УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИЙ ОТ ДУГОВЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ (УСЗ)

f/ 9
М КЛ.6 H02H3/00
Устройствозащиты замыканий (УСЗ).
Полезная модель относится к области электроэнергетики , и может быть использовано для защит от дуговых коротких замыканий на подстанциях в шкафах КРУ 6-10 кВ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является устройство защиты оборудования подстанций от дуговых коротких замыканий , содержащее датчики , связанные посредством линий связи с блоком контроля.
/ А.Я.Зотов Опыт эксплуатации защит КРУ 6-10 кВ от дуги короткого замыкания , выполненный на датчиках типа краб и антенный, ж. Промышленная энергетика, М. НТА Энергосервис № 8 1996 год./
Известное техническое решение выполнено на датчиках типа Краб и Антенный. Датчик Краб реагирует на изменение плотности воздуха , возникающее при коротком замыкании , а датчик Антенный , выполнен в виде металлического прута , реагирующего на дугу короткого замыкания , система срабатывает и происходит отключение секции. Недостатками известного устройства являются :
-ненадежность (оборудование часто выходит из строя , ложные срабатывания, чувствительность к электромагнитным полям );
-громоздкость (в ячейках некоторых типов шкафов КРУ данная система может не подходить по габаритам ).
Технический результат , достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели заключается в ; оборудования подстанций от дуговых коротких
фабатываний);
-нечувствительности к электромагнитным полям ;
-нечувствительности к дневному свету и электрическому освещению ;
-компактности.
Технический результат достигается следующим образом :
В устройстве защиты оборудования подстанций от дуговых коротких замыканий, содержащее датчики , соединенные с блоком управления , каждый из датчиков выполнен в виде фотодиода , связанного с пороговым усилителем , а блок управления содержит преобразователь , стабилизатор напряжения и релейные усилители соответствующих линий связи , при этом первый вход порогового усилителя каждого датчика связан посредством стабилизатора напряжения с первым входом релейного усилителя соответствующей линии связи , второй вход релейного усилителя связан со вторым входом порогового усилителя соответственно каждого датчика , причем стабилизатор напряжения подключен к модулю начальной установки и через модуль короткого замыкания связан со входом релейного усилителя соответственно 1-ой и 2-ой линии , а преобразователь напряжения соединен со стабилизатором напряжения.
На рис. схематично представлено предлагаемое устройство защиты оборудования подстанций от дуговых коротких замыканий (УСЗ ), где :
1- световой поток
2- фотодиод
3- пороговый усилитель
4- световой индикатор
5- блок управления
8- преобразователь напряжения
9- выходные контакты
10 - модуль коротких замыканий 11 - модуль начальной установки
Световой поток 1 от дугового короткого замыкания , попадая в поле зрения фотодиода 2 , преобразуется в пропорциональный этому потоку фототок , который поступает на пороговый усилитель 3 , при этом включается световой индикатор 4 , который сигнализирует персоналу о возникновении дугового короткого замыкания . Затем сигнал с порогового усилителя 3 поступает в блок управления 5 на релейный усилитель 6 .При этом пороговый усилитель 3 связан со стабилизатором напряжения 7 и преобразователем напряжения 8. В результате происходит замыкание выходных контактов 9. В блоке управления 5 имеется модуль коротких замыканий 10 , связанный с релейным усилителем 6 каждой линии и стабилизатором напряжения 7 , который обеспечивает сигнализацию аварийного режима в системе. К стабилизатору напряжения 7 подключен также модуль начальной установки 11.
Предлагаемое устройство защиты от дуговых коротких замыканий работает следующим образом :
Световой поток 1 от возникшего дугового короткого замыкания попадает в поле зрения фотодиода 2 датчика п первой линии. Световой поток 1 преобразуется в пропорциональный этому потоку фототок , который поступает на пороговый
усилитель 3 . Сигнал с порогового усилителя 3 поступает в блок управления 5. Данный сигнал поступает в релейный усилитель 6 первой линии. Релейный
усилитель 6 замыкает выходные контакты 9 , в результате чего происходит отключение оборудования подстанции. Одновременно с этим срабатывают световые индикаторы 4, показывающие на какой линии и в каком датчике
произошло короткое замыкание. При коротком замыкании на линии срабатывает модуль коротких замыканий 10 , который блокирует срабатывание релейного усилителя 6 первой линии блока управления 5 и обеспечивает сигнализацию аварийного режима . В блоке управления 5 модуль начальной установки 11 устанавливает устройство защиты от дуговых коротких замыканий в исходное состояние после срабатывания и осмотра оборудования подстанции . Аналогично устройство защиты от дуговых коротких замыканий срабатывает при попадании светового потока от короткого замыкания на датчик второй линии . Устройство защиты от дуговых коротких замыканий подключено к сети питания через преобразователь напряжения 8 и стабилизатор напряжения 7.
Конкретный пример реализации предлагаемого устройства защиты оборудования подстанций от дуговых коротких замыканий .
На подстанции Сазанлейская Северо-Восточных Электрических Сетей АООТ Саратовэнерго МПП Энерготехника произвело экспериментальное испытание устройства защиты от дуговых коротких замыканий на 1 и 2 секциях шин. Устройство защиты было подключено к цепям релейной защиты и введено в эксплуатацию . Подключение устройства защиты произведено последовательно контактам токового реле максимальной токовой защиты. Контакты выходного реле устройства защиты через промежуточные реле перекрывают контакты реле времени максимальной токовой защиты и вызывают отключение вводного выключателя секции без выдержки времени.Высокий световой порог срабатывания датчиков устройства защиты делает ее нечувствительной к другим формам интенсивного светового излучения. При возникновении дугового короткого замыкания на 1 фидере первой секции шин ток короткого замыкания вызвал срабатывание схемы токовой отсечки и отключение масляного выключателя фидера. При отключении выключателем тока короткого замыкания произошел выброс газа , пара и частиц масла, а также развился процесс динамического воздействия на элементы конструкции выкатной тележки . Дополнительная вибрация выкатной тележки при отключении выключателя вызвала искрение втычных контактов верхних токопроводов . Указанные факторы повлияли на уменьшение электрической прочности изоляционных промежутков между токопроводами в верхней части выключателя и , как следствие , произошло перекрытие верхних губок выключателя . Сформировалась межфазная дуга и дуга на корпус фидера. Световая вспышка от дуги была зафиксирована датчиком устройства защиты от дуговых коротких замыканий , датчик сработал. Выходные контакты устройства защиты от дуговых коротких замыканий через промежуточное реле перекрыли контакты реле времени схемы максимальной токовой защиты вводного выключателя В-10Т-1 и , как только ток дуги превысил уставку токового реле /1 уст.  1.2 ... 2 кА /, вводной выключатель первой секции шин отключился . Дуга была ликвидирована. При проведении осмотра аварийного фидера в месте возникновения дуги обнаружен слой сажи на верхних колпаках масляных цилиндров , а также капли вкрапления металла верхних токопроводов в боковых стенках фидера. Выключатель фидера 1 дуговых повреждений не имел. После отключения аварийного участка и осмотра все шкафы секции 1 были введены в работу без проведения каких - либо ремонтов.
Из вышеизложенного можно сделать вывод о том , что при отсутствии устройства защиты от дуговых коротких замыканий на подстанции произошло бы разрушение оборудования секции шин , так как время уставки максимальной токовой защиты вводного выключателя составляет 1.5 секунды при скорости распространения дуги 20-100 мсек.
АООТ Саратовэнерго составляет 2160 млн. рублей (в ценах 1996 года ). Стоимость оборудования всех подстанций АООТ Саратовэнерго устройством защиты от дуговых коротких замыканий составляет 3186 млн.рублей, отсюда следует что затраты на оборудование подстанций окупятся примерно через 1.5 года.