УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ВВОДА НА СЕКЦИЮ СБОРНЫХ ШИН

Полезная модель относится к устройствам релейной защиты элементов электрической системы и предназначена для отключения коротких замыканий (КЗ) на шинах низшего напряжения понижающих подстанций и для резервирования отключения КЗ на элементах, присоединенных к этим шинам.
Известны устройства для максимальных токовых защит ввода на секцию сборных шин, предназначенные для отключения КЗ на шинах низшего напряжения понижающих подстанций и резервирования отключения КЗ на элементах, присоединенных к этим шинам [1, рис.1.1, с.8-10; рис.1.4, с.20-22; рис.1.5, с 24-27; рис.2.1, с.32-59]. Такие устройства обеспечивают отключение выключателей вводов на секции сборных шин понижающих подстанций при КЗ на этих шинах, а также при КЗ на элементах, присоединенных к шинам, в случае отказа защит или выключателей этих элементов.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для максимальной токовой защиты (МТЗ) с комбинированным пуском по напряжению, устанавливаемое на вводах к секциям сборных шин (СШ) низшего напряжения подстанции [2, рис.46.38, с.485-487], содержащее токовые реле, подключенные к трансформаторам тока фаз А и С, пусковой орган по напряжению, включающий фильтр-реле напряжения обратной последовательности и реле минимального напряжения, подключенные к трансформатору напряжения
секции СШ, промежуточное реле, повторяющее действие пускового органа по напряжению, реле времени и указательное реле.
Однако действие указанных устройств на отключение выключателей вводов на секции СШ низшего напряжения подстанции при КЗ на шинах и при КЗ на элементах, присоединенных к этим шинам, происходит с одной и той же выдержкой времени, выбранной из условий селективности по согласованию с временем действия максимальных токовых защит присоединений СШ. Отключение КЗ на секциях СШ с выдержкой времени приводит к увеличению размеров повреждения оборудования, продолжительности времени снижения напряжения у потребителей, уменьшает эффективность, действия устройств АПВ выключателей вводов и устройств АВР секционных выключателей.
Задачей полезной модели является ускорение действия устройства для максимальной токовой защиты, установленной на вводе к секции СШ низшего напряжения подстанции, в случае КЗ на шинах при одновременном обеспечении селективности ее действия при КЗ на элементах, присоединенных к этим шинам.
Указанная задача достигается тем, что устройство для максимальной токовой защиты, содержащее токовые реле фаз А и С, обмотки которых подключены ко вторичных обмоткам трансформаторов тока, установленным в фазах А и С ввода на секцию сборных шин, пусковой орган напряжения, включающий фильтр-реле напряжения обратной последовательности, обмотка которого подключена к выводам фаз А, В и С вторичной обмотки трансформатора
напряжения секции сборных шин, и реле минимального напряжения, обмотка которого через размыкающий контакт фильтр-реле напряжения обратной последовательности подключена к выводам фаз А и В вторичной обмотки трансформатора напряжения, а размыкающий контакт своим первым выводом связан с положительным полюсом источника оперативного тока, а вторым выводом через обмотку первого промежуточного реле соединен с его отрицательным полюсом, реле времени, первый вывод которого через параллельно соединенные между собой замыкающие контакты токовых реле фаз А и С и последовательно соединенный с ними замыкающий контакт первого промежуточного реле связан с положительным полюсом источника оперативного тока, второй вывод обмотки реле времени подключен к его отрицательному полюсу и замыкающийся с выдержкой времени контакт через обмотку первого указательного реле связывает положительный полюс источника оперативного тока с цепью отключения выключателя ввода на секцию сборных шин, а замыкающий контакт первого указательного реле включен в цепь сигнализации о срабатывании защиты, отличается тем, что в него введены второе промежуточное реле и цепочка из последовательно соединенных между собой размыкающих контактов реле времени максимальных токовых защит элементов, присоединенных к секции сборных шин, причем обмотка второго промежуточного реле своим первым выводом связана с первым выводом обмотки реле времени, а вторым выводом соединена с отрицательным полюсом источника оперативного тока, цепочка из последовательно соединенных между собой размыкающих контактов реле времени максимальных
токовых защит присоединений через включенные последовательно обмотку второго указательного реле и замыкающий контакт второго промежуточного реле связывает положительный полюс источника оперативного тока с целью отключения выключателя ввода на секцию сборных шин, а замыкающий контакт второго указательного реле включен в цепь сигнализации о срабатывании защиты.
1
n
(n+1)
1
...
n
(n+1)
1
1
(n+1)
1
2
1
Сущность полезной модели заключается в следующем. На рис.1 приведена секция СШ низшего напряжения подстанции, на питающем вводе которой установлено заявляемое устройство для максимальной токовой защиты. Схема содержит выключатели 1,...,1 элементов, подключенных к секции СШ, выключатель 1 ввода на секцию СШ, трансформаторы тока 2,,2 максимальных токовых защит (МТЗ) присоединений, трансформаторы тока 2 заявляемого устройства для максимальной токовой защиты, трансформатор напряжения 3 секции СШ, обмотки 4 и 5 токовых реле фаз А и С, подключенные ко вторичным обмоткам трансформаторов тока 2 фаз А и С ввода на секцию СШ соответственно, обмотку 6 и размыкающий контакт 6 фильтр-реле напряжения обратной последовательности и обмотку 7 реле минимального напряжения.
1
1
2
Обмотка 6 фильтр-реле напряжения обратной последовательности подключена к выводам фаз А, В и С вторичной обмотки трансформатора напряжения 3, а обмотка 7 реле минимального напряжения через размыкающий контакт 6 реле напряжения обратной последовательности подключена к выводам фаз А и В вторичной обмотки трансформатора напряжения 3.
2
2
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
...
n
1
2
На рис.2 показана схема цепей постоянного оперативного тока устройства для максимальной токовой защиты. Схема содержи замыкающие контакты 4 и 5 токовых реле фаз А и С соответственно, размыкающий контакт 7 реле минимального напряжения, обмотку 8 и замыкающий контакт 8первого промежуточного реле, обмотку 9 и замыкающийся с выдержкой времени контакт 9 реле времени, обмотку 10 и замыкающий контакт 10первого указательного реле, обмотку 11 и замыкающий контакт 11 второго промежуточного реле, цепочку из последовательно соединенных размыкающих контактов 12,,12 реле времени МТЗ присоединений секции СШ, обмотку 13 и замыкающий контакт 13 второго указательного реле, положительный полюс 14 и отрицательный полюс 15 источника оперативного тока.
2
1
1
1
2
2
2
1
1
2
1
Размыкающий контакт 7 реле минимального напряжения своим первым выводом связан с положительным полюсом 14 источника оперативного тока, а вторым выводом через обмотку 8 первого промежуточного реле соединен с его отрицательным полюсом 15. Первые выводы обмотки 9 реле времени и обмотки 11 второго промежуточного реле через параллельно соединенные между собой замыкающие контакты 4 и 5 токовых реле фаз А и С соответственно и последовательно соединенный с ними замыкающий контакт 8 первого промежуточного реле связаны с положительным полюсом 14 источника оперативного тока, а вторые выводы обмоток 9 и 11 этих реле подключены к его отрицательному полюсу 15. Замыкающийся с выдержкой времени контакт 9 реле времени через обмотку 10 первого указательного реле связывает положительный полюс 14 источника оперативного тока с цепью
(n+1)
2
1
n
1
2
(n+1)
2
отключения выключателя 1 ввода на секцию СШ, а замыкающий контакт 10 первого указательного реле включен в цепь сигнализации о срабатывании защиты. Цепочка из последовательно соединенных между собой размыкающих контактов 12,...,12 реле времени МТЗ присоединений секции СШ через включенные последовательно обмотку 13 второго указательного реле и замыкающий контакт 11 второго промежуточного реле связывает положительный полюс 14 источника оперативного тока с цепью отключения выключателя 1 ввода на секцию СШ, а замыкающий контакт 13 второго указательного реле включен в цепь сигнализации о срабатывании защиты.
Устройство работает следующим образом.
1
n
(n+1)
1
n
(n+1)
1
2
2
2
2
2
1
1
1
(n+i)
В нормальном режиме работы оборудования подстанции через выключатели 1,...,1, 1 и трансформаторы тока 2,...,2,2 присоединений и ввода на секцию СШ протекают токи нагрузки. Токовые реле всех МТЗ находятся в несработанном состоянии. На секции СШ имеется нормальное эксплуатационное напряжение, в результате чего через обмотку 7 реле минимального напряжения протекает ток, т.к. в связи с отсутствием напряжения обратной последовательности контактов 6 фильтр-реле напряжения замкнут. Реле минимального напряжения находится в сработанном состоянии, поэтому его контакт 7 разомкнут. Разомкнуты контакты 4 и 5 токовых реле, разомкнут контакт 8 первого промежуточного реле, т.к. через его обмотку 8ток не протекает. В результате отсутствия тока в цепях обмоток 9 реле времени и 11 второго промежуточного реле они находятся в несработанном состоянии и цепи отключения выключателя 1 ввода на секцию СШ разомкнутыми
2
2
2
2
контактами 9 и 11, указанных реле. Оба указательных реле также находятся в несработанном состоянии и цепи сигнализации о срабатывании защиты разомкнуты их контактами 10 и 13.
(n+1)
(n+1)
2
2
1
1
При коротком замыкании на секции СШ (точка К1 на рис.1) через выключатель 1 и трансформаторы тока 2 ввода на секцию СШ протекает ток К3, а напряжение на секции СШ снижается. В результате этого срабатывают токовые реле МТЗ ввода и замыкают свои контакты 4 и 5 в цепи обмоток 9 реле времени и 11 второго промежуточного реле.
2
2
2
1
1
2
(n+1)
1
n
(n+1)
Снижение напряжения на секции СШ вызывает возврат реле минимального напряжения, которое замыкает свой контакт 7 в цепи обмотки первого промежуточного реле. Через обмотку 8 начинает протекать ток. Первое промежуточное реле срабатывает и замыкает свой контакт 8. Получают питание обмотка 9 реле времени и обмотка 11 второго промежуточного реле. Второе промежуточное реле без выдержки времени замыкает свой контакт 11 в цепи отключения выключателя 1 ввода на секцию СШ. Так как ни одна из МТЗ элементов, присоединенных к секции СШ, в этом режиме не работает, то цепочка из последовательно включенных размыкающих контактов 12,...,12 реле времени этих защит остается замкнутой и отключение выключателя 1 ввода на секцию СШ происходит без выдержки времени.
2
Одновременно срабатывает второе указательное реле, контакт которого 13 замыкает цепь сигнализации об ускоренном срабатывании МТЗ ввода на секцию СШ.
(n+1)
(n+1)
i
i
i
i
При коротком замыкании на любом из элементов, присоединенных к секции СШ (например, в точке К2 на рис.1), ток К3 протекает не только через выключатель 1 и трансформаторы тока 2 ввода на секцию СШ, но и через выключатель 1 и трансформаторы тока 2, поврежденного присоединения. Начинают работать максимальные токовые защиты, установленные на вводе на секцию СШ и на поврежденном элементе. Срабатывают токовые реле и реле пуска по напряжению указанных защит, в результате чего получают питание обмотки их реле времени. Реле времени МТЗ поврежденного элемента мгновенно размыкает свой контакт 12 в цепи ускоренного действия МТЗ ввода на секцию. Цепь ускоренного действия этой защиты оказывается выведенной из работы. Срабатывает МТЗ поврежденного элемента и с выдержкой времени, меньшей времени действия МТЗ ввода на секцию СШ, производит отключение выключателя 1. Короткое замыкание в схеме электроустановки ликвидируются защитой и выключателем поврежденного элемента.
i
2
(n+1)
(n+i)
Если по какой-либо причине выключатель 1 поврежденного элемента не отключится, то с большей выдержкой времени, установленной на контакте 9 реле времени МТЗ ввода на секцию СШ, произойдет замыкание цепи отключения выключателя ввода 1. Таким образом осуществляется резервирование отказа защиты или выключателя поврежденного элемента, присоединенного к секции СШ, максимальной токовой защитой, установленной на вводе на секцию СШ. Отключение выключателя 1 ввода на секцию СШ будет происходить в этом случае с выдержкой времени, выбранной по условию
селективности со временем срабатывания МТЗ присоединений сборных шин.
(n+1)
Аналогичным образом будет происходить отключение выключателя 1 при КЗ на секции СШ и отказе в работе цепи ускоренного действия МТЗ ввода.
Устройство подобного типа может использоваться для ускоренного отключения КЗ на шинах среднего напряжения подстанции при одновременном обеспечении селективности его действия при коротких замыканиях на элементах, присоединенных к этим шинам, в случае отсутствия источников питания на стороне среднего напряжения.
Вместо размыкающих контактов реле времени МТЗ элементов, присоединенных к секции сборных шин, в цепи ускорения заявляемого устройства защиты могут использоваться последовательно соединенные между собой размыкающие контакты пусковых токовых реле МТЗ присоединений, если они имеют раздельное исполнение с замыкающими контактами, например, при использовании в схемах МТЗ статических реле тока серии РСТ.
Заявляемое устройство для максимальной токовой защиты ввода на секцию СШ может быть выполнено без пуска по напряжению, если из его схемы исключить пусковой орган по напряжению и первое промежуточное реле.
Таким образом, заявляемое устройство для максимальной токовой защиты ввода на секцию сборных шин обеспечивает ускоренное отключение КЗ на секции СШ и резервирование отключения КЗ на элементах, присоединенных
к этим шинам, с выдержкой времени, выбранной из условий селективности действия защиты. Отключение КЗ на секциях СШ без выдержки времени приводит к уменьшению размеров повреждения оборудования и продолжительности времени снижения напряжения у потребителей, увеличивает эффективность, действия устройств АПВ выключателей вводов и устройств АВР секционных выключателей.
Литература
1. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов автотрансформаторов 110-500 кВ: Схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
2. Электротехнический справочник: В 4 т.Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии/ Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). - 9-е изд., стер. - М.: Издательство МЭИ, 2004.