Резервування відключення коротких замикань в електричних мережах
Глава 2. Резервування відключення коротких замикань (К.З) в електричних мережах. [3]
2.1. Способи резервування і їх призначення.
Усунення КЗ в електричних мережах здійснюється відключенням високовольтного вимикача (вимикачів) шляхом впливу на нього пристрої релейного захисту. Тому КЗ може бути не усунуто в двох випадках: при відмові релейного захисту та при відмові вимикача. Відповідно до ПУЕ на кожному елементі мережі встановлюється два захисти - основна і резервна, кожна з яких впливає на відключення вимикача, що захищається. Резервна захист відключає вимикач в разі відмови спрацювання або непрацездатності основної. Такий спосіб резервування називається бліжнімрезервірованіем захисту.
У разі відмови вимикача КЗ може бути відключено суміжних вимикачем, що знаходиться в цьому ж розподільчому пристрої (РУ). Для виконання цього завдання в РУ 110 кВ і вище ПУЕ передбачає спеціальний пристрій, який називається пристроєм резервування відмови вимикача (ПРВВ). Разом з ближнім резервуванням захистів ПРВВ утворюють систему ближнього резервування.
ПУЕ передбачає ще й далеке резервування. при якому в разі відмови спрацювання (або непрацездатності) захисту або відмови вимикача пошкодженого елемента КЗ ліквідується властивістю захистів елементів суміжних з пошкодженим шляхом відключення вимикачів цих елементів. Дальнє резервування можна поділити на два види - місцеве і віддалене. У першому випадку КЗ ліквідується дією захистів і вимикачів, встановлених на тій же підстанції, на якій відбулася відмова спрацювання захисту або відмову вимикача. У другому випадку резервна захист і вимикачі знаходяться на інших підстанціях. Місцеве резервування в порівнянні з віддаленим в більшості випадків має більшу чутливість, але не дозволяє усунути КЗ в разі відмови джерела постійного оперативного струму (якщо він єдиний).
Малюнок 17. Приклад ділянки мережі
Сукупність захистів, призначених для далекого резервування при КЗ на суміжному елементі, становить систему далекого резервування. Реалізацію різних способів резервування можна розглянути на прикладі схеми ділянки мережі на рис.17. КЗ в точці К1 має відключатися вимикачами Q6 і Q11, на які діють захисту 4 і 9. При відмові основного захисту 4 / вимикач Q6 відключається резервної захистом 4 // (ближнє резервування захисту). При відмові вимикача Q6 і наявності в ОРУ 220 підстанції В ПРВВ КЗ усувається шляхом відключення вимикачів Q3, Q7, Q9. У разі відмови ПРВВ в даному РУ КЗ усунеться системою далекого резервування - відключенням вимикачів Q1.Q2. Q10 (віддалене далеке резервування) і Q7. Q8 (місцеве далеке резервування). Дальнє резервування - більш простий і дешевий спосіб резервування. Він не вимагає додаткових пристроїв (резервного захисту і ПРВВ), але він має принципові недоліки: великий обсяг відключень, більший час відключення і труднощі із забезпеченням чутливості. Таким чином кожен факт спрацьовування системи далекого резервування можна розглядати як додатково завдані збитки системі в порівнянні з умовою, коли КЗ усунуто за допомогою пристроїв ближнього резервування. Цей факт визначає основний напрямок розвитку релейного захисту - вдосконалення та впровадження пристроїв ближнього резервування, зменшення тим самим потреби в спрацьовуванні пристроїв далекого резервування. У перспективі роль останнього повинна прагнути до нуля. У цьому виданні ПУЕ вже зараз допускає в ряді випадків не мати повного далекого резервування при наявності ближнього резервування, якщо це пов'язано зі значним ускладненням захисту або технічно неможливо. До таких випадків відносяться КЗ за трансформаторами, на реактірованних лініях, в кінці довгого суміжної ділянки ліній 6 ÷ 35 кВ. Допустимо також не враховувати рідкісні режими роботи.
2.2. Способи ближнього резервування захистів.
Всі можливі способи ближнього резервування захистів в залежності від ефективності можна розділити [3] на найбільш повне, повноцінне і умовно-ближнє резервування.
Найбільш повним ближнім резервуванням захистів називають таке виконання двох окремих захистів елемента, при якому відмова спрацювання одного із захистів не призводить до додаткових втрат в порівнянні з випадком нормального функціонування обох захистів, а одночасна відмова їх малоймовірний. Під додатковими втратами розуміється збільшення часу усунення КЗ або додаткові (неселективні) відключення в мережі. При такому способі ближнього резервування передбачається наявність двох основних швидкодіючих захистів, дублювання їх ланцюгів струму і напруги, каналів зв'язку, джерел живлення. Використовуються різні трансформатори струму, трансформатори напруги, акумуляторні батареї, окремі електромагніти відключення вимикачів. Вважається за доцільне виконання захистів на різних принципах.
До останнього часу цей спосіб ближнього резервування знаходив застосування за кордоном на ВЛ надвисокої напруги. В даний час він визнаний доцільним і для наших мереж напруги 500 кВ і вище. Вимикачі нашими вітчизняними заводами зараз випускаються з дубльованими електромагнітами відключення. Такий спосіб резервування при наявності ПРВВ дозволяє розглядати питання про відмову від далекого резервування або хоча б про істотне зниження вимог до нього.
Повноцінним ближнім резервуванням вважається таке виконання двох окремих захистів, при якому в разі відмови однієї з них забезпечується селективна відключення пошкодженого елементу, за винятком випадків повної відмови постійного струму на об'єкті (працює далеке резервування) і відмови електромагніту відключення вимикача (працюють ПРВВ). При цьому збіги відмов двох захистів малоймовірно. Щоб виключити супутні відмови двох захистів, необхідно як і при найбільш повному резервування виконувати захисту на різних принципах. Наприклад, в якості основної застосувати високочастотну захист з включенням вимірювальних органів на струми і напруги зворотної послідовності, а в якості резервної ступінчасті захисту - дистанційну від міжфазних КЗ і струмовий спрямовану нульової послідовності від замикань на землю. Кожна з захистів включається на окремі сердечники ТТ, ланцюги постійного струму основної та резервної захисту включаються через окремі автоматичні вимикачі. Ланцюги відключення повинні діяти через різні вихідні реле і, якщо є така можливість, діяти на різні електромагніти відключення. Однак в більшості випадків поки у вимикача є один електромагніт відключення, існує одне джерело оперативного постійного струму, а ланцюга напруги харчуються від загального трансформатора напруги. Даний спосіб резервування у нас в країні в попередні роки знаходив широке застосування на лініях 330 ÷ 500 кВ. В даний час вважається доцільним використовувати його при виконанні всіх захистів ліній напругою 110 ÷ 220 кВ.