УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

Полезная модель относится к электроэнергетике, а именно к устройствам релейной защиты линий электропередач напряжением 6 (10) кВ. Применяется для защиты линий городских и сельских сетей от коротких замыканий.
Термины и определения.
ПС - понизительная подстанция.
РП - распределительное устройство.
ТП - трансформаторная подстанция.
Фидер - последовательное соединение линий электропередачи к потребителям, имеющее одно общее питание. Последовательное соединение линий электропередачи производится при помощи коммутационных аппаратов (выключателей) на ПС, РП, ТП.
В - высоковольтный выключатель линии.
Р - разъединитель.
ТТа, ТТв, ТТс - трансформаторы тока. ТН1, ТН2 - трансформаторы напряжения.
1РТ, 2РТ - реле тока, замыкающие свои контакты при возрастании тока выше тока уставки; в обозначении через тире обозначена фаза, в которой они установлены.
1РМ, 2РМ - реле направления мощности, контакты РМ замыкаются при протекании мощности от шин ПС, РП, ТП в линию; в обозначении через тире обозначена фаза, в которой они установлены.
1РВ, 2РВ, 3РВ, 4РВ, 5РВ - реле времени. Реле замыкают выходные контакты при достижении уставки времени с момента подачи напряжения на катушку.
6РВ - реле времени, разрывает свои выходные контакты сразу после подачи напряжения на катушку. После снятия напряжения реле снова замыкает свои контакты через время, определяемое выставленной уставкой времени;
РП-1, 1РП, 2РП, 3РП, 4РП, 5РП, 6РП, 7РП, 8РП - реле промежуточные. Переключают свои контакты практически мгновенно.
9РП - реле промежуточные; после снятия напряжения с катушки реле переключают контакты не сразу, а с замедлением. Время замедления составляет около 0,5-1,1 сек.
А1 - приемопередатчик.
РУ - указательные реле, фиксирующие причину отключения.
ТУ - дистанционный сигнал на отключение, передаваемый с центрального диспетчерского пульта посредством системы АСДУ (автоматизированная система диспетчерского управления).
К3 - место короткого замыкания.
Провод - проводник электрического тока, заключенный в изоляционную оболочку, предназначенный для использования в цепях вторичной коммутации.
Основная защита - предназначена для действия при повреждениях в пределах всего защищаемого элемента с временем меньшим, чем у других установленных на этом элементе защит.
Резервная защита - предназначена для действия в случае отказа основной защиты и для обеспечения дальнего резервирования.
Уставка - заранее установленная величина на релейном аппарате, при достижении которой происходит замыкание нормально открытых выходных контактов.
Уровень техники.
Прототипом защиты является стандартная токовая защита, выполненная в соответствии с требованиями Правила устройства электроустановок (далее ПУЭ), глава 3.2, раздел «Защита воздушных и кабельных линий в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью» (http://base.garant.ru/3923095/14/#block_310). Токовые защиты могут быть направленными и ненаправленными, требования к которым изложены в ПУЭ.
В соответствии с п. 3.2.93 защита должна быть двухступенчатой. Первая ступень - токовая отсечка, вторая - максимальная токовая защита с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.
Максимальная токовая защита имеет недостатки, отмеченные в труде Н.В. Чернобровова «Релейная защита», глава 4, раздел 4-10. Цитата:
«К недостаткам максимальной токовой защиты относятся:
А) большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания, в то время как именно вблизи шин электростанции по условию устойчивости необходимо быстрое отключение к.з.;
Б) недостаточная чувствительность при к.з. в разветвленных сетях с большим числом параллельных цепей и значительными токами нагрузки».
Принцип действия максимальной токовой защиты показан на фиг. 1.
При междуфазном замыкании в точке К1 ток проходит по участкам сети, расположенным между источником питания и местом повреждения (стрелка). При прохождении тока КЗ приходят в действие защиты на выключателях 1, 2, 4, 7, 9, не приходят в действие защиты 3, 5, 8, 10 находящиеся вне пути транзита тока КЗ. Для обеспечения селективности защиты выполняются с выдержками времени, максимальная выдержка времени у защиты, ближайшей к источнику питания (защита 1). Далее выдержка времени убывает на величину, называемую ступенью селективности Δt. Таким образом при КЗ в точке К1 раньше всех сработает защита 9, имеющая наименьшую величину выдержки времени на срабатывание и отключит свой коммутационный аппарат. Защиты 1, 2, 4, 7 без срабатывания вернуться в начальное состояние. Величина А1 включает в себя время срабатывания реле, время отключения выключателя, погрешности Обычно Δt=0,2-0,6 сек в зависимости от типов выключателей и типа используемой для защиты аппаратуры. Селективность достигается тем, что максимальное время срабатывания выставляется около источника питания, далее уставка по времени уменьшается на каждом присоединении на величину Δt. Такой способ организации селективности приводит к недостатку, на который указывает Н.В. Чернобровое в п. А.
По недостатку Б дано разъяснение в главе 5, разделе 4-5. Цитата:
«Например, при двух параллельных линиях необходимо учитывать, что в случае автоматического отключения одной из них нагрузка на оставшейся линии удвоиться». То есть заранее на любой из параллельных линий должны выставляться удвоенные значения уставок срабатывания защиты по току. Вследствие этого защита может оказаться в противоречии с нормативами ПУЭ. В ПУЭ надежность срабатывания защит оценивается по нормируемому коэффициенту чувствительности Кч.
Iкз.мин - ток минимального (двухфазного)
Iкз./ср.защиты - ток срабатывания защиты
При удвоении уставки по току коэффициент чувствительности снижается в два раза и может оказаться ниже нормируемого по ПУЭ. Это недостаток защиты.
По организации токовой отсечки (глава 5, раздел 5-8), цитата:
«Недостатком мгновенной отсечки являются: неполный охват зоной действия защищаемой линии и непостоянство зоны действия под влиянием сопротивления в месте повреждения и изменений режима системы, однако, не оказывает существенного влияния в мощных энергосистемах».
Токовая отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение тока кз. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержками времени. Селективность действия отсечки мгновенного действия достигается ограничением их зоны работы. При данном способе организации защиты уставка срабатывания определяется по формуле:
Кн=1,2-1,3 - коэффициент надежности, учитывающий погрешность расчета тока кз и аппаратов защиты.
Iкз - расчетный ток трехфазного кз.
Зона действия защиты с током срабатывания, выбранным по вышеприведенной формуле, меньше длины линии и охватывает участок
При двухфазном кз зона действия токовой отсечки еще уменьшается, так как ток трехфазного кз связан с током двухфазного кз соотношением
Защищаемая зона линии составит уже 72%.
Соотношения приведены для чисто металлических замыканий. Однако, они возникают реже, чем замыкания через электрическую дугу, сопротивление которой кратно выше, чем металлическое кз. Таким образом, отсечка мгновенного действия защищает только часть линии. Это ее недостаток.
Токовые отсечки с выдержками времени по принципу действия и построению совершенно аналогичны максимально токовым защитам. По этой причине им присущи те же недостатки, что и для максимальных токовых защит по п. А, Б.
Аналогичные оценки защит линий приведены в труде В.А. Андреева «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения», глава 5, раздел 5.7. «Общая оценка токовых защит» и в труде В.В. Кривенкова, В.Н. Новелла «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения», глава 2, раздел 2-15.
Поведение защиты при двойных замыканиях на землю. В соответствии с ПУЭ, п. 3.2.92, цитата:
«Защиту от многофазных замыканий следует предусматривать в двухфазном исполнении и включать в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения для обеспечения отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного повреждения. Защита должна быть выполнена одно-, двух- или трехрелейном исполнении в зависимости от требований чувствительности и надежности».
Фраза об отключении в большинстве случаев двойных замыканий только одного места повреждения говорит о том, что стандартная токовая защита не во всех случаях действует правильно, то есть не всегда отключает только одну линию. Теоретическое объяснение приведено в труде Н.В. Чернобровова в разделе 4-4 «Поведение максимальной защиты при двойных замыканиях на землю». Цитата:
«В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух точках сети. В этих случаях желательно отключать не обе поврежденные линии, а только одну из них … При таком отключении кз ликвидируются с меньшим ущербом для потребителей, а оставшееся однофазное замыкание отключается вручную после перевода питания потребителей поврежденной линии на другой источник питания»
На фиг. 2 изображено протекание токов КЗ при двухфазном замыкании на землю. Цитата: «если оба замыкания на землю возникнут на линиях, имеющих защиты с одинаковыми выдержками времени … защиты обеих линий отключат обе точки повреждения». Это недостаток защиты.
Общий список недостатков прототипа будет выглядеть так:
1. Большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания, в то время как именно вблизи шин электростанции по условию устойчивости необходимо быстрое отключение кз.
2. Недостаточная чувствительность при кз в разветвленных сетях с большим числом параллельных цепей и значительными токами нагрузки.
3. Неполный охват зоной действия токовой отсечки защищаемой линии и непостоянство зоны действия под влиянием сопротивления в месте повреждения и изменений режима системы.
4. Наличие зоны работы, где защита неправильно производит отключения при двойных замыканиях на землю.
Рекомендации по устранению указанных недостатков приведены в ПУЭ, п. 3.2.94. Цитата: «Если ненаправленная или направленная токовая ступенчатая защита не обеспечивает требуемых быстродействия и селективности, допускается предусматривать следующие видов защиты:
1) дистанционную защиту в простейшем исполнении;
2) поперечную дифференциальную токовую защиту (для сдвоенных кабельных линий);
3) продольную дифференциальную защиту для коротких участков линий: при необходимости прокладки специального кабеля только для продольной дифференциальной защиты длина его должна быть не более 3 км.
Для защит, указанных в п. 2,3 в качестве резервной защиты следует предусматривать токовую защиту».
Дистанционная защита.
Принцип действия дистанционной защиты основан на измерении напряжения и тока в защищаемой линии и срабатывании на отношении их
где U - напряжение линии;
I - ток линии;
Z - сопротивление линии.
Защита выполняется двухступенчатая. Первая ступень- это зона мгновенной работы. Организация защиты первой ступенью всей линии невозможна по тем же причинам, что и для мгновенной токовой отсечки. Первой ступенью всегда защищается только часть линии. Вторая ступень имеет выдержку времени и по уставке срабатывания захватывает часть второй (последующей) линии. По селективности действия с первой ступенью последующей линии она отстраивается выдержкой времени второй ступени первой линии. Недостатки дистанционной защиты обозначены В.Н. Чернобрововым в главе 11, раздел 11-5. Цитата:
«К числу недостатков дистанционных защит следует отнести:
1. Сложность защиты как в части схемы, так и в части входящих в ее состав реле. Дистанционные защиты с электромеханическими реле являются самыми многорелейными и многоконтактными защитами.
Бесконтактные защиты на полупроводниковых приборах отличаются сложностью логической части схемы и большим количеством элементов в ней.
2. Невозможность обеспечения мгновенного отключения кз в пределах всей защищаемой линии. Поэтому они не могут служить основными защитами на тех участках сети, где необходимо выполнение этого требования.
3. Реагируют на качания и нагрузку. Необходимость отстройки от последней существенно ограничивает чувствительность защиты и понижает ее эффективность в качестве резервной защиты смежных участков, а возможность действия при качаниях вынуждает усложнять защиту применением блокировки.
4. Возможность ложной работы при неисправностях в цепях напряжения, что уменьшает их надежность и вызывает необходимость применения соответствующей блокировки».
Необходимо добавить еще один недостаток.
5. Отсутствие механизма отключения только одной линии при двойных замыканиях на землю.
Поперечная дифференциальная токовая защита (для сдвоенных кабельных линий).
Поперечные дифференциальные защиты применяются на параллельных линиях, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении величин токов, протекающих по обоим линиям. Основной их недостаток - ограниченная область применения (только для двух параллельных линий, имеющих одинаковое сопротивление). Есть и другие существенные недостатки. Например, необходимость вывода из действия защиты при отключении одной линии.
Выделим два недостатка.
1. Ограниченная область применения.
2. Необходимость вывода из действия защиты при отключении одной линии.
Продольная дифференциальная защита.
2
Защита проста и надежна, но есть особенности (недостатки), ограничивающие область ее применения. В.А. Андреев «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения», цитата: «При номинальном вторичном токе Iном=5А допускаемая нагрузка трансформаторов тока ограничивает сопротивление соединительных проводов Z<1…2 Ома, поэтому продольную дифференциальную защиту при допустимом сечении проводов можно использовать на линии длиной лишь в несколько сотен метров.
При больших длинах линий снижение нагрузки на первичные измерительные трансформаторы тока достигается путем уменьшением тока во вспомогательных проводах вторичными (промежуточными) трансформаторами тока… Указанный способ снижения нагрузки используется в типовых схемах продольных дифференциальных защит линий».
Аналогичная оценка содержится в Н.В. Чернобровое «Релейная защита», глава 10, раздел 10-4. Именно о прокладке этого вспомогательного кабеля вместе с дополнительными трансформаторами тока говорится в ПУЭ, п. 3.2.94-3 «продольную дифференциальную защиту для коротких участков линий: при необходимости прокладки специального кабеля только для продольной дифференциальной защиты длина его должна быть не более 3 км». Это недостаток схемы защиты. Как в дистанционных защитах отсутствует механизм отключения только одной линии при двойных замыканиях на землю.
Недостатки:
1. Ограниченная длина линий по условиям защиты.
2. Отсутствует механизм отключения только одной линии при двойных замыканиях на землю.
Направленные защиты линий с высокочастотной блокировкой и дифференциальные фазные защиты.
Принцип действия защиты с высокочастотной блокировкой описан в труде Н.В. Чернобровова «Релейная защита», глава 12.
Обтекание первичным током при замыканиях на линиях с двухсторонним питанием показано на фиг. 3.
Защита выполнена с помощью реле направления мощности, расположенными на концах линии. Реле мощности срабатывают строго при направлении мощности от шин в линию. При КЗ в точке Н на линии ТП1-ТП2 сработает защита на ТП1, но не сработает защита на ТП2 и отправит по вч-каналу блокирующий сигнал, запрещающий отключение выключателя на ТП1. На линии между ТП3 и ТП4 направления мощности на концах линии будут иметь направление от шин в линию, что приведет к их срабатыванию. Посылки блокирующего сигнала не последует, что приведет к отключению линии.
Особенность защиты является то, что она пригодна только для линий с двухсторонним питанием. При одностороннем питании и кз в точке Н реле мощности в конце линии за местом кз на ТП4 не замкнет свои контакты, как при направлении мощности от шин в линию. Соответственно в начало пойдет блокирующий срабатывание защит сигнал. Защита линии при одностороннем питании не сработает.
В соответствии с ПУЭ, п. 3.2.115 с дополнениями и без дополнений 3.2.111-3.2.113 направленные защиты с высокочастотной блокировкой и аналогичной ей дифференциально-фазной защитой следует применять только на линиях с двухсторонним питанием.
С точки зрения работы защит от замыканий на землю здесь тоже имеются недостатки.
Направленные защиты с высокочастотной блокировкой в настоящее время применяются для защиты линий 110-220 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью. Сети с эффективно заземленной нейтралью относятся к сетям с большим током замыкания на землю. Сети 6 (10) кВ это сети с изолированной нейтралью. Они относятся к сетям с малым током замыкания на землю.
Отличия сетей с точки зрения организации защит состоят в следующем. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью не вызывает больших токов - обычно 5-10А, отсутствуют опасные перегрузки оборудования и не искажаются междуфазные напряжения. Поэтому они не требуют немедленной ликвидации. Они опасны возможностью перехода в двухфазные замыкания через землю. Устройства релейной защиты обычно только сигнализируют о замыкании, дальнейший поиск повреждения ведется без отключения поврежденной линии.
В сетях с глухозаземленной и эффективно заземленной нейтралью токи замыкания имеют большие значения, в некоторых случаях превышающие токи междуфазных кз. По этой причине они должны отключаться в минимально короткое время.
При возникновении замыканий на землю данный вид защит из-за своей схемной реализации отключит все линии, где возникнет замыкание на землю.
Недостатки защиты при использовании ее для защиты линий 6 (10) кВ.
1. Защита линий только с двухсторонним питанием.
2. Отсутствие механизма отключения только одной линии при двойных замыканиях на землю.
Для устранения вышеперечисленных недостатков предлагается устройство, включающее в себя органы выявления междуфазных замыканий на линии, органы отстройки от переходных процессов, органы пуска основной и резервной защит, орган определения поврежденных фаз при двухфазных замыканиях на землю, органы организации связи между началом и концом линии.
Устройство отличается от прототипа и аналогов защит линий 6 (10) кВ тем, что в качестве органа для выявления повреждений линии используется логическая защита с дифференциальным принципом действия, имеющая высокое быстродействие. Для отстройки от переходных процессов используется реле 3РВ. Реле 3РВ может быть также использовано для селективной отстройки от защит на отпайках от линии. Функциональная схема приведена на фиг.14.
Заявляемое устройство отличается от прототипа и аналогов тем, что для отключения линий при двухфазных замыканиях на землю использует принцип селективности с разделением по времени отключения путем определения принадлежности фазе: A, B или C. Для работы защиты фазы A используется основная защита от междуфазных замыканий, имеющая более высокое, чем фаз В и С быстродействие. Селективность действия фаз B и C достигается уставками времени фаз B (4РВ) и C (5РВ). Функциональная схема действия защиты приведена на фиг. 15.
Также устройство отличается от прототипа и аналогов тем, что выполняется разделение цепей отключения выключателя от основной защиты и отключения от команд ключа отключения, от цепей дистанционного отключения, от резервной направленной защиты. При таком разделении основная защита производит отключение выключателей по обоим концам линии. При отключении от резервной защиты, от ключа управления, дистанционного отключения происходит отключение только одного выключателя. Функциональная схема приведена на фиг. 16.
Устройство отличается от прототипа и аналогов защит 6 (10) кВ тем, что в качестве канала связи с другими устройствами использует контрольный экранированный кабель или ВЧ-связь. Функциональная схема для организации связи при помощи экранированного контрольного кабеля приведена на фиг. 17.
Функциональная схема для организации связи по ВЧ-связи приведена на рисунке 18. Пуск генератора ВЧ-импульсов производится контактами РП-1.
Техническая задача.
Задача, на решение которой направлено техническое решение заключается в расширении арсенала технических средств в области релейной защиты. Задача достигается путем создания конструкции в виде отдельного устройства, в котором при помощи релейных аппаратов, соединенных при помощи проводов, осуществляются логические операции. А именно, по результатам измерений в цепях тока и напряжения осуществляется, либо не осуществляется пуск органов релейной защиты, органов отстройки от переходных процессов, пуск органов основной и резервной защит, определения поврежденных фаз при двухфазных замыканиях на землю, организация связи между началом и концом линии при наступлении определенной логической ситуации.
Сущность технического решения поясняется изображениями на фиг. 1-18.
Фиг. 1. Принцип действия максимальной токовой защиты (аналог).
Фиг. 2. Принцип действия защиты при двухфазных замыканиях на землю (аналог).
Фиг. 3. Принцип действия направленной защиты с ВЧ-блокировкой и дифференциально-фазных защит (аналог).
Фиг. 4. Функциональная схема основной защиты (заявляемое устройство).
Фиг. 5. Функциональная схема действия защиты на линиях с двухсторонним питанием.
Фиг. 6. Функциональная схема действия защиты на линиях с односторонним питанием.
Фиг. 7. Функциональная схема защиты от двухфазных замыканий на землю.
Фиг. 8. Функциональная схема резервной защиты и разделения цепей управления.
Фиг. 9. Действие устройства при трехфазном КЗ на линиях с двухсторонним питанием.
Фиг. 10. Действие устройства при двухфазном КЗ на линиях с двухсторонним питанием.
Фиг. 11. Действие устройства при двухфазном замыкании на землю на линиях с двухсторонним питанием.
Фиг. 12. Функционирование устройства при одностороннем питании и трехфазном КЗ в точке Н.
Фиг. 13. Функционирование устройства при двухфазном замыкании на землю на линиях с односторонним питанием.
Фиг. 14. Функциональная схема работы основной зашиты устройства.
Фиг. 14а. Структурная схема устройства защиты от коротких замыканий на линии.
Фиг. 15. Функциональная схема защиты от двухфазных замыканий на землю.
Фиг. 16. Функциональная схема резервной защиты и разделения цепей управления.
Фиг. 17. Функциональная схема организации связи при помощи контрольного кабеля.
Фиг. 18. Функциональная схема для организации ВЧ-связи.
Раскрытие сущности.
Заявляемое устройство обеспечивает улучшение технических характеристик существующих защит, таких как быстродействие, полнота охвата защитой всей длины линии, устранение отключения обеих линий при возникновении между ними двухфазного замыкания на землю (Функциональная схема основной защиты изображена на фиг. 4). Для решения этой задачи предлагается устройство релейной защиты от коротких замыканий, конструкция которого включает реле тока, мощности, промежуточные реле, реле приемопередатчика, соединенные между собой проводами, с возможностью логических операций, генерирующие выходные сигналы устройства защиты, увеличивающие быстродействие, полноту охвата линии, выявление поврежденных фаз при двухфазных замыканиях на землю, полноценную работу защит на линиях с односторонним и двухсторонним питанием.
Высокое быстродействие устройства защиты и полнота охвата защитой линии достигается тем, что в отличие от прототипа и аналогов исключается необходимость организации селективности путем создания ступеней селективности по времени и сопротивлению линии. Цепь на отключение образуется при одновременном срабатывании реле тока и реле мощности в любой фазе. При этом устройство сигналами внутренних логических операций генерирует в линию и получает из линии импульсы, разрешающие или запрещающие выходные сигналы отключения в зависимости от зафиксированных устройством повреждений на линии. Выходное реле 3РВ при уставке по времени 0 разрешает мгновенную работу защиты. Реле 3РВ допускает возможность установки небольшой выдержки времени для отстройки от переходных процессов. (Функциональная схема приведена на фиг. 14.)
В заявляемом устройстве, в отличие от прототипа и аналогов, путем логических операций определяется поврежденная фаза при двухфазных замыканиях на землю и на основании этого выставляется приоритет по времени в организации выходных сигналов на отключение. При повреждении фазы A сигнал образуется от реле 3РВ. При повреждении на фазе B сигнал образуется от реле 4РВ. При повреждении на фазе C сигнал образуется от реле 5РВ. Функциональная схема приведена на фиг. 15.
Заявляемое устройство отличается от прототипа и аналогов тем, что внутри устройства имеется релейное разделение выходов в цепи отключения выключателя от основной защиты и выходов на отключения от команд ключа отключения, от цепей дистанционного отключения, от резервной защиты. При таком разделении для основной защиты устройство выдает команду на отключение выключателей по обоим концам линии. При отключении от резервной защиты, от ключа управления, дистанционного отключения устройством выдается команда на отключение только одного выключателя. Разделение выполняется с помощью реле 6РВ, 8РП. Функциональная схема приведена на фиг. 16.
Устройство отличается от прототипа и аналогов защит 6 (10) кВ тем, что для организации канала связи используется контрольный экранированный кабель или ВЧ-связь. Функциональная схема для организации связи при помощи экранированного контрольного кабеля приведена на фиг. 17. Функциональная схема для организации связи по ВЧ-связи приведена на фиг. 18. Пуск генератора ВЧ-импульсов производится контактами РП-1.
Направления протекания первичных токов при КЗ на линиях с двухсторонним питанием изображено на фиг. 5.
При КЗ на линии в точке Н на ТП1, 3, 4, 6 в устройстве вместе или отдельно сработают реле тока реле 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C и реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C. На ТП2, ТП5 в устройстве сработают только реле тока 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C, но реле мощности РМ-А и РМ-В, РМ-С не сработают, так как мощность направлена из линии в шины. Только на линии между ТП3-ТП4 реле тока и мощности сработают в устройствах на обоих концах линии. Это приведет к срабатыванию реле 3РВ, далее РП-1. Замкнутое состояние контактов РП-1 по каналу связи генерируется устройством из первого конца линии в устройство на втором и из устройства второго конца линии в устройство первого. Это приводит к замыканию выходных контактов устройств А1-А2 и подаче напряжения через них на катушки отключения и отключению выключателей на обоих концах линии. При этом в зоне действия защиты оказывается вся линия от трансформаторов тока выключателя ТПЗ до трансформаторов тока ТП4.
Направления протекания первичных токов при КЗ на линиях с односторонним питанием изображено на фиг. 6.
При КЗ на линии в точке Н на ТП1, 3 в устройстве сработают реле тока реле 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C и реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C. На ТП2 сработают только реле тока 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C, но реле мощности РМ-A и РМ-B, РМ-C не сработают, так как мощность направлена из линии в шины. Не сработают защиты по току в устройствах на ТП4, ТП5, ТП6, так как за местом повреждения в точке Н токи в поврежденных фазах близки к 0, в неповрежденной фазе ток остается на уровне предшествующей нагрузки.
В устройствах на ТП1, ТП3 сработают реле 3РВ, далее РП-1. Замкнутое состояние контактов РП-1 по каналу связи генерируется из устройства первого конца линии в устройство второго конца линии и из устройства второго конца линии в устройство первого.
На ТП2 в устройстве срабатывают реле тока 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C, реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C не сработает. Срабатывания и замыкания контакта 3РВ, РП-1 не будет, реле 7РП из-за разрыва контактов в цепи 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C перейдет в несработанное состояние.
В устройстве на ТП4 разрыва контактов в цепи 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C не произойдет, так как токи в поврежденных фазах близки к 0, в неповрежденной фазе ток остается на уровне предшествующей нагрузки.
Замкнутое состояние контактов РП-1 в устройстве на ТПЗ по линии связи передастся на клеммы А1-А2 устройства ТП4. В устройстве на ТП4 создастся цепь через замкнутые контакты реле 7РП и замкнутую цепь от устройства на ТПЗ А1-А2 на выходную цепь катушку отключения выключателя и срабатыванию реле 9РП. Это приведет к отключению выключателя от устройства на втором конце линии, а срабатывание реле 9РП приведет к срабатыванию РП-1. Реле 9РП для повышения надежности выбрано с выдержкой времени на размыкание. Замкнутое состояние контактов РП-1 на ТП4 передастся в устройство на ТП3. Произойдет отключение выключателя от устройства на первом конце линии.
В устройстве путем логических операций определяется поврежденная фаза при двухфазных замыканиях на землю и на основании этого выставляется приоритет по времени в организации выходных сигналов на отключение. При повреждении фазы A сигнал образуется от реле 3РВ. При повреждении на фазе B сигнал образуется от реле 4РВ. При повреждении на фазе С сигнал образуется от реле 5РВ. Функциональная схема приведена на рисунке 15.
Резервная максимальная токовая защита на реле 1РВ при одном направлении мощности и 2РВ при другом направлении. Пуск резервной защиты происходит одновременно с основной защитой. Ввиду того, что время срабатывания основной защиты меньше, чем уставки времени 1РВ, 2РВ, то резервная защита при срабатывании основной только запустится и вернется в исходное положение.
Разделение цепей отключения резервной и основной защиты в устройстве выполняется при помощи реле РП8. При повороте ключа управления в положение «Отключить» через нормально замкнутые контакты 8 РП срабатывает реле 6РВ и запрещает работу основной защиты и создают цепь на отключение выключателя только на одном конце линии. Аналогична картина с замыканием контактов дистанционного отключения через цепи телеуправления. Функциональная схема резервной защиты и разделения цепей управления показана на фиг. 8.
Для организации связи между устройствами на концах линии техническим решением предлагается два вида связи:
- Экранированный, при необходимости бронированный, контрольный 4-жильный кабель. Из существующего уровня техники известны технологии подвески и использования, в частности, оптических кабелей на опорах линий электропередач, а также прокладки контрольных кабелей в кабельных каналах и на наружных конструкциях и эстакадах. Способы защиты от механических и климатических воздействий таких кабелей изложены в соответствующих главах ПУЭ.
- Из существующего уровня техники известны способы реализации связи путем создания высокочастотных каналов непосредственно по линиям электропередач, либо по оптическим кабелям. Предлагаемое техническое решение включает способ передачи информации в форме отключающего импульса, используемый в настоящее время в защитах линий 110-500 при помощи приемопередатчиков типа ПВЗУ-Е и их аналогов.
Технический результат - повышение качества защиты от коротких замыканий: увеличение быстродействия, полноты охвата защитой всей длины линии, устранение отключения обеих линий при возникновении между ними двухфазного замыкания на землю.
Технический результат достигается за счет конструкции устройства релейной защиты от коротких замыканий, включающей в себя органы выявления междуфазных замыканий на линии, органы отстройки от переходных процессов, органы пуска основной и резервной защит, орган определения поврежденных фаз при двухфазных замыканиях на землю, органы организации связи между началом и концом линии. В качестве органа для выявления повреждений линии используется как минимум один элемент логической защиты с дифференциальным принципом действия с высоким быстродействием; как минимум одно выходное реле времени для обеспечения мгновенной защиты, а также для отстройки от переходных процессов и для селективной отстройки от защит на отпайках от линии. При этом контакты реле тока и мощности первой фазы соединены последовательно, параллельно им подключена цепь из последовательно соединенных контактов реле тока и мощности двух других фаз; собранная таким образом цепь присоединена к катушке реле времени, контакты реле времени подключены к катушке выходного реле основной защиты от междуфазных замыканий; выходной контакт устройства выявления междуфазных замыканий на линии собран последовательным соединением контактов выходного реле основной защиты устройства на одном конце линии и выходного реле основной защиты устройства на другом конце линии; контакты выходного реле основной защиты устройства на другом конце линии подключены через кабель связи; кроме этого параллельно выходным контактам реле основной защиты внутри устройства подключены соединенные последовательно нормально замкнутые контакты реле тока всех фаз, либо их релейные повторители; параллельно выходному контакту устройства подключена катушка промежуточного реле при помощи нормально открытых контактов с образованием цепи на катушку реле основной защиты устройства.
Устройство релейной защиты от коротких замыканий содержит дополнительно как минимум одно реле времени для выставления приоритета по времени в организации выходных сигналов на отключение при двухфазных замыканиях на землю, при этом каждое дополнительное реле используется для сигнала при повреждении соответствующей фазы; при этом для селективного выявления поврежденной первой фазы контакты реле тока и мощности этой фазы соединены параллельно и параллельно им подключена цепь из последовательно соединенных контактов реле тока и мощности двух других фаз; последовательно соединенные контакты реле тока и мощности второй фазы подключены к отдельному реле времени; последовательно соединенные контакты реле тока и мощности третей фазы подключены к другому отдельному реле времени, контакты реле времени параллельно подключены к катушке выходного реле основной защиты.
Устройство релейной защиты от коротких замыканий содержит релейное разделение выходов в цепи отключения выключателя от основной защиты и выходов на отключения от команд ключа отключения, от цепей дистанционного отключения, от резервной защиты; при этом основная защита устройства имеет отключения выключателей по обоим концам линии, и как минимум один выключатель отключения от резервной защиты, от ключа управления, дистанционного отключения; при этом цепь из параллельно соединенных нормально открытых контактов на отключение от ключа управления, цепей дистанционного отключения, резервной защиты подсоединена последовательно с параллельно объединенными катушками блокирующего реле времени и промежуточного реле с перекидывающимися контактами, нормально открытые контакты промежуточного реле подключены к выходным контактам цепи отключения выключателя, а нормально закрытые контакты подключены последовательно с контактами отключения от основной защиты. Как частный случай, устройство релейной защиты от коротких замыканий содержит контрольный экранированный кабель для организации канала связи между началом и концом линии, как минимум две жилы из этого кабеля подключены к изолированным от других цепей (сухим) контактам выходного реле основной защиты устройства на одном конце линии, как минимум две другие жилы подключены к контактам выходного реле основной защиты в устройстве на другом конце линии, контакты выходного устройства защиты устройства на одном конце линии объединены последовательно посредством контрольного экранированного кабеля на клемных зажимах устройства с контактами выходного реле основной защиты на другом конце линии. Другой частный случай, при котором устройство релейной защиты от коротких замыканий содержит контакты пуска и устройство высокочастотной связи для организации канала связи, при этом контакты выходного реле основной защиты устройства подключены к клеммам пуска генераторов высокочастотных импульсов приемопередатчиков в начале и конце линии.
Пример осуществления.
Полезная модель изготавливается в виде шкафа с открывающейся при помощи шарнирного соединения дверцей, внутри которого устанавливаются аппараты релейной защиты, соединенные проводами в соответствии с функциональной схемой под задачу, обозначенную в техническом решении. Внутри шкафа расположена релейная аппаратура. На дверце закреплены, установленные в один ряд указательные реле, служащие для фиксации причины отключения. Аппаратура, расположенная на дверце, связана с аппаратурой внутри шкафа гибким жгутом из проводов, позволяющим свободно открывать и закрывать дверцу. Релейные аппараты внутри устройства объединены при помощи проводов. Посредством аппаратов и проводов сигналы на входе устройства преобразуются в сигналы выхода. Входными цепями устройства являются цепи питания 220 В и измерительные цепи тока и напряжения. Выходными сигналами являются релейные контакты в цепь отключения.
Рабочее название заявляемой полезной модели «Косынка селективности» отражает характер использования полезной модели. Селективность - это избирательность защиты, способность отключать только поврежденный участок сети. В быту косынка применяется для защиты от солнца, ветра. В название вкладывается следующий смысл: набросить на какой-то участок сети «Косынку селективности» - это значит создать на этом участке особые условия по селективной работе релейной защиты, отличные от других участков. Участком сети может быть единичная линия, фидер или энергосистема.
Описание работы устройства.
Схема устройства включает в себя две защиты - основную и резервную. Для резервирования отказа основной защиты, применяется резервная защита в виде максимальной токовой защиты. Выходным реле на действие основной защиты является реле времени 3РВ. При выставлении уставки на 3РВ равной 0 защита будет действовать мгновенно на отключение выключателей в начале и конце поврежденной линии. В зависимости от местных условий на ЗРВ может быть выставлена небольшая уставка времени для отстройки от переходных процессов. Выходными цепями на действие резервной защиты в зависимости от направления мощности являются реле 1РВ или 2РВ. При организации основной защиты в устройстве выполнено параллельное соединение двух ветвей. В одной ветви контакты реле защиты фазы A: 1РТ-A и РМ-A. В другой ветви контакты реле защиты фаз B и C: 1РТ-B, 1РТ-C, РМ-B, РМ-C. Данное построение разделяет междуфазные замыкания на линии и двойные замыкания на землю на разных линиях. Цель такого решения: придать приоритет по отключению при двойных замыканиях на землю фазе A, имеющей выдержку времени 0, а фазы B и C отключать с выдержками времени 4РВ и 5РВ.
Внутри устройства цепи выдачи команды на отключение разделены на две группы. Первая группа - это цепь отключения от основной защиты с отключением выключателей на двух концах линии. Вторая группа - это цепь отключения от резервной защиты, местного ключа управления, дистанционного отключения по цепям телеуправления. Вторая группа действует на отключение только одного выключателя.
Реле 6РВ выводит из действия на определенное уставкой время основную защиту при отключении от второй группы команд.
Действие устройства при двустороннем питании и режиме трехфазного КЗ на линии показана на фиг. 9.
При трехфазном КЗ на линии в точке H в устройстве на ТП1, 3, 4, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 1РП, 2РП, 3РП, выйдет из сработанного состояния реле 7РП. Будут в подтянутом состоянии реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. В устройствах на ТП2, ТП5 подтянутся только реле тока 1РТ-A, 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-A, 2РТ-B, 2РТ-C и от них реле 1РП, 2РП, 3РП, но реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. Только на участке ТП3-ТП4 реле тока и мощности подтянутся в устройствах на обоих концах линии. В устройствах на обоих концах линии подтянутся реле 3РВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи информация о срабатывании реле РП-1 на противоположном конце линии поступает в каждое устройство. Команда на отключение образуется в каждом устройстве через цепь, образованную последовательным соединением нормально открытых контактов РП-1 (1 конец линии) и РП-1 (2 конец линии). На участке ТП3-ТП4 устройства выдадут команду на отключение линии обоих сторон. Одновременно с работой основной защиты запустятся реле 1РВ, 2РВ резервной защиты. Однако, время их работы больше, чем на основной защите. Они без выдачи команды на отключение вернутся в исходное несработанное состояние.
Действие устройства при двустороннем питании и режиме двухфазного КЗ на линии, фиг. 10.
При КЗ фаз AB При двухфазном КЗ на линии в точке H на ТП1, 3, 4, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-A, 1РТ-B, 2РТ-A, 2РТ-B и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 1РП, 2РП, выйдет из сработанного состояния реле 7РП. Будут в подтянутом состоянии реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 подтянутся только реле тока 1РТ-A, 1РТ-B, 2РТ-A, 2РТ-B, реле 1РП, 2РП, но реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. Только на участке ТП3-ТП4 реле тока и мощности подтянутся в устройствах на обоих концах линии. В этих устройствах подтянутся реле 3РВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи информация о срабатывании реле РП-1 на противоположном конце линии поступает в каждое устройство. Команда на отключение образуется в каждом устройстве через цепь, образованную последовательным соединением нормально открытых контактов РП-1 (1 конец линии) и РП-1 (2 конец линии). На участке ТП3-ТП4 устройства выдадут на отключение линии. Одновременно с работой основной защиты запустятся реле 1РВ, 2РВ резервной защиты. Однако, время их работы на отключение больше, чем на основной защите. Они без выдачи команды на отключение вернутся в исходное несработанное состояние.
При КЗ на фазах BC
При двухфазном КЗ на линии в точке H на ТП1, 3, 4, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-B, 2РТ-C и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 2РП, ЗРП, выйдет из сработанного состояния реле 7РП. Будут в подтянутом состоянии реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 подтянутся только реле тока 1РТ-B, 1РТ-C, 2РТ-B, 2РТ-C, реле 2РП, 3РП, но реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. Только на участке ТП3-ТП4 реле тока и мощности подтянутся в устройствах на обоих концах линии. В устройствах на обоих концах линии подтянутся реле 3РВ, которое включат реле РП-1. По каналу связи информация о срабатывании реле РП-1 на противоположном конце линии поступает в каждое устройство. Команда на отключение образуется в каждом устройстве через цепь, образованную последовательным соединением нормально открытых контактов РП-1 (1 конец линии) и РП-1 (2 конец линии). На участке ТП3-ТП4 устройства выдадут команду на отключение линии. Одновременно с работой основной защиты запустятся реле 1РВ, 2РВ резервной защиты. Однако, время их работы на отключение больше, чем на основной защите. Они без выдачи команды на отключение вернутся в исходное несработанное состояние.
При КЗ на фазах АС
При двухфазном КЗ на линии в точке Н на ТП1, 3, 4, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-А, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 1РП, ЗРП, выйдет из сработанного состояния реле 7РП. Будут в подтянутом состоянии реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 подтянутся только реле тока 1РТ-А, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-С, реле 1РП, 3РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. Только на участке ТП3-ТП4 реле тока и мощности подтянутся в устройствах на обоих концах линии. В устройствах на обоих концах линии подтянутся реле 3РВ, которое включат реле РП-1. По каналу связи информация о срабатывании реле РП-1 на противоположном конце линии поступает в каждое устройство. Команда на отключение образуется в каждом устройстве через цепь, образованную последовательным соединением нормально открытых контактов РП-1 (1 конец линии) и РП-1 (2 конец линии). На участке ТП3-ТП4 устройства выдадут команду на отключение линии. Одновременно с работой основной защиты запустятся реле 1РВ, 2РВ резервной защиты. Однако, время их работы на отключение больше, чем на основной защите. Они без выдачи команды на отключение вернутся в исходное несработанное состояние.
Работа устройства при двустороннем питании и двойном замыкании на землю, фиг. 11
При двойном замыкании, одно на фазе A линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе C линии между ТП11 и ТП12 устройства функционирует следующим образом. На ТП1, 2, 3, 4, 5, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты подтянется реле 1РП, из-за размыкания контактов 2РТ-А выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП7, 8, 9, 10, 11, 12 подтянутся реле 1РТ-С, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты подтянется реле 3РП, из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-С выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
Останутся в подтянутом состоянии реле направления мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП в устройствах на ТП1, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12. На ТП2, 5 подтянутся только реле тока 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты подтянется реле 1РП, но реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не создадут цепи на реле 3РВ, 4РВ, 5РВ. На ТП 8,10 подтянется только реле тока 1РТ-С, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты реле ЗРП, но реле мощности РМ-A, РМ-B, РМ-C и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не создадут цепи на включение 3РВ, 4РВ, 5РВ, так как мощность направлена из линии в шины.
Только на участке ТП3-ТП4 и ТП11-ТП12 реле тока и мощности подтянутся на обоих концах линии. В устройствах на ТП3 и ТП4 на обоих концах линии подтянутся реле ЗРВ, которые включают реле РП-1. По каналу связи информация о срабатывании реле РП-1 на противоположном конце линии поступает в каждое устройство. Команда на отключение образуется в каждом устройстве через цепь, образованную последовательным соединением нормально открытых контактов РП-1 (1 конец линии) и РП-1 (2 конец линии). На участке ТП3-ТП4 устройство выдаст команду на отключение линии.
Команды на отключение линия между ТЛИ и ТП12 через контакты реле 3РВ не создастся, так как цепь 2РП, 3РП собрана последовательно, а реле 2РП отключено и его контакты не замкнуты. Цепь на отключение внутри устройства создается только через нормально замкнутые контакты реле 1РП, 2РП с выходом на отключение через реле 5РВ. При отключении линии между ТП3 и ТП4 устраняется цепь для протекания тока КЗ. По этой причине реле 5РВ вернется в исходное несработанное состояние. Не сработав, вернутся в исходное состояние также реле 1РВ, 2РВ.
Двойное замыкание на землю фазы В на линии между ТП3 и ТП4 и фазы С на линии меду ТП11 и ТП12.
При двойном замыкании, одно на фазе В линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12 схема устройства функционирует следующим образом. На ТП1, 2, 3, 4, 5, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-В, 2РТ-В и через их замкнувшиеся контакты подтянется реле 2РП, из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-В выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП7, 8, 9, 10, 11, 12 подтянутся реле 1РТ-С, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 3РП, из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-С выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
Останутся в сработанном состоянии реле направления мощности РМ-A, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП на ТП1, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12. Только на участке ТП3-ТП4 и ТП11-ТП12 реле тока и мощности подтянутся на обоих концах линии. Из за несрабатывания реле 1РП, 3РП не запустится реле 3РВ, но запустится реле 4РВ и по истечении выдержки времени 4РВ включит реле РП-1 на ТП3 и ТП4, что приведет к выдаче устройством команд на отключение линии между ТП3 и ТП4 и ликвидации режима КЗ.
Линия между ТП11 и ТП12 через контакты реле 3РВ отключиться тоже не может, так как разомкнуты контакты реле 2РП. Цепь на отключение создается только через нормально замкнутые контакты реле 1РП, 2РП и сработанные замкнувшиеся контакты ЗРП, 6РП. Через них запускается реле 5РВ. По истечении выдержки времени 4РВ, которая меньше, чем 5РВ и ввиду ликвидации режима КЗ отключением линии между ТПЗ и ТП4 реле 5 РВ вернется в исходное положение без выдачи команды на отключение линии между ТП11 и ТП12.
Двойное замыкание на землю фазы А на линии между ТПЗ и ТП4 и фазы В на линии меду ТП11 и ТП12. При двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТПЗ и ТП4, другое на фазе В линии между ТП11 и ТП12 устройства действуют следующим образом. На ТП1, 2, 3, 4, 5, 6 подтянутся реле тока реле 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты подтянется реле 1РП, из-за размыкания контактов 2РТ-А выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП7, 8, 9, 10, 11, 12 подтянутся реле 1РТ-В, 2РТ-В и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 2РП, из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-В выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
Останутся в подтянутом состоянии реле направления мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП в устройствах на ТП1, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12. На ТП2, 5 подтянутся только реле тока 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты подтянутся реле 1РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не создадут цепи на реле 3РВ, 4РВ, 5РВ. На ТП8, 10 подтянуться только реле тока 1РТ-В, 2РТ-В и через их замкнувшиеся контакты реле 2РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не подтянутся и не создадут цепи на включение 3РВ, 4РВ, 5РВ, так как мощность направлена из линии в шины.
Только на участке ТП3-ТП4 и ТП11-ТП12 реле тока и мощности подтянутся в устройствах на обоих концах линии. В устройствах на ТП3 и ТП4 подтянутся реле 3РВ, которые включают реле РП-1. По каналу связи информация о срабатывании реле РП-1 на противоположном конце линии поступает в каждое устройство. Команда на отключение образуется в каждом устройстве через цепь, образованную последовательным соединением нормально открытых контактов РП-1 (1 конец линии) и РП-1 (2 конец линии). На участке ТП3-ТП4 устройствами будет выдана команда на отключение линии.
Линия между ТП11 и ТП12 через контакты реле ЗРВ отключиться не может, так как в устройстве цепь 2РП, 3РП собрана последовательно, а реле 2РП отключено и его контакты не замкнуты. Цепь на отключение создается только через нормально замкнутые контакты реле 1РП, 2РП с выходом на отключение через реле 5РВ. При отключении линии между ТП3 и ТП4 устраняется цепь для протекания тока КЗ. По этой причине реле 5РВ вернется в исходное несработанное состояние. Не сработав, вернутся в исходное состояние также реле 1РВ, 2РВ.
Функционирование устройств защит при двойном замыкании на землю между фазой А на линии ТП11-ТП12 и фазой С на участке ТП3-ТП4 аналогична функционированию защит при двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТПЗ и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12.
Функционирование устройств защит при двойном замыкании на землю между фазой В на линии ТП11-ТП12 и фазой С на участке ТП3-ТП4 аналогична функционированию защит при двойном замыкании, одно на фазе В линии между ТПЗ и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12.
Функционирование устройств защит при двойном замыкании на землю между фазой А на линии ТП11-ТП12 и фазой В на участке ТП3-ТП4 аналогична функционированию защит при двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе В линии между ТП11 и ТП12.
Функционирование устройства при одностороннем питании и трехфазном КЗ в точке Н. При трехфазном КЗ на линии в точке Н на ТП1, 3 сработают реле тока реле 1РТ-А, 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 1РП, 2РП, ЗРП, выйдет из сработанного состояния реле 7РП. На ТП1, 3 будут в сработанном состоянии реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 сработают только реле тока 1РТ-А, 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С и от них реле 1РП, 2РП, 3РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. На ТП4, 5, 6, находящимся за местом КЗ реле 1РТ-А, 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С не сработают, так как ток там близок к 0. На ТПЗ сработают реле ЗРВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи сигнал срабатывания реле РП-1 в начале линии поступает на противоположный конец линии, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 (другой конец линии) на клеммах А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 в конце линии. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТП3. Схема работает правильно.
Аналогично происходит отключение выключателей поврежденной линии при питании фидера с другой стороны.
Функционирование устройства при одностороннем питании и двухфазном КЗ в точке Н. При КЗ между фазами А и В в точке Н на ТП1 3 сработают реле тока реле 1РТ-А, 1РТ-В, 2РТ-А, 2РТ-В и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 1РП, 2РП, выйдет из сработанного состояния реле 7РП. На ТП1, 3 будут в сработанном состоянии реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 сработают только реле тока 1РТ-А, 1РТ-В, 2РТ-А, 2РТ-В и от них реле 1РП, 2РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. На ТП4, 5, 6, находящимся за местом КЗ реле 1РТ-А, 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С не сработают, так как ток там в поврежденных фазах близок к 0, а в неповрежденной фазе величина его не превышает тока предшествующей нагрузки. На ТП3 по цепи через контакты 1РТ-А, РМ-А сработает реле 3РВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи сигнал срабатывания реле РП-1 в начале линии поступает на противоположный конец линии, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 (другой конец линии) на клеммах А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 в конце линии. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТП3. Схема работает правильно.
Аналогично происходит отключение выключателей поврежденной линии при питании фидера с другой стороны.
Функционирование защит при КЗ на фазах А и С.
При КЗ между фазами А и С в точке Н на ТП1, 3 сработают реле тока реле 1РТ-А, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 1РП, ЗРП. Выйдет из сработанного состояния реле 7РП. На ТП1, 3 будут в сработанном состоянии реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 сработают только реле тока 1РТ-А, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-С и от них реле 1РП, ЗРП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. На ТП4, 5, 6, находящимся за местом КЗ реле 1РТ-А, 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С не сработают, так как ток там в поврежденных фазах близок к 0, а в неповрежденной фазе величина его не превышает тока предшествующей нагрузки. На ТП3 по цепи через контакты 1РТ-А, РМ-А сработает реле 3РВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи сигнал срабатывания реле РП-1 в начале линии поступает на противоположный конец линии, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 (другой конец линии) на клеммах А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 в конце линии. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТП3. Схема работает правильно.
Аналогично происходит отключение выключателей поврежденной линии при питании фидера с другой стороны.
Функционирование защит при КЗ на фазах В и С.
При КЗ между фазами В и С в точке Н на ТШ,3 сработают реле тока реле 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-В, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 2РП, ЗРП. Выйдет из сработанного состояния реле 7РП. На ТП1, 3 будут в сработанном состоянии реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2, ТП5 сработают только реле тока 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-В, 2РТ-С и от них реле 2РП, 3РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не замкнут свои контакты, так как мощность направлена из линии в шины. На ТП 4,5,6, находящимся за местом КЗ реле 1РТ-А, 1РТ-В, 1РТ-С, 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С не сработают, так как ток там в поврежденных фазах близок к 0, а в неповрежденной фазе величина его не превышает тока предшествующей нагрузки. На ТП3 по цепи через контакты 1РТ-В, РМ-В, 1РТ-С, РМ-С сработает реле 3РВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи сигнал срабатывания реле РП-1 в начале линии поступает на противоположный конец линии, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 (другой конец линии) на клеммах А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 в конце линии. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТП3. Схема работает правильно.
Аналогично происходит отключение выключателей поврежденной линии при питании фидера с другой стороны.
Работа устройства при одностороннем питании и двойном замыкании на землю, фиг. 13
Двойное замыкание на землю фазы А на линии между ТП3 и ТП4 и фазы С на линии между ТП11 и ТП12.
При двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12 схема работает следующим образом. На ТП1, 2, 3 сработают реле тока реле 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты сработает реле 1РП, из-за размыкания контактов 2РТ-А выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП 7, 8, 9, 10, 11 сработают реле 1РТ-С, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 3РП, из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-С выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП1, 3 останутся в сработанном состоянии реле направления мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП. На ТП2 сработает только реле тока 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты сработает реле 1РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не создадут цепи на реле 3РВ, 4РВ, 5РВ. На ТП8, 10 сработают только реле тока 1РТ-С, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты реле ЗРП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не создадут цепи на включение 3РВ, 4РВ, 5РВ, так как мощность направлена из линии в шины.
На ТП3 по цепи через контакты 1РТ-А, РМ-А сработает реле ЗРВ, которое включит реле РП-1. По каналу связи сигнал срабатывания реле РП-1 в начале линии поступает на противоположный конец линии, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 (другой конец линии) на клеммах А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 в конце линии. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТП3. Линия отключится.
На ТП11 по цепи сработанные на замыкание контакты 3РП, 6РП, нормально замкнутые контакты 1РП, 2РП запустится реле 5РВ. Но при отключении линии ТП3-ТП4 режим КЗ устраняется. Реле 5РВ вернется в исходное положение без отключения линии.
Двойное замыкание на землю фазы В на линии между ТП3 и ТП4 и фазы С на линии меду ТП11 и ТП12.
При двойном замыкании, одно на фазе В линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12 схема работает следующим образом. На ТП1, 2, 3 сработают реле тока реле 1РТ-В, 2РТ-В и сработает реле 2РП. Из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-В выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП7, 8, 9, 10, 11 сработают реле 1РТ-С, 2РТ-С и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 3РП, из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-С выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
Останутся в сработанном состоянии реле направления мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП на ТП1, 3, 7, 9, 11. Не сработают 4РП, 5РП, 6РП на ТП2. 8, 10 из-за направления мощности из линии в шины. На ТП3 изза несрабатывания реле 1РП, 3РП не запустится реле 3РВ, но запустится реле 4РВ и по истечении выдержки времени 4РВ включит реле РП-1 на ТП3.
На ТП11 из за несрабатывания 1РП, 2РП не запустится реле 3РВ, но запустится реле 5РВ. По каналу связи сигнал срабатывания реле РП-1 на ТП3 поступает на противоположный конец линии в ТП4, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 (другой конец линии) на клеммах А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 в конце линии. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТП3. Линия отключится.
Так как уставка времени 4РВ меньше, чем 5РВ отключится только линия ТП3-ТП4 и при этом разрывается цепь протекания тока КЗ. Реле 5РВ, не отработав выдержку времени, возвратится в исходное несработанное состояние. Защита работает правильно.
Двойное замыкание на землю фазы А на линии между ТП3 и ТП4 и фазы В на линии меду ТП11 и ТП12, рис.9.
При двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе В линии между ТП11 и ТП12 схема работает следующим образом. На ТП1, 2, 3 сработают реле тока реле 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты сработает реле 1РП, из-за размыкания контактов 2РТ-А выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
На ТП7, 8, 9, 10, 11 сработают реле 1РТ-В, 2РТ-В и через их замкнувшиеся контакты сработают реле 2РП. Из-за размыкания нормально замкнутых контактов 2РТ-В выйдет из сработанного состояния реле 7РП.
Останутся в сработанном состоянии реле направления мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С, а через их замкнутые контакты реле 4РП, 5РП, 6РП на ТП1, 3, 7, 9, 11. На ТП2, 5 сработают только реле тока 1РТ-А, 2РТ-А и через их замкнувшиеся контакты сработает реле 1РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не создадут цепи на реле 3РВ, 4РВ, 5РВ. На ТП8, 10 сработают только реле тока 1РТ-В, 2РТ-В и через их замкнувшиеся контакты реле 2РП, но реле мощности РМ-А, РМ-В, РМ-С и соответственно 4РП, 5РП, 6РП не сработают и не создадут цепи на включение 3РВ, 4РВ, 5РВ, так как мощность направлена из линии в шины.
Для отключения линии между ТП3 и ТП4 в устройстве на ТП3 через сработанные замкнутые контакты 1РП сработают реле ЗРВ, которое включают реле РП-1. По каналу связи сигнал о срабатывании реле РП-1 на ТП4, где создает замкнутую цепь между клеммами А1-А2 устройства. При отсутствии тока за местом КЗ, которое контролируется реле 2РТ-А, 2РТ-В, 2РТ-С, останется сработанным реле 7РП. По цепи: замкнутые контакты реле 7РП, замкнутые контакты РП-1 на ТП3 на клеммы А1-А2 пройдет команда на отключение выключателя (клеммы Л1-Л2) на ТП4 и срабатывания реле 9РП. Реле 9РП своими контактами включит реле РП-1 на ТП4. По каналу связи этот сигнал передастся в начало линии на ТПЗ, где вместе с собственным сработанным контактом РП-1 создаст цепь отключения выключателя в начале линии на ТПЗ.
На ТП11 запускается реле 4РВ, но при отключении линии между ТП3 и ТП4 ликвидируется цепь протекания тока КЗ и реле 4РВ, не сработав на отключение вернется в исходное состояние. Работа защиты правильна.
Работа защит при двойном замыкании на землю между фазой А на линии ТП11-ТП12 и фазой С на участке ТП3-ТП4 аналогична работе защит при двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТПЗ и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12.
Работа защит при двойном замыкании на землю между фазой В на линии ТП11-ТП12 и фазой С на участке ТП3-ТП4 аналогична работе защит при двойном замыкании, одно на фазе В линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе С линии между ТП11 и ТП12. Работа защит при двойном замыкании на землю между фазой А на линии ТП11-ТП12 и фазой В на участке ТП3-ТП4 аналогична работе защит при двойном замыкании, одно на фазе А линии между ТП3 и ТП4, другое на фазе В линии между ТП11 и ТП12.