Устройство для повышения устойчивости электрических систем

СО 103 СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) (11)151)4 И 02 ) 3/24 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/24-0736 фБюл. Р 3Октябрьскойосударствений и научностптут эцерктрических Революции-исследоватических ет нер Левкови петов и Д.Д925(088.8)С, Вопросыких систем.46.пции Р 1589968,устойчи сергия,блоков соевключающимиия Фазами А,ного прововторой, трен ЗАПРЕТ,ны с эапретвенно трерого элемецыходы соответГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ,(71) Орденавсесоюзный гизыскательсктельский пцсистем и элегосетьпроект(56) Ждановти электриче1979, с.142 Патент Фркл, 11 02 П,(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЬИЕ 11 ИЯУСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕЫпри коротких замыканиях на линияхэлектропередач, снабженньсх вьсключателямп в каждой Фазе и подменным проводом, подключесснылс к фазам линиипри помощи трех параллельно включенных выключателей, содержащее три блока фиксации однофазных к,з., блокфиксации к,з.на подменном проводе,по три блока управления Фазами А, Ви С выключателей соответственно линии электропередачи и подменногопровода, снабженных отключающими ивключающими входами, по три блокафиксации включенного положения ФазА,В и С выключателей линии электропередачи и подменного провода, блокналичия тока в подменном проводе,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения непрерывностипередачи электроэнергии прп всех видах к,з, оно дополнительно содержиттри блока Фиксации двухфазных к,з.,три блока фиксации двухфазных к,з. на землю, одиннадцать элементов времени, пять элементов ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ с памятью, тринадцать элементов И ц пять элементов ПА 11 ЯТЬ, при этом первые выходы блоков фиксации одцофазных и двухфазных к.з. АВ и ВС соединены с отключающими входами блоков управления соответствующих фаз выключателей ЛЭП, а первый выход блока фиксации двухфазного к.з. СА соединен с входом первого элемента И через первый элемент времени и первый элемент ЗАПРЕТ - с отключающим входом блока управления фазой С выключателя ЛЭП, вторые выходы этих блоков соединены пофазно с включающими входами блоков управления соответствующими Фазамп выключателя подменного провода соответственно через второй, третий и четвертый элементы времени и второй, третий и четвертый элементы ЗАПРЕТ, первые и вторые выходы блоков Фиксации двухфазных к.з. на землю соединены с отключающими входами , блоков управления одноименных Фаз выключателя ЛЭП, кроме того, первые выходы этих блоков соединены еще соответственно с первым, вторым п третьим входами первого элемента ИЛИ,третьи выходы указанных динецы соответственно с входами блоков управлен В и С выключателя подмес да соответственцо через тий и четвертый элемент четвертые выходы соедине щаюсщслссс входами соответс тьего, четвертого и вто тов ЗАПРЕТ а их пятые вственно первого блока Фиксации черезпоследовательно соединенные первыйэлемент ПАМЯТЬ, второй и третий элементы И второго блока фиксации черезвторой элемент ПАМЯТЬ, четвертый ипятый элементы И третьего блокафиксации через третий элемент ПАМЯТЬ,шестой и седьмой элементы И подсоединены соответственно к включающимвходам блоков управления фазами В,С, А выключателей ЛЭП, вторые входывторого, четвертого и шестого элементов И объединены между собой и подсоединены к первому выходу восьмогоэлемента И и первому входу девятогоэлемента И, вторые выходы второго,четвертого и шестого элементов Ичерез пятый элемент времени соединены с входами снятия памяти соответственна с первого, второго и третьего элементов ПАМЯТЬ, а третьивыходы второго, четвертого и шестогоэлементов И соединены с входами элемента ИЛИ с памятью, первый выходкоторого через шестой элемент времени подсоединен к его входу снятияпамяти, первый выход первого элемента И соединен с входом четвертогоэлемента ПАМЯТЬ, первый выход которога через второй элемент ЗЛПРЕТ соединен с включающим входом блокауправления фазой Л выключателя подменного провода, второй выход соединен с вторым входом девятого элемента И, первый выход которого черезседьмой элемент времени соединен свключающим входом блока управленияфазой В выключателя ЛЭП, второй выход через восьмой элемент временисоединен с входом снятия памяти,четвертого элемента ПАМЯТЬ, второй выходпервого элемента И соединен с запрещающим входом первого элементаЗАПРЕТ, третий и четвертый выходычетвертого элемента ПЛ 1 ИТЬ соединены с запрещающими входами третьегои четвертого элементов ЗАПРЕТ, аего пятый выход соединен с первымвходом десятого элемента И, второйвход которого соединен с первым выходом первого элемента ИЛИ, а выходдесятого элемента И соединен с вха"дом девятого элемента времени первый выход которого соединен с отключающими входами блоков управления 4)азами выключателя подменного прова-да и первым выходом одиннадцатого элемента И, а его второй выход соединен с отключающими входами блоков управления фазами выключателя ЛЭПи вторым входом одиннадцатого элемента И, второй выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом двенадцатого элемента И, другой вход которого соединен с первым выходом девятого элемента времени и с включающими входами блоков управления всех фаз выключателя ЛЭП, а выход двенадцатого элемента И через пятый элемент ПЛМЯТ 1 соединен с запрещающим входом пятого элемента ЗАПРЕТ, третий выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента ИЛИ с памятью, выходы блока фиксации включенного полажени фаз Л, В и С выключателя подменного проводасоединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен спервым входом восьмога элемента И, второй вход которого соединен с выходам блока фиксации наличия тока в 1подменном проводе, а второй выход соединен с первым входом тринадцатого элемента И, три других входакоторого соединены с выходами блоков фиксации включенного положения трех фаз выключателя ЛЭП, а выход - с входом одиннадцатого элемента 1времени, третий выход восьмого элемента И соединен через пятый элемент ЗАПРЕТ с входом десятога элемента времени, второй выход которогосоединен с вторыми входами третьего, пятого и седьмого элементов И, выходы третьего, пятого и седьмого элемецтов И соединены соответственно с включающими входами блоков управления фазами Б, С и Л выключателя ЛЭП, гьход блока фиксации к,з. па подменном проводе соединен, с отключающими входами блоков управления фазами А,В и С выключателя подменного провода,с которымп также соединен первый выход одиннадцатого элемента времени, второй выход которого соединен с выходом снятия памяти пятого элементапамяти, 120687955 Изобретение относится к электротехнике, в частности к обеспечению устойчивости параллельной работы электрических систем по линиям электропередач напряжением 110 кВ и выше, снабженных подменными проводами.Цель изобретения - обеспечение непрерывности передачи электроэнергии при всех видах к.з.Устройство реализует способ, в котором при к.з. на линиях электропередач, снабженных подменным проводом, аварийно отключают поврежденный провод и подключают подменный провод к той же фазе линии, при этом перед отключением провода поврежденной фазы линии к той же фазе. линии предва-рительно подключают подменный провод, в случае двухфазного к.з, на землю и трехфазного к.з. дополнительно отключают второй поврежденный провод.Если к.з. трех фаз или двух фаз на землю является неустойчивым, неполнофазный режим (он создается неповрежденной фазой и фазой с подменным проводом при двухфазном к.з на землю и подменным проводом и оставшимся проводом фазы линии после отключения двух поврежденных проводов при трехфазном к,з.) длится кратковременно и прекращается при включе" нии третьей фазы. При устойчивом трехфазном или двухфазном к.з, на землю электропередача, в случае необходимости, может работать в неполнофазном режиме.Включение нейтранспонированного подменного провода на место одной из фаз линии электропередачи, как показали расчеты, вызывает несимметрию, не превьппающую 57, что сказывается на нормальном функционировании релейной защиты.На черетеже представлейо предлагаемое устройство. Линия электропередачи ЛЭП 1 подключена к сборным шинам 2 через фазы 3,4 и 5 выключателя, а подменный провод 6 подключен к сборным шинам 2 через фазы 7,8 и 9 выключателя. Устройство автоматики содержит блоки 10 - 12 фиксации однофазных к.з. АО, ВО, СО, блоки 13 - 15 фиксации двухфазных к.з. АВ, ВС, СА, блоки 16 - 18 фиксации двухфазных к.з. на землю АВО, ВСО, САО 5 1 О 15 20 25 30 35 40 ц 45 50 ЛЭП 1, блок 19 фиксации к.эна подменном проводе 6, блоки 20 - 22 управления соответствующими фазами 3 - 5 выключателя ЛЭП 1, имеющие отключающие входы 20-1 - 22-1 и включающие входы 20-2 - 22-2, блоки 23 - 25 управления соответствующими фазами 7 - 9 выключателя подменного провода 6, имеющие отключающие входы 23-1 - 25-1 и включающие входы 23-2 - 25-2, блоки 26 - 28 фиксации включенного положения фаз 3 - 5 выключателя ЛЭП 1, блоки 29 - 3 фиксации включенного положения,фаз 7 - 9 выключателя подменного провода 6, блок 32 фиксации наличия тока в подменном проводе 6, элементы 33 - 43 времени, элементы 44 - 48 логической операции ЗАПРЕТ, элементы 49 и 50 логической операции ИЛИ, блок 51 логической операции ИЛИ, снабженный элементом памяти, элементы 52 - 64 логической операции И и элементы 65 - 69 логической операции ПАМЯТЬ,Блоки фиксации различных видов к.з. представляют собой устройство выбора поврежденных фаз при к.з. на землю, содержащее фильтровые избирательные органы, дистанционные избирательные органы, включенные на фаэные величины токов и напряжений, и дистанционные органы, включенные на междуфазные величины токов и напряжений, а также соответствующую логику. При этом фильтровые избирательные органы необходимы для правильной работы устройства при однофаэных к,з. через большое переходное сопротивление. Для фиксации двухфазных к.з. безземли предназначены дистанционные органы, включенные на междуфаэные величины токов и напряжений.Устройство работает следующим образом.При однофазном к,з,70, например, фазы 3, что соответствует физической Фазе А, срабатывает блок 10 Фиксации к.з. и сигнал с его первого выхода подается на отключающий вход 20-1 блока 20 управления фазой 3 выключателя электропередачи 1. С второго выхода блока 10 сигнал через элементы задержки 34 и запрета 45 поступает на включающий вход 23-2 блока 23 управления фазой 7 выключателя подменного провода 6,1206879 50 55 который включается на место поврежденной фазы 3 ЛЭП 1. Указанное действие практически исключает неполнофазный режим по линии электропередачи 1 и снижение предела передаваемой мощности, С целью максимального упрощения схемы устройствадля электропередачи 1 примененэлегазовый выключатель (3-5), имеющий одинаковое время операций включения и отключения порядка 60 мс(0,06 с).Для современных воздушных выключателей время включения больше, чемвремя отключения, Так, например,для выключателей напряжением 500 кВвремя включения ВНВ, которыйможет быть установлен для включенияподменного провода, составляет 0,1 с,а время отключения ВВБ, которыйможет быть установлен для ЛЭП 1,равно 0,08 с.Таким образом, для указанногослучая необходимо ввести замедлениена отключение выключателя электропередачи 1 на время порядка 25-30 мс.Это время компенсирует также времязамедления блоков 34 - 36, составляющее 2-3 мс и необходимое для надежной блокировки двух из трех Фазвыключателя подменного провода привключении его третьей фазы, Указанныеблоки задержки для варианта применения воздушных выключателей должнывктпочаться непосредственно в цепи20-1 - 22-1 блоков 20 - 22 управления Фаз 3 - 5 выключателя олектропередачи 1,После включения подменного провода 6 срабатывает блок 29 фиксациивключенного положения фазы 7 выключателя подменного провода 6 и блок32 Фиксации тока в подменном проводе 6 Сигнал с выхода блока 29 черезэлемент ИЛИ 50 поступает на первыйвход элемента И 57, на второй входкоторого поступает сигнал с выходаблока 32, Сигнал с выхода элемента57 через элемент ЗАПРЕТ 48 и элемент 39 выдержки времени поступаетна включающие входы 20-2 - 22-2блоков 20 - 22 управления фазами 3 -5 выключателя ЛЭП 1 и на первый входэлемента И 56. В результате этогопроисходит повторное включение отключенного провода. Если к.з70возобновилось, происходит повторное отключение поврежденного провода по рассмотренной цепи. При) 10 15 20 25 30 35 40 45 4этом срабатывает элемент И 59 и с егопервого выхода сигнал подается навторой вход элемента И 56. Сигналс выхода элемента 56 через элементПАМ 51 ТЬ бб поступает на вход запретаэлемента ЗАПРЕТ 48, чем предотвращается вторичное включение отключенногопровода электропередачи. Если к,з.О не возобновилось, срабатывает элемент И 58, так как имеются сигналына всех четырех его входах от блоков 26 - 28, зафиксировавших включенное положение всех трех фаз 3 - 5выключателя ЛЭП 1 и элемента И 58,и с выхода элемента 58 с выдержкойвремени элемента 38 подается сигнална отключающие входы 23-1 - 25-1блоков 23 - 25 фаз 7 - 9 подменногопровода 6, который отключается, Устройство приходит в исходное состояние,Аналогично работает устройство ипри других однофазных к.з. (Фаз Ви С),При двухфазном к.з,1 (к,з. междуфазами В и С) срабатывает блок 14и сигнал с его первого выхода поступает на отключающий вход 21-1 блока21 управления Фазой 4 выключателяЛЭП 1, Фаза отключается. Сигнал свторого выхода блока 14 через элементы ЗАДЕРЖКА 35 и ЗАПРЕТ 46 поступает на включающий вход 24-2 блока 24управления Фазой 8 (Фаза В) выключателя подменного провода 6. Послевключения Фазы 8 ЛЭП 1 работает сподменным проводом, включенным на фазу В взамен отключенного проводаЛЭП 1, Восстановление исходнойГсхемы происходит как и в случае однофазного к.з. От сигнала с выходаблока 30 срабатывает элемент 50, отсигналов с выходов элемента 50 иблока 32 срабатывает элемент 57 ичерез элементы 48 и 39 сигнал поступает на включающие входы 20-2 -22-2 блоков 20 - 22 управления фазами 3 " 5 выключателя ЛЭП 1. Если к,з. не возобновилось, с выдержкой времени элемента 38 происходит отключение подменного провода 6 по цепи сигнал с выхода элемента 58 через элемент 38 подается на отключающие входы 23-1 - 25-1 блоков 23 - 25 управления Фазами 7 - 9 выключателя подменного провода б, После отключения подменного провода 6 восстанавливается исходная схема ЛЭП 1.879 6 1 О 5 1206При двухфазном к.з. 72 на землю (например, к.э.АВО) срабатывает блок 16 фиксации двухфазного к.з. на землю АВО и с его первого и второго выходов подаются сигналы на отклю 5 чающие входы 20-1 и 21-1 блоков 20 и 21 управления Фазами 3 и 4 выключателя ЛЭП 1.С третьего выхода блока 16 сигнал через элемент ЗАПРЕТ 45 поступает на включающий вход 23-2 блока 23 управления Фазой 7 (Фаза А) выключателя подменного провода 6. Обра. - зонался неполнофазный режим АС.С четвертого выхода блока 16 сиг-, нал подается на вход запрета элемента 46, чем предотвращается включение фазы 8 от сигнала, поступающего с второго выхода блока 11 (в случае его срабатывания) на вход элемента 20 35 времени. Время задержки, которое создает элемент 35, составляет 2-3 мс и обеспечивает необходимую селективность между появлением сигнала на входе запрета элемента 36 и появле нием сигнала на выходе элемента 35.С пятого выхода блока 16 сигнал поступает через элемент ПАЬИТЬ 67 па вход элемента И 59, на второй вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 57, который находится в сработавшем состоянии, так как ца его вход подаются оба сигнала, цеобходн" мые для его срабатывания: с выхода элемента 50 и выхода блока 32 наличий тока в подменном проводе 6. С35 второго выхода элемента 57 через элементызапрета 48 и времени 39, создающие необходиму 1 о выдержку времени перед включением третьей фазы (фазы В) электропередачи, сигнал поступает на второй вход элемента И 62, Па его первый вход сигнал поступает с первого выхода элемента И 59. Элемент И 62 срабатывает, с его выхода сигнал подается на включающий вход 21-2 блока 21 управления Фазой 4 выключателя ЛЭП 1. Электропередача,работает в полнофазцом режиме.50Первая выдержка времени элемента 39 (второй выход блока) определяется временем гашений дуги и деионизацией дугового промежутка между двумя фазами и землей после их отключения от электропередачи и составляет 1-2 сЕсли при этом вновь возникло к.зпоявляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 49, который подается на первый вход элемента И 53, на второй вход которого подается сигнал с выхода блока ИЛИ 51 с памятью. Блок 51 находится в сработавшем состоянии после подачи ца его вход сигнала с третьего выхода элемента И 59. Эле" мент 53 срабатывает, и с его первого выхода подается сигнал на отключение всех фаз выключателя подменного провода, а с второго выхода - на отключение всех фаз выключателя ЛЭП 1, Электропередача полностью отключается. При этом прекращается электрический ток по подменному проводу и с входов элемента 57 снимаются оба сигнала, элемент 39 времени сбрасывается и возвращается в исходное состояние, как и остальная часть схемы.Если повторное к.з. це возникло, целесообразно проверить возможность возврата к схеме доаварийного режима электропередачи, т.е.включцть параллельно подменному проводу линейный провод Фазы А и, если к.з.не возобновится, отключить подменный провод. Прц этом вторая выдержка времени элемента 39 (первы й выход блока) выбирается в зависимости от местных условий в пределах 5-10 с.Сигнал с первого выхода элемента 39 поступает ца включающий вход 20-2 блока 20 управления фазой 3 (фаза А). Включеннымц оказываются все фазы электропередачи 1 и подменцый провод б.Блоки 26 - 28 ц элемент И 57 оказываются в сработавшем состоянии, ц с их выходов сигналы поступают на входы элемента И 58, который срабатынает. Сигнал с выхода элемента 58 поступает на вход элемента 38 времени, Через заданное время (1-2 с) сигнал с его первого ныхода поступает на отключающие входы 23-1 - 25-1 ,блоков 23 - 25 управления фазами 7 - 9 выключателя подменного провода, который отключается, Создается исходный режим работы электропередачи: все фазы ЛЭП 1 включены, подменный провод отключен, схема автоматики В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИСхема работает аналогично ц в случаях возникновения днухфазцых к.з. на землю ВСО и САО.При трехфазцом к.з. 73 срабатывают блоки 13 - 15 фиксации двухфазных к.з. АВ, ВС и СА.10 20 1С второго выхода элемента 65 сигнал поступает на первый вход эле" мента И 54, на второй вход которого поступает сигнал с третьего выхода элемента И 57, находящегося в сработавшем состоянии вследствие наличия на его входах сигналов и с выходов элемента 50 и блока 32, После срабатывания элемента 54 с его выхода35 сигналы подаются на входы элементов 42 и 43 с выдержкой времени, С выхода элемента 42 с выдержкой времени сигнал подается на включапощий вход 21-2 блока 21 управления фазой 4 выключателя ЛЭП 1. В электропередаче возникает полнофазный режим, Выдержка времени элемента 42 определяется временем гашения дуги и деионизации дугового промежутка и принимается равной 1-2 с, Выдержка времени элемента 43 определяется временем цикла работы автоматики при трехфазных к.з. и принимается равной 3-4 с.1 40 С третьего и четвертого выходов элемента 65 сигналы поступают на запрещающие входы элементов ЗАПРЕТ 46 и 47, что предотвращает включение фаз 8 и 9 выключателя подменного провода 6 от сигналов, поступив- . ших на элементы 35 и 36 задержки с вторых блоков 14 и 15. С первых выходов блоков 13 и 14сигналы подаются на отключающиевходы 20-1 и 21-1 блоков 20 и 21управления фазами 3 и 4 выключателя ЛЭП 1. Сигнал с.первого выходаблока 15 подается на вход 22-1 блока 22 через элемент 33 задержки иэлемент 44 запрета. При наличии трех,отключающих сигналов срабатываетэлемент 52 и с его первого выходасигнал подается на вход элементаПАМЯТЬ 65. С второго выхода элемента 52 сигнал подается на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 44 раньше,чем отключающий сигнал с выхода блока 15 пройдет через элемент 33,осуществляющий задержку на 2-3 мс.Таким образом, запрещается отключение фазы 5 (фаза С) выключателяЛЭП 1. С первого выхода элемента65 сигнал через элемент 45 запретапоступает на включающий вход 23-2блока 23 управления фазой А выключателя подменного провода 6. 25 С пятого выхода элемента 65 сигнал поступает на первый вход элемента И 55, Если при включении фазы 4 выключателя ЛЭП 1 и возникновении полнофаэного режима вновь происходит к.з., срабатывает элементИЛИ 49, и с третьего его выхода сигнал подается на второй вход элемента И 55, Сигнал с выхода элемента55 через элемент 37 выдержки времениподается на отключающие входы 20-125- 1 блоков 20 - 25 управления фазами 3 - 5 выключателя ЛЭП 1 и фазами 7 - 9 выключателя подменного провода 6. Выдержка времени элемента37 принимается равной 0,1-0,2 сдля исключения излишнего отключенияподменного провода при кратковременном срабатывании элемента 55.Электропередача полностью откгпочается от шин 2,Если после возобновления полнофазного режима повторное к,з. наэлектропередаче не возникает, восста.новление нормального режима по ЛЭПвыполняется оперативным персоналом.Технически возможно выполнитьвозврат к схеме доаварийного режима автоматически, как это имеет местопри других видах к,з однако указанное слишком усложнит схему автоматикй,Кроме того, если электропередачапри 3-фазном к.з, удержится в работепосле отключения двух из трех фаз,включения вместо второй фазы подменного провода и повторного включениятретьей фазы, то целесообразно невосстанавливать схему доаварийногорежима, так как это связано с рискомпотерять электропередачу при возобновлении 3-фазного к.з, 70,Таким образом при однофазных идвухфазных к.з., в том числе и устойчивых, на электропередаче не возникает неполнофазногр режима послеотключения к,з.; при неустойчивыхдвухфазных к.з. на землю и трехфазных к,з. на время гашения дуги идеионизации дугового промежутка возникает двухфазный режим; при устойчивых двухфазных к.з, на землю итрехфазных к,э. происходит отключение всеи передачи, если неполнофазный режим не предусмотрен для питанияпотребителей.Испольвование линии электропередачи с подменным проводом или специаль1206879 Составитель Н.Пантелеева Техред Л,Иикеш Коррек дактор Р,Цицик ЗимокосовЗаказВ 28/55 Тираж1 ПоППИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб.,сно 4/5 Пате г.ужгор илиал ул.Проект но выполненным гроэозащитным тросомимеет, помимо указанных, следующиеэксплуатационные преимущества: возможен пофазный ремонт линии на отключенном проводе, при этом взамен отключенного к фазе подключается подменный провод (грозозащитный трос); подменный провод может быть использован для организации резервного ВЧ канала релейной защиты1 противоаварийной автоматики и с вязи.