Описание устройства защиты
Устройство релейной защиты от замыканий на землю в цепи постоянного тока предназначено для фиксации ненормального режима - замыкания на землю проводов (или тросов) ВЛ при плавке гололеда на них постоянным током от выпрямительной установки с незаземленным полюсом. Замыкания на землю могут происходить как с обрывом, так и без обрыва проводов, а также с коротким замыканием между полюсами на ВЛ. В любом случае РЗЗ действует на отключение выключателя УПГ с выдержкой времени и выполняет дополнительную функцию — фиксирует полюс, на котором произошло замыкание на землю для дальнейшего определения места повреждения ВЛ, и распознает замыкание на землю в сети переменного напряжения ВУ. При коротких замыканиях между полюсами на ВЛ, которые, как правило, происходят с замыканием на землю, РЗЗ резервирует МТЗ, а также срабатывает в «мертвой» зоне МТЗ (в конце ВЛ при плавке с одной стороны ВЛ).
Известно устройство-аналог, применяемое для контроля изоляции сети оперативного постоянного тока, типа УКИ. Оно выполняется в виде мостовой резистивной схемы и реле напряжения срабатывает при снижении сопротивления изоляции одного из полюсов. Однако УКИ не фиксирует полюс со сниженным сопротивлением изоляции и при использовании в схеме плавки гололеда имеет существенный недостаток - «мертвую» зону, т.е. участок линии, замыкание на котором не фиксируется устройством.
Рис. 6.6. Схема устройства защиты от замыканий на землю
а - с двумя переключающими контактами; б - с одним переключающим контактом
Предложенное устройство (рис.6.6,а) содержит два реле КА1 и КА2, включенные параллельно и реагирующие на токи противоположной полярности. Реле включены между заземляющим устройством подстанции ЗУ и поочередно без разрыва цепи подключаются контактами KL1 и KL2 к одному из трех выводов делителя выпрямленного напряжения ВУ (R1+R6). Устройство РЗЗ устраняет указанные выше недостатки УКИ; замыкание на положительном полюсе фиксирует реле КА1, на отрицательном - КА2; «мертвая» зона смещается на положительный полюс ВЛ или на отрицательный полюс ВЛ при срабатывании, соответственно, реле KL1 или KL2, т.е. устройство «просматривает» всю ВЛ без «мертвой» зоны. Управление переключающими реле К1Л, KL2 может осуществляться вручную ключом управления с самовозвратом рукоятки в нейтральное положение или автоматически. Переключение реле K.L1, KL2 происходит без разрыва цепи между делителем напряжения (R13-R6) и реле ΚΑ1, КА2. В качестве переключающих реле используется бесконтактное оптотиристорное устройство.
Устройство (рис.6.6,б) функционально эквивалентно, но несколько проще описанного выше. Оно содержит один переключающий контакт KL1, поочередно подключающий реле КА1 и КА2 к одному их двух выводов делителя напряжения Rl - R3, и имеет не три, а две «мертвые» зоны (2) и (4), показанные штриховкой, середины которых обозначены I и II, не накладывающиеся друг на друга. Сочетание срабатываний реле КА1 и КА2 при соответствующих положениях переключающего контакта KL1 определяет зону замыкания на землю: (I) - между (+) ВУ и первой «мертвой» зоной; (2) - первая «мертвая» зона; (3) - между первой и второй «мертвыми» зонами; (4) - вторая «мертвая» зона; (5) - между (-) ВУ и второй «мертвой» зоной.
Зоны (1), (2) и часть (3) образуют цепь положительного полюса; (5), (4) и часть (3) образуют цепь отрицательного полюса. Через сеть переменного напряжения (—) осуществляется питание выпрямительной установки ВУ.
Положение середины первой «мертвой» зоны (2) на воздушной линии определяется отношением сопротивлений
второй мертвой зоны -
где
- активные сопротивления воздушной линии между полюсами (+) и (-) и серединами первой I и второй II "мертвых зон".
Устройство работает следующим образом. При положении переключающего контакта KL1, показанном на рис. 6.6,6. реле КА1 срабатывает, если замыкание на землю происходит в зоне (1). а реле КА2, если замыкание на землю происходит в зонах (3), (4), (5). При другом положении переключающего контакта ΚΙ. 1 реле КА1 срабатывает, если замыкание на землю происходит в зонах (1), (2). (3), а реле КА2, если замыкание на землю происходит в зоне (5). Обозначим два возможных состояния реле КА1, КА2 и контакта KL1 цифрами 0 и 1. Тогда зона, в которой произошло замыкание на землю, определяется кодовой комбинацией, приведенной в табл.6.2:
Таблица 6.2
Если сработали оба реле КАЛ и КА2 при обоих состояниях контакта KL1, то замыкание на землю произошло в сети переменного напряжения ВУ, так как через эти реле проходит переменный ток.
Если замыкание на землю происходит с одновременным обрывом проводов воздушной линии, что возможно при плавке гололеда, то срабатывает реле КА1 при обоих положениях переключающего контакта KL1, если замыкание на землю произошло со стороны полюса (+) у места обрыва, и срабатывает реле КА2 при обоих состояниях контакта KL1, если замыкание на землю произошло со стороны полюса (-) у места обрыва. Обрыв провода с замыканием в одной точке распознается по снижению почти до нуля тока в сети переменного напряжения ВУ.
При обрыве и замыкании с двух сторон у места обрыва место повреждения определяется срабатываниями реле ΚΑΙ, КА2 и состояниями переключающего контакта K.I.1 при этом в соответствии с вышеприведенной табл.6.2.
Дополнительно устройство выполняет функцию защиты НУ от внешних перенапряжений благодаря включению конденсаторов «С» в делитель напряжения.
В качестве ΚΑΙ, КЛ2 могут использоваться герконовые реле. Их защита от повышенного напряжения при близких замыканиях на землю и защита от импульсных помех достигается шунтированием стабилитроном и конденсатором.