7. Резервирование отказов в действии релейной зашиты и
выключателей
Неотключенное КЗ разрушительно воздействует на поврежденный элемент. Опасно для данной электроустановки и для сети в целом. Поэтому резервирование отключения КЗ является обязательным условием при осуществлении релейной защиты.
Резервирование отключения КЗ с использованием для этой цели резервного действия защит соседних элементов сети принято называть дальним резервированием. Такой способ резервирования обладает высокой надежностью, так как резервирующее и резервируемое устройство не имеют общих элементов конструкции и поэтому не могут быть поврежденными по одной и той же причине. Для осуществления дальнего резервирования не требуется специальных устройств релейной защиты. Эти положительные качества дальнего резервирования определяют его широкое распространение.
Основным недостатком дальнего резервирования является сложность в обеспечении требуемой чувствительности защит, осуществляющих дальнее резервирование, особенно в сложных сетях с протяженными и сильно загруженными линиями при наличии параллельных ветвей и мощных подпиток.
Наряду с дальним резервированием применяется так называемое ближнее резервирование. Для резервирования, кроме основной релейной защиты, данный элемент электроустановки оборудуется резервным комплектом защиты. Резервная защита действует на отключение тех же выключателей, что и основная защита. При этом релейная защита, как правило, обеспечивает необходимую чувствительность при повреждениях в конце защищаемой линии.
Для повышения эффективности ближнего резервирования защит необходимо, чтобы основная и резервная защиты имели независимые друг от друга измерительные и оперативные цепи, а также независимые источники питания. Кроме того, желательно, чтобы основная и резервная защиты имели разный принцип действия, реагировали на разные электрические величины, например, ток и сопротивление или другие. Такое выполнение основной и резервной защит в наибольшей степени исключает возможность отказа обеих защит из-за одной общей причины. Для обеспечения этих условий применяют подключение основных и резервных защит к разным трансформаторам тока (или чаще к разным вторичным обмоткам одного трансформатора тока), использование двух трансформаторов напряжения, двух аккумуляторных батарей. К системе ближнего резервирования относят также устройства резервирования отказа выключателей (УРОВ), которые запускаются защитами отказавшего выключателя и действуют на отключение всех выключателей данной подстанции, через которые ток КЗ подходит к месту повреждения – линии с отказавшим выключателем. УРОВ предназначается для ликвидации с наименьшими потерями повреждений, сопровождающихся отказов выключателя, и КЗ в зоне между трансформатором тока и выключателем (если применяются выносные трансформаторы тока).
Рис.86. Пример действия УРОВ
При КЗ на линии W1 (рис.86) в случае отказа выключателя Q1 УРОВ отключит выключатели Q5, Q6 и Q9, отделяя тем самым место повреждения от неповрежденной части энергосистемы. Без напряжения останется только часть системы шин подстанции А. В том же случае при дальнем резервировании действие релейной защиты будут отключены выключатели Q2-Q4.
Недостатком дальнего резервирования является также его низкое быстродействие. Время отключения КЗ может достигать 3-5 с.
Таким образом, ближнее резервирование обеспечивает более быструю и селективную ликвидацию повреждения, при этом не возникает задач с обеспечением необходимой чувствительности пусковых органов. В тоже время система ближнего резервирования менее надежна, так как устанавливается на одном и том же объекте и может отказать по той же причине.
Устройство резервирования отказа выключателя
К схеме УРОВ предъявляются высокие требования надежности:
– с одной стороны должны обеспечить надежное отделение поврежденного участка сети в случае отказа выключателя (а в ряде случаев и основной релейной защиты поврежденного элемента);
– с другой стороны не должно срабатывать неправильно (ложно – при ошибках эксплуатационного персонала и излишне – при КЗ, отключать нормально и не сопровождаться отказом выключателей или основной защиты поврежденного элемента), поскольку при этом может быть отключено несколько присоединений.
В связи с этим схема УРОВ выполняется исходя из следующих принципов:
– пуск УРОВ осуществляется релейной защитой одновременно с действием ее на отключение поврежденного присоединения;
– УРОВ действует с выдержкой времени, необходимой для отстройки от нормальной операции отключения релейной защитой исправного выключателя;
– предусматривает дополнительный (второй) контроль наличия неотключенного КЗ, независимый от релейной защиты, пускающей УРОВ.
Пуск УРОВ осуществляется контактом промежуточного реле KL1, повторяющего положение соответствующего выхода реле Р3.1. Пуск УРОВ при этом осуществляется в случае отказа выключателя по любой причине, в том числе и при обрыве цепи отключающей катушки.
При срабатывании РЗ1 в цепи отключающей катушки YAT выключателя Q1 появляется ток. Одновременно срабатывает KL1, запускающий схему УРОВ. Этот контакт (SQ) остается замкнутым, пока не переключатся вспомогательные контакты SQ в цепи отключающей катушки, что происходит при нормальном отключении исправного выключателя. В противном случае вспомогательный контакт SQ в цепи отключит YAT.
В случае отказа Q1 УРОВ отключит выключатели Q6, Q6 и Q9. Одновременно контактами выходного реле осуществляется при необходимости запрет АПВ отключенных присоединений. Промежуточное реле с токовыми обмотками, аналогично KL1, устанавливается в цепях отключения выключателей всех других присоединений. Контакты этих реле присоединяются параллельно контактам KL.
Рис.87. Схема УРОВ с токовыми реле контроля
Контроль наличия неотключенного КЗ в рассматриваемой схеме выполнен с помощью токовых реле, что позволяет обеспечить более высокую чувствительность. Для этого используют специальные трехфазные токовые реле типа РТ-40/Р, содержащие промежуточный трансформатор TL с первичными обмотками W1, W2 и W3 и вторичной WВТОР (рис.88).
Рис.88
Ко вторичной обмотке через выпрямитель VS подключается исполнительный орган (реле РТ-40). Для защиты от перенапряжений, или несинусоидального характера, устанавливаются C и R.
Число витков W2 и W3 в два раза больше, чем W1.
Выдержка времени выбирается по условию надежности отстройки его от времени отключения исправного выключателя. При этом кроме времени действия собственно выключателя необходимо учитывать время срабатывания и возврата всех реле защиты и управления выключателем и УРОВ. Обычно оно составляет 0,2…0,5 с.