Описан способ запрета автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.
Ключевые слова:головной выключатель, силовой трансформатор, датчик тока короткого замыкания, датчик напряжения, генератор зондирующих импульсов, приемник зондирующих импульсов, регистрирующее устройство.
Describes a method for controlling the type of short circuit in the line supplying the transformer substation, designed block diagram and described her work with the image of the output signals.
Keywords:head switch, power transformer, sensor short-circuit current, voltage sensor, the generator probe pulses, the receiver probe pulses, the recording device.
Автоматическое повторное включение (АПВ) линий, питающих трансформаторные подстанции, направлено на повышение надежности электроснабжения потребителей. Это целесообразно в тех случаях, когда повреждение линии, например короткое замыкание (КЗ), неустойчивое и может самоустраниться. Но повреждения бывают и устойчивыми, и в этих случаях АПВ линий не повышает надежность электроснабжения, а наоборот может приводить к худшим последствиям. Это переход двухфазных КЗ в трехфазные, выход из строя оборудования, сокращение сроков его эксплуатации, более частые ревизии и т. п. Поэтому перед АПВ важно распознать КЗ самоустранилось или не самоустранилось и, если оно не самоустранилось, то ввести запрет на АПВ. С целью исключения негативных последствий, связанных с повторным включением линий при коротких замыканиях в них, разработан способ [1].
Согласно этому способу с момента исчезновения одного или всех линейных напряжений и отсутствии тока КЗ на вводе трансформатора начинают отсчет суммарного времени, равного времени выдержки срабатывания зашиты и времени выдержки автоматического повторного включения ГВ. В конце отсчета суммарного времени во все провода этой линии посылают зондирующие импульсы, измеряют время, за которое они дойдут до точек отражения, вычисляют расстояния до этих точек и сравнивают их между собой и с расстоянием до места установки ГВ. И, если два вычисленных расстояния равны друг другу и меньше, чем третье, которое равно расстоянию до ГВ, то делают вывод об устойчивом двухфазном КЗ, а если все вычисленные расстояния равны друг другу и меньше, чем расстояние до ГВ, то делают вывод об устойчивом трехфазном КЗ и подают сигнал на запрет автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию.
Для осуществления такого вида контроля разработана структурная схема (рис.1). Она состоит из датчика тока короткого замыкания (ДТКЗ) 7, элемента НЕ 8, датчика напряжения (ДН) 9, элементов: НЕ 10, ЗАПРЕТ 11, ПАМЯТЬ 12 и 13, ЗАДЕРЖКА 14, ОДНОВИБРАТОР 15, И 16, блок обработки информации (БОИ) 17, генератор зондирующих импульсов (ГЗИ) 18, приемника зондирующих импульсов (ПЗИ) 19, регистрирующего устройства (РУ) 20.
Рис.1. Упрощенная однолинейная схема подстанции и структурная схема контроля: Q1 и Q2 — головной и вводный выключатели; Т — силовой трансформатор; W1 и W2 — линии, отходящие от шин подстанции; К — точка короткого замыкания
Схема работает следующим образом.
В нормальном режиме работы сети выключатели 1 и 4 включены, на выходе ДТКЗ 7 сигнала нет (рис.2, диагр. 21), поэтому на выходе элемента НЕ 8 есть сигнал (рис.2, диагр. 22) и он поступит на первый вход элемента И 16. Однако И 16 не сработает, так как есть сигнал на выходе ДН 9 (рис.2, диагр. 23) и нет сигнала на выходе элемента НЕ 10 (рис.2, диагр. 24), поэтому схема находится в режиме контроля.
Рис.2. Диаграмма выходных сигналов элементов структурной схемы контроля: t1 — момент времени исчезновения напряжения на трансформаторе Т; t2 — момент времени посыла в линию зондирующих импульсов; t3 — момент времени получения информации о состоянии головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию
При устойчивом двух- или трехфазном КЗ в точке 2 с выхода ДН 9 исчезнет сигнал (рис.2, диагр. 23, момент времени t1). При этом появится сигнал на выходе элемента НЕ 10 (рис.2, диагр. 24). Этот сигнал поступит в БОИ 17 и задержится в нем до момента времени t2, когда в линию надо послать зондирующие импульсы, а также на вход элемента ЗАПРЕТ 11 (рис.2, диагр. 25), а с его выхода на вход элемента ПАМЯТЬ 13, где запомнится (рис.2, диагр. 27), и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 14. С выхода этого элемента сигнал появится через суммарное время, равное времени выдержки срабатывания защиты плюс время выдержки АПВ ГВ 1. До истечения суммарного времени (момент времени t3) в момент времени t2 с третьего выхода БОИ 17 пойдет сигнал (рис.2, диагр. 31) в ГЗИ 18 и с выхода ГЗИ 18 в провода линии, питающей трансформаторную подстанцию, пойдут зондирующие импульсы (рис.2, диагр. 32), которые, дойдя до точек отражения, вернутся обратно и поступят в ПЗИ 19, а с его выхода (рис.2, диагр. ЗЗг) поступят в БОИ Г7: Этот элемент определит время прохождения импульсов до точек отражения, вычислит расстояние до точек отражения и сравнит их между собой и с расстоянием до Q1. По истечении суммарного времени на выходе элемента ЗАДЕРЖКА 14 появится сигнал, которой поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 15 (рис.2, диагр. 29). Он произведет одно колебание (рис.2, диагр. 29) и своим сигналом «сбросит» память с элемента 13 (рис.2, диагр. 27), поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 12, запомнится им (рис.2, диагр. 26) и, поступив на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 11, предотвратит повторное появление сигнала с элемента НЕ 10 (рис.2, диагр. 25). Одновременно с этим сигнал поступит на второй вход элемента И 16. Он сработает (рис.2, диагр. 30), так как на его первом входе будет сигнал с элемента НЕ 8 (рис.2, диагр. 22), и его сигнал поступит в БОИ 17. К этому моменту времени БОИ 17 сравнит вычисленные расстояния с расстоянием до ГВ 1 и, если два вычисленных расстояния равны друг другу и меньше третьего, которое равно расстоянию до Q 1, то с его первого выхода з РУ 20 пойдет сигнал (рис.2, диагр. 31), который обеспечит появление там информации (рис.2, диагр. 34) о том, что в линии устойчивое двухфазное КЗ. А если все вычисленные расстояния будут равны друг другу и меньше, чем расстояние до ГВ 1, то со второго выхода БОИ 17 в РУ 20 пойдет сигнал, который обеспечит появление в нем информации об устойчивом трехфазном КЗ (рис.2, диагр. 34), а также этот сигнал пойдет на ГВ 1 и предотвратит повторное включение ГВ 1 на устойчивое трехфазное КЗ.
Таким образом, используя структурную схему можно контролировать устойчивое КЗ и осуществлять запрет АПВ ГВ линии, питающей трансформаторную подстанцию, как при двухфазных, так и при трехфазных КЗ. Это предотвратит неоправданное включение линии электропередачи и исключит негативные последствия, связанные с этим.
Литература:
1. Патент № 2536810 С1. Способ запрета автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию с определением вида короткого замыкания / Суров Л. Д., 2014.
