Устройство для защиты вводов параллельно работающих секций шин, нагруженных синхронными двигателями

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 290677 (21) 2500750/24-0 рисоединением заявки Йо осударствеиныи комите СССР по делам изобретений и открытий3) Приоритет нь Мо 5,0 4.8 О. Бю публикован Дата опубликования описания 30. 0 4. 80(72) Автор изобретения Х. Гильбур 1 Заявител краинский государственный институт по проектировани металлургических заводов 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАИИТЫ ВВОДОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОАБОТАЮЦИХ СЕКЦИ ШИН, НАГРУЖЕННЫХ СИНХРОННЫМИДВИГАТЕЛЯМИ о ледует ружение а так- агист- радит заИзобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам релейной защиты и может быть использовано на крупных подстанциях глубокого ввода кислородных станций, насосных станций и др. объектов с при водными синхронными двигателями.На подстанциях глубокого ввода по схеме двух блоков:линия-трансформатор секция шин в режиме параллельной работы секций шин при коротких замыканиях в питающей сети, сопровождаемых статочным напряжением на секции шин ниже критического значения напряжения (при котором синхронные двигатели вы падают из синхрониэма), именуемых далее опасными короткими замыканиями (к.з.), нарушение устойчивой работы группы синхронных двигателей, подключенных к одной секции сборных шин, и выпадение их из синхронизма могут быть предотвращены при условии отключения поврежденного участка сети быстродействующей защитой поврежденного участка либо быстродействующей защитой ввода секции. При опасном к.з. иэ одной питаю ей линии для отключения ввода секци ин, связанной с поврежденной линией могут быть использованы следующие известные релейные защиты; быстродействующая продольная дифференциальнаяили дифференциально-фазная защита накаждой линии с использованием для связи между полукомплектами защиты в на"чале и конце защищаемой линии кабелялибо высокочастотного канала; быстродействующие защиты на питающей под-станции, действующие на отключениелинии (защита линии, защита шин, заЩита обходного выключателя и др.) спередачей импульса на отключение ввоца соответствующей секции подстанцииглубокого ввода по кабелю либо по высокочастотному каналу.К недостаткам этих защит сотнести большие затраты на соои обслуживание каналов связи,же невысокую надежностьПри мральных схемах, по сравнению сальными, применение таких защитруднено.Быстродействующая направленная поперечная дифференциальная защита параллельных линий для отключения ввода секции при опасных коротких замыканиях, как правило, не может бытьприменена по условию селективности,а также надежности стстройки от однофазных и других коротких замыканий,при которых работа защиты не требуется.Быстродействующая направленная токовая защита и дистанционная защитадля отключения ввода секции при опасных к.з. не могут применяться, таккак н режиме параллельной работы питающих линий со стороны питания этизащиты одновременно отключают вводыобеих секций.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемому устройствуявляется одна иэ равновидностей быстродействующей направленной поперечнойдифференциальной защиты параллельныхлиний, состоящая иэ органа направления мощности с раздельными для каждой линии комплектами реле направления мощности, органа пофаэного сравнения токов н линиях, и, при необходимости, блокировки минимального напряжения для повышения чувствительности защиты.При использовании быстродействующей направленной поперечной дифзащиты р 5параллельнйх линий для отключения ввода одной из двух параллельно работающих секций шин защита может действовать неселективно в режиме раздельнойработы питающих линий со стороны питания при внешних к.з., сопровождаемых снижением напряжения на секциишин, как ниже критического так и выше критического напряжения, котороедля группы синхронных двигателей имеет различное значение при трехфазныхи двухфазных к,э. Причем это значение для одной и той же группы синхронных двигателей при двухфазных к.з. ниже, чем при трехфазных,ЪЦелью изобретения является исклю"чение неселектинных действий защитыпри снижениях напряжения на секциишин выше критических значений, а также исключение одновременного отключения вводов обеих секций при каскадном 45действии защиты.Для этого предлагаемое устройствобыстродействующей дифференциальнойзащиты параллельных линий дополнительно снабжено промежуточным реле и днумя идентичными органами минимальногонапряжения, содержащими по два комплекта реле, катушки которых включенына выходы трансформаторов напряжения,включенных на соответствующие вводысекций шин, в первом из комплектовконтакты реле соединены последовательно для работы только при трехфаэныхк.з, а во втором - контакты реле соединены параллельно, при этом между собой контакты обоих комплектов реле со единены параллельно и включены междувыходами оперативных цепей защиты ивыходными реле защиты каждого ввода,.а обмотка промежуточного реле включена последовательно с двумя парал лельно включенными цепочками замыкающих контактов реле направления мощности этой защиты. Причем каждая цепочка состоит иэ последовательно соединенных контактов реле, катушки которых включены на одноименные фазыразных линий, при этом размыкающийконтакт промежуточного реле включенмежду плюсом источника оперативногонапряжения и оперативными цепями защиты,На фиг. 1 показана схема оперативных цепей защиты; на фиг. 2 - схемасоединения контактов одного органаминимального напряжения.Предлагаемое устройство содержитузел 1 оперативных цепей направленнойпоперечной дифзащиты, которая включает в себя орган 2 направления мощности (с раздельными для каждой линиикомплектами реле) н о.гн 3 пофазногосравнения токов в линиях, идентичныеорганы 4 и 5 минимального напряжения,выходные реле б и 7 защит ввода соответственно 1 и 11 секций шин, промежуточное реле 8, цепочки 9 и 10 контактов реле напряжения мощности органа 2. Каждая цепочка состоит изконтактов реле, включенных на одноименные фазы разных линий.На фиг. 2 показаны контакты днухкомплектов реле одного из органон минимального напряжения 4 или 5. Длякаждого органа контакты 11 одного комплекта реле предназначены для работытолько при трехфазных к.э., контакты12 другого комплекта реле (того жеоргана 4 или 5) предназначены для работы при двухфазных к.з,На фиг. 3 показаны пониэительные трансформаторы 13 и 14, выключатели 15,и 16 вводов соответственно секций 1 и 11 шин, секционный выключатель 17, который может быть соединен с секцией 11 через секционный реактор 18 (либо без реактора 18, как показано пунктиром) и трансформаторы тока 19-22 на вводах секций шин, к которым подключены токовые цепи защиты. Напряжение к реле и органам 4 и 5 минимального напряжения подводится от трансформатора напряжения соответствующей секции.Контакты 11 комплекта реле, органа 4 (или 5) замыкают цепь только при трехфаэных.к,з., сопровождаемых остаточным напряжением на шинах секции ниже критического значения при трехфазных к.э. При двухфазных к.з., сопровождаемых остаточным напряжением на шинах секции ниже критического при двухфазных к.з., цепь замыкается одним иэ контактон 12 того же комплекта реле . Критическое напряжение группы синхронных двигателей при двухфазном к.з. всегда ниже,чем при трехфаэном кз., и, следовательно, напряжение срабатывания комплектареле с контактами 12 всегда ниже,чем - реле с контактами 11, поэтомупри трехфазных к.э., сопровождаемыхостаточным напряжением на шинах нижекритического при двухфазных к.з., цепьзамыкается как контактами 12, так ивсеми контактами 11 обоих комплектов -реле органа минимального напряжения4 (либо 5), Если минимальное расчетное для конкретной сети остаточное.напряжение на секции шин при двухфазном к.з. на выводах высшего напряжения трансформатора превышает критическое при двухфазных к.з., контакты12 комплекта реле органа 4 (или 5)отсоединяются от контактов 11 тогоже комплекта реле и действуют на выходное реле б (или 7) через реле времени, либо комплект реле с контактами 12 вообще не используется,Работа устройства рассматривается в двух режимах работы питающих линий со стороны питания: раздельном и параллельном.В обоих режимах секции 1 и 11 шин, к которым подключены синхронные двигатели, работают параллельно. Примем, 25 что опасное к.эпроисходит на питающей линии или в части сети, связанной с секцией 1 шин. В режиме раздельной работы питаю- З 0 щих линий со стороны питания при опасном к.з., кроме органа напряжения 4, замыкают свои контакты реле органа 2 направления мощности и органа 3 пофаэного сравнения токов, и выходное реюЬе б подает импульс на отключение выключателя 15 ввода :екции 1.В режиме параллельной работы питающих линий со стороны питания при опасном к.э. протекают токи, к.з. по, обеим линиям, поэтому органы 4 и 5 минимального напряжения и оба комплекта реле органа 2 направления мощности, действующие на, выходное реле б, замыкают свои контакты. Во избежание одновременного срабатывания вы ходных реле б и 7 с последующим отключением обоих выключателей 15 и 16 ток срабатывания реле органа 3 пофаэного сравнения токов отстраивается от наибольшей возможной разности то ков к.э. в питающих линиях, которая при наличии секционного реактора 18 зависит, главным образом, от соотношения мощностей синхронных двигателей каждой секции и практически не зависит (при коротких линиях) от места расположения точки к.эпо длине поврежденной питающей линии. В рассматриваемом режиме параллельной работы питающей линий со стороны питания возможны следующие три случая, 60Опасное к.з. происходит за пределами эоны питающих линий и отключено быстродействующей защитой поврежденного участка сети, В этом случае орган 3 пофаэного сравнения токов за прещает работать устройству до момента отключения поврежденного участка, после чего восстанавливается нормальное напряжение и устройство возвращается в исходное положениеОпасное к.з. происходит на питающей линии и она отключена быстродействующей защитой со стороны питающей подстанции. В этом случае разрывается цепь тока к.з. через поврежденную линию, связанную с секцией 11, срабатывает орган 2 пофазного сравнения токов, реагируя на ток, к.з. в поврежденной линии, замыканием контакта реле 8, после Возврата в исходное положение реле направления мощности неповрежденной линии (в органе 2), сопровождаемого также раэмыканием одной из цепочек 9 и 10, либо обеих защит выключателя 15. Необходимость задержки импульса на отключение контактом реле 8 вызвана тем, что после прекращения тока к.з. в неповрежденной линии напряжение на секции 11 не повышается до минимального значения, и контакты реле органа 5 минимального напряжения могут остаться замкнутыми до отключения выключателя 15 и восстановления номинального напряжения на секции 11.Опасное к.з. происходит в результате отказа работы быстродействующей защиты либо выключателя поврежденного участка отключено с выдержкой времени. В этом случае предлагаемое устройство не может предотвратить нарушения устойчивой работы синхронных двигателей. Однако такой случай является нарушением режима параллельной работы линий со стороны питания, опасного к.з. и отказа быстродействующей защиты, либо выключателя поврежденного участка и поэтому не рассматривается в качестве расчетного случая.Предлагаемое устройство имеет преимущество перед известными в случаях, когда выполнение быстродействующей селективной защиты питающих линий со стороны подстанции глубокого ввода связано с применением дорогостоящих и недостаточно надежных устройств защиты, особенно при магистральных схе" мах питания, либо вообще практически неосуществимо.Предотвращая нарушения устойчивой работы синхронных двигателей путем отключения ввода секции при опасных к.э. предлагаемое устройство одновременно играет роль не вполне селективной быстродействующей защиты питающих линий со стороны подстанции глубокого ввода от многофазных к.з, представляющих опасность для устойчи" вой работы синхронных двигателей,Применение такого устройства позволит повысить надежность электроснабжения объектов с приводными двигателями путем внедрения параллельной ра729722 Формула изобретения прона ливы Заказ 12,98/3 Подписное ЦНИИТираж боты секций шин на подстанциях глубокого ввода,Устройство для защиты вводов параллельно работающих секций шин, нагруженных синхронными двигателями, содержащее блок быстродействующей направленной поперечной дифференциаль О ной защиты параллельных линий, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це" лью исключения неселективных действий защиты при снижении напряжения на секции шин вьге критических значе" ний, а также исключения одновременного отключения вводов обеих секций при каскадном действии защиты, оно дополнительно снабжено промежуточным реле н двумя идентичными органами минимального напряжения, содержащими .по два 2 О Филиал ППП Патентг. Ужгород, ул. Проектная,комплекта реле, катушки которых включены на выходы трансформаторов напряжения секций шин, в первом иэ комплектов контакты реле соединены последовательно для работы только при трехфазных к.з., а во втором - контакты реле соединены параллельно при этом между собой контакты обоих комплектов реле соединены параллельно и включенымежду выходами оперативных цепей эащиты и выходными реле защиты каждоговвода, а обмотка промежуточного релевключена последовательно с двумя параллельно включенными цепочками эаьжкающих контактов реле направления мощности этой защиты, причем каждая цепочка состоит из последовательно соединенных контактов этих реле, приэтом размыкающий контакт промежуточного реле включен между плюсом источ"ника оперативного напряжения и оперативными цепями защиты.