Схема оперативных цепей защиты шин. Типовая схема оперативных цепей ДЗШ для распределительного устройства с фиксированным распределением присоединений между двумя системами шин приведена на рис. 13. При работе с нормальной фиксацией и повреждении на первой системе шин А1 срабатывают одно или несколько пусковых реле КАТ7 — КАТ9 (в зависимости от вида повреждений) и соответствующие реле-избиратели КАТ1—КАТЗ.
Рис. 13. Схема оперативных цепей ДЗШ двойной системы шин с фиксированным распределением присоединений
При этом срабатывает группа из восьми выходных реле KL3—KL10 и указательное реле КН1. При повреждении на системе шин А2 срабатывают пусковые реле КАТ7—КАТ9 и реле-избиратели КАТ4- - КАТ6, реле КН2 и выходные реле KL11—KL18. Наличие такого числа выходных реле вызвано необходимостью производства большого количества операций по отключению и запрету АПВ восьми присоединений на каждой системе шин, операций по отключению ШСВ, ОВ, пуску УРОВ и т. д. Выходные реле ДЗШ используются и как выходные реле УРОВ, обеспечивая отключение всех выключателей данной системы шин и запрет АПВ при отказе выключателей на отходящих от системы шин присоединениях. При меньшем количестве присоединений, подключенных к каждой системе шин, часть выходных реле можно исключить из схемы. При этом, однако, надо проверить надежность срабатывания указательных реле КН1 и КН2.
Как отмечалось ранее, в режиме нарушенной фиксации избирательные органы не обеспечивают правильного выбора поврежденной системы шин и поэтому защита шин должна действовать на отключение всех присоединений обеих систем шин. Для этой цели установлены рубильники S1 и S2, которые включаются оперативным персоналом при нарушении фиксации первичной схемы. При включении S2 срабатывает реле KL33, которое своими контактами KL33.1 и KL33.2 шунтирует контакты избирательных органов. Теперь при повреждении на любой системе шин и срабатывании только пусковых органов будут работать обе группы выходных реле и оба указательных реле. Нагрузка на контакты пусковых органов в таком режиме значительно выше допустимой. Потребление 16 реле типа РП-23 составляет 96 Вт, допустимая нагрузка на контакты реле типа РНТ-560 50 Вт. Для облегчения работы контактов реле РНТ параллельно каждой группе выходных реле включены искрогасительные контуры (на схеме не указаны). Для обеспечения правильной работы УРОВ в режиме нарушенной фиксации, когда необходимо воздействовать на погашение обеих систем шин, обе группы выходных реле также объединяются контактом KL33.3.
При срабатывании выходных реле ДЗШ производится фиксация срабатывания защиты на заданное время. Рассмотрим работу схемы применительно к цепям присоединений первой системы шин. После срабатывания выходного реле KL9 срабатывает реле KL21, которое своим контактом KL21.1 шунтирует контакт KL9.1 реле KL9 и поэтому остается в сработанном состоянии даже после возврата выходных реле ДЗШ. Реле KL21 быстродействующее типа РП-222, что обеспечивает его срабатывание даже при кратковременном замыкании выходных контактов защиты шин. При срабатывании KL21 работает реле времени КТЗ, своим размыкающим мгновенным контактом КТ3.1 разрывая цепь обмотки реле KL22 типа РП252, нормально находящегося в сработанном состоянии. По истечении выдержки времени упорного контакта КТЗ.2 срабатывает реле KL23 и контактом KL23.1 подрывает цепь обмотки реле KL21; рассмотренная часть схемы приходит в исходное состояние. Для второй системы шин указанные операции выполняются группой реле KL24, К.Т4, KL25 и KL26. Реле KL19, KL39 и KL20, KL40 — быстродействующие реле-повторители (типа РП-222) чувствительных органов соответственно первой и второй систем шин.
Работа рассмотренных реле обеспечивает выполнение следующих логических операций:
ввод в действие чувствительных органов соответствующей системы шин после КЗ на шинах в случае отказа в отключении выключателя одного из питающих присоединений. Уровень тока КЗ в таком режиме может резко уменьшаться, при этом могут вернуться в исходное положение пусковые реле III и избиратели I или II. Невозврат выходных реле на примере цепей первой системы шин будет обеспечен созданием цепи из контактов KL19.1, KL21.4, KL22.1 и резистора R5, шунтирующих контакты реле КАТ1—КАТЗ и КАТ7—КАТ9. Выдержка времени на отпадание реле KL22 порядка 0,8—1 с должна быть больше времени действия УРОВ. Резистор R5 с сопротивлением около 100 Ом обеспечивает более надежное срабатывание реле КН1 при шунтировании его обмотки рассматриваемой цепочкой фиксации;
завершение отключения всех присоединений соответствующей системы шин при ее повреждении. Время срабатывания выходных реле KL3—KL18 (типа РП-23) по данным завода-изготовителя не более 60 мс, в реальных условиях это время обычно составляет 25—40 мс. Как правило, выходные реле ДЗШ действуют непосредственно на катушку отключения, однако в ряде случаев (например, при отключении трансформаторов или блоков генератор — трансформатор) ДЗШ действует на отдельное выходное реле в схеме данного присоединения и для отключения необходимо срабатывание не одного, а двух промежуточных реле. В итоге разница во времени подачи отключающего импульса может достигать 95 мс. Учитывая, что времена отключения выключателей могут также отличаться на 20—30 мс, возможны режимы, когда к моменту подачи отключающего импульса на отдельные выключатели в процессе работы ДЗШ значительная часть присоединений уже будет отключена, уменьшится ток КЗ, при этом возможен возврат пусковых и избирательных органов. Ввод чувствительных органов ДЗШ по цепи KL19.1—KL21.4—KL22.1—R5, а также выдержка времени на отпадание реле KL22 (порядка 0,8—1 с) обеспечивают надежное завершение операций по отключению от ДЗШ всех присоединений. В некоторых случаях при задержке в отключении (как и при отказе выключателя) выключателей в цепях слабых источников питания не удается обеспечить чувствительность даже чувствительных органов ДЗШ и происходит преждевременный возврат выходных реле ДЗШ. В этом случае возможен отказ УРОВ, отключение будет производиться резервными защитами с противоположных сторон присоединения;
3) ввод чувствительных органов ДЗШ при АПВ шин и включении первого присоединения на устойчивое повреждение, поскольку ток КЗ в этом режиме может также оказаться меньше уставки пусковых и избирательных органов. Цепь срабатывания выходных реле ДЗШ в этом случае состоит из последовательно соединенных замыкающих контактов KL19.1 и KL21.4, размыкающего контакта реле KL22.2 и обмотки указательного реле КПЗ. За счет размыкающего контакта KL22.2 цепь создается не ранее чем через 0,8—1 с после действия ДЗШ. Это время должно быть меньше времени АПВ первого включающегося при АПВ шин присоединения. Длительность времени существования этой цепи определяется также длительностью сработанного состояния реле KL21 (выдержкой времени упорного контакта КТ3.2 реле КТЗ) и обычно принимается 10—18 с. В это время должно произойти включение от АПВ шин одного или нескольких присоединений, обеспечивающих в случае возникновения повторного КЗ чувствительность основных токовых органов. В противном случае возможен режим, когда при повторном КЗ чувствительные органы уже выведены из действия, а ток КЗ от части включившиеся
Присоединений еще недостаточен для срабатывания пусковых и избирательных органов защиты. В результате произойдет отказ ДЗШ. При ручном опробовании поврежденной системы шин после истечения выдержки времени реле КТЗ схема, обеспечивающая ввод чувствительных органов ДЗШ, не работает и должны быть приняты дополнительные меры по обеспечению отключения КЗ.
При повреждении системы шин и нарушенной фиксации работают обе группы выходных реле, а также указательные реле КПЗ и КН4.
Выходные реле KL3—KL18 кроме операций отключения присоединений обеспечивают запрет АПВ присоединений, участвующих в автоматическом повторном включении шин. В цепях контактов этих присоединений на соответствующих панелях АПВ установлены отключающие устройства для возможности оперативного изменения режима. Перечень присоединений, для которых недопустим режим АПВ после действия ДЗШ, определяется диспетчерской службой.
Реле KL27—KL29 (для присоединений первой системы шин) и KL30 — KL32 (для присоединений второй системы шин) обеспечивают запрет АПВ шин во всех режимах (см. рис. 13).
Реле KL27—KL29 (KL30—KL32) обеспечивают запрет АПВ шин в следующих случаях:
при включении в цикле АПВ первого присоединения на устойчивое КЗ, что предотвращает многократность включений на КЗ. Срабатывание указанных реле происходит по цепи KL21.3—KL19.2—KL22.5;
при срабатывании УРОВ;
на время оперативных переключений в пределах ОРУ с целью повышения безопасности оперативного персонала. На период переключений должна включаться накладка SX2;
в случае неотключения одной из неповрежденных фаз на одном из питающих присоединений после действия ДЗШ. Срабатывание реле KL27^KL29 (KL30— KL32) происходит через контакты реле KL21.3—KL3.2— KL22.4—KLV1.1 (KL24.3—KL11.2—KL25.4—KLV2.1). Реле KLV1 (KLV2) управляется контактами реле напряжения KV1 и KV2 (KV3 и KV4) и выходных реле ДЗШ (KL3. KL11), чем обеспечивается срабатывание Указанной цепи при неполнофазном отключении выключателя. Выдержка времени на отпадение реле KLV1 (KLV2) в полной схеме с учетом контура CI—R1 (С2—R2) порядка 0,2—0,25 с. Схема цепей напряжения ДЗШ приведена на рис. 14.
В целях обеспечения запрета АПВ присоединений обеих систем шин при работе УРОВ в режиме нарушенной фиксации обмотки реле KL27—KL29 и KL30—KL32 объединяются контактом KLS3.4 повторителя рубильника нарушения фиксации.
Для каждого присоединения предусмотрены цепь отключения от выходного реле ДЗШ соответствующей системы шин с отключающим устройством и цепи запрета АПВ от выходного реле ДЗШ и от специального реле запрета АПВ. Для двух присоединений каждой системы шин имеются дополнительные цепи отключения для возможности опробования системы шин в условиях пониженной чувствительности основных пусковых органов. Для упрощения на рис. 15 показаны разновидности выходных цепей для присоединений первой и второй систем шин. В ряде случаев признается целесообразным при действии ДЗШ не отключать присоединения, работающие только в режиме тупикового питания. В этом случае накладки в цепях отключения от ДЗШ должны быть отключены. На наборы зажимов панели выведены контакты выходных реле для пуска УРОВ, а также для использования в схеме автоматики.
Выходные цепи ШСВ (рис. 16, а) обеспечивают отключение выключателя и запрет АПВ при повреждении на любой системе шин (контакты KL9, KL17), а также отключение ШСВ по цепи контактов KL38.1—KL2.1 в режиме включения ШСВ. Для вывода ДЗШ при включении ШСВ цепь его включения выполнена от контактов KL38.2.
Выходные цепи ОВ (рис. 16,6) обеспечивают отключение выключателя и запрет АПВ от выходных реле любой из систем шин в зависимости от того, за какой системой шин будет зафиксирован выключатель. Выбор выполняется испытательными блоками SG6 и SG7. Рабочая крышка должна быть вставлена на SG6 при фиксации на первой СШ А1 и на SG7 при фиксации на второй СШ А2. На другом блоке вставляется холостая крышка. Поскольку возможен режим опробования обходной системы шин под защитой шин, цепи включения ОВ выполнены аналогично цепям ШСВ. При этом в процессе включения ОВ срабатывает реле KL37 и воздействием на реле KL34 обеспечивает вывод из работы ДЗШ.
Рис. 15. Схема выходных цепей отключения ДЗШ
Отключение ОВ в этом режиме выполняется по цепи контактов KL37.1—KL2.2. При ремонте ОВ из-за возможности частого воздействия на реле KL37 и соответственно вывода ДЗШ делается разрыв цепи обмотки реле K.L34 на отключающем устройстве SX3 (см. рис. 13).
Рис. 14. Схема цепей напряжения ДЗШ
Цепи сигнализации (рис. 17) предусматривают световую и звуковую сигнализацию при исчезновении на
защите оперативного тока (размыкающий контакт реле KL1), световую и звуковую сигнализацию при срабатывании устройства контроля исправности токовых цепей и отдельных реле постоянного тока (реле KL36), а также при срабатывании реле-повторителей чувствительных органов K.L39 и KL40.
Рис. 16. Схема цепей оперативного тока ШСВ (а) и ОВ (б)'
Для сигнализации о работе ДЗШ в режиме с нарушенной фиксацией предназначены лампы HL1 и HL2.
О срабатывании указательных реле в цепях отключения подается сигнализация в схему центральной сигнализации. Для ускорения поиска выпавшего флажка указательного реле одновременно загорается лампа на соответствующей панели ДЗШ.
Оперативные цепи других вариантов схем защиты шин — при разных коэффициентах трансформации трансформаторов тока, при схемах совмещенного СВ и ОВ— не имеют принципиальных отличий от рассмотренной выше. В ряде схем используются чувствительные органы, включенные последовательно с пусковыми органами. Соответственно несколько изменена и схема оперативных цепей.
Опробование системы шин после ремонта или длительного отключения. При опробовании СШ возможно включение на устойчивое КЗ. Причиной КЗ могут быть не снятая после ремонта закоротка или неотключенные заземляющие ножи; сохранившееся и не выявленное при осмотре место повреждения после работы ДЗШ и т. д. В таком режиме целесообразно обеспечивать повышенную чувствительность ДЗШ, поскольку ее отказ может привести к погашению другой системы шин и других элементов энергосистемы в зависимости от выбранного для опробования выключателя.
Опробование системы шин иногда выполняют шиносоединительным (секционным) выключателем. Как правило, при опробовании с помощью ШСВ обеспечивается чувствительность основных пусковых и избирательных органов, однако в ряде режимов чувствительность может оказаться недостаточной. Это приведет к отключению питающих источников с противоположных сторон от действия резервных защит с большими выдержками времени и с последующими неуспешными АПВ всех отключившихся присоединений. При этом обесточиваются последняя система шин и отпаечные подстанции прилежащих линий. Рассмотрим несколько режимов, когда при включении ШСВ на поврежденную систему шин
ДЗШ может оказаться нечувствительной (предполагается, что в исходном доаварийном режиме подстанция работала по схеме с фиксированным распределением присоединений):
Рис. 17. Схема сигнализации ДЗШ
1) на подстанции в ремонте один из двух питающих автотрансформаторов либо в пусковой схеме один из них еще не введен в работу. На шины включены две-четыре или даже больше транзитных линий со слабыми связями. При повреждении системы шин, на которую включен автотрансформатор, и опробовании ее напряжением от ШСВ защита шин при включении на КЗ может оказаться нечувствительной;
2) подстанция с четырьмя—шестью питающими линиями. На одной из систем шин отключена одна из линий или разорван один из транзитов; повреждение на другой СШ. При опробовании поврежденной системы включением ШСВ чувствительность ДЗШ может оказаться ниже допустимых норм и защита может отказать.
Таким образом, опробование поврежденной системы шин включением ШСВ далеко не всегда обеспечивает быстрое и селективное отключение, а отказ ДЗШ или ШСВ в этом режиме может привести к погашению подстанции и серьезным нарушениям энергоснабжения рассматриваемой части энергосистемы. Поэтому при анализе конкретных схем ДЗШ и при выборе уставок вопросам опробования систем шин, подбора выключателей и присоединений, с помощью которых выполняется опробование, следует уделить особое внимание. Перечень таких присоединений должен определяться с учетом режимных требований и поэтому выбирается совместно с диспетчерской службой энергосистемы.
Иначе ставится вопрос при опробовании системы шин, если она была предварительно выведена в ремонт, а все работающие присоединения переведены на другую систему шин, т. е. при режиме работы с нарушенной фиксацией. В такой схеме при опробовании напряжением поврежденной системы шин включением ШСВ чувствительность ДЗШ обеспечивается. Однако с учетом режима нарушенной фиксации при повреждении любой из систем шин ДЗШ действует на погашение всей подстанции.
Для предотвращения погашения в рассматриваемом режиме в схеме ДЗШ выполнена блокировка (см. рис. 1С). При включении ШСВ срабатывает реле KL38 типа РП-252 с выдержкой времени на отпадание. При этом одновременно с подачей импульса на включение ШСВ срабатывает реле KL34 (см. рис. 13). При этом размыкаются контакты KL34.1 и KL34.2 и предотвращается возможность работы защиты шин в таком режиме. Отключение ШСВ с локализацией места повреждения произойдет при срабатывании пусковых органов КАТ7— КАТ9, реле KL2 и KL38. Для сигнализации об указанной работе защиты работает реле КН6. В цепи вывода ДЗШ использованы два размыкающих контакта реле
KL34, что несколько повышает надежность цепи с размыкающими контактами. При включении ШСВ в режиме опробования системы шин на КЗ и отказе при этом ШСВ необходимо обеспечить быстрое восстановление схемы ДЗШ и воздействие ее на отключение всех питающих присоединений. Это обеспечивается вводом в схему реле КТ2, контакт которого шунтирует цепь контактов KL34. Выдержка времени реле КТ2 должна быть больше времени отключения ШСВ и может быть принята 0,3—0,4 с. Выдержка времени на отпадание реле KL38 должна быть больше времени включения ШСВ. На период ремонта ШСВ, когда возможно многократное воздействие на срабатывание KL38, и соответственно на вывод из работы ДЗШ целесообразно отключение наладки SX4.
Опробование системы шин может выполняться выключателем автотрансформатора или другого основного источника данной системы шин, когда ток КЗ при повреждении на системе шин будет достаточен для срабатывания ДЗШ. Если опробование выполняется после повреждения одной из систем шин объекта, работавшего в предшествующем режиме с нормальной фиксацией, то при повторном срабатывании ДЗШ в случае включения на КЗ отключится только присоединение, от которого производилось опробование СШ. То же произойдет в случае опробования поврежденных систем шин, работавших перед повреждением в режиме нарушенной фиксации. Представляет опасность опробование находившейся в ремонте системы шин, когда все остальные присоединения работают на другой системе шин, включением не ШСВ или ОВ, а выключателем присоединения, специально переводимого на ремонтируемую систему шин для включения ее под напряжение. При включении этого присоединения на КЗ с учетом работы ДЗШ в режиме нарушенной фиксации может произойти излишнее погашение работающей системы шин, поскольку вывод ДЗШ при включении любого из выключателей, кроме ШСВ и ОВ, не предусмотрен. Поэтому при опробовании после ремонта системы шин специально переводимым на эту систему присоединением необходимо вывести из Действия ДЗШ на отключение всех присоединений кроме того, которым выполняется опробование.
Включение под напряжение может выполняться также включением присоединений, ток КЗ от которых меньше допустимого по условию чувствительности ДЗШ. На
ряде подстанций таких присоединений может оказаться большинство. Если не принять специальных мер, то отключение повреждений будет производиться резервными защитами присоединений с большими временами. Для линий такое действие защит сопровождается погашением отпаечных подстанций. Для устранения указанного недостатка в схеме ДЗШ предусмотрены соответствующие цепи (см. рис. 15). На выделенных для опробования систем шин линиях используется контакт реле команды «включить» (реле команды «включить» КСС типа РП-252 является элементом схемы управления присоединением; его обмотка в приводимых схемах ДЗШ не показана).
Параллельно цепям отключения от выходных реле ДЗШ (применительно к присоединению первой СШ) включается цепь, состоящая из замыкающих контактов K.L19 (контролирует срабатывание чувствительных органов), KLV1 (контролирует факт отсутствия напряжения на шинах перед опробованием) и КСС1 (контролирует опробование системы шин данным выключателем). Для второй СШ цепь собирается соответственно из контактов KL20, KLV2 и КСС2. Для сигнализации отключения выключателя по этим цепям используются указательные реле КН8, КН9. При изменении режима опробования эти цепи могут переключаться с одного присоединения на другое с той же заданной фиксацией. Если опробование системы шин выполняется линией, специально переводимой на данную систему шин, то, как отмечалось ранее, перед процессом опробования необходимо отключить накладки в цепях отключения от ДЗШ всех остальных присоединений.
Неисправности защиты, требующие автоматического вывода ДЗШ из работы. Схема ДЗШ обеспечивает выявление ряда неисправностей схемы, которые могут при определенных условиях привести к неправильным действиям. Поскольку все выявляемые неисправности не приводят к немедленному неправильному действию защиты и только длительное отклонение положения реле от его состояния в исходном режиме ДЗШ указывает на неисправность защиты, схема автоматического вывода из действия ДЗШ выполнена с выдержкой времени.
К автоматически выявляемым неисправностям ДЗШ относятся:
1) длительное сработанное состояние реле контроля исправности токовых цепей КА7. Поскольку реле может работать при внешних КЗ из-за повышенных токов небаланса, выдержка времени реле КТ1 по этому условию обычно принимается 8—9 с, что больше времени последних ступеней защит, отходящих от подстанции присоединений;
2) длительное обесточенное состояние реле KL22 и KL25. В реальных условиях в процессе работы ДЗШ цепи обмоток реле KL22 или KL25 (в зависимости от поврежденной системы шин) кратковременно разрываются контактами КТ3.1 или КТ4.1. Длительность обесточения реле KL22 (KL25) определяется выдержкой времени на реле времени КТЗ (КТ4). Чтобы схема контроля исправности цепей ДЗШ не выводила защиту из действия, уставка реле КТ1 должна быть на 1—2 с больше выдержки времени реле КТЗ и КТ4. Обычно это условие является определяющим и уставка реле КТ1 увеличивается до 15—20 с. Более длительное замкнутое состояние размыкающих контактов KL22 и KL25 может быть вызвано обрывом обмотки реле, нарушением цепи размыкающих контактов КТЗ Л, КТ4.1 и т. д При наложении режима неисправного состояния реле на повреждение той же системы шин возможно излишнее срабатывание реле запрета АПВ KL27—KL29 (для первой СШ) через контакты KL21.3, KL19.2, KL22.5. Возможно также при КЗ на шинах срабатывание указательного реле КПЗ, что в определенных условиях может дезинформировать оперативный персонал.
При длительном ненормальном положении одного из реле КА7, KL22, KL25 после замыкания упорного контакта реле времени К.Т1 срабатывает реле KL36 и контактами KL36.2 и KL36-3 выводит защиту из действия. Наличие двух параллельно включенных размыкающих контактов реле KL36 в этой цепи обеспечивает определенное повышение надежности этой цепи в нормальном режиме схемы. Одновременно своим контактом KL36.1 реле КОб шунтирует контакт реле времени КТ1 и обеспечивает невозврат реле и выведенное состояние ДЗШ До вмешательства оперативного персонала. При этом также отпадает реле KL1 и сигнализирует о снятии с защиты оперативного тока.
После срабатывания устройства контроля и автоматического вывода ДЗШ из работы снятие всех оперативных накладок не требуется, достаточно ограничиться снятием накладки SX1 (см. рис. 13). При этом сохраняется возможность работы УРОВ на выходные реле ДЗШ.
Оперативный ток ДЗШ подводится через автоматический выключатель SF. При отключении ДЗШ и снятии рабочих крышек испытательных блоков SG1 и SG2 в токовых цепях избирателей I и II одновременно снимается с панели и оперативный ток. Наличие в схеме реле KL1 обеспечивает сигнал о снятии с панели оперативного тока при отключении или снятии крышек SG1 и SG2.
