УСТРОЙСТВО КОРПУСНОЙ ЗАЩИТЫ МОКЕЕВА

Полезная модель относится к области релейной защиты электроэнергетических систем и может быть использована для защиты электрооборудования при повреждениях, приводящих к коротким замыканиям на землю.
Однофазные короткие замыкания являются наиболее частым видом повреждений в сетях с глухозаземленными нейтралями. С таким режимом заземления нейтралей в России работают сети напряжением 0,4 кВ, 110 кВ и выше. Однофазные короткие замыкания представляют собой тяжелый вид повреждения и по возможности должны быстро отключаться.
Известны различные защиты от однофазных повреждений электрооборудования:
дифференциальные защиты, защиты по току нулевой последовательности, струйные и газовые защиты аппаратов [1]. Наиболее полно основным требованиям, предъявляемым к релейной защите, - селективность, быстрота действия, чувствительность, надежность - отвечает токовая защита. Защита может действовать на отключение всех трех фаз линии или только одной поврежденной с последующим ее автоматическим повторным включением.
Однако, требование селективности токовой защиты, то есть способности мгновенно отключать при коротком замыкании только поврежденный участок сети, не всегда выполнимо. Существуют так называемые «мертвые зоны», например, участок цепи между выключателем и выносным трансформатором тока, защиты в которых работают не селективно, что является существенным недостатком известных токовых защит. Короткие замыкания в этих зонах устраняются только устройством резервирования отказа выключателя (УРОВ), отключающим все присоединения секции с поврежденным участком. УРОВ срабатывает с выдержкой времени, что может привести к значительным разрушениям электрооборудования в зоне повреждения.
Наиболее близким по технической сущности аналогом предлагаемой защиты является так называемая корпусная защита при коротком замыкании на корпус электроаппарата. Принцип действия защиты основан на фиксации датчиком тока протекающего токаповреждения (тока короткого замыкания) от корпуса электроаппарата через специально проложенный проводник в контур заземления подстанции, и отключении релейным элементом выключателя поврежденной линии. Для реализации этой защиты необходимо, чтобы фундамент электроаппарата имел изоляцию относительно его корпуса, обеспечивая протекание тока повреждения только через заземляющий проводник с датчиком тока [2].
Типовые компоновки ОРУ 110 кВ и выше используют, как правило, заземляемые железобетонные конструкции (опорные элементы) для установки электроаппаратов. В случае однофазного повреждения на корпус электроаппарата ток короткого замыкания на землю протекает через эти опорные элементы. Существенным недостатком известной корпусной защиты является сложность исполнения изолированных фундаментов (опорных элементов), а также необходимость контроля их изоляции в процессе монтажа и эксплуатации. Данная корпусная защита не нашла применения в практике.
Нами предложено простое устройство корпусной защиты, не требующее реконструкции существующих электроаппаратов, например, расположенных на ОРУ 110 кВ и выше, и позволяющее с абсолютной селективностью и максимально быстро отключать однофазные повреждения.
Такой технический эффект достигнут нами, когда в устройстве корпусной защиты, включающем датчик тока, фиксирующий ток повреждения электроаппарата на землю, с релейным элементом, действующим на отключение выключателя поврежденной линии, чувствительный элемент датчика тока охватывает одной или несколькими петлями фундамент (опорные элементы, цоколь, корпус) электроаппарата.
Используя в предложенном устройстве датчик тока, выполненный в виде пояса Роговского в качестве чувствительного элемента, мы обеспечим простоту исполнения при малых финансовых затратах на приобретение аппаратуры (см. п.1 Формулы).
Выбрав в предложенном устройстве датчик тока в виде оптического трансформатора тока с волоконно-оптическим чувствительным элементом в качестве чувствительного элемента, мы обеспечим при высокой электромагнитной помехоустойчивости устройства возможность охвата одним чувствительным элементом фундаментов (опорные элементы, цоколь, корпус) нескольких электроаппаратов, в частности всех трех фаз (см. п.2 Формулы).
Трансформаторы тока на основе катушек Роговского, а также оптические трансформаторы тока могут успешно функционировать при больших кратностях аварийного тока, при которых возможно насыщение обычных электромагнитных трансформаторов тока.
Измерительная система пояса Роговского состоит из катушки и электронного усилителя. Длина катушки пояса Роговского, выполненной в виде замкнутого соленоида, варьируется до 5 м, что позволяет осуществить охват фундамента (опорные элементы, цоколь, корпус) электроаппарата диаметром до 1,5 м. Длина соединительного кабеля между катушкой и электронным усилителем составляет ~3 м.
Длина волоконно-оптического чувствительного элемента (сохраняющее поляризацию оптическое волокно) оптического трансформатора тока превышает 20 м и, соответственно, измерительная петля может быть выполнена в виде одного и более витков, охватывающих фундаменты (опорные элементы, цоколь, корпус) нескольких электроаппаратов. Измерительная петля датчика подключается к комплекту электроники со стандартным набором выходных интерфейсов.
Таким образом, предлагаемое устройство корпусной защиты может применяться как для защиты отдельно стоящего электроаппарата, так и для защиты группы аппаратов отдельных участков электрической цепи. Предлагаемая защита позволяет селективно и без выдержки времени отключать повреждения, в том числе, на участках так называемых «мертвых зон», известные защиты в которых работают не селективно.
Устройство имеет высокую помехоустойчивость и по своим функциональным характеристикам может найти широкое применение в области релейной защиты и автоматики.
Литература
1. Н.В.Чернобровов, В.А.Семенов «Релейная защита энергетических сетей» Москва, Энергоатомиздат, 1998 г.
2. Сборник директивных по эксплуатации энергосистем. Электротехническая часть п.4.9. Москва, Энергоиздат 1981 г.