Ближнее резервирование
При ближнем резервировании отказы защиты и выключателя резервируются отдельно.
При резервировании отказа защиты в качестве резервной выступает защита, действующая только в пределах защищаемого участка.
В основном ближнее резервирование отказа защит реализуется путем дублирования. Устанавливается несколько независимых комплектов защит с отдельными измерительными цепями и цепями питания оперативным током (желательно). Для линий сверхвысокого напряжения применяется не менее трех взаиморезервирующих комплектов защит.
Отказ выключателя резервируется устройством резервирования отказа выключателя (УРОВ). Принцип действия УРОВ можно пояснить с помощью рис. 3 .33.
Рисунок 3.33 – К пояснению принципа действия устройства резервирования отказа выключателя.
Предположим, что на изображенной схеме присоединения 1,3,5и7фиксированы на первой системе шин, а2,4,6,8– на второй. Шиносоединительный выключатель10 нормально разомкнут. Обходная система шин является резервной. Направление потоков мощности в присоединениях показано стрелками. Будем считать, что подпитка места короткого замыкания возможна только со стороны питающих линий (3,4,7,8).
При коротком замыкании на линии 1и отказе выключателя1для ликвидации неустраненного повреждения устройство резервирования отказа выключателя присоединения1должно все линии, откуда возможна подпитка места повреждения. Таким образом, УРОВ воздействует на отключение выключателей3и7. Неповрежденное присоединение5также теряет питание.
Действие УРОВ приводит к отключению секции или системы шин со всеми ее потребителями, или даже к отключению всей подстанции. В связи с этим предъявляются очень высокие требования к надежности УРОВ.
Требования к УРОВ:
должно обеспечивать надежное отключение поврежденного присоединения,
не должно срабатывать при исправном выключателе присоединения,
не должно срабатывать при неправильных действиях персонала.
Ввиду этих требований, УРОВ выполняется в соответствии со следующими основными принципами:
пуск УРОВ выполняется релейной защитой одновременно с подачей команды на отключение,
УРОВ контролирует срабатывание выключателя независимо от релейной защиты,
УРОВ срабатывает с выдержкой времени, необходимой для нормального отключения.
Упрощенная принципиальная схема УРОВ изображена на рис. 3 .34.
Рисунок 3.34 – Упрощенная принципиальная схема УРОВ с пуском от дополнительного промежуточного реле с обмотками последовательного включения.
При срабатывании защиты присоединения РЗ1подается ток в цепи электромагнита отключенияYAT и срабатывает указательное реле KH. Одновременно промежуточное реле последовательного включенияKL1пускает УРОВ. Запускается (при замкнутом блокирующем контактеУК) реле времениKT. Если выключательQ1не отключился – не разомкнулсяSQ, то по истечении выдержки времени срабатывает замыкающий контакт с замедлениемKT.1, запуская указательное релеKHи промежуточные релеKL3иKL4. Первое из них своими контактами 1-3 отключает питающие присоединения, а второе запрещает действие АПВ.
Аналогичные KL1релеKL2и другие (пунктир на рис. 3 .34) устанавливаются в цепях защит других присоединений.
УК– устройство контроля наличия неотключенного короткого замыкания. Может выполняться по принципу, изображенному на рис. 3 .35. РелеKVZпредставляет собой фильтр-реле нулевой последовательности, которое, срабатывая (в случае несимметричных коротких замыканий), отключает сигнал на реле минимального напряженияKV, контактKV1.1которого является выходным контактом устройства контроляУК. В случае трехфазного короткого замыкания фильтр-реле не срабатывает, а релеKVсрабатывает, когда напряжение снижается ниже его уставки.
Рисунок 3.35 – Принципиальная схема устройства контроля наличия неотключенного короткого замыкания
Недостатки схемы рис.3 .35: отсутствие пуска УРОВ при отказе выключателя из-за обрыва цепи отключающей катушки. Также данное устройство контроля недостаточно чувствительно к удаленным коротким замыканиям. В связи с этим данное решение применяют редко. Для исключения указанных недостатков может применяться УРОВ по схеме, изображенной на рис. 3 .36.
Такая схема называется схемой с токовыми реле контроля. Здесь пуск УРОВ производится с помощью дополнительного контакта защиты РЗ1и промежуточного релеKL1, что позволяет пустить УРОВ даже при отказе выключателя из-за обрыва цепей электромагнита отключения.
Контроль наличия неотключенного короткого замыкания производится с помощью дополнительного токового реле KA1, что позволяет обеспечить более высокую чувствительность устройства контроля. При этом контролируются либо токи всех фаз, либо токи двух фаз и нейтрали.
В качестве реле KA1используют специальное реле на базе РТ-40: РТ‑40/Р с промежуточным трансформатором трех фаз в одну.
Рисунок 3.36 – Схема УРОВ с токовыми реле контроля.
Иногда для обеспечения чувствительности устройства контроля к удаленным коротким замыканиям приходится выбирать ток срабатывания меньшим рабочего тока линии, при этом снижается надежность несрабатывания.
Для исправления ошибок персонала и предотвращения излишнего срабатывания УРОВ предусмотрен дополнительный контакт реле KL1– повторительKL1.2. Он повторно создает цепь на отключение выключателя. Если выключатель все же исправен, то отключится только он, а не все присоединения.
Накладки в цепях отключения нужны для вывода УРОВ из действия при оперативном выводе из действия соответствующей релейной защиты.
Для исключения ложного срабатывания УРОВ во время вывода из работы соответствующей релейной защиты (или перевода действия на сигнал с помощью накладки) применяется схема УРОВ с дублированным пуском (рис. 3 .37), в котором производится проверка подачи защитой команды на отключение выключателя.
Рисунок 3.37 – Принципиальная схема УРОВ с дублированным пуском.
Здесь KQC1– промежуточное реле положения выключателя «включено». При включенном выключателе получает питание черезR,SQ,YAT. При замыканииРЗ1.1отрезокKQC1–Rшунтируется (так подобраноR), релеKQC1более не обтекается током, и контактKQC1.1замыкается, фиксируя срабатываниеРЗ1.
Также УРОВ ускоряет отключение между выключателем и удаленным трансформатором тока. Принцип его работы в таком случае изображен на рис. 3 .38.
Рисунок 3.38 – Пояснение к случаю работы УРОВ при коротком замыкании между выключателем и измерительным трансформатором тока.
Защита шин обесточила шины, но идет подпитка со стороны линии, причем для основных защит ВЛ это короткое замыкание является внешним, на него они не реагируют.
При этом защита шин продолжает фиксировать команду на отключение, а реле тока KAУРОВ фиксирует короткое замыкание. При таком сочетании сигналов УРОВ останавливает передатчик высокочастотной защиты линии, после чего линия отключается с другой стороны.
Время действия УРОВ отстраивается от времени срабатывания исправного выключателя. При этом необходимо учитывать время срабатывания и возврата каждого реле в схемах защиты, автоматики управления выключателем (АУВ) и УРОВ, взаимодействующих между собой при пуске и возврате их в процессе нормального отключения.
Поэтому выдержка времени УРОВ может сильно отличаться в различных случаях. Обычно принимают 0,2-0,5 с. Строят временные диаграммы.
Реальные схемы УРОВ намного сложнее схем, приведенных на рисунках 3 .34, 3 .36 и 3 .37. Это вызвано большой ответственностью данного вида автоматики. Для повышения надежности схем применяются следующие решения:
для ответственных установок реле KA1дублируют в цепях шиносоединительного выключателя (ответственное присоединение) и в цепях трансформатора (медленный возврат газовой защиты трансформатора);
цепи оперативного тока выполняют таким образом, чтобы при произвольном срабатывании любого реле в схеме исключалось ложное срабатывание всей схемы;
в некоторых случаях УРОВ должен действовать при последовательном отказе двух выключателей;
необходим постоянный контроль исправности цепей УРОВ;
целесообразно использовать не одно реле времени KT, а много для устранения возможных обходных связей между защитами через цепи УРОВ;
Достоинства ближнего резервирования: высокая селективность отключения с минимальным числом отключенных присоединений.
Недостатки ближнего резервирования:
сложное выполнение,
возможен отказ резервных защит при отказе общего источника оперативного тока,
необходимо увеличивать выдержку времени действия вторых ступеней защит с учетом времени действия УРОВ.