Указатели поврежденных направлений типа УПН.
В настоящее время все большее распространение получает использование ответвлений от распределительных линий напряжением 110—220 кВ. При этом в ряде случаев подстанции подключаются к линии через отделители и разъединители.
Рис. 19. Структурная схема указателя УПН 1
При повреждении на любом участке такой линии (рис. 18) поврежденный участок может быть отключен и питание подстанции восстановлено. Для определения поврежденного участка в подобных случаях могут быть использованы фиксирующие приборы, установленные на подстанциях ПС1 и ПС2, или указатели поврежденного участка, контролирующие со стороны подстанции ПСЗ направление протекания мощности к месту повреждения. Второй вариант более эффективен, так как позволяет определить поврежденный участок значительно скорее.
Рис. 18. Схема питания подстанции бел выключателей со стороны высшего напряжения
В качестве указателей поврежденного участка на таких подстанциях могут быть применены простейшие устройства, использующие для отбора информации о параметрах аварийного режима упрощенные датчики тока и напряжения. В Союзтехэнерго разработан вариант указателя типа УПН-1, определяющего поврежденный участок сети по направлению протекания мощности при КЗ на землю. В качестве датчика тока в устройстве применен фильтр токов нулевой последовательности, выполненный на магнитных трансформаторах тока типа ТВМ, используемых в комплекте зашиты ТЗК-1 рижского опытного завода «Энергоавтоматика».
В качестве датчика напряжения в устройстве может быть применен обычный измерительный трансформатор напряжения с обмотками, соединенными в разомкнутый треугольник, либо фильтр с емкостным отбором напряжения.
Указатель УПН-1 (рис. 19) содержит датчики тока BI и напряжения BU, реле тока КА, напряжения KV и направления мощности KW, реле времени КТ, элемент памяти /7, логические элементы И, НЕТ и замедленное выходное реле KL. Датчики устанавливаются на конструкции одного из релейных разъединителей (или отделителей), например на конструкции разъединителя QR3 (см. рис. 18) в соответствии с рекомендациями инструкции по эксплуатации устройства ТЗК-1
Реле KV питается от датчика фазного напряжения линии или от трансформатора собственных нужд подстанции и в нормальном режиме находится в сработанном состоянии.
При КЗ на контролируемом участке, например на участке / (см. рис. 18) срабатывают реле КА и КW и через элемент И воздействуют на реле КТ. Последнее срабатывает с заданной выдержкой времени и подает сигнал на элемент памяти /7. запоминающий информацию в течение заданного времени.
Повреждения на участках / и // линии сопровождаются отключением подстанции ПСЗ. При этом реле КА и КV возвращаются в исходное положение и через элемент НЕТ вместе с элементом П воздействуют через элемент И на выходное реле KL. Последнее срабатывает, указывая поврежденный участок. Информация о поврежденном участке позволяет персоналу подстанции быстро отключить участок / и восстановить питание подстанции по участку //. Контакты выходного реле указателя могут быть использованы в схеме подстанционной автоматики для автоматического отключения отделителя поврежденного участка в бестоковую паузу, следующую за первым циклом АПБ.
Контроль наличия напряжения на линии с помощью реле К V позволяет выполнить устройства селективными — действующими при повреждениях только на участках питающей линии / и //. При повреждениях на соседних линиях выходное реле устройства не срабатывает из-за отсутствия разрешающего сигнала от реле KV. В указателе может быть использован орган направления мощности, реагирующий на междуфазные повреждения. При этом в качестве датчика тока в указателе может быть использован упрощенный фильтр токов обратной последовательности.
Рассмотренный принцип выполнения направленного указателя поврежденного участка положен в основу устройства типа УПН-1. Этот указатель предназначен для определения поврежденного участка линий 110—220 кВ, питающих подстанцию без выключателей со стороны высшего напряжения. Указатель разработан с использованием элементов комплексного устройства защиты типа ТЗК.-1-
В качестве датчика тока в указателе используется фильтр токов нулевой последовательности с применением магнитных трансформаторов Т1 — ТЗ (рис. 20) типа ТВМ. Трансформаторы ТВМ позволяют устанавливать их на типовых конструкциях отделителей и разъединителей. Для настройки фильтра используется корректор в виде резисторов R4 — R6.
В качестве датчика напряжения в схеме можно применить фильтр напряжения нулевой последовательности с использованием измерительных конденсаторных вводов (С/ — СЗ), предназначенных для подключения приспособления для измерения напряжения ПИН. Отбор напряжения от фаз А, В и С линии производится через емкости С4 — С6 основной изоляции вводов. Для настройки фильтра используются резисторы R4 — R6.
Релейная часть устройства содержит реле тока КА, реле контроля напряжения KV, два реле направления мощности 1КW и 2KW, два реле времени 1К.Т и 2KJ и два замедленных выходных реле 1KL и 2KL. Эта часть схемы работает в соответствии с логической схемой, представленной на рис. 19. Имеются два комплекта аппаратуры, действующей при повреждении на любом (/ или II) участке линии.
Рис. 20. Принципиальная схема указателя УПН-1
Основные технические данные указателя типа УПН-1.
Указатели предназначены для определения поврежденного участка линий 110—220 кВ, питающих подстанции без выключателей со стороны высшего напряжения.
Ток срабатывания устанавливается в пределах 100—1000 А при использовании в установках 110 кВ и 200—2000 А — в установках 220 кВ. Правильная работа обеспечивается, если напряжение нулевой последовательности составляет более 0,05 значения номинального напряжения установки.
Рабочий диапазон температур от —40 до +40° С.
На ВЛ 110—750 кВ мог,ут быть эффективно использованы простые топографические указатели направлений к месту повреждения, основанные на контроле протекания составляющих тока повреждения на участках троса. Союзтехэнерго совместно с МИИСП разработаны принципы выполнения новых указателей направления к месту повреждения на линиях с тросом типов УПН-2 и УПН-3 с автоматическим возвратом [13].
Указатель типа УПН-2 (рис. 21, а) предназначен для установки на ВЛ через участки протяженностью 10—15 пролетов. Он содержит преобразователи тока 1ПТ — ЗПТ, фазосравнивающие элементы 1ФС и 2ФС, элементы фиксации 1ЭФ и 2ЭФ, элементы индикации 1ЭИ и 2ЭИ и элемент возврата ЭВ. На рисунке показана установка указателя на анкерной опоре, где трос Т крепится к опоре через изоляторы И, а заземляется перемычками. Буквами А. В и С обозначены фазные провода линии.
При КЗ на участке линии со стороны преобразователя 1ПТ составляющая тока повреждений в опоре /0 совпадает по направлению с составляющей тока повреждения /" в ближнем к месту повреждения участке троса. При этом к фазосравнивающему элементу 2ФС от преобразователей 1ПТ и 2ПТ подводятся сигналы, совпадающие по направлению с учетом полярности преобразователей. На выходе фазосравнивающего элемента появляется сигнал, вызывающий срабатывание элемента фиксации 2ЭФ с элементом индикации 2ЭИ, указывающим направление к месту повреждения ВЛ.
Рис. 21. Структурные схемы указателей направления к месту повреждения ВЛ с тросов:
а УПН-2; 6 - УПН-3
При повторных КЗ и изменении направлений контролируемых токов (совпадении по направлению составляющих /и и /{) элемент фиксации 2ЭФ возвращается в исходное положение, а элемент фиксации 1ЭФ фиксирует новое направление к месту повреждения.
Фазосравнивающие элементы могут быть выполнены с использованием опорных диодов, а в качестве элементов фиксации могут быть использованы двухпозиционные реле. В качестве элемента индикации могут быть использованы стационарные индикаторы (например, звуковые) либо переносные, контролирующие состояние элемента фиксации по положению выходного контакта последнего.
УПН-3
Указатель типа УПН-3 (рис. 21, б) предназначен для определения направления к месту повреждений на линии электропередачи с ответвлениями. Указатели устанавливаются на линии в точках ответвлений. Указатели содержат преобразователи тока 1ПТ — ЗПТ, включенные в цепи участков троса Т, фазосравнивающие элементы фиксации 1ЭФ — 2ЭФ, элементы индикации 1ЭИ — 2ЭИ и элемент возврата ЭВ. Буквами А, В и С обозначены фазные провода линии.
При КЗ на участке линии, контролируемом преобразователем 2ПТ или ЗПТ, срабатывает соответственно элемент фиксации 1ЭФ или 2ЭФ. При повреждении участка линии до ответвления срабатывают элементы фиксации 1ЭФ и 2ЭФ.
Результаты испытаний показывают, что составляющие тока замыкания на реальных ВЛ снижаются до 5 А в опоре и 20— 30 А в тросе практически через 15—30 пролетов от места замыкания. Для эффективного применения указатели типа УПН-2 должны реагировать на значения тока соответственно 25 А в тросе и 5 А в опоре. При этом контролируемые указатели участка линии превышают по протяженности участки, выделяемые дистанционными средствами ОМП, что обеспечивает правильность действия указателей во всех режимах работы линии. Указатели модификации УПН-3, реагирующие на вынужденную составляющую тока в тросе ВЛ, практически могут не иметь ограничений по длине контролируемого ответвления линии.
Указатели направлений к месту повреждения достаточно просты и могут изготавливаться силами энергосистем. Промышленное освоение этих устройств намечается осуществить в 1989 - 1990 гг.
