2. АВТОМАТИКА ЭЛЕМЕНТОВ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
А СХЕМЫ АВТОМАТИКИ НА ВЫСШЕМ НАПРЯЖЕНИИ
Автоматика элементов на стороне высшего напряжения должна обеспечить четкую, своевременную и надежную работу короткозамыкателя, отделителя и головных выключателей.
Эти аппараты должны работать в строго определенной последовательности, нарушение которой может привести к серьезным повреждениям, вплоть до выхода из строя питающей линии. Если же к этой линии подключены и другие подстанции, то они также могут остаться без напряжения.
Рис. 7. Схема автоматики с БРО.
а —общая схема; б — схема включения короткозамыкателя в сети 35 кВ\ КЗ — короткозамыкатель; ОД — отделитель.
Совместная работа короткозамыкателей и отделителей выполняется по различным схемам. Типовые схемы отключения отделителей разработаны Теплоэлектропроектом в работе «Руководящие указания по релейной защите (Выпуск 4)».
Наиболее проста схема, представленная на рис. 7. В этой схеме имеется одно специальное реле, которое носит название блокирующее реле отделителя (БРО).
Реле БРО подключается к вторичной обмотке трансформатора тока типа ТШЛ- 0,5, установленного на заземляющей шине короткозамыкателя. В сетях с заземленной нейтралью он включается по схеме на рис. 7,а, а в сетях с изолированной нейтралью — по схеме па рис. 7,6.
В целях обеспечения правильной работы схемы автоматики в сетях 35 кВ необходимо, чтобы заземляющая шина, являющаяся первичной обмоткой трансформатора тока ТШЛ-0,5, не была зашунтирована заземленными металлоконструкциями, тягами и другими деталями. Для этого между короткозамыкателей и конструкцией крепления предусматривается изолирующая прокладка, которая может быть выполнена, например, из листового текстолита толщиной 10 мм, или изолятор ИКО. Тяги к приводам и валы, связывающие 18 короткозамыкатели 35 кВ, должны иметь изолирующие вставки.
Привод короткозамыкателя (ШПК) (рис. 7, я) имеет три включающих электромагнита. Электромагниты 1 и 2 представляют собой мгновенно работающие максимальные токовые реле прямого действия, срабатывающие от дифференциальной защиты трансформатора. Электромагнит 3, являющийся реле максимального напряжения, срабатывает при действии газовой или корпусной защиты трансформатора.
Привод отделителя (ШПО) имеет два отключающих электромагнита. Электромагнит 8 представляет собой БРО и служит для автоматического отключения отделителя после исчезновения тока в короткозамыкателе. Электромагнит 9 служит для дистанционного отключения отделителя.
При внутреннем повреждении трансформатора приходит в действие его защита, дающая импульс на катушку одного из электромагнитов включения короткозамыкателя. При действии этого электромагнита освобождается защелка 5, которая удерживалась пружиной 4 и сама удерживала короткозамыкатель в отключенном положении. Под действием пружины в короткозамыкатель включается и создает замыкание на землю. Ток искусственно созданного короткого замыкания течет по заземляющей шине короткозамыкателя, в которой установлен трансформатор тока 7. Реле БРО 8, подключенное к вторичной обмотке трансформатора тока, срабатывает и заводит свою пружину.
Защита на питающем конце отключает головной выключатель, в результате чего прекращается протекание тока через короткозамыкатель. Реле БРО обесточится и за счет действия своей пружины выбьет защелку 11, которая удерживалась в зацеплении пружиной 10. Привод перейдет в положение «отключено» и разрешит отключающим пружинам 12 отключить отделитель. Затем устройство автоматического повторного включения (АПВ) снова включит головной выключатель. Таким образом, реле БРО обеспечивает требуемую последовательность операций, связанную с необходимостью ликвидации повреждения в трансформаторе. Схема работает четко и надежно. Однако может оказаться, что при повреждении трансформатора сработает не только его защита, но и быстродействующая защита линии, что может произойти, если подстанция расположена в зоне действия линейной защиты. В этом случае, поскольку короткозамыкатель имеет большое время срабатывания (0,5—0,7 сек), быстродействующая защита линии может сработать раньше и отключить головной выключатель до включения короткозамыкателя.
После этого короткозамыкатель, продолжая свое движение, включится. При включении головного выключателя устройством АПВ по короткозамыкателю пойдет ток, в результате чего втянется сердечник БРО. После этого снова произойдет отключение линии и лишь тогда реле БРО отключит отделитель, после чего можно опять включать линию в работу. Это может быть выполнено либо вручную, либо вторым циклом двукратного АПВ.
Таким образом, применение схемы автоматики с БРО в тех случаях, когда подстанция попадает в зону действия быстродействующей защиты, требует установки на головном выключателе линии двукратного АПВ.
Надежное действие схемы с БРО при наличии на линии однократного АГ1В возможно только в тех случаях, когда:
а) защита линии нечувствительна к повреждениям в трансформаторе и отключает головной выключатель лишь после включения короткозамыкателя;
б) защита линии чувствительна к повреждениям в трансформаторе, но время ее действия больше времени включения короткозамыкателя;
в) время действия короткозамыкателя настолько мало, что он успеет включиться раньше, чем произойдет отключение головного выключателя.
При наличии однократного АПВ и быстродействующей защиты питающей линии применяют схемы, изображенные на рис. 8
В этих схемах для отключения отделителя вместо реле БРО используется отключающий электромагнит отделителя, который срабатывает за счет разряда конденсаторов. В схеме, изображенной на рис. 8, а, б, используются три реле — токовое РТ, промежуточное РП и указательное РУ.
Токовое реле служит для того, чтобы не допустить отключения отделителя в тот момент, когда по цепи короткозамыкателя идет ток, т. е. выполняет роль блокировочного реле. Промежуточное реле берется с небольшим замедлением при срабатывании порядка 0,1 сек. Такое замедление необходимо для того, чтобы перекрыть разновременность в замыкании силовых контактов короткозамыкателя и его блок-контактов. Ведь если блок-контакты короткозамыкателя замкнутся раньше, чем силовые контакты, может произойти ложное отключение отделителя под нагрузкой. Указательное реле служит для сигнализации срабатывания схемы.
Рис. 8. Схемы автоматики с электромагнитом, работающим от конденсаторного устройства.
В целом схема работает следующим образом. При повреждении в трансформаторе его защита подает импульс на включение короткозамыкателя. Короткозамыкатель срабатывает и вместе с силовыми контактами замыкает свои блок-контакты (ЬК). В цепочке 1Д — БК — РТ— РП остается разомкнутым лишь контакт РТ (токовое реле РТ имеет нормально замкнутые контакты, т. е. контакты, замкнутые тогда, когда по реле не течет ток). После отключения головного выключателя протекание тока через короткозамыкатель прекратится, реле РТ обесточится и замкнет свои контакты. Конденсатор 1C разрядится на реле РП. Реле РП сработает и своими контактами замкнет цепь отключающего электромагнита отделителя ОЭО, который придет в действие и отключит отделитель.
Следует отметить, что и эта схема не всегда применима. Дело в том, что у выпускаемых в настоящее время короткозамыкателей блок-контакты опережают силовые контакты, на 0,15 сек.
Поэтому схема на рис 8, б должна быть несколько видоизменена, чтобы искусственно замедлить срабатывание реле РП. Это достигается добавлением в схему конденсатора ЗС емкостью порядка 40 мкф и сопротивления Л=15 ком (рис. 8, в). При этом, когда после включения короткозамыкателя и отключения головного выключателя контакты токового реле РТ замкнутся и конденсатор 1C начнет разряжаться, он будет разряжаться не только на реле РП, но и на конденсатор ЗС. Реле РП не подействует до тех пор, пока напряжение на конденсаторе ЗС не повысится до величины, при которой реле РП сработает. Замедление в срабатывании реле РП составляет величину порядка 0,3—0,4 сек, что больше разновременности действия силовых контактов короткозамыкателя и его блок-контактов с учетом возможных разбросов.
Схемы на рис. 8 четко работают и тогда, когда защита, действующая на отключение головного выключателя, чувствительна к повреждениям в трансформаторе. Это возможно потому, что срабатывание отключающего электромагнита отделителя может произойти лишь после замыкания его цепи контактами реле РП, которое сработает только при условии замыкания контактов реле РТ и блок-контактов короткозамыкателя. Если головной выключатель отключится раньше, чем включится короткозамыкатель, то, поскольку реле РТ при этом не обтекается током, его контакты к моменту замыкания блок- контактов короткозамыкателя будут замкнуты и реле РП сработает и отключит отделитель 22
Над совершенствованием схем автоматического отключения отделителей работает много организаций. Из всех усовершенствований наиболее интересным, пожалуй, является поедложение Мос энерго (рис. 9).
Рис. 9. Схема автоматики, предложенная Мосэнерго. а — общая схема; 6 — схема вторичных цепей.
В этой схеме отключение отделителя осуществляется его отключающим электромагнитом. Здесь так же, как и в рассмотренных выше схемах, применено токовое реле РТ, имеющее своей целью не допустить отключение отделителя при протекании тока через короткозамыкатель. Последовательно с нормально заткнутыми контактами реле РТ в цепь обмотки промежуточного реле включены замыкающие контакты специального реле времени. В качестве реле времени здесь используется часовой механизм от реле времени серии ЭВ, который заводится при отключении короткозамыкателя и освобождается при его включении. С помощью часового механизма осуществляется легко регулируемая выдержка времени порядка 0,5—1 сек, которая необходима, как и в предыдущих схемах, для того, чтобы перекрыть разновременность в замыкании блок-контактов короткозамыкателя и его силовых контактов.
