Способ защиты распределительной сети

Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 28,07.75 (21) 2164377/24-07 с присоединением заявкиосударственныи комитеавета Министров СССРпо делам нзаоретеннйн открытий 23) Приоритет43) Опубликова(45) Дата опубликования описания 17.11.77 72) Автор изобретения 1 О. М. Марулин Ульяновский политехнический институт(54) СПОСОБ ЗАЩИТЪ РАСПРЕ дистанционного я защиты рас- ЗО Изобретение относится к области релейной защиты электрических сетей и может быть использовано преимущественно при выполнении защит распределительных сетей 6 - 20 кВ.Для защиты от коротких замыканий в рас пределительных сетях как правило используют токовый или дистанционный способ. При этом в месте установки защиты измеряют токи и напряжения защищаемой сети и, если измеренные величины отклоняются от заранее за данных, защите разрешают отключение сети с заданной выдержкой времени 1. Выдержки времени настраивают так, что время отключения повреждения данной защитой становится тем больше, чем дальше от места установки 15 этой защиты произошло повреждение в сети. Конкретно выдержки времени токовой (дистанционной) защиты питающей линии 6 - 20 кВ выбирают большими выдержек времени защит подключенных к этой линии трансфор маторов 6 - 20/0,4 кВ.Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ защиты распределительной сети 6 - 20 кВ путем измерения токов и напрязкений сети и отключения 25 сети с заранее заданной выдержкой времени при отклонении измеренных величин от заранее заданного уровня 2.Недостатком токового испособов при применении их дл пределительных сетей 6 - 20 кВ является невозможность одновременного выполнения требований селективности и чувствительности при удовлетворительной быстроте действия. Это обусловлено спецификой построения распределительных сетей, для которых характерны применение на линиях 6 - 20 кВ сталеалюминиевых и стальных проводов малых сечений, значительная протяженность воздушных линий, рассредоточенное по длине линии подключение трансформаторов б - 20,0,4 кВ, Токи короткого замыкания при повреждении в конце линии 6 - 20 кВ могут быть меньше, чем токи, измеряемые в месте установки защиты при перекрытиях на стороне 0,4 кВ трансформаторов 6 - 20/0,4 кВ, подключенных к головному участку линии, т. е. по величине тока повреждения (по соотношению токов и напряжений в месте установки защиты) невоз)можно определить, где произошло повреждение - на линии 6 - 20 кВ непосредственно или на стороне 0,4 кВ подключенного к ней трансформатора. Поэтому селективность защиты, установленной на головном выключателе линии, с защитами трансформаторов 6 - 20/0,4 кВ обеспечивают введением выдержки времени на токовой (дистанционной) защите линии. В результате этого короткие замыкания на линиях б - 20 кВ отключаются с замедлением, что приводит к увеличению объема разрушений в3месте повреждения и снижению успешности автоматического повторного включения и надежности сети в целом. Предлагаемый способ позволяет повысить 60 65 Указанные соотношения параметров электрических дуг при повреждениях на напряжении до 1000 В или выше при длительном горении дуги могут нарушиться. Например, при расхождении проводов воздушной линии быстродействие и селективность защиты распределительных сетей 6 - 20 кВ и исключитьвлияние параметров электрической дуги. Дляэтого из измеренных токов дополнительно выделяют высшие гармонические составляющие 10и при величине гармоник, меньшей заданной,разрешают отключение сети с ускорением повремени.Основной причиной наличия высших гармоник в токах нормального режима распределительной сети 6 - 20 кВ является насыщениемагнитных систем трансформаторов 6 - 20//0,4 кВ. Сети 6 - 20 кВ работают с изолированной нейтралью, поэтому уровень гармониктоков в нормальном режиме сети незначителен, так как третьи и кратные трем гармоники в токе холостого хода трансформаторов отсутствуют. При коротких замыканиях в сетипоявляется еще один источник высших гармоник - электрическая дуга в месте поврсждення. Генерируемые дугой гармоники тока распространяются по сети и в силу соотношениясопротивлений ее элементов практически полностью замыкаются через источник питания.Практически все междуфазные повреждения 30на стороне 0,4 кВ трансформаторов сопровогкдаются электрической дугой (пробой изоляции кабеля, перекрытие ошиновки низковольтного щита подстанции). Междуфазныеповреждения в сети 6 - 20 кВ могут возникать 35как чисто металлические короткие замыкания(схлестывание проводов воздушной линии)или связаны с появлением дуги небольшойдлины (пробой изоляции кабеля, пробой штыревых изоляторов на линии), При этом как 40для стороны 0,4 кВ, так и для сети 6 - 20 кВнапряжения, возникающие на электрическихдугах, сравнимы между собой. Величина генерируемых дугой гармоник тока при равныхэквивалентных сопротивлениях схемы короткого замыкания зависит от отношения напряжения на дуге к напряжению установки, накоторой произошло повреждение. В силу этого при повреждении на напряжении 0,4 кВ величина генерируемых дугой гармоник тока на 501 - 2 порядка выше, чем при повреждении налинии 6 - 20 кВ, и в 6 - 8 раз выше уровнягармоник нормального режима сети, т. е. дугуповреждения на напряжении 6 - 20 кВ практически можно не учитывать как источник гармоник. Различие уровней высших гармоник втоке сети при повреждениях на напряжениидо 1000 В и выше используется для достижения цели изобретения,46 - 20 кВ после схлестывания напряжение на дуге возрастает. Поэтому для исключения влияния изменений параметров электрической дуги в процессе повреждения сравнение величины высших гармоник с заданной производят в момент возникновения повреждения,На чертеже дана структурная схема токовой защиты, поясняющая описываемый способ.К трансформатору 1 тока линии 6 - 20 кВ подключают реле 2 тока, уставку которого настраивают по условию обеспечения необходимой чувствительности к повреждению в пределах защищаемой сети на высоком напряжении, а также фильтр 3 высших гармоник. К фильтру 3 подключают блокирующее реле 4, выполняющее функцию логического элемента НЕ: при величине высших гармоник на входе, превышающей уставку реле 4, сигнал на выходе этого реле соответствует логическому нулю; при величине гармоник, меньшей заданнои, сигнал на выходе реле 4 соответствует логической единице. Уставку реле 4 отстраивают от уровня гармоник в сети при нормальном режиме. Посредством элементов 4 НЕ и 5 ИЛИ обеспечивают появление сигнала на выходе элемента 6 И и действие защиты на отключение через выходной элемент 7 ИЛИ без выдержки времени только в случае, если в момент срабатывания реле 2 тока на выходе элемента 4 существует сигнал единица (уровень гармоник меньше заданного; соответствует повреждению на стороне высокого напряжения), Посредством обратной связи элементов 6 И и 5 ИЛИ обеспечивают независимость поведения защиты при изменении уровня гармоник тока в процессе короткого замыкания из-за изменений параметров дуги повреждения (фиксация начального замера блокирующего органа). Временную задержку элемента 8 согласовывают с защитами сетевых трансформаторов.Применение предлагаемого способа позволяет повысить быстродействие и селективность защит и надежность электроснабжения в распределительных сетях.Формула изобретения1. Способ защиты распределительной сети 6 - 20 кВ путем измерения токов и напряжений сети и отключения сети с заранее заданной выдержкой времени при отклонении измеренных величин от заранее заданного уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и селективности, из измеренных токов дополнительно выделяют высшие гармоники и при величине гармоник, меньшей заданной, разрешают отключение сети с ускорением по времени.2. Способ по и. 1, отл ич а ю щийся тем, что, с целью исключения влияния параметров электрической дуги, сравнение величины высших гармоник с заданной производят в момент возникновения повреждений.Корректор О. Тюрина Редактор А. Пейсоченко Заказ 2925/12 Изд.913 Тираж 917 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр, Сапунова, 2 о Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Федосеев А. М. Основы релейной защиты,М. - Л., ГЭИ, 1961, с. 291.2. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Л., Энергия, 1972, с. 60.