8 сем (станции+реле) / Лекции / Перепечатанные лекции с видосов прошлых лет

Картинка 9

На картинке 9 показан отключенный выключатель (закрашенный черный) и точки m и n – точки обрыва, которые в схемах замещения будут эквипотенциальны и, составив схемы замещения для всех последовательностей, мы можем соединить и преобразовать в обобщенную схему замещения. Кроме того, эквивалентное сопротивление обобщенной схемы замещения будет состоять из приведенного сопротивления к месту разр ыва сопротивления прямой последовательности, соединенного последовательно с включенными параллельными приведенными сопротивлениями обратной и нулевой последовательности.

Для анализа работы устройств релейной защиты и самих избирательных органов ОАПВ, важно знать изменение значений токов и напряжений при каскадном отключении замкнутой на землю фазы – подразумевается, что отключение линии с двух сторон может происходить неодновременно. Ранее, мы рассматривали работу станции параллельно с энергосистемой, из которой следует, что линию нужно отключать с двух сторон. Но в данном случае, в случае одноцепной линии с одним источником G и нагрузкой F (картинка 9), к которой подключены потребители. В случае, если потребители ответственны, наша задача при цикле ОАПВ сохранить электроснабжение потребителей. При повреждении одной из фазы, у нас две фазы остаются в работе и электроснабжение будет сохранено. Одной из особенностей для линий с односторонним питанием является то, что отключение линии обязательно должно производится с двух сторон – со стороны источника и с противоположной стороны. И это отключение может выполняться не совсем одновременно, поэтому мы и говорим о каскадном отключении фазы замкнутой на землю.

Рассмотрим на картинке 9 одностороннее каскадное отключение фазы А. Пусть у нас фаза А отключена со стороны фазы M, выключателем закрашенным, тогда все три фазы со стороны подстанции N будут включены. В таком исследуемом режиме, помимо трех фазных ЭДС будет наводиться ЭДС обрыва, которое включено в сечение m n. Кроме того есть напряжение Uk между точкой К и землей. Совместное действие ЭДС и напряжения будет таким, что будут соблюдаться условия токораспределения по всем трем фазам. Эти условия можно отразить тезисами:

1) В поврежденной фазе в месте обрыва ток равен 0

2)В ответвлениях короткого замыкания токи в неповрежденных фазах отсутствуют, а в поврежденной фазе протекает ток короткого замыкания.

3)Поскольку со стороны подстанции N отсутствуют генерирующие мощности, а нейтраль трансформатора F заземлена, то по участку N-K по всем трем фазам будет проходить один и тот же ток, равный току нулевой последовательности

4)Напряжение поврежденной фазы в месте КЗ будет равно 0

Используя эти условия и из схем замещения всех последовательностей, мы можем выразить ток нулевой последовательности, который будет протекать со стороны подстанции M и N, которые в режиме каскадного отключения замкнутой на землю фазы значительно будут отличаться от значений токов нулевой последовательности, когда выключатель закрашенный включен.

Таким образом, если мы будем только отключать выключатель со стороны подстанции М, то дуга будет подпитываться током, протекающим со стороны подстанции N., следовательно, необходимо применять устройство ОАПВ необходимо применять с двух сторон. Второе замечание, что необходимо по расчетным значениям этих токов нулевой последовательности, нам надо проверить условие несрабатывания защит в неполнофазном режиме работы сети во время цикла ОАПВ, когда два выключателя на линии отключено. И в этом двухфазном режиме работы мы увидим составляющие тока нулевой последовательности, от которых нужно отстроить нашу защиту, чтобы не было ложного срабатывания.

Первоначально, когда только зародилась идея выполнения устройств ОАПВ, уравнения из метода симметричных составляющих использовались при проектировании органов, выявляющих поврежденную фазу. Эти уравнения позволяли выбирать наиболее лучший принцип избирателя поврежденной фазы (контроль напряжения, контроль тока). Но у таких органов есть множество недостатков, поэтому сейчас все устройства ОАПВ оснащаются органом выбора поврежденной фазы, работающем по дистанционному принципу. Другими словами, в основе органа выбора поврежденной фазы лежит реле сопротивления.

Рассмотрим релейную схему устройства ОАПВ на картинке 10 и цепи отключения (сверху) и включения (снизу) на картинке 11.

Картинка 10

Картинка 11

На картинке 11 показаны YATa, YATb, YATC – электромагниты отключения, YACa, YACb.YACc – электромагниты включения. Здесь их по 3 в каждой схеме, поскольку для работы ОАПВ необходимо управлять выключателем по фазам, поэтому устанавливается в каждой фазе устанавливается свой электромагнит отключения/включения. Точно также есть вспомогательные контакты (блок – контакты) ВК1А, ВК1В, ВК1С на верхней картинке 11, ВК2А, ВК2В, ВК2С на нижней картинке 11, которые повторяют положение контактов выключателей в силовой цепи и также представлены пофазно.

На картинке 10 разорваны цепи оперативного постоянного тока и на схеме управлени я (картинка 10) течет свой оперативный ток, на схеме управления (картинка 11) свой оперативный постоянный ток. Во – первых, электромагниты, установленные на картинке 11 рассчитаны на протекание тока, но недлительно, поэтому, если при коммутации на

схемах управления (картинка 11) будет протекать такой же постоянный оперативный ток, как в цепях управления (картинка 10), то коммутация в цепях (картинка 11) будет приводить к снижению оперативного постоянного тока в цепи (картинка 10) и неправильной работе устройств. Во-вторых, мы выбираем для защиты цепи оперативного постоянного тока уставки автоматических выключателей. Если бы оперативный постоянный ток был бы одинаков и там, и там (картинка 10, 11), то автоматы для цепи на картинке 11 были бы рассчитаны на большие уставки и при этом нечувствительны к токам в цепи на картинке 10. Поэтому оперативный постоянный ток разделяют, используя шины на картинке 10 для релейной схемы и на отдельный оперативный постоянный ток подключают электромагниты.

На картинке 11 в цепи отключения (верхний рис.) показаны дополнительно реле от тех защит, которые действуют без АПВ. Таким образом, при срабатывании этих выходных реле, которые действуют без АПВ, мы подаем + в точки соединения с фазами и происходит отключение всеми тремя фазами одновременно.

Рассмотрим релейную схему на картинке 10. Для начала рассмотрим работу устройств защиты при однофазном КЗ. При данном повреждении срабатывает реле KV0 и одновременно с этим от действия РЗ включается реле KL1. Одновременно с этим при срабатывании устройств срабатывания защиты (где написано от защит, отстроенных/неотстроенных от неполнофазных режимов) плюс системы оперативного постоянного тока подается на точку M или N. В обоих случаях в цепи (стрелкой синей показана) обтекается током обмотка реле KL1 и происходит замыкание контакта KL1.1 и реле KL1 самоудерживается по цепи (оранжевая стрелка), что наблюдается до тех пор, пока не произойдет замыкание контакта KT1.3, который замыкается с выдержкой времени. Замыкание контакта KT1.3 произойдет, когда завершена полностью работа цикла АПВ (сначала подействуем на отключение, потом на включение) и схема должна вернуться в исходное состояние, благодаря замыканию KT1.3. Кроме того, так как KL1 обтекается током, то размыкается контакт мгновенно KL1.4, который размыкает цепь KT4 (реле времени), хотя в начальный момент этот контакт был замкнут. И вместе с этим замыкаются контакты KL1.2, KL1.3 и KL1.5. Все эти перечисленные контакты подготавливают цепи соответствующих обмоток.

Контакт KL1.5 подготавливает цепь обмотки KL3, контакт KL1.2 подготавливает цепь обмотки KТ2, контакт KL1.3 подготавливает цепь KL7. Вместе с тем присутствуют избирательные органы, но на схеме показаны контакты выходных реле избирательных органов: KLиA, KLиВ, KLиС, которые выбирают поврежденную фазу и включают соответствующую обмотку реле KLрА или KLрВ, или KLрС. Эти реле содержат последовательную (на картинке 11) и параллельную (на картинке 10) обмотки. Поскольку срабатывает контакт выходного реле одной из поврежденных фаз, например фазы B. Параллельная обмотка реле KLрВ начинает обтекаться током, тогда одновременно происходит замыкание контакта KLb3 (картинка 11) и по цепи электромагнитна происходит отключение выключателя фазы В. Аналогичным образом, на стороне противо положной подстанции срабатывает избиратель поврежденной фазы и формируется сигнал на отключение выключателя фазы B. Теперь когда фаза B отключена с двух сторон начинается отсчет времени действия ОАПВ. Одновременно с этим, существуют параллельные контакты KLa-c4, которые включают реле KT1, при этом независимо от того, отключение какой фазы было выполнено обмотка реле KT1 начинает обтекаться током. Вместе с тем, еще есть контакты KLa-c1, которые дополнительно удерживаются через параллельную обмотку. Замкнутая цепь самоудержания (KLa-c1) будет разрываться только после

размыкания контактов KL3.1. Таким образом, у нас будет обеспечиваться отключение всех трех фаз, если повреждение перешло в другие виды КЗ до того момента, как сработал контакт KT1.2. Здесь подразумевается, то, что сработал избиратель поврежденной фазы, пока идет соответствующее формирование команды на отключение и здесь возможно однофазное КЗ перешло в двухфазное или в трехфазное. Более того, есть реле КТ5, которое запускается от контакта КТ4.2, который замыкается от реле КТ4, которое обтекается током пока соответствующий контакт КТ1.4 замкнут. Как только реле КL1 начинает обтекаться током, то контакт КТ1.4 размыкается, и обмотка КТ4 не обтекается током, и с некоторой выдержкой времени размыкается КТ4.2. В течение всего этого времени, пока не разомкнулся контакт КТ4.2 обмотка КТ5 обтекается током. У контактов реле КТ4 и КТ5 имеется выдержка времени на размыкание, другими словами, задержка на возврат. Контакт КТ4.3 осуществляет подхват реле КТ1, а реле КТ1 включается контактами КLa-c4. Суммарное время реле КТ4 и КТ5 составляет около 0,5 с, что обеспечивает возврат защит, отстроенных от неполнофазных режимов, в случае если произошло каскадное отключение поврежденной фазы линии. Вместе с тем, цепь этих защит контролируется КТ5.2, который замыкается мгновенно и размыкается с выдержкой времени. Этот контакт разделяет цепи защит, отстроенных от неполнофазных режимов и цепи защит, неотстроенных от неполнофазных режимов и позволяет защитам, отстроенным от АПВ производить отключение помимо контактов избирателей поврежденных фаз. Кроме того, в схеме присутствует реле КL3, срабатывающее после замыкания контакта КТ1.2 с выдержкой времени и у этого реле есть самоудержание у контакта KL3.5 до тех пор, пока не произойдет размыкание цепи KL1.5, которое произойдет, когда замкнется контакт КТ1.3, т.е. до возврата схемы в исходное состояние. Также реле KL3, включает реле KT2 с помощью контактов KL3.2 и KL3.3. Вместе с контактом KL3.1 размыкается цепь самоудержания отключающих реле. У реле КТ2 есть контакты КТ2.1-2.3, которые переводят действие схемы на отключение всех трех фаз. Замыкание этих контактов приводит к отключению всех фаз. Контакт КТ2.4 останавливает цепь самоудержания реле КLа-сР во всех трех фазах. Отключение может производится через контакты выходного реле через КLвых, после того, как подействовало реле КТ5. Эта цепочка резервирует контакты KLа-с1 в случае их отказа. Кроме того, есть промежуточное реле KL6, KL7. Эти реле производят включение линии с временем, которое определяется уставкой контакта КТ1.2. Включающаяся цепь представлена на картинке 11 внизу и заведена через последовательное соединение контактов KL6, KL7 с целью устранения неправильной работы в случае приваривания одного из контактов. Кроме того, если возникло повреждение в другой фазе, то выходные реле будут блокироваться и формируется запрет АПВ попарное соединенными контактами КLa-c2, KLa-c3. Эти контакты шунтируют реле KL6 и KL7, поэтому при двухфазном КЗ происходит отключение всеми тремя фазами без повторного включения, поскольку реле KT2, включается защитами через размыкающий контакт KV0, а реле KL6 и КL7 блокируются парами контактов КLa-c2, KLa-c3. Таким образом, блокируется сигнал на пофазное АПВ и формируется сигнал на отключение всеми тремя фазами.

АПВ трансформаторов и шин.

Здравствуйте уважаемые студенты! Сегодня мы поговорим с вами об АПВ трансформаторов и шин. И первый слайд вы можете видеть перед собой на экране (Рис. 1).

Рис. 1 – АПВ трансформаторов и шин

Прежде, чем мы перейдём к особенностям выполнения этих устройств АПВ, необходимо поговорить кратко о требованиях нормативных документов. Согласно ПУЭ АПВ шин станций и подстанций должно быть выполнено по одному из вариантов. Их в нормативной документации рекомендуется два. Первый - это автоматическое опробование. Под опробованием понимается постановка шин под напряжение одним из выключателей или, правильнее сказать, выключателем от АПВ одного из питающих элементов. Понятно, что от шин любого РУ отходит определённое количество линий. Часть этих линий идёт к потребителям, а часть этих линий связана с источниками генерации. Так вот, выполнять АПВ шин, постановку шин под напряжение, выключателем того присоединения, к которому подключена нагрузка, как вы понимаете, не имеет смысла. Поэтому здесь оговаривается, что постановка шин под напряжение должна выполняться выключателем от АПВ одного из питающих элементов. Кратко это отражено в первом пункте на слайде. Есть второй вариант выполнения АПВ шин станций и подстанций. Это автоматическая сборка схемы. При этом сказано, что первым от устройства АПВ включается один из питающих элементов: это может быть либо линия, либо трансформатор. И при успешном включении этого элемента производится последующее, более полное восстановление схемы путём включения других элементов. Т.е. устройство АПВ по очереди включает остальные выключатели. И, как вы понимаете, второй вариант наиболее часто встречается на тех объектах, где нет постоянного дежурства персонала. Точно так же, как и для линий, при

выполнении АПВ шин мы обязательно должны предпринимать какие-либо меры, которые исключат несинхронное включение. Точно так же совместно с устройством АПВ шин должна предусматриваться защита, обладающая достаточной чувствительностью на случай неуспешного АПВ. Это то, что касается требований к АПВ шин.

Теперь наша с вами задача – рассмотреть особенности применения этих устройств и выполнения АПВ шин. Проще всего, наглядней всего мы можем проиллюстрировать это следующим образом: если помните, в случае ОРУ мы шины выполняем гибкими, сталеалюминиевыми проводами. Если помните, вы именно такие шины для РУ 110, 330 выбирали в рамках проектирования электрической части станции. Соответственно эти гибкие сталеалюминиевые провода ни что иное, как точно такие же провода, которые мы можем видеть на ЛЭП. В качестве изоляции здесь тоже выступает воздух, поэтому точно так же возможно восстановление его изоляционных свойств. Поэтому это вот такое одно из наиболее простых объяснений, почему вообще необходимо выполнять опробование исправности(?) изоляции шин. Но, как вы понимаете, схем бывает много, они разные, и там далеко не всегда это так легко реализовать, но проще всего это проиллюстрировать таким вот образом, когда мы говорим об ОРУ и тех шинах, которые выполняются гибкими сталеалюминиевыми проводами. Но есть ещё и ряд других, более сложных случаев. Вот кроме этого мы можем говорить, что АПВ может быть успешным не только после отключения КЗ на линиях, но и после отключения КЗ на шинах. Кроме КЗ на шинах, также КЗ могут возникать у нас на выводах силовых трансформаторов. Это та часть, которая называется ошиновкой, которая соединяет сам силовой трансформатор, например, с РУ или непосредственно, если трансформатор подключается не в отдельную ячейку, а сразу на шины. Вот эти выводы часто называются ошиновкой. После КЗ на них мы можем выполнять АПВ, и есть довольно большая вероятность того, что это АПВ будет успешным.

Кроме того, АПВ может исправлять неправильную работу устройств РЗ

икакие-то ошибочные операции персонала. Это второе назначение АПВ шин

иАПВ трансформаторов. Первое, прямое назначение, это когда мы говорили, что это восстановление(?) изоляционных свойств воздуха. Второй случай, возможно когда, например, понижающая подстанция (она может быть например двухтрансформаторная), когда мы говорим о МТЗ, которая устанавливается на трансформаторах, она также может подействовать неселективно при КЗ, например, в ячейке одного из выходящих фидеров. Если в результате неселективного срабатывания устройства защиты этот трансформатор отключается (при этом мы говорим о случае КЗ не в трансформаторе, а на одном из отходящих фидеров от шин низкого напряжения), то мы можем, подействовав на повторное включение

трансформатора либо на повторное включение шин, исправить неправильную работу устройств защиты. Это вот второй случай.

Если мы говорим об ОРУ, то понятно, что здесь наиболее целесообразно применять АПВ в том случае, если речь идёт о районах, например, с сильным загрязнением атмосферы. Это может быть вблизи химических предприятий, вблизи металлургических предприятий. Эти химические загрязнения могут приводить к неустойчивым перекрытиям изоляции. И здесь, мы говорим, что это будет наиболее эффективно. Если говорить о статистике, то примерно в 60% всех случаев АПВ шин и силовых трансформаторов являются успешными, т.е. это весьма и весьма распространённое решение.

Теперь у нас возникает следующая задача. Шины и трансформаторы на схеме расположены очень рядом, и, более того, если мы будем говорить об отключении выключателей, то, например, отключение трансформатора может приводить к обесточиванию шин, и, наоборот, отключение шин может приводить к отключению трансформатора. Так вот, если мы будем потом пытаться выполнить повторное включение выключателей, нам нужно с вами как-то договориться, в каком случае мы будем говорить об АПВ трансформаторов, а в каком случае мы будем говорить об АПВ шин, поскольку и в том и в другом случае (если мы говорим, например, о трансформаторе и шинах), мы можем действовать на один и тот же выключатель, но, тем не менее, в одном случае это будет АПВ трансформаторов, а в другом – АПВ шин. Так вот, как же здесь их разграничить? Договорились действовать следующим образом. Под АПВ шин понимается АПВ одного или нескольких выключателей, которые до этого были отключены действием выходных реле защиты шин. На выходные реле защиты шин кроме самой дифференциальной защиты шин могут также действовать ещё и устройства резервирования отказа выключателей. С тем, на какие именно выключатели воздействуют РОВ, вы рассматривали в курсе электрической части, поэтому здесь подробно останавливаться не будем. Но очень часто для того, чтобы уменьшить количество проводов вторичной коммутации, то управляющие воздействия схожие - их объединяют. Так вот, здесь речь идёт о том, что у нас есть два устройства: дифференциальная защита шин и УРОВ, которые будут действовать на отключение всех выключателей, всех присоединений, отходящих от этих шин. И вот, как правило, это выполняется через одни и те же выходные реле. Так вот, АПВ шин – это АПВ тех выключателей, которые до этого были отключены от защиты шин или от УРОВ. А вот, когда речь пойдёт об АПВ трансформаторов, мы будет говорить об АПВ также одного или нескольких выключателей, которые до этого были отключены защитами в цепях этого трансформатора.

Почему не говорят «защитами трансформатора»? Потому что, например, мы если говорим о дифференциальной защите трансформатора, то она, как правило, действует при внутренних повреждениях, и здесь об АПВ говорить неправильно. Мы даже с вами говорили о том, что в требованиях нормативных документов повторное включение трансформатора, у которого до этого сработала защита от внутренних повреждений, оно запрещается. Так вот поэтому и говорят, что это тот выключатель, который до этого был отключен защитами, установленными в цепи данного трансформатора. Почему именно такая формулировка? Потому что, во-первых, МТЗ, которая устанавливается со стороны выключателя, она охватывает и шины, хотя говорят «МТЗ трансформатора» или «МТЗ на трансформаторе», но она охватывает ещё и шины или вывода(?) этого трансформатора, это первое. Второе, нужно внимательно смотреть, если мы даже говорим, например, о дифференциальной защите трансформатора, может быть в зависимости по схеме самого РУ, может либо дифференциальная защита трансформатора она может включаться только на встроенные трансформаторы тока, либо может дифференциальная защита трансформатора ещё охватывать ошиновку, а эта ошиновка иногда, может быть выполнена отдельная дифференциальная защита ошиновки, может быть нет, так вот эта сама ошиновка, надо внимательно смотреть какая там схема: ОРУ или КРУЭ, и как выполнена эта ошиновка, поэтому здесь вот как раз используется такая вот общая формулировка, подразумевая, что вы, познакомившись с этими устройствами, когда перед вами будет задача по рассмотрению действия устройств АПВ, вы будете каждый раз обращать внимание на то, куда именно подключена защита и какая, и какие из защит действуют на отключение трансформатора, на отключение выключателей трансформатора, и в зависимости от этого принимать решение – нужно выполнять АПВ трансформатора или нет. Поэтому и говорили, что АПВ трансформатора – это повторное включение тех выключателей, которые до этого были отключены защитами, установленными в цепи данного трансформатора. Итого, мы можем сказать, что, если КЗ, например, произошло на шинах и было отключено дифзащитой шин, то последующее включение будет АПВ шин. Если точно так же КЗ на тех же самых шинах было отключено тем же самым выключателем, но на этот выключатель подействовала защита, установленная в цепи трансформатора, то повторное включение точно того же самого выключателя точно в таком же случае будет уже являться АПВ трансформатора. Это с точки зрения терминологии или принятых словосочетаний, т.е. речь может идти об одних и тех же шинах, об одном и том же выключателе, который будет выключаться повторно, но всё будет зависеть от того, какими устройствами этот выключатель до этого был отключен. Если устройствами шин – это АПВ шин, если устройствами

защит, установленных в цепи трансформатора – то значит АПВ трансформатора.

Кроме того, на эти устройства возлагаются различные функции. Основные из них перечислены здесь на слайде. Во-первых, это автоматическое опробование исправности изоляции. Вот это то, чего мы сегодня немножко коснулись. Да, вот есть такой термин, он очень часто встречается в литературе, это термин «опробование», и речь идёт об опробовании всегда исправности изоляции. Иногда сокращают, говорят «опробование шин», но подразумевают именно опробование исправности изоляции шин. Понятно, что это проще всего сделать после того, как шины были обесточены. Как мы уже говорили, выбирается какой-то выключатель питающего присоединения, и этим включателем осуществляется опробование. Затем, второй пункт. Он вам может показаться точно таким же как первый, но здесь несколько иная ситуация. Второй пункт – это опробование шин, и подача напряжения потребителям, которые были обесточены одновременно с отключением шин. Что подразумевает первый пункт? Первый пункт, когда мы говорим про опробование исправности изоляции шин, это постановка шин под напряжение, т.е. мы подразумеваем, что шины находятся на холостом ходу. Никаких других присоединений у нас подключенных нет. Т.е. мы выбрали одну линию, некое питающее присоединение, и включили этот выключатель, но при этом все остальные выключатели на шинах отключены. И вот можно так представить условно, хотя такого термина, как холостая работы шины и холостой ход, у нас нет, но, самое главное, что на этих шинах нагрузки никакой нет, это первое. А второе, что мы одновременно с этим можем сделать, мы ещё можем подать напряжение потребителям, которые были отключены действием защит. Так вот, второй вариант, после опробования исправности изоляции мы подаём напряжение потребителям, которые были до этого обесточены. И третье, это восстановление нормальной схемы после того, как была установлена неисправность(?) шин. Т.е. под третьим пунктом подразумевается, что мы включаем все остальные выключатели и восстанавливаем нормальную схему. Иногда говорят ещё об аббревиатуре ВНР, восстановление нормального режима, но мы будем говорить о восстановлении схемы электростанции. Это то, что касается, например, схем подстанций. Сложнее несколько, и поэтому здесь этот пункт выделен отдельно, это всё выполняется на схемах электростанции (Paul: это про третий пункт я так понял она говорит). Почему? Потому что есть генерирующее оборудование, и восстанавливать нормальную схему первичных соединений электростанции значительно сложнее с точки зрения режимов работы. Почему? Потому что там ещё необходимо выполнять синхронизацию блоков с энергосистемой, кроме