Кужеков С. Л., Синельников В. Я.
Защита шин электростанций и подстанций.— Москва: Энергоатомиздат, 1983.
Описаны устройства для защиты сборных шин. Рассмотрены основные схемы этих защит. Приведены методики расчета их уставок, произведен анализ их чувствительности, быстродействия и селективности. Рассмотрены новые схемы защит шин, практически нечувствительные к погрешностям трансформаторов тока. Произведен сравнительный анализ и определены области применения различных устройств для защиты сборных шин.
Для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами эксплуатации, проектирования, монтажа, наладки и разработки устройств релейной защиты и автоматики.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Уровень энергетики и электрификации отражает технико-экономический потенциал страны. Электрификация занимает ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства СССР.
Одной из важнейших задач является повышение экономичности и надежности работы электрических сетей и систем.
Распределительные устройства (РУ) станций и подстанций являются узлами схем электрических сетей и в значительной степени определяют эффективность и надежность работы энергосистем. Распределительные устройства наиболее часто выполняются со сборными шинами, к которым присоединяются в зависимости от напряжения и назначения РУ генераторы, трансформаторы и автотрансформаторы, блоки генератор — трансформатор, воздушные и кабельные линии и др. Наиболее сложные схемы РУ применяются на генераторном напряжении ТЭЦ, на повышенных напряжениях подстанций, КЭС, АЭС, ГЭС, так как к их шинам необходимо присоединить большое число генераторов, трансформаторов и линий.
Короткие замыкания (КЗ) на шинах РУ в узловых точках электрических систем опасны по последствиям, так как при этом возможны длительные перерывы электроснабжения большого числа потребителей, крупные повреждения основного оборудования на станциях и подстанциях и, что самое опасное, нарушение устойчивости энергосистемы. Для отключения КЗ на шинах во многих случаях устанавливают специальные устройства защиты шин, к которым предъявляются достаточно высокие требования по быстродействию, надежности и селективности, а также — особенно при АПВ шин — и по чувствительности. Значительный вклад в развитие и совершенствование защит шин станций и подстанций внесли советские ученые и инженеры: А. М. Федосеев, А. Д. Дроздов, И. Д. Кутявин, М. И. Царев, П. И. Устинов, С. Я. Петров, Г. Т. Грек, Г. Ф. Долидзе, Л. И. Соколик, Г. П. Касьянов, Л. В. Багинский и др.
Основная трудность осуществления защиты шин заключается в необходимости обеспечения селективности при больших токах КЗ, обуславливающих существенные погрешности трансформаторов тока (ТТ) с замкнутыми магнитопроводами в сочетании с требованием высокой чувствительности в минимальных режимах КЗ при небольших токах. Известны предложения по замене существующих ТТ на более совершенные, например на ТТ с линейными характеристиками: с зазором или без ферромагнитного сердечника (воздушные ТТ). Использование ТТ с линейными характеристиками позволяет в общем случае повысить чувствительность защиты. Однако ТТ с немагнитным зазором пока находятся на стадии освоения, причем их применение считается целесообразным при напряжении 500 кВ и выше, где распространены конструкции, не имеющие сборных шин: схемы многоугольников, схемы генератор — трансформатор — линия и др. Воздушные ТТ имеют незначительную выходную мощность и обеспечивают сравнительно невысокое отношение уровней сигнал — помеха. Другие виды датчиков тока, в частности оптико-электронные, также имеют незначительную выходную мощность, требуют использования специальных каналов связи, например оптических, что затрудняет их применение в схемах защит шин. Следует учесть, что замена ТТ обычного исполнения на новые в действующих РУ с целью обеспечения нормального функционирования существующих защит шин связана с большими организационными и техническими трудностями и требует больших затрат.
В связи с отмеченными обстоятельствами в СССР и за рубежом уделяется большое внимание разработкам новых специальных защит шин с использованием более совершенных принципов и приемов, обеспечивающих нормальное их функционирование при максимально искаженной информации от ТТ обычного исполнения. Такое направление представляется особенно целесообразным в электрических сетях напряжением до 330 кВ включительно, где следует ориентироваться на использование в схемах защит шин и других защитах ТТ обычного исполнения, обладающих относительно большой мощностью, высокой помехоустойчивостью и точностью работы при синусоидальном первичном токе.
По ряду вопросов, связанных с принципами выполнения и устройством защит шин, среди ведущих специалистов по релейной защите страны еще не сформировано единого мнения. Данная работа является первой попыткой рассмотрения в отдельном труде достаточно сложных и емких вопросов защиты шин электростанций и подстанций.
Материал книги распределяется следующим образом: С. Л. Кужековым написаны гл. 2, 3 (за исключением § 3.2), 4, 5 (кроме § 5.3), 6 (за исключением § 6.2), Я. Синельниковым — гл. 1, § 3.2, 5.3, 6.2; предисловие и § 1.3 написаны авторами совместно.
Авторы считают своим долгом почтить память заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, профессора, доктора технических наук А. Д. Дроздова, давшего ценные советы по содержанию книги. Выражается благодарность рецензенту — лауреату Ленинской премии Я. Петрову и редактору В. В. Овчинникову, которые сделали ряд ценных замечаний и дополнений, способствовавших улучшению содержания и изложения книги. Приносится также благодарность сотрудникам кафедры электрических станций Новочеркасского политехнического института (НПИ), Института автоматики (г. Киев), работникам Мосэнерго, Днепроэнерго, Ставропольэнерго и др., оказавшим авторам помощь в исследованиях и внедрении новых разработок защит шин электрических станций и подстанций.
Авторы