5. Совместное действие апв и защиты
Если уставки и схемы защит линий выбраны без учета АПВ, то повреждения на них в любом случае отключаются селективными защитами (в данной работе – максимальными токовыми защитами). Тогда в случае неуспешного АПВ линия и установленное на ней оборудование будут дважды подвергаться термическому воздействию тока КЗ в течение времени срабатывания защиты и времени отключения выключателя. Для снижения термического воздействия токов КЗ при включении линии от АПВ на неустранившееся КЗ прибегают к ускорению защит после АПВ. С этой целью вслед за осуществлением АПВ на время, достаточное для отключения выключателя, выводится выдержка времени наиболее чувствительной ступени защиты. Действительно, если линия до АПВ отключилась селективной защитой, то это означает, что повреждение произошло на данной линии и ее повторное отключение может производиться без выдержки времени. При этом отключение будет также селективным. Этот способ широко распространен, поскольку прост в реализации и высокоэффективен.
На рис. 5 показана упрощенная схема ускорения МТЗ при наличии АПВ, реализованная на электромеханических реле. При КЗ на линии действует селективная МТЗ – отключение происходит с выдержкой времени при замыкании контактов КТ1.1. При неуспешном АПВ эти контакты шунтируются мгновенным контактом этого же реле (КТ1.2) и последовательно с ним включенным контактом KQT.1 реле положения «отключено». Реле KQT замыкает свои замыкающие контакты при отключенном положении выключателя (обмотка реле получает питание через размыкающийся блок-контакт выключателя SQ.1 и электромагнит включения выключателя YAC). При включении выключателя реле обесточивается, но контакт KQT.1 с задержкой на возврат остается замкнутым в течение времени, большего времени включения выключателя и срабатывания защиты.
В данном случае ускорение защиты происходит при любом включении выключателя на короткое замыкание, в том числе и оперативном. Если нужно ускорить защиту только после включения линии от УАПВ, то вместо контактов KQT.1 используют контакты аналогичного реле (реле ускорения защиты), срабатывающего только при включении выключателя от АПВ. Это реле обесточится только после исполнения команды на включение выключателя, поэтому время возврата реле ускорения должно перекрывать только время срабатывания защиты, что существенно меньше, чем у реле KQT.
Рис. 5.Схема ускорения защиты при наличии АПВ
Защиты с относительной селективностью могут действовать с большими выдержками времени, иногда недопустимыми по соображениям устойчивости энергетической системы. В этих случаях на ВЛ с односторонним питанием применяют ускорение защит до и после АПВ. Для этой цели устанавливают неселективные отсечки, которые должны быть чувствительны к коротким замыканиям по всей длине линии. При этом они будут чувствовать КЗ и в начале последующих участков. Исправление возможного неселективного действия этих отсечек возлагается на АПВ и может быть выполнено двумя способами: применением поочередного АПВ и АПВ разной кратности.
Алгоритм действия защит и АПВ рассмотрим на примере схемы сети, приведенной на рис. 1. На линиях L1 и L2 установлены МТЗ и неселективные отсечки, на трансформаторах Т1 и Т2 – максимальные токовые защиты.
При поочередном АПВ короткие замыкания на линии L2, если их чувствует неселективная отсечка L1, отключаются без выдержки времени неселективными отсечками обеих линий одновременно. Так как заранее неизвестно, где произошло КЗ (на линии L1 или на линии L2), сначала от АПВ включается линия L1. Если отключение выключателя Q1 произошло из-за КЗ на своей линии и это КЗ не устранилось за время бестоковой паузы, то линия снова должна отключиться без выдержки времени неселективной отсечкой и это отключение будет селективным.
Если же отключение Q1 было вызвано неселективным действием отсечки линии L1 при КЗ на линии L2, то АПВ линии L1 будет заведомо успешным. Поэтому, чтобы линия L1 осталась в работе после возможного неуспешного АПВ линии L2, сначала нужно вывести из действия неселективную отсечку линии L1 и затем повторно включить линию L2. Если КЗ на линии L2 не устранилось, то эта линия будет вновь отключена своей неселективной отсечкой, а линия L1 останется в работе. Если же КЗ самоустранилось, то в работе останутся обе линии. Спустя время, достаточное для АПВ L2, включения и отключения (при неуспешном АПВ) выключателя Q3, неселективная отсечка линии L1 должна быть снова введена в работу.
Указанный вывод из действия и последующий ввод в работу неселективной отсечки линии L1 осуществляются с помощью реле времени KТ2 и промежуточного реле KL2 (рис. 5). При включенной накладке SX2 неселективная отсечка (контакты токовых реле KА4-КА6) через размыкающий контакт промежуточного реле KL2.1 отключает выключатель без выдержки времени. При срабатывании УАПВ его выходным контактом KL1.1 запускается реле времени KТ2, которое становится на самоудержание через свой мгновенный контакт КТ2.1. По истечении выдержки времени, перекрывающей время включения выключателя и время срабатывания неселективной отсечки, замыкается проскальзывающий контакт KТ2.2. При этом срабатывает промежуточное реле KL2, выводя из действия неселективную отсечку контактом KL2.1 и становясь на самоудержание через контакт KL2.2. Конечным контактом реле времени KT2.3 закорачивается обмотка KT2, схема возвращается в исходное состояние, и неселективная отсечка вновь вводится в действие.
Исправление возможного неселективного действия защиты посредством применения поочередного АПВ имеет недостаток, заключающийся в том, что на следующих от источника питания линиях приходится принимать возрастающую выдержку времени срабатывания АПВ. Кроме того, в течение некоторого времени в процессе АПВ линия L1 защищается только максимальной токовой защитой, имеющей большую выдержку времени. Если в течение этого времени на ВЛ L1 возникнет КЗ, хотя это и маловероятно, то устойчивость работы энергосистемы может нарушиться.
Указанный недостаток отсутствует во втором способе исправления неселективного действия защит с ускорением до АПВ – применение АПВ с нарастающей кратностью по направлению к источнику питания. Для рассматриваемой схемы сети на ВЛ L1 устанавливается двукратное АПВ и неселективная отсечка, на ВЛ L2 – однократное АПВ и неселективная отсечка, на трансформаторе Т2 нет АПВ, но при мощности 6,3 МВА и более устанавливаются дифференциальная защита (либо токовая отсечка при меньшей мощности) и МТЗ в качестве резервной. Тогда при КЗ на вводах высокого напряжения трансформатора сработает дифференциальная защита (или отсечка) трансформатора и неселективная отсечка линии L2. Так как на трансформаторе нет АПВ, выключатель Q6 больше не включится, а неселективное отключение линии L2 исправляется ее однократным повторным включением. При КЗ на линии L2 в зоне чувствительности неселективной отсечки линии L1 отключаются обе линии. Затем с минимальными выдержками времени срабатывают устройства АПВ линии L1 (первый цикл) и линии L2. При неуспешном АПВ отключатся вновь обе линии. Поскольку на второй линии установлено однократное АПВ, выключатель Q3 больше не включится, а отключенная неселективно первая линия включится от УАПВ во втором цикле.
Однако и этот способ имеет свой недостаток: при устойчивом КЗ на первой линии ее выключатель три раза отключит ток короткого замыкания.