Предотвращение и ликвидация гололедных аварий - Релейная защита, селективно выявляющая пробой плеча

Релейная защита от пробоя плеча выпрямительной установки из нескольких параллельно включенных выпрямительных мостов

Опыт применения установок плавки гололеда постоянным током показал, что во многих случаях требуется релейная защита селективная к виду повреждения, а конкретно, релейная защита, селективно выявляющая режим пробоя плеча выпрямительной установки. Селективное выявление пробоя плеча ВУ необходимо, например, для реализации одного из способов отключения УПГ, рассмотренных в п.5.1, так как в остальных режимах РЗ всегда действует на отключение выключателя УПГ.
Ниже рассматриваются варианты устройств релейной защиты от пробоя плеча (РЗ от ПП) выпрямительных установок из нескольких параллельно включенных выпрямительных мостов.
Если ВУ состоит из двух и более параллельно включенных ВМ, то для РЗ от ПП можно использовать следующие принципы:

1. поперечный дифференциальный нулевой последовательности (по сумме токов вводов переменного напряжения параллельно включенных ВМ) - ПДНП;
2. “обратного тока” в анодном или катодном выводах каждого ВМ - ОТ;
3. поперечный дифференциальной по постоянному току -ПДПТ. Указанные принципы выполнения РЗ от ПП основаны на особенностях токораспределения в этой ВУ при пробое плеча ВМ (рис.6.10).

 

Рис.6.10. Токораспределении в выпрямительной установке из m параллельно включенных ВМ:
----- ►      - токи при ПП катодной группы; -------------------- ►     - токи при ПП анодной группы
Во всех вариантах РЗ в качестве измерительного органа используются импульсные реле РИ-1 и РИ-2, соответственно с одним или двумя реагирующими органами (п.6.6). На рис.6.11 показаны схемы поперечной дифференциальной защиты нулевой последовательности для ВУ, состоящих из грех параллельно включенных ВМ.
Односистемная защита (рис.6.1 1, а) в соответствии с рис.6.10 срабатывает при пробое любого плеча любого ВМ, т.е. селективна к виду повреждения, но не выявляет поврежденный выпрямительный мост. При ненасыщенных трансформаторах тока в реле трансформируется ток поврежденной фазы, например i А, если пробой плеча в ВМ I или ВМЗ, где в каждой фазе по одному ТТ, или 2iA, если пробой плеча в ВМ2, где в каждой фазе по два ТТ.


Рис.6.11. Поперечные дифференциальные защиты нулевой последовательности:
а — односистемная; б - парная неполная

Парная неполная поперечная дифференциальная защита нулевой последовательности (рис.6.11, б) имеет то же количество ТТ, что и односистемная, но два реле РИ-1. Реле РИ-1 (1,2) срабатывает при пробое плеча ВМ1 или ВМ2, реле РИ-1 (2,3) - при пробое плеча ВМ2 или ВМ3, что позволяет выявить поврежденный выпрямительный мост: ВМ1, если сработало реле РИ-1 (1,2) и не сработало РИ-1 (2,3); ВМ2, если сработали оба реле; ВМ3, если сработало РИ-1 (2,3) и не сработало РИ-1 (1,2).
Если схему рис.6.11,б дополнить еще одной парной дифференциальной защитой с РИ-1 (1,3), то получим парную полную защиту, в которой общее число ТТ равно 2х3хчисло выпрямительных мостов, число реле равно числу выпрямительных мостов, а пробой плеча любого выпрямительного моста фиксируется по срабатыванию двух реле.
Уставка РИ-1 для всех вариантов РЗ по принципу ГТДНГТ выбирается по условию отстройки от максимального тока небаланса при внешнем КЗ - между выводами постоянного напряжения параллельно включенных ВМ:
(6.11)

где кн = 1,5 - коэффициент надежности; кн6 =0,1 - коэффициент небаланса, учитывающий различие между токами параллельно включенных ВМ; ку = 1,8-ударный коэффициент; 1к - действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на вводах ВУ; птт - коэффициент трансформации ТТ; м - число параллельно включенных ВМ.
Другой особенностью токораспределения при пробое плеча (рис.6.10) является обратная полярность аварийного тока (обратный ток) в анодном (А)т или катодном (К)т выводе поврежденного выпрямительного моста при пробое плеча соответственно анодной ПП(А) или катодной ПП(К) группы. Этот признак может быть положен в основу РЗ от ПП по принципу обратного тока (ОТ), в которой пробой плеча фиксируется с помощью реле РИ-2, подключенных к проходным ТТ, установленным на анодном и катодном выводах каждого ВМ (рис.6.12,а, где для простоты показано подключение только одного реле РИ-2).

Рис.6.12. Релейная защита УПГ но принципу образного тока:
а - схема подключения реле РИ-2; б - диаграмма работы при внешнем однофазном КЗ; в - то же при внутреннем КЗ

В рассматриваемой схеме РЗ по принципу ОТ на отключение выключателя УГТГ действует второй реагирующий орган K.L2 реле РИ-2, срабатывающий при появлении тока обратной полярности в случае ПП катодной группы ВМ1 (рис.6.12,в). Первый реагирующий орган KL1 является блокирующим, срабатывает при увеличении тока прямой полярности (рис.6.12, б) и исключает неселективное действие реле при внешних КЗ после появления во вторичном токе ТТ обратной полуволны.
Уставка срабатывания реагирующих органов реле РИ-2 одинакова и выбирается по условию отстройки от максимального толчка тока плавки на выходе выпрямительного моста:

где I - максимальный ток плавки УПГ из м параллельно включенных выпрямительных мостов.
Требуемое число ТТ и реле РИ-2 при реализации принципа ОТ равно удвоенному числу параллельно включенных ВМ. Можно уменьшить число реле РИ-2, увеличить чувствительность защиты и сохранить ту же глубину распознавания места повреждения, если каждое реле включить на разность токов одноименных выводов двух выпрямительных мостов, т.е. реализовать поперечный дифференциальный принцип по постоянному току (рис.6.13), где показана ВУ из двух параллельно включенных ВМ. В приведенной схеме Р3 по принципу ПДПТ у реле РИ-2 оба реагирующих органа действуют на отключение УПГ, блокируя друг друга при срабатывании одного из них. Срабатывание KL1 реле РИ-2(А), включенного в дифференциальную ветвь ТТ на анодных выводах ВМ1 и ВМ2, фиксирует пробой анодного плеча ВМ1, а срабатывание KL2 - анодного плеча ВМ2 и т.п.

Рис.6.13. Поперечная дифференциальная защита по постоянному току

 
Для выпрямительной установки из трех параллельно включенных ВМ может быть применена парная неполная или парная полная поперечная дифференциальная защита по постоянному току с 4 или 6 импульсными реле РИ-2.
Уставка срабатывания реле РИ-2 в схеме РЗ по принципу ПДПТ выбирается так же, как реле РИ-1 в схеме ПДНП по выражению (6.11).
В схемах РЗ по принципам ОТ и ПДПТ защитные трансформаторы тока установлены в цепях выпрямленного тока выпрямительных мостов, поэтому для обеспечения правильного функционирования импульсных реле магнитопроводы ТТ должны выполняться с немагнитным зазором или из магнитодиэлектрического материала (п.5.4).
Сводные сведения об устройствах защит, селективно выявляющих пробой плеча выпрямительной установки с 2-мя и 3-мя параллельно включенными выпрямительными мостами, приведены в табл.6.3.
Таблица 6.3

Релейная защита от пробоя плеча выпрямительной установки из одного выпрямительного моста

Если ВУ состоит из одного ВМ, то для селективного выявления пробоя плеча рассмотренные выше принципы РЗ от ПП неприменимы, но может применяться “логическая” продольная дифференциальная защита, выполненная из двух максимальных токовых защит с импульсными реле на сторонах переменного (МТ3-1) и постоянного (МТ3-2) напряжения ВУ. Пробой плеча фиксируется, если сработала МТ3-1 и не сработала МТ3-2- При практически одновременном срабатывании МТ3-1 и МТ3-2 фиксируется внешнее КЗ. При этом МТ3-1 может выполняться как воднорелейном, так и грехрелейном исполнении с РИ-1; МТ3-2 должна использовать ТГ с немагнитным зазором или из магнитодиэлектрического материала (см. п.5.4).