоединения одной ветви сдвоенного реактора, на логических элементах; на фиг.

3 — структурная схема устройства защиты от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора, действующей на присоединения другой ветви, на логических элементах; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема устройства защиты от двойных замыканий на землю сдвоенного реактора с реализацией логических операций на контактах электромеханических реле; на фиг. 5 — токораспределение прй двойном замыкании на землю до и после одной ветви сдвоенного реактора; на фиг.

6 — то же, но за двумя ветвями одного сдвоенного реактора; на фиг. 7 — то же, но за ветвями двух сдвоенных реактороа: на фиг. 8 — схема замещения для определения

1686587 тока короткого замыкания через одну иэ обмоток одинарного реактора при двойном замыкании на землю до и после реактора, Устройство (фиг 1--3) содержит сдвоенный реактор 1, фильтры 2-3 токов нулевой последовательности на выводе каждой ветви, к которым подключены реле 4 и 5 тока, фильтры 6 — 11 токов нулевой последовательности и подключенные к ним реле 12-17 тока на отходящих линиях 18 — 23, присоединенных к обеим ветвям, элементы И 24 и 25 с тремя входными сигналами, к выходу каждого элемента подключено по выходному органу 26 и 27 защиты от двойных замыканий на землю за разными ветвями одного сдвоенного реактора, действующему на отключение одного замыкания на землю на отходящих линиях 21 и 22, присоединенных к одной иэ ветвей, элементы И 28-31 с двумя входными сигналами, последовательно к выходам каждого иэ элементов И подключено по элементу НЕ 32-35 и элементу 36 — 39 задержки защит от двойных замыканий на землю до и после сдвоенного реактора на отходящих линиях 21 и 22 и 19 и 20, присоединенных к обеим ветвям, Для создания задержек на срабатывание элементов 3639 можно применить промежуточные реле или .реле времени. Для одинарных реакторов 1 фильтры 2 и 3 желательно установить до выводов реакторов.

Имеются линии, присоединенные к каждой ветви сдвоенного реактора 1, например линии 18 и 23 — к электродвигателям напряжением 6 — 10 кВ., с защитой электродвигателей, которая при двойных замыканиях на землю, если одно замыкание находится на присоединении к линии 18 .или на присоединении к линии 23, действует без выдержки времени на отклк>чение линии 18 и состоит из фильтра 6 токов

Ну»8ВоА последовател ьности, подключенного к нему реле 12 тока и выходного органа 40 данной защиты, или действует без выдержки времени на отключение линии 23 и состоит из фильтра 1I1 токов нулевой последовательности, подключенного к нему реле 17 тока и выходного органа 41, Устройство не выполняется на линиях

18 и 23 с защитами линий, действующих при двойных замыканиях на землю беэ выдержки времени. На фиг, 4 реле 4 тока действует на реле 42 промежуточное, а реле 5 тока— на реле 43 промежуточное, Для выполнения логических операций И используются замыкающие контакты реле 42 и 43.

Операции отрицания HE выполняются на реле 42 и 43 с раэмыкающими контактами;

Количество отходящих линий, присоединенных к каждой ветви сдвоенного реактора 1, может быть произвольным, например равным трем (фиг. 1 — 4).

Реле 13-16 тока, подключаемые к фильтрам 7-10 токов нулевой последовательности, срабатывают от токов нулевой последовательности и обнаруживают одну или одновременно две поврежденные линии при двойном замыкании на землю. если одно или оба замыкания находятся на линиях 19 — 22, где установлены фильтры

7-10 токов нулевой последовательности, Элементы 2 и 4 и соответственно 3 и 5 предназначены для определения ветви сдвоенного реактора 1 с одним замыканием при двойном замыкании на землю эа разными ветвями или при двойном замыкании на землю с одним замыканием до сдвоенного реактора 1 и с другим замыканием после сдвоенного реактора 1, Элементы И 24 и 25 предназначены для определения и отключения без выдержки времени одного замыкания при двойном замыкании на землю эа разными ветвями одного сдвоенного реактора 1, Элементы И 28-31 предназначены для определения и отключения одного замыкания эа сдвоенным реактором 1 при двойном замыкании на землю до и после реактора 1.

Элементы НЕ 32 — 35, включенные последовательно с элементами И 28-31, обнаруживают двойное замыкание на землю до и после реактора 1; но не реагируют на двойное замыкание на землю за разными ветвями одного сдвоенного реактора 1 или за ветвями двух реакторов, Элементы 36-39 задержки предназначены для исключения неселективного срабатывания устройства защиты от двойного замыкания на землю до и после сдвоенного реактора 1 при двойном замыкании на землю за разными ветвями сдвоенного реактора 1.

Принцип действия устройства заключается в избирательном отключении беэ выдержки времени одного иэ мест двойного замыкания на землю на отходящих линиях

21 и 22, например кабельных, за разными ветвями сдвоенного реактора 1 до момента перехода в междуфазные короткие замыкания, например, трехфаэные. а также в избирательном отключении без выдержки времени или с небольшой задержкой одного из мест двойного замыкания на землю эа фильтрами 7 — 10 токов нулевой последовательности, установленными на отходящих линиях 19-22, например кабельных, когда другое замыкание находит1686587 ся до фильтра 2 или 3 и ток короткого замыкания протекает через одну из фаз трехфазного комплекта сдвоенного реактора

1. Чем быстрее отключается повреждение. тем меньше термическое действие тока двойного замыкания на землю на реактор и вероятность его повреждения. Для токоограничивающего реактора недопустим режим двойного замыкания на землю, когда ток короткого замыкания протекает через обмотку реактора одной фазы, т.е. двойное замыкание на землю до и после реактора.

В основе требований ГОСТа в части стойкости реакторов при коротких замыканиях за расчетный режим принят режим трехфазного короткого замыкания.

Для одинарных реакторов допустимое действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания

1 к.yon определяется по формуле

7зсзч+ *) 7з%Т7* и где U =класс напряжения реактора, кВ;

Хр — номинальное индуктивное сопротивление одинарного реактора, Ом;

1с — установившийся условный ток короткого замыкания в сети без реактора в том месте, где реактор должен устанавливаться, при номинальном напряжении сети, соответствующем классу напряжения реактора, кА.

Значение тока 1с задается в зависимости от номинального тока реактора и вида установки

Хс

0 (2) где Хс — индуктивное сопротивление системы.

При двойном замыкании на землю (фиг. 8) в точках К1, К2 установившийся ток короткого замыкания Iк, протекающий через обмотку реактора фазы В, находится иэ выражения

Рассмотрим отношение токов 1/ ) и ! к.доп.

В зависимости от типа реактора данное отношение находится в диапазоне 1,3-1,6, т.е. при двойном замыкании на землю значение тока короткого замыкания через одну из обмоток реактора существенно превышает допустимое, а максимальное значение

55 электродинамических усилий при двойном замыкании на землю превосходит соответствующие значения усилий при трехфаэном коротком замыкании в 1,69-2,56 раза. Воздействие этих усилий на обмотку приводит к образованию витковых замыканий в обмотке, механических повреждений элементов крепления обмотки и подводящей ошиновки.

При протекании токов двойного замыкания на землю, превыш(ающих на 20 — 40ф, нормируемое значение I к.доп, длительностью от 0.5 с и более в обмоточном проводе реактора возникают повреждения, имеющие вид каверн.

Рассмотренный режим может возникнуть и на ветвях сдвоенного реактора.

Работа устройства описывается в том объеме, какой определяется его усовершенствованием и введением в устройство дополнительных элементов.

При двойном замыкании на землю до и после одной ветви сдвоенного реактора 1 или одинарного реактора (фиг, 5) составляющая нулевой Последовательности в фаэных токах короткого замыкания отсутствует на участке от нейтрали Н до точки К1 и содержится на участках от точки К2 до шин

Ш1 и от шин Ш1 до шин Ш.

При повреждении до реактора 1 и, например. отходящей линии 19 (фиг. 1,3 — 5) срабатывают реле 4 и 13 тока, реле 5 тока не срабатывает, и подается импульс на отключение беэ выдержки времени или с небольшой задержкой одного замыкания на землю на линии 19.

Таким образом, при одном замыкании до элемента 2 или 3, установленного на выводе ветви сдвоенного реактора 1, и другом замыкании на землю после элементов 7 и 8 или 9 и 10 отходящих линий 19 и 20 или 21 и

22 (фиг. 1-5) устройство охватывает зону, расположенную до элемента 2 или 3 и после элементов 7 и 8 и 9 и 10. Вероятность повреждения в реакторе 1 мала по сравнению с повреждениями линий.

Устройство имеет мертвую зону между элементами 2 и 7 и 8, а также между элементами 3, 9 и 10 при одном замыкании на землю до элемента 2 или 3 и другом замыкании на землю после сдвоенного реактора

1 между элементами 2, 7 и 8 или между элементами 3, 9 и 10, Вероятность повреж-. дения на шинах станций и подстанций весьма мала по сравнению с повреждениями линий, и мертвая эона практически маловероятна. Ликвидация повреждений в ней производится защитой шин.

При двойном замыкании на землю эа разными ветвями одного сдвоенного реак1686587 тора 1 (фиг. 6) составляющая нулевой последовательности в фазных токах короткого замыкания отсутствует на участке от нейтрали

Н до среднего вывода и содержится на участках от среднего вывода до точек К1 и К2.

При повреждении, например, отходящих линий 19 и 22 (фиг. 1-4 и 6) срабатывают реле 4, 5, 13 и 16 тока устройства и подается импульс на отключение без выдержки времени олиного замыкания на землю на линии

22 защитой от двойного замыкания на землю за разными ветвями.

Срабатывание устройства от двойного замыкания на землю до и после сдвоенного реактора 1 не требуется при двойном замыкании на землю за разными ветвями и не произойдет иэ-за срабатывания реле 5 (элемент HE). Для выполнения операции задержки, если она требуется, может использоваться промежуточное реле или реле времени с небольшой задержкой на срабатывание менее 0,5 с, например

0,1 — 0,2 с, Необходимость использования задержки определяется при разработке конкретйых схем устройства при рассмотрении режима двойного замыкания на землю за разными ветвями, исходя из селективности срабатывания элементов И и НЕ, например, на фиг. 4 время срабатывания реле 38 должно превышать время срабатывания реле 43.

При двойном замыкании на землю за ветвями двух сдвоенных реакторов (фиг. 7) участок от нейтрали Н до шин Ш обтекается током двухфазного короткого замыкания, и фазные токи содержат составляющие прямой и обратной последовательностей, а на участках от шин Ш до шин й1 и от шин lU1 до точек К1 и К2 — составляющую нулевой последовательности, Чтобы не сработала в этом режиме схема устройства от двойного замыкания на землю до и после реактора (фиг. 1-4), количество соединяемых последовательно раэмыкающих контактов элементов НЕ должно быть равным числу ветвей беэ одной всех реакторов, например для фиг. 7 последовательно соединяются размыкающие контакты трех элементов НЕ

5 двух сдвоенных реакторов.

Использование предлагаемого устройства предотвращает возникновение аварийных ситуаций при двойных замыканиях на землю до и после одинарных и сдвоенных

10 токоограничивающих реакторов и расширяет функциональные воэможности защиты, что повышает надежность эксплуатации и обеспечивает положительный эффект.

Изобретение может найти применение

15 на электростанциях и подстанциях с токоограничивающими реакторами для сетей высокого напряжения с изолированной нейтралью, 20 Формула изобретения

Устройство для токовой защиты нулевой последовательности без выдержки времени в сети со сдвоенным реактором и изолированной. нейтралью от двойных за25 мыканий на землю за разными ветвями по авт. св, М 1201951, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения работы защиты при двойных замыканиях на землю до и после

30 сдвоенного реактора, введены фильтры токов нулевой последовательности для установки на отходящих линиях другой ветви сдвоенного реактора, подключенные к ним реле тока указанных линий, элементы HE

35 по количеству ветвей сдвоенного реактора, элементы И по количеству отходящих линий, при этом входы каждого элемента

И подключены к реле тока ветви сдвоенного реактора и соответствующей линии, от40 ходящей от указанной ветви, выход каждого элемента И подключен в цепь отключения соответствующей отходящей линии через элемент НЕ, управляющий вход которого соединен с реле тока смежной вет45 ви сдвоенного реактора.

1686587

+LIP f На откр.19

96

) ,- —, На ото. Т

39 ф- e — + пэкл. 78 гпкл. 23

Фиг.д

Фиг.2

-21

На огп — 22

На om

+ 18

+0

Ю Наопч — 3ь

+Ю ! ф у2 Наonwв

1686587

На отюл. Ц

1686587

1686587

Составитель Ю. Постников

Редактор Л, Гратилло Техред ММоргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 3605 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101