Описан способконтроля отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.
Ключевые слова:силовой трансформатор, автоматическое включение резерва, головной выключатель, короткое замыкание, датчик тока короткого замыкания, регистрирующее устройство.
Describes a method of control failure disable automatic transfer switch in the ring line, a block diagram is developed and described her work with the image of the output signals.
Keywords:power transformer, automatic source, head switch, sensor short circuit current.
Двухтрансформаторные подстанции с высоким напряжением 35–110 кВ и двухстороннем питанием, в сельском электроснабжении составляют примерно 70 %. Большая протяженность и разветвленность распределительных сетей напряжением 10 кВ, в отдельных случаях при строительстве сетей, позволяет применять сетевое резервирование. При этом разные линии одной двухтрансформаторной подстанции питаются от разных шин и соединяются сетевым пунктом (СП) автоматического включения резерва (АВР), выключатель которого в нормальном режиме работы сети отключен (рис.1). Такое резервирование позволяет в автоматическом режиме при повреждениях отдельного участков секционированных линий подключить неповрежденный участок линии к резервному источнику питания (другому трансформатору этой подстанции). Признаком для включения выключателя СП является исчезновение напряжения со стороны основного источника питания (для АВР одностороннего действия). С целью предотвращения неоправданного включения выключателя СП на короткое замыкание (КЗ) когда они происходят на смежном участке линии, например в точке К4 (рис.1), пункты оборудуются устройствами запрета. Однако, по причине разных обстоятельств, запрет может отказать и тогда произойдет включение выключателя СП на КЗ. При этом сработает его защита и он отключится. Информация о двух бросках тока КЗ произошедших в сети может быть зарегистрирована на подстанции, однако информация о состоянии выключателей Q3 и Q5 остается неизвестной. С целью получения информации об отключении выключателя Q3, отказе запрета, включении на КЗ выключателя Q5 и последующем его отключении разработан способ [2].
Согласно этому способу с момента появления первого броска тока короткого КЗ на шинах трансформатора основного источника питания начинают отсчет времени, равный времени выдержки срабатывания защиты секционирующего выключателя (СВ) линии, питающейся от трансформатора основного источника питания. При этом контролируют момент отключения первого броска тока КЗ и, если в момент окончания отсчитываемого времени ток КЗ отключится, то делают вывод об отключении СВ. С момента отключения первого броска тока КЗ начинают отсчет времени, равный времени выдержки включения выключателя сетевого пункта АВР плюс времени выдержки срабатывания защиты с ускорением этого выключателя. И, если в момент окончания времени выдержки включения выключателя СП АВР появляется второй бросок тока КЗ на шинах трансформатора резервного источника питания, а в момент окончания времени выдержки срабатывания защиты с ускорением ток КЗ отключается, то делают вывод о включении выключателя сетевого пункта АВР на КЗ по причине отказа запрета АВР и его последующем отключении.
Суть способа поясняется рисунками, где:
на рис.1 — представлена структурная схема, содержащая элементы для реализации способа;
на рис.2 — диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на рис.1 при КЗ в точке 4.
Рис.1. Упрощенная однолинейная схема двухтрансформаторной подстанции и структурная схема способа
Схема (см. рис.1) содержит: силовой трансформатор 1 основного источника питания, головной выключатель (ГВ) 2 линии основного источника питания, СВ 3 линии основного источника питания, точку КЗ 4, выключатель 5 сетевого пункта АВР с устройством запрета АВР на КЗ, СВ 6 линии резервного источника питания, ГВ 7 линии резервного источника питания, выключатель 8 шинного АВР, силовой трансформатор 9 резервного источника питания, датчик тока короткого замыкания (ДТКЗ) 10, элемент ПАМЯТЬ 11, элемент НЕ 12, элемент ЗАДЕРЖКА 13, элемент ОДНОВИБРАТОР 14, элемент И 15, элемент ПАМЯТЬ 16, элемент ЗАДЕРЖКА 17, элемент ОДНОВИБРАТОР 18. элемент И 19, ДТКЗ 20, элемент ПАМЯТЬ 21, элемент ЗАДЕРЖКА 22, элемент НЕ 23, элемент ОДНОВИБРАТОР 24, элемент И 25, регистрирующее устройство (РУ) 26.
Рис.2. Диаграммы выходных сигналов элементов структурной схемы: t1 — момент времени возникновения КЗ, t2 — момент времени отключения тока КЗ, t3 — момент времени включения выключателя 5 сетевого пункта АВР, t4 — момент времени отключения выключателя 5 сетевого пункта АВР с ускорением
Способ осуществляется следующим образом.
В нормальном режиме работы линии кольцевой сети выключатели 2, 3, 6 и 7 включены, а выключатели 5 и 8 отключены, короткого замыкания в точке 4 нет, поэтому на выходе ДТКЗ 10 сигнала нет и схема находится в режиме контроля.
При устойчивом КЗ в точке 4 (см. рис.1) на выходе ДТКЗ 10 появится сигнал (рис.2, диагр. 27, момент времени t1). Он поступит на вход элемента НЕ 12. при этом существовавший до этого его выходной сигнал исчезнет (рис.2, диагр. 29). Параллельно с этим выходной сигнал ДТКЗ 10 поступит на вход элемента. ПАМЯТЬ 11, он запомниться им (рис.2, диагр. 28) и поступит на вход, элемента ЗАДЕРЖКА 13 с выхода которого он появится через время, равное времени выдержки срабатывания защиты СВ 3 (рис.2, диагр. 30, момент времени t2). По истечении этого времени сигнал поступит на элемент ОДНОВИБРАТОР 14, он совершит одно колебание и своим сигналом (рис.2, диагр. 31) «сбросит» память с элемента 11 и поступит на первый вход элемента И 15. В этот момент времени (t2. см. рис.2) СВ 3 под действием своей защиты отключится и отключит первый бросок тока КЗ, поэтому с выхода ДТКЗ 10 сигнал исчезнет (рис.2, диагр. 27). При этом на выходе элемента НЕ 12 вновь появится сигнал (рис.2, диагр. 29), который поступит на второй вход элемента И 15. Наличие двух входных сигналов на И 15 приведет к появлению его выходного сигнала (рис.2, диагр. 32). Этот сигнал поступит в РУ 26 и обеспечит появление в нем информации о том, что СВ 3 отключился (рис.2. диагр. 43). А также он поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 16, где запомнится (рис.2, диагр. 33) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 17. С выхода этого элемента сигнал появится через время, равное времени выдержки включения выключателя 5 сетевого пункта АВР (рис.2. диагр. 34, момент времени t3) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 18. Он совершит одно колебание и своим сигналом (рис.2. диагр. 35) «сбросит» память с элемента 16 и поступит на второй вход элемента И 19. В этот момент времени (рис.2, момент времени t3) произойдет включение выключателя 5 сетевого пункта АВР по причине отказа запрета, вызванного какой-либо неисправностью, поэтому на выходе ДТКЗ 20 появится сигнал (рис.2, диагр. 37), который поступит на первый вход элемента И 19 и на его выходе появится свой сигнал (рис.2, диагр. 36). Этот сигнал поступит в РУ 26 и там появится информация о включении выключателя 5 сетевого пункта АВР на КЗ по причине отказа запрета, а также сигнал поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 21, где запомнится (рис.2, диагр. 38), с выхода этого элемента сигнал поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 22 и задержится в нем на время, равное времени выдержки срабатывания защиты с ускорением выключателя 5 сетевого пункта АВР (рис.2, диагр. 39). Выйдя из последнего элемента сигнал поступит в элемент ОДНОВИБРАТОР 24, он совершит одно колебание (рис.2, диагр. 41) и своим сигналом «сбросит» память с элемента 21 и поступит на первый вход элемента И 25. В этот момент времени (рис.2. момент времени t4) выключатель 5 сетевого пункта АВР отключится с ускорением, при этом ток КЗ исчезнет и на выходе элемента НЕ 23 вновь появится сигнал (рис.2, диагр. 40), исчезнувший в момент повторного появления тока КЗ. Этот сигнал поступит на второй вход элемента И 25 и на его выходе появится свой сигнал (рис.2. диагр. 42), который поступит в РУ 26 и обеспечит появление в нем информации о том, что выключатель 5 сетевого пункта АВР отключился с ускорением.
Таким образом, при реализации рассмотренной структурной схемы можно своевременно с шин подстанции получать информацию о возникновении устойчивого КЗ на смежном с СП участке линии, отключении секционирующего выключателя, отказе запрета, выключении выключателя СП на КЗ и последующем его отключении. Это позволит обслуживающему персоналу правильно оценить ситуацию и сократить время на устранение КЗ и восстановление электроснабжения, предлагаемый способ позволяет получить информацию об отказе запрета АВР в линии кольцевой сети.
Литература:
1. Основные направления развития распределительных электрических сетей на период до 2015 год. М.; ОАО «РОСЭП», 2004.
2. Патент РФ № 2461945, опубл. 20.09.2012, бюл.№ 26.
