4. ИЗ ОПЫТА ЭКСПЛУАТАЦИИ
Типовые схемы и заводские панели ДЗШ в зависимости от конкретных условий на объекте, где установлена защита, а также на основании опыта эксплуатации требуют различного ряда изменений или усовершенствования схем, отражения в инструкциях специфических особенностей эксплуатации защиты.
Ниже приводятся рекомендации по усовершенствованию схем ДЗШ и методики расчетов при выборе уставок реле.
1. В ряде случаев в схемах ДЗШ вместо двух независимых групп обмоток трансформаторов тока в цепи ШСВ используется одна группа ТТ (рис. 19). Не имея принципиальных недостатков, такая схема резко увеличивает нагрузку на ТТ ШСВ в режиме КЗ на одной из систем шин при объединении токовых цепей в группы избирателей на открытой подстанции. Из-за увеличенных погрешностей ТТ ШСВ возможны появление повышенных токов небаланса в избирателях неповрежденной системы шин и как следствие излишняя их работа с полным погашением подстанции. При нормальной схеме токовых цепей ШСВ с двумя независимыми группами ТТ при КЗ на одной из систем шин (см. рис. 9, с) вторичные токи неповрежденной системы балансируются в месте их объединения, в избирательных цепях этой системы шин ток равен нулю (току небаланса). Напряжение на зажимах ТТ этой группы присоединений в режиме однофазного КЗ будет определяться как произведение тока в данном ТТ на суммарное сопротивление прямого и обратного проводов в кабеле от места установки ТТ до места сборки схемы токовых цепей, а нагрузка будет равна сопротивлению этих жил кабелей:
При схеме ШСВ с одной группой ТТ и повреждений на одной системе шин, допустим А1, напряжение на зажимах ТТ будет (см. рис. 19)
где ik1 и ik2 — суммарные вторичные токи КЗ, поступающие по присоединениям первой и второй систем шин; 2ф — сопротивление фазного провода в кабеле от ТТ ШСВ до места суммирования токовых цепей; z изб.ф— сопротивление фазного провода кабелей цепей избирателей от ОРУ до ГЩУ вместе с сопротивлением реле избирателей поврежденной СШ.
Соответственно
Кратность тока КЗ через ШСВ определяется не полным током КЗ, а только током, подтекающим от присоединений одной системы шин. Если увеличение нагрузки, определенное вышеуказанным способом, не обеспечивает работу ТТ ШСВ с погрешностью менее 10 %, необходимо принять меры по уменьшению нагрузки или выполнить схему токовых цепей с двумя группами ТТ по рис.
2. Иногда нулевые провода цепей избирателей, проложенных из ОРУ на ГЩУ, выполняют общим проводом (рис. 20) с учетом того, что в эту цепь никакие аппараты не включаются. Однако при анализе схемы в режиме повреждения на одной системе шин выявляется возможность резкого возрастания нагрузки на ТТ присоединений другой системы шин. Напряжение на зажимах ТТ присоединений неповрежденной СШ при однофазном КЗ будет определяться падением напряжения в контуре фазный провод от ТТ до сборного набора зажимов — фазный провод избирателя неповрежденной СШ — реле пусковые — общий нулевой провод с ГЩУ до ОРУ — нулевой провод от ТТ до сборного набора зажимов. Если учесть, что по фазному проводу избирателя ток в рассматриваемом режиме не проходит и падение напряжения в нем близко к нулю, а также допустить равенство сопротивлений фазной и нулевой жил кабеля на участке от ТТ до сборного набора зажимов, то
Рис. 19. Схема токовых цепей с одной группой ТТ в цепи ШСВ
Рис. 20. Схема токовых цепей с общим нулевым проводом дифференциальной цепи
где iK и iк2 — Соответственно полный вторичный ток КЗ на шинах и ток по присоединению; 2изб,о и 2пуСк—соответственно сопротивления нулевой жилы кабеля в цепях избирателей и пускового реле.
Наиболее опасно возрастание нагрузки на присоединениях с большими уровнями токов КЗ (ШСВ, автотрансформаторы), где увеличение погрешности ТТ в 2—3 раза и более даже с учетом пониженной кратности токов КЗ может привести к излишнему срабатыванию избирателей неповрежденной системы шин и к полному погашению подстанции. Таким образом, объединение нулевых проводов цепей избирателей нецелесообразно, а при острой необходимости такое решение должно быть технически обосновано.
При анализе режимов внешних КЗ для схем с нормальной фиксацией (см. рис. 9, а) видно, что в избирательных и пусковых цепях проходят токи небаланса, достигающие 10 % полного тока КЗ. Поэтому при оценке нагрузки на ТТ по аналогии с вышеприведенными примерами целесообразно увеличивать реальную нагрузку ТТ на 10 % суммы сопротивлений фазного и нулевого проводов дифференциальной цепи, а также сопротивлений пусковых и избирательных реле. В ряде случаев эта добавка может увеличить zH вдвое и более или потребовать увеличения сечения кабеля из ОРУ на ГЩУ.
Известно, что современные автотрансформаторы с РПН резко изменяют свое сопротивление при изменении положения РПН, при этом может значительно изменяться и ток КЗ от этих присоединений. Определенную погрешность в вычисления токов КЗ вносят допущения, принимаемые при расчетах. С учетом изложенного при определении тока КЗ для проверки ТТ на допустимую нагрузку целесообразно увеличивать полученный ток КЗ на шинах в 1,2—1,3 раза.
При включении новых объектов проверка защиты под нагрузкой во многих случаях вызывает серьезные затруднения из-за малых нагрузок на этапе включения. Для проверки защиты шин, а также линейных защит токами нагрузки на подстанциях с двумя системами шин, фиксированным присоединением элементов и с обходной системой шин может быть рекомендовано создание временной первичной схемы по рис. 21. Порядок создания схемы следующий:
а) выбирается линия с достаточной нагрузкой, зафиксированная
за той же системой шин, что и включаемый выключатель;
б)на защитах ШСВ (Qi) настраиваются уставки для временной подмены защит выбранной линии, защиты проверяются током нагрузки и отключаются;
в)все присоединения, кроме выбранной линии, переводятся на другую систему шин. Дифференциальная защита шин работает в режиме нарушенной фиксации.
Рис. 21. Первичная схема для проверки под нагрузкой токовых цепей вновь включаемого присоединения
Замеряются токи небаланса в цепях избирательных и пусковых органов;
г)отключается выключатель выбранной линии. Отключается ШСВ Q1, включаются защиты Q1, опробуется их действие;
д)проверяется, отсоединены ли, закорочены ли трансформаторы тока вновь вводимого присоединения от схемы ДЗШ, отключены ли защиты этого присоединения;
е)включаются в заданной последовательности шинный разъединитель и выключатель вновь вводимого присоединения, линейный разъединитель и разъединитель на обходную систему шин, шиносоединительный выключатель. При этом новый выключатель и обходная система шин включаются под напряжение. Отключается Q1 (включение под напряжение нового выключателя возможно также путем включения на обходную систему Шин разъединителей новой ячейки и выделенной линии, а также линейного разъединителя и выключателя новой ячейки);
ж)включается разъединитель выделенной линии на обходную систему шин. Предполагается, что фазировка ячейки в пределах ОРУ и ОСШ проверена, и специальных работ по фазировке не требуется. Включается Q1, чем замыкается транзит выбранной линии через Q1 и выключатель новой ячейки; отключается ДЗШ. Подключаются и проверяются под нагрузкой трансформаторы тока новой ячейки в схеме ДЗШ. При правильной схеме подключения в пусковых органах ток должен определяться током небаланса, а в цепях избирателей ток должен соответствовать ранее замеренному. При этом схему токовых цепей можно считать исправной с учетом включения нового присоединения. Дифференциальная защита шин включается в работу;
з)проверяются (при необходимости) линейные защиты нового присоединения;
и)восстанавливается нормальная схема подстанции. Новая ячейка выводится в резерв. По готовности линии ячейка может вводиться в работу без проверки защит под нагрузкой.
В тех случаях, когда в моменту выполнения программы к линейному разъединителю уже подключена новая линия и расшиновка затруднительна или нецелесообразна, допускается выполнение программы при условии, что схема новой линии с противоположных сторон разобрана, она может быть поставлена под напряжение, а защиты ШСВ и защиты с противоположной стороны выделенной для испытаний линии обеспечивают защиту и новой линии.
.В ряде случаев чувствительность защиты шин в реальных ремонтных режимах недостаточна, а вместе с тем нагрузки в токовых цепях в несколько раз меньше допустимых при существующих на данной подстанции уровнях токов КЗ. В тех случаях, когда нагрузки в токовых цепях всех присоединений в расчетных максимальных режимах в 2 раза и более меньше допустимых, целесообразно при выборе уставок пусковых и избирательных органов принимать погрешность трансформаторов тока 5—7 % вместо 10 %.
Анализ неправильных действий ДЗШ выявляет случаи излишней работы, вызванные заниженными уставками, не пересмотренными после увеличения уровня токов КЗ, или увеличенными по той же причине погрешностями ТТ. Известны случаи возрастания в течение 10— 15 лет уровня токов КЗ на 60—80 % даже на тех подстанциях, где новых вводов не было, а токи КЗ выросли в результате реконструкции схемы прилежащей сети. Поэтому целесообразно периодически, а также при включении новых объектов на данной подстанции или в прилежащей сети пересматривать уставки ДЗШ и проверять соответствие нагрузок в токовых цепях.
8. Типовые решения по контролю исправности токовых цепей ДЗШ обладают рядом серьезных недостатков:
а) контроль выполняется только при обрывах одной или двух фаз ТТ присоединения. Схема включения РТ- 40/Р во все фазы дифференциальной цепи, например по схеме на рис. 11, во многих случаях не дает возможности отстроиться от реальных токов небаланса. Невозможно также контролировать исправность всех фаз при схемах с разными коэффициентами трансформации ТТ;
б) контроль исправности при включении реле в нулевой провод обладает в ряде случаев недостаточной чувствительностью при обрывах токовых цепей присоединений с небольшими нагрузками в вариантах установки реле типа РТ-40. Использование реле РТ-40/Р с учетом большого внутреннего сопротивления обмоток реле снижает эффективность работы милиамперметра при появлении в токовых цепях неполной второй земли;
в) установленные в комплекте заводской панели КДЗШ приборы периодического контроля исправности токовых цепей на присоединениях с малой нагрузкой включаются в нулевой провод дифференциальной цепи
и поэтому не могут контролировать обрыв трех фаз. Кроме того, прибор обладает большим внутренним сопротивлением, что также снижает эффективность работы схемы при появлении второй земли в токовых цепях.
Поэтому в ряде энергосистем миллиамперметры заводской комплектации заменяются на другие с меньшим потреблением. В Тулэнерго разработано и широко применяется устройство контроля, обладающее повышенной чувствительностью, реагирующее на обрыв одной, двух или трех фаз токовых цепей. Описание и технические параметры элементов последней модификации устройства приведены в приложении 1.
9. Испытательный блок SG5 в схеме на рис. 11 требует дополнительного штепсельного разъема, усложняет процесс переключений. Вместе с тем весь набор необходим операций можно выполнить и без указанного блока, поэтому SG5 рекомендуется исключать из схемы, внося при этом соответствующие изменения в инструкции для оперативного персонала.
Схема контроля исправности токовых цепей дополнена контролем исправности некоторых реле постоянного тока. Параллельно контакту реле КЛ7 (рис. 13) включены размыкающие контакты KL22.3 и KL25.3 реле типа РП-252, нормально находящихся под напряжением. Схема позволяет выявить дефекты, связанные с обрывом обмотки, потерей цепи в мгновенном размыкающем контакте КТЗ или КТ4 и т.д.
Рассмотрим возможные последствия длительного нахождения этих реле в отпавшем состоянии на примере реле KL22. При КЗ на первой СШ возможно излишнее выпадение указательного реле КПЗ, поскольку цепь фиксации выходных реле ДЗШ через контакты KL19, реле-повторителя чувствительного органа будет образована не через замыкающий контакт KL22.1 и R5, а через размыкающий контакт KL22.2 и КПЗ. При этом будет запрещено АПВ шин в связи с образованием цепи на срабатывание реле KL27—KL29 через контакты KL21.3—KL19.2—KL22.5.
Таким образом, последствия возможного обесточения реле KL22, KL25 значительно меньше, чем последствия повреждения на системе шин при выведенной ДЗШ. С учетом этого целесообразно исключить контакты KL22.3 и KL25.3 из схемы контроля с автоматическим выводом ДЗШ и включить их параллельно контакту KL1 в схеме сигнализации (см. рис. 17).
В ранее выпускавшихся схемах ДЗШ ввод в схему чувствительных органов при АПВ шин или при отказе одного из выключателей выполнялся по схеме, приведенной на рис. 22 (для удобства анализа схемы обозначения реле и контактов приняты по типовой схеме, показаны цепи только первой СШ). В таком варианте исполнения при кратковременном срабатывании чувствительных токовых реле от тока внешнего КЗ и отпавшем реле KL22 произойдет излишняя работа ДЗШ. Аналогично ложная работа ДЗШ может произойти в режиме нарушенной фиксации, когда реле KL19 в исходном режиме может быть в сработанном состоянии, а реле KL22 может замкнуть контакты при кратковременном снятии цепей оперативного тока. Поэтому в схеме контакты реле KL19, KL20, KL22 и KL25 включались в схему контроля так, чтобы при неисправности реле обеспечивался автоматический вывод ДЗШ. Новая схема I цепей, приведенная на рис. 13, свободна от такого недостатка. Поэтому небольшая реконструкция оперативных цепей на рис. 22 с целью приведения схемы к новому типовому варианту (рис. 13) повысит надежность ДЗШ. При этом контакты KL22.3 и KL25.3 могут быть также исключены из схемы автоматического контроля.
Рис. 22. Вариант схемы ввода чувствительных органов при АПВ шин
Рассмотрим режим повреждения токовых цепей I ДЗШ с работой устройства контроля исправности цепей, срабатыванием реле KL36 и размыканием контактов I KL36.2, KL36.3 (см. рис. 13). Возможен предварительный вывод ДЗШ из работы оперативным персоналом путем отключения накладки SX1. При внешних КЗ с учетом имеющейся неисправности возможно излишнее I срабатывание избирательных органов ДЗШ. Если неисправность была вызвана повреждением кабеля токовых , цепей шиносоединительного выключателя, то возможно срабатывание избирателей обеих систем шин. Если КЗ I на отходящем присоединении сопровождалось отказом . выключателя и действием УРОВ, то с учетом излишнего | срабатывания избирательных органов ДЗШ произойдет
погашение не одной, а обеих систем шин. Для устранения дефекта возможно включение последовательно с обмотками КН1, КН2 развязывающих диодов или размыкающих контактов реле KL36.
При срабатывании реле KL27—KL29 и KL30— I KL32 происходит запрет АПВ шин, однако сигнализация о запрете АПВ присоединений от указанных групп реле отсутствует. Целесообразно в цепи каждой группы реле установить указательное реле РУ21/0,05 с выводом соответствующего сигнала.
Отключение накладок SX3 и SX4 производится на период ремонта соответственно обходного и шиносоединительного выключателей во избежание кратковременные выводов ДЗШ из работы при операции включения ремонтируемого выключателя.
С учетом длительного межремонтного периода выключателей и немногочисленных операций по его включению во время ремонта среднегодовая продолжительность вывода ДЗШ измеряется секундами и не представляет серьезной опасности. Обычно это время значительно меньше времени снятия оперативного тока при отыскании земли и по другим причинам. Вместе с тем наличие оперативной накладки при ее неправильном положении может привести к серьезной аварии. Так, при несвоевременном включении ее после ремонта системы шин и опробовании системы включением ШСВ возможно полное погашение подстанции при включении ШСВ на КЗ. Поэтому накладки SX3, SX4 целесообразно исключить из схемы.
15. Рассмотрим повреждение между выключателем и выносными ТТ при отсутствии на линии высокочастотной защиты или при отсутствии УРОВ на шинах данной подстанции. После работы ДЗШ КЗ будет по-прежнему подпитываться со стороны линии и будет отключено вторыми ступенями защиты с противоположной стороны линии. Если время действия защиты составляет 0,8—1 с или более, то после возврата реле KL22 и KL25 и срабатывания чувствительных органов ДЗШ образуется цепь на срабатывание реле запрета АПВ шин даже при неустойчивом повреждении и последующем успешном АПВ на другой стороне линии. Для устранения этого недостатка на подстанциях с выносными ТТ целесообразно увеличить выдержку времени на отпадание реле KL22, KL25 до 1,2—1,5 с. Для этой цели целесообразно параллельно обмоткам реле включить активно-емкостный контур, как это выполнено на реле ускорения на панели резервных защит типа ЭПЗ-1636.
