УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗВИТИЯ РЕЗОНАНСНЫХ ПОВЫШЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОТКЛЮЧЕННЫХ ФАЗАХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, ОСНАЩЕННОЙ ШУНТИРУЮЩИМИ РЕАКТОРАМИ, В РЕЖИМАХ ОДНОСТОРОННЕГО ПРИМЫКАНИЯ ТАКОЙ ЛИНИИ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
AUTOMATIC RESTRAINER FOR DEVELOPMENT OF RESONANT VOLTAGE INCREASE AT SWITCHED OFF PHASES OF POWER LINES EQUIPPED WITH SHUNT REACTORS IN MODES OF SINGLE JUNCTION OF SUCH LINES TO THE ELECTRIC SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в схемах или системах питания электросетей и распределения электрической энергии 110 кВ и выше.
Уровень техники
Из научно-технической литературы (см., например, [1]) известно, что при неполнофазном включении линейного выключателя в цепи линии электропередачи (ЛЭП), оснащенной шунтирующими реакторами (ШР), при ее одностороннем примыкании к электрической системе, в зависимости от числа реакторов на такой линии, на изоляции «фаза-земля» отключенных фаз возможно развитие опасных квазистационарных перенапряжений резонансного характера (например, при однофазном автоматическом повторном включении (ОАПВ) и в других случаях).
Для защиты от неполнофазных режимов ЛЭП применяется защита от непереключения фаз (ЗНФ).
ЗНФ по сигналу о неполнофазном включении выключателя от сборки блок-контактов выключателя производит автоматическое отключение включившихся фаз с выдержкой времени, отстроенной от разновременности действия фаз выключателя (Фиг.3). При ОАПВ предусматривается замедление этой защиты на время цикла ОАПВ.
Защита от непереключения фаз описана, например, в [3].
При строительстве новых и реконструкции действующих энергообъектов устройства релейной защиты и автоматики (РЗА) применяются в настоящее время, как правило, на микропроцессорной элементной базе. Структурная схема такого устройства представлена, например, в [2]. Одно устройство, таким образом, аппаратно включает в себя несколько устройств, а микропроцессорная часть, в свою очередь, в своей логике совмещает несколько устройств. В то же время, на действующих объектах широко представлены устройства РЗА на электромеханической элементной базе.
Поскольку одни и те же функции, таким образом, выполняют устройства физические и устройства программные, получили распространение термины «функция РЗА», «функция противоаварийной автоматики», при этом под этими терминами понимаются устройства, выполняющие свою задачу и реализованные в едином микропроцессорном комплексе.
Таким образом, смысловое содержание терминов «функция автоматики» и «устройство автоматики» по сути идентичны. В ряде случаев может оказаться более удобным в использовании термина «функция», поскольку иногда термин «устройство», в свою очередь, используется как синоним к термину «изделие». Отдельные же органы или реле одной и той же функции и выполняющие общее назначение, аппаратно могут располагаться в разных изделиях.
Аналогичным образом используют при одинаковом смысловом содержании термины «реле» и «орган чего-либо», например «реле напряжения» и «орган контроля напряжения».
Для специалиста является очевидным, что в настоящем документе все эти термины используются для облегчения понимания и не сужают возможность применения какой-либо аппаратной базы в схеме рассматриваемого устройства.
Термин «Схема» используется в значении «документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части устройства (функции) и связи между ними».
Следует также понимать, что употребляемые здесь термины и выражения имеют обычный технический смысл, который согласуется с такими терминами и выражениями, используемыми специалистами в указанной выше технической области.
Раскрытие изобретения
Технической задачей изобретения является ограничение развития резонансных повышений напряжения на отключенных фазах ЛЭП, оснащенной ШР, в различных неполнофазных режимах питания при одностороннем примыкании такой линии к распределительному устройству, в свою очередь, имеющему связь с энергосистемой.
Эта задача решается за счет того, что на каждом выключателе линий электропередачи, на которых выявлена возможность развития опасных резонансных повышений напряжения при их одностороннем неполнофазном питании, предлагается предусматривать функцию (или устройство) автоматического ограничения развития резонансных повышений напряжения - АОРПН. Например, это удобно выполнить в комплекте автоматики управления выключателем (АУВ).
Устройство включает в себя пусковой, избирательный и выходной органы, а также орган выдержки времени.
Пусковой орган предназначен для выявления значительного повышения напряжения сверх значения уставки. Повышение напряжения может быть выявлено с помощью органа контроля напряжения, в свою очередь, содержащего, по меньшей мере, одно максимальное реле напряжения 1. Реле напряжения включаются на фазные напряжения трансформатора напряжения, установленного на ЛЭП.
В качестве избирательного органа используется функция 2, фиксирующая возникновение неполнофазного режима, а также элемент «И» 3, благодаря которому обеспечивается срабатывание АОРПН только в неполнофазном режиме. Наличие органа, фиксирующего возникновение неполнофазного режима, обеспечивает избирательность действия автоматики в нужном режиме. Для этого может быть использован, например, выходной сигнал функции ЗНФ. Кроме того, поскольку неполнофазный режим ЛЭП может возникнуть в результате взрыва одного из полюсов лишенного выключателя, в конструкции выключателя может быть предусмотрен датчик целостности полюса. Этот датчик может быть выполнен, например, с помощью встроенного оптоволоконного кабеля. Как бы то ни было, вопрос по оснащению выключателей датчиками исправности решается за рамками настоящей заявки.
Орган выдержки времени 4 (реле времени ΔT) учитывает возможность успешного отключения всех трех фаз линейного выключателя с минимальной задержкой. Например, широко используемое устройство ЗНФ действует «на себя» с выдержкой 0,1 с, учитывающей разновременность срабатывания полюсов. Если же ЗНФ организуется по месту в составе избирательного органа АОРПН, орган выдержки времени дополнительно учитывает разновременность срабатывания полюсов.
От выходных реле 5 формируется сигнал на отключение смежных выключателей. Вопрос о выделении отдельного сигнала «на отключение выключателей в цепях ШР» из состава обобщенного сигнала «на отключение смежных выключателей», а также вопрос о разделении этих сигналов по времени решается в каждом конкретном случае применения АОРПН; при необходимости в состав этого устройства может быть введен еще один орган задержки по времени.
Действие «на себя» в логике АОРПН не предусматривается, так как такое действие, как правило, уже выполняется в составе ЗНФ. В том случае, если такой сигнал по любой причине в составе функции ЗНФ не предусмотрен, соответствующий сигнал - действие «на себя» с выдержкой времени, учитывающей только разновременность срабатывания полюсов выключателя, добавляется в устройство АОРПН.
Функциональная схема АОРПН с организацией избирательного органа на базе ЗНФ представлена на чертеже ниже (Фиг.1).
Наиболее близким аналогом АОРПН является автоматика ограничения повышения напряжения - АОПН, описанная, например, в [4]. АОПН содержит пусковые органы - максимальные реле напряжения грубой ступени и максимальные реле напряжения чувствительной ступени, включенные на фазные напряжения, как и в предлагаемом устройстве АОРПН. Избирательный орган АОПН определяет односторонне отключенную линию, которая явилась причиной повышения напряжения, с помощью максимального реле мощности, реагирующего на поток реактивной мощности от линии к шинам подстанции. Избирательный орган АОПН, таким образом, не позволит сработать этой автоматике при резонансном повышении напряжения на отключенных фазах. И, наконец, АОПН содержит орган выдержки времени и выходные реле, обеспечивающие действие на включение шунтирующего реактора и на отключение линии с запретом АПВ. Действие АОПН и АОРПН, таким образом, кардинально отличаются.
Схема АОРПН на электромеханической базе представлена на рисунке ниже (Фиг.2).
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - Логика АОРРПН. На чертеже показана функциональная схема автоматического ограничения развития резонансных повышений напряжения на ЛЭП.
Фиг.2 - Схема АОРРПН на электромеханической базе. Аналог чертежа на Фиг.1.
Фиг.3 - Логика ЗНФ, реализованная в шкафу ШЭ2710 511 ОАО НПП «ЭКРА». Чертеж скопирован из [3].
Фиг.4 - Структурная схема микропроцессорной защиты. Чертеж скопирован из [2].
Фиг.5 - Схема устройств АОПН. Чертеж скопирован из [4].
Осуществление изобретения
Изобретение может быть реализовано при выполнении проектов электрических подстанций и (или) линий на стадии разработки и утверждения проектной документации. Существующие подстанции с отходящими скомпенсированными линиями могут быть оснащены устройствами АОРРПН при текущих ремонтах, технических перевооружениях или по целевой программе.
Литература:
1. Евдокунин Г., Дмитриев М., Гольдштейн С., Иваницкий Ю. Высоковольтные ВЛ. Коммутации и воздействия на выключатели. - Новости Электротехники, 2008, №3(51), с.64-69.
2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защиты электроэнергетических систем: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1998.
3. ЭКРА.656453.045 РЭ. Руководство по эксплуатации. Шкаф управления, защиты и автоматики выключателя напряжением 330 кВ и выше типа ШЭ2710511.
4. Беркович М.А. и др. Автоматика энергосистем: Учеб. для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991.