способ отключения короткого замыкания в электрической сети переменного тока высокого напряжения

Формула изобретения

1. Способ отключения короткого замыкания в электрической сети переменного тока высокого напряжения, содержащей распределительное устройство со сборными шинами, к которым через выключатели подключены присоединения трансформаторов, автотрансформаторов, линий электропередачи и резисторной установки, при котором регистрируют короткое замыкание на присоединении, подают команду на включение выключателя резисторной установки, подают команду на отключение выключателей поврежденного присоединения, а после ликвидации короткого замыкания подают команду на отключение выключателя резисторной установки, отличающийся тем, что после подачи команды на отключение выключателей поврежденного присоединения с выдержкой времени, находящейся в интервале между минимальным собственным и максимальным полным временами отключения любого из выключателей, установленных в цепи поврежденного присоединения, измеряют значение тока в каждой фазе резисторной установки, сравнивают его с двумя заданными значениями и в случае, если значение тока в одной или более фазах ниже первого заданного или выше второго заданного значений, подают команду на отключение выключателей, установленных в цепи по крайней мере одного автотрансформатора, подключенного к сборным шинам, и с выдержкой времени, достаточной для их отключения, подают команду на отключение выключателей смежных присоединений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение выключателя резисторной установки «включено» контролируют по замкнутому положению его блок-контактов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первое заданное значение ниже или равно значению номинального тока резисторной установки, а второе значение выше нормируемого тока отключения выключателя в цепи резисторной установки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано в сетях высокого напряжения с высокими значениями токов короткого замыкания.

Известен способ опережающего деления сети путем определения соотношения полной мощности подстанции к мощности основных источников, сумма токов которых с учетом указанного соотношения вызывает срабатывание быстродействующего реле на деление сети до отключения тока короткого замыкания повредившегося присоединения подстанции, реализованный в устройстве, содержащем систему сборных шин, присоединения, включенные через трансформаторы тока, выключатели, счетчики энергии каждого присоединения [Патент № 2009594].

Недостатком этого способа является невозможность отключения короткого замыкания на поврежденном присоединении с сохранением в работе неповрежденных присоединений.

Известен способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее моделей, представляющий собой повышение точности дистанционной защиты и определения места повреждения линии электропередачи [Заявка на изобретение № 94042996].

Недостатком этого способа является невозможность отключения поврежденного присоединения в случае, если собственное переходное восстанавливающееся напряжение в цепи данного присоединения превышает нормированное значение для выключателей, установленных в цепи присоединения.

Известен способ снижения восстанавливающихся напряжений, реализованный в устройстве, содержащем параллельно соединенные резистор, конденсатор и дроссель, подключенные между сборными шинами и землей через выключатель и включатель, время включения которого меньше времени отключения линейного выключателя [Авторское свидетельство № 231656]. Данное изобретение принято в качестве прототипа.

Недостатком этого способа является невозможность отключения поврежденного присоединения в случае выхода из строя резистора, конденсатора или дросселя.

Целью данного изобретения является осуществление отключения короткого замыкания путем деления сети по заданному алгоритму в случае выхода из строя резистора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отключения короткого замыкания в электрической сети переменного тока высокого напряжения, содержащей распределительное устройство со сборными шинами, к которым через выключатели подключены присоединения трансформаторов, автотрансформаторов, линий электропередачи и резисторной установки, при котором регистрируют короткое замыкание на присоединении, подают команду на включение выключателя резисторной установки, подают команду на отключение выключателей поврежденного присоединения, а после ликвидации короткого замыкания подают команду на отключение выключателя резисторной установки, после подачи команды на отключение выключателей поврежденного присоединения с выдержкой времени, находящейся в интервале между минимальным собственным и масимальным полным временами отключения любого из выключателей, установленных в цепи поврежденного присоединения, измеряют значение тока в каждой фазе резисторной установки, сравнивают его с двумя заданными значениями и в случае, если значение тока в одной или более фазах ниже первого заданного или выше второго заданного значений, подают команду на отключение выключателей, установленных в цепи по крайней мере одного автотрансформатора, подключенного к сборным шинам, и с выдержкой времени, достаточной для их отключения, подают команду на отключение выключателей смежных присоединений, при этом положение выключателя резисторной установки «включено» контролируют по замкнутому положению его блок-контактов; причем первое заданное значение ниже или равно значению номинального тока резисторной установки, а второе значение выше нормируемого тока отключения выключателя в цепи резисторной установки.

Устройство, реализующее данный способ, содержит систему сборных шин (1), выключатели (2, 5, 14, 16), линию электропередачи (3), трансформатор тока (4), резисторную установку (6), блоки задержки (7, 8, 11, 12, 13), компараторы (9, 10), автотрансформатор (15), трансформатор (17).

К системе шин (1) через выключатель (2) подключены линия электропередачи (3), первый вывод резисторной установки (6), соединенной вторым выводом с землей, а также автотрансформатор (15) и трансформатор (17). В цепи каждой фазы резисторной установки (6) установлен трансформатор тока (4), выход (вторичная обмотка) которого подключен ко входам первого и второго блока задержки (7, 8), выход первого блока задержки (7) подключен ко входу первого компаратора (10), первый выход которого подключен ко входу управления выключателя (14) в цепи трансформатора (17), второй вход первого компаратора (10) подключен ко входу управления выключателя (14) в цепи автотрансформатора (15) и ко входу третьего блока задержки (13), выход которого подключен ко входу управления выключателя (14) в цепи трансформатора (17), выход второго блока задержки (8) подключен ко входу второго компаратора (9), первый выход которого подключен ко входу управления выключателя (14) в цепи автотрансформатора (15) и ко входу четвертого блока задержки (12), выход которого подключен ко входу управления выключателя (5) резисторной установки (6), второй выход второго компаратора (9) подключен ко входу пятого блока задержки (11), выход которого подключен ко входу управления выключателя (5) в цепи резисторной установки (6).

Схема устройства приведена на чертеже.

Устройство работает следующим образом.

При срабатывании защиты на любом присоединении, например, на линии электропередачи (3) (фиг.1), подается команда на включение выключателя (5) резисторной установки (6) и выполняется контроль включения выключателя (5) тремя фазами.

По факту включения выключателя (5) тремя фазами защита поврежденного присоединения (3) действует на отключение его выключателем (2), после чего с выдержкой времени t1, находящейся в интервале между максимальным собственным и минимальным полным временами отключения выключателя (2), установленного в цепи поврежденного присоединения (3) и задаваемого блоком задержки (8), с выхода трансформатора тока (4) на вход компаратора (9) подается напряжение, соответствующее измеряемому значению тока в каждой фазе резисторной установки (6). Компаратор (9) сравнивает его с номинальным значением, соответствующим номинальному току резисторной установки (6), и в случае, если значение тока в одной или более фазах резисторной установки (6) ниже номинального, с первого выхода компаратора (9) подается команда на вход управления выключателя (14) на отключение выключателя (14) в цепи автотрансформатора (15), подключенного к сборным шинам (1), и с выдержкой времени t2, достаточной для отключения выключателя (14), с первого выхода компаратора (9) подается команда через блок задержки (12) на отключение выключателя (5) резисторной установки (6). В случае, если значение тока в одной или более фазах резисторной установки (6) равно или превышает номинальное значение с выдержкой времени t3, достаточной для отключения выключателя (2) в цепи поврежденного присоединения (3), компаратором (9) со второго выхода через блок задержки (11) подается команда на отключение выключателя (5) резисторной установки (6). С выдержкой времени t4, достаточной для отключения выключателя (5) резисторной установки (6) и задаваемой блоком задержки (7), с выхода трансформатора тока (4) на вход компаратора (10) подается напряжение, соответствующее измеряемому значению тока в каждой фазе резисторной установки (6). Компаратор (10) сравнивает его с заданным значением, соответствующим максимально допустимому току отключения выключателя (5) резисторной установки (6), и в случае, если значение тока в одной или более фазах резисторной установки (6) меньше заданного значения, с первого выхода компаратора (10) подается команда на вход управления выключателя (16) на отключение трансформатора (17), а в случае, если значение тока больше заданного значения, компаратором 10 со второго выхода подается команда на отключение выключателя (14), установленного в цепи автотрансформатора (15), подключенного к сборным шинам (1), и с выдержкой времени t2, достаточной для отключения выключателя (14), через блок задержки (13) подается команда на вход управления выключателя (16) на отключение трансформатора (17).

Собственные переходные восстанавливающиеся напряжения (ПВН), возникающие на контактах выключателя, отключающего ток короткого замыкания (к.з.) поврежденного присоединения, зависят от уровня тока к.з. и от емкостей, индуктивностей и активных сопротивлений элементов, подключенных к сборным шинам, от которых питается поврежденное присоединение. Чем больше линий электропередач присоединено к сборным шинам, тем меньше уровень ПВН при данном значении тока отключения. В то же время амплитуда ПВН прямо пропорциональна амплитуде и действующему значению периодической синусоидальной составляющей тока отключения. Отмеченные зависимости определяют возможные мероприятия для снижения уровней ПВН до допустимых, задаваемых на выключатели переменного тока по классам номинального напряжения в зависимости от отношения действующего значения периодической составляющей тока отключения I_о.п к номинальному току отключения выключателя I_о.ном. [ГОСТ Р 52565-2006].

Для снижения уровня ПВН за счет снижения тока к.з. могут быть выполнены отключения части неповрежденных присоединений, питающих сборные шины, а также выключателей смежных присоединений (опережающее деление схемы).

Для снижения уровня ПВН на контактах выключателя поврежденного присоединения с током к.з. принято опережающее включение на сборные шины трехфазной резисторной установки с номинальным сопротивлением фазы порядка 300 Ом.

Для предотвращения действия защит поврежденного присоединения на отключение своих выключателей до включения выключателя резисторной установки на шины вводится блокирование прохождения команды на отключение выключателя поврежденного присоединения до прихода сигнала о включении выключателя резисторной установки всеми тремя фазами.

В случае выхода из строя резисторной установки отключению поврежденного присоединения или поврежденной системы шин предшествует отключение от последней присоединения с автотрансформатором, что также снижает ток короткого замыкания и позволяет выключателям поврежденного присоединения или поврежденной системы шин осуществить отключение с сохранением в работе максимального числа присоединений.