Повышение эффективности резервирования в электрических распределительных сетях 110 кВ (часть 2)

Продолжение (начало в части 1)

Объект рассмотрения
Электрические распределительные сети напряжением 6–110 кВ являются в настоящее время одними из наиболее разветвленных и протяженных, по которым осуществляется питание потребителей различного назначения. Примером распределительной сети 110 кВ может служить ее фрагмент, приведенный на рис.1.

 

Совершенствование системы БР
Одним из вариантов построения защиты БР на ОП может быть установка дополнительной защиты на трансформаторах, контролирующей фазные токи и токи симметричных составляющих, что позволит выполнить воздействие на коммутационные аппараты высшего напряжения (короткозамыкатели и отделители) при любых видах повреждений. Для повышения надежности резервирования питание защиты может осуществляться от ТТ, а воздействие на коммутационный аппарат – через дополнительный электромагнит отключения (включения). Данная защита может быть предусмотрена для резервирования отказов защит самого трансформатора, а также должна обеспечивать работу в режимах ППН, при обрыве фазного провода, недовключении одной из фаз коммутационного аппарата. При этом может быть предусмотрено распознавание аварийного режима, что облегчит анализ аварийной ситуации.
Система БР также может быть усовершенствована, а время отключения существенно снижено, как это предложено в [13], за счет обмена информацией между защитами сторон низшего и высшего напряжения ОП и ПП. Возможно ускорение резервных защит при действии дуговых защит на стороне низшего напряжения, на ошиновке между трансформатором и комплектным распределительным устройством, при переходе однофазного замыкания на землю на стороне низшего напряжения в двойное замыкание на землю и т.д.
Вопрос повышения чувствительности ТЗНП проходных подстанций (рис. 1) может быть решен путем отказа от РНМ и использования токовых избирателей поврежденного присоединения, подключаемых к ТТ линий, трансформаторов, секционного выключателя и в некоторых случаях нейтралей трансформаторов. Выбор поврежденного присоединения осуществляе-тся по большему току [14], что позволяет отказаться от при-менения цепей напряжения, и, как следствие, возможно исключение ТН на стороне высшего напряжения, упрощающее схему первичных соединений подстанции. Этот же подход может быть использован и на радиальных линиях, питающих мощные трансформаторы (рис.1), и при наличии взаимоиндукции между цепями, когда возможно неправильное действие защиты при стремлении обеспечить ее требуемую чувствительность.

Совершенствование системы ДР
Защиты ДР от междуфазных КЗ могут быть реализованы как на основе традиционных алгоритмов функционирования, контроля модулей и аргументов токов в начале линии, так и на основе адаптивных алгоритмов, учитывающих состояние защищаемого объекта как в аварийном режиме, так и в предшествующем нормальном нагрузочном режиме [2, 15]. В современных условиях при широком внедрении микропроцессорной техники критерий, определяющий сложность защиты, является несущественным и большую роль играет принцип информационного совершенства релейной защиты, предложенный в [16]. При построении защит ДР наибольший эффект достигается при использовании адаптивных защит, параметры которых изменяются в зависимости от предшествующего нагрузочного режима, обеспечивающих контроль аварийных составляющих. Примером применения таких защит могут быть защиты, контролирующие приращения токов, сопротивлений и т.д. Более предпочтителен контроль приращений сопротивлений DZ_рс=Ú_ш/(I_а-I_н), где Ú_ш – напряжение в месте установки РС; I_a, I_н – токи в аварийном и нагрузочном режимах, и векторов токов DI_*=I_а-I_н, т.к. в этом случае стабильность замера контролируемого сигнала из-за влияния токов нагрузки и ПС в месте КЗ меньше, чем у измерительного органа, контролирующего приращение модулей токов DI_*м и тем более органов полных сопротивлений Z_* и токов I_*. Альтернативой рассмотренному реле сопротивления могут являться органы тока, контролирующие приращения токов или их ортогональных составляющих, т.к. возможности распознавания аварийных режимов за трансформаторами относительно небольшой мощности у них практически одинаковы, а погрешности измерения контролируемых сигналов сопоставимы.

 

 

Примеры реализации защит БР и ДР
На основе рассмотренных подходов в ЮРГТУ (НПИ) разработан ряд устройств релейной защиты ближнего (типа БРУТ-03) (рис.5) и дальнего резервирования (типа КЕДР-07) (рис. 5) трансформаторов ОП и ПП. Защита БР реализует описанный выше подход, а защиты ДР реализуют алгоритмы контроля модулей и аргументов фазных токов и их ортогональных составляющих, приращений указанных токов, токов и напряжений обратной, нулевой и прямой последовательности. Область уставок адаптивного устройства КЕДР-07 формируется в зависимости не только от параметров защищаемой сети, но и от ее предшествующего режима. Устройства защиты ДР типа КЕДР имеют гибкую структуру, реализованы на современной микропроцессорной элементной базе и могут также использоваться в качестве защиты БР ответвительных и проходных подстанций.
В заключение необходимо отметить, что рассмотренные подходы к построению системы БР и ДР в распределительных сетях, содержащих ОП и ПП, позволяют повысить информационное и техническое совершенство защит, их реализующих, и обеспечить работоспособность не только при КЗ, но и при ППН.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Рубинчик В.А. Резервирование отключений коротких замыканий в электрических сетях. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 120 с.
2. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. – М.: Энергоатомиздат, 2002. – 312 с.
3. О мерах предотвращения развития аварий, связанных с недостаточно эффективным дальним резервированием // Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем. Электротехническая часть. П. 4.19. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – С. 91–94.
4. Информационное письмо Департамента науки и техники РАО «ЕЭС России» ИП 1-96(э) от 30.09.1996 «О совершенствовании ближнего и дальнего резервирования работы устройств РЗА распределительных сетей 6–110 кВ».
5. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 12. Токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю линий 110–500 кВ. Расчеты. – М.: Энергия, 1980. – 88 с.
6. Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1981. – 136 с.
7. Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 240 с.
8. Клецель М.Я., Никитин К.И. Анализ чувствительности резервных защит распределительных сетей энергосистем // Электричество. – 1992. – N 2. – C. 19–23.
9. Нагай В.И., Чижов К.В., Сарры С.В., Котлов М.М., Ольшанский Г.Г. Совершенствование направленных максимально-токовых защит для дальнего резервирования радиальных воздушных линий с трансформаторами на ответвлениях // Электрические станции. – 1998. – N 11. – С. 39–43.
10. Сборник аннотаций информационных писем служб релейной защиты и автоматики ЦДУ, ОДУ и энергосистем. – М.: ЦДУ ЕЭС России, 1998. – 113 с.
11. Маруда И.Ф. Релейная защита линий 110–220 кВ при разрывах фаз // Электрические станции. – 2002. – N 1. – С. 40–42.
12. Нагай В.И., Нагай В.В., Сарры С.В., Лысенко В.М., Махров Б.Ф. Релейная защита с распознаванием режимов продольно-поперечной несимметрии – Сб. тез. докл. XV научн.-техн. конф. «Релейная защита и автоматика 2002». – М.: ЦДУ ЕЭС России, 2002. – С. 48–50.
13. Котлов М.М., Нагай В.И., Сарры С.В. Повышение эффективности ближнего резервирования защит подстанций 110/10/6 кВ // Электрические станции. – 1997. – N 8. – С. 68–73.
14. Маруда И.Ф. Релейная защита проходных подстанций без трансформаторов напряжения на стороне 110 кВ // Электрические станции. – 1999. – N 4. – С. 52–56.
15. Павлов А.О., Григорьев О.Н. Адаптивная защита дальнего резервирования отпаечных трансформаторов «Бреслер-0301»//Сб. тез. докл. XIV научн.-техн. конф. «Релейная защита и автоматика энергосистем 2000» – М.: ЦДУ ЕЭС России, 2000, – С.103–105.
16. Лямец Ю.Я., Ефимов Е.Б., Нудельман Г.С., Законьшек Я. Принцип информационного совершенства релейной защиты // Электротехника. – 2001. – N 2. – С. 30–34.

Владимир Нагай, д. т. н., профессор кафедры «Электрические станции», зам. директора НИИ Энергетики Южно-Российского государственного технического университета (НПИ), г. Новочеркасск

Размещено компанией Электроэнергетика -Дуговые защиты,реле, счетчики, датчики [22.04.2015]