Контроль отказа автоматического повторного включения головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию, при самоустранившемся двухфазном коротком замыкании

Исчезновение напряжения на трансформаторной подстанции возможно по разным причинам. Это может быть плановое отключение, о нем известно, и такая ситуация не вызывает вопросов. Однако может быть аварийная ситуация, когда в питающей линии возникло устойчивое короткое замыкание (КЗ). При этом сработает защита, линия отключится, через время выдержки автоматического повторного включения (АПВ) (при наличии устройств в АПВ) линия снова включится и через время выдержки с ускорением снова отключится. В случае неустойчивого КЗ, которое за время бестоковой паузы самоустранится, при повторном включении линия останется в работе. Однако в случае отказа АПВ головного выключателя (ГВ) и самоустранившемся КЗ напряжение на линию не будет подано. Такую ситуацию можно расценивать, как отключение линии при устойчивом КЗ. Для правильной оценки ситуации, о причине исчезновения напряжения на подстанции, разработан способ [1]. Суть способа заключается в том, что с момента исчезновения одного из линейных напряжений на шинах трансформатора начинают первый отсчет времени, равный времени выдержки срабатывания защиты ГВ, при этом контролируют момент исчезновения двух других линейных напряжений и, если в момент окончания первого отсчета времени два других линейных напряжения исчезнут, то делают вывод об отключении ГВ, с момента окончания первого отсчета времени начинают второй отсчет времени, равный времени выдержки АПВ плюс времени выдержки срабатывания защиты с ускорением ГВ и времени выдержки срабатывания защиты с ускорением, а также во все провода линии посылают зондирующие импульсы и измеряют время их прохождения до точек отражения, вычисляют расстояния до этих точек, сравнивают их между собой и с расстоянием до места установки ГВ и, если вычисленные расстояния равны друг другу и равны расстоянию до места установки ГВ и в момент окончания второго отсчета времени все три линейных напряжения на шинах трансформатора не появились, то делают вывод о самоустранившемся двухфазном КЗ и отказе АПВ ГВ линии, питающей трансформаторную подстанцию. Разработанный способ поясняется рисунками, где:

На рис. 1 представлена структурная схема, содержащая элементы для реализации способа; на рис. 2 – диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на рис. 1, при успешном АПВ головного выключателя 1 при самоустранившемся КЗ в точке 2 (см. рис. 1). Схема (см. рис. 1) содержит: головной выключатель 1, точку КЗ 2, трансформатор силовой 3, вводной выключатель шин подстанции 4, линии 5, 6, 7 и 8, отходящие от шин подстанции, датчик напряжения (ДН) 9, элемент НЕ 10, элемент ПАМЯТЬ 11, элемент ЗАДЕРЖКА 12, элемент ОДНОВИБРАТОР 13, элемент И 14, блок обработки информации (БОИ) 15, генератор зондирующих импульсов (ГЗИ) 16, приемник зондирующих импульсов (ПЗИ) 17, элемент НЕ 18, элемент ПАМЯТЬ 19, элемент ЗАДЕРЖКА 20, элемент ОДНОВИБРАТОР 21, элемент И 22, регистрирующее устройство (РУ) 23. Рис. 1. Упрощенная схема трансформаторной подстанции, содержащая элементы для реализации способа Диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на рис. 1, при отказе АПВ ЕВ 1 при самоустранившемся двухфазном КЗ в точке 2, имеют вид (см. рис.2): 24 – на выходе элемента 9; 25 – на выходе элемента 10; 26 – на выходе элемента И; 27 – на выходе элемента 12; 28 – на выходе элемента 13; 29 – на выходе элемента 14; 30 – на выходе элемента 15; 31 – на выходе элемента 16; 32 – на выходе элемента 17; 33 – на выходе элемента 18, 34 – на выходе элемента 19; 35 – на выходе элемента 20; 36 – на выходе элемента 21; 37 – на выходе элемента 22; 38 – в РУ 23. На рис. 2 также показаны: t₁ – момент времени исчезновения одного из линейных напряжений, t₂ – момент окончания времени выдержки срабатывания защиты ЕВ 1, t₃ – момент окончания времени выдержки АПВ плюс времени выдержки срабатывания защиты с ускорением ЕВ 1.

Рис. 2 Диаграммы выходных сигналов элементов структурной схемы Способ осуществляется следующим образом. В нормальном режиме работы сети на выходе ДН 9 есть два сигнала (рис. 2, диагр. 24), поэтому на выходах элементов НЕ 10 и 18 сигналов нет (рис. 2, диагр. 25 и 33). Схема находится в режиме контроля. При исчезновении одного из линейных напряжений на шинах трансформатора, вызванного двухфазным КЗ, на первом выходе ДН 9 сигнал исчезнет (рис. 2, диагр. 24, момент времени t₁), при этом на выходе элемента НЕ 10 появится сигнал (рис. 2, диагр. 25). Этот сигнал поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 11, запомнится им (рис. 2, диагр. 26) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 12. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки срабатывания защиты ГВ 1 (рис. 2, диагр. 27) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 13. Он произведет одно колебание (рис. 2, диагр. 28) и своим сигналом «сбросит» память с элемента 11 (рис. 2, диагр. 26). И, если в момент окончания отсчета времени, равного времени выдержки АПВ ГВ 1, два других линейных напряжения исчезнут, то в этот момент времени (t₂) ЕВ1 отключится, поэтому со второго выхода ДН 9 сигнал исчезнет (рис. 2, диагр. 24), при этом на выходе элемента НЕ 18 появится сигнал (рис. 2, диагр. 33), который поступит на второй вход элемента И 14. Наличие двух сигналов на входе И 14 обеспечит появление его выходного сигнала, который, поступив в РУ 23, обеспечит появление информации об отключении ЕВ 1 (рис. 2, диагр. 38). Одновременно с этим сигнал с элемента И 14 поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 19, запомнится им (рис. 2, диагр. 34) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 20. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки АПВ плюс время выдержки срабатывания защиты с ускорением ЕВ 1 (рис. 2, диагр. 35) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 21. Он произведет одно колебание (рис. 2, диагр. 36), этим сигналом «сбросит» память с элемента 19 (рис. 2, диагр. 34) и поступит на третий вход элемента И 22. При этом на первом и втором входах этого элемента будут существовать сигналы с элементов НЕ 10 и 18 соответственно (рис. 2, диагр. 25 и 33), поэтому элемент И 22 сработает, на его выходе появится сигнал (рис. 2, диагр. 37), который поступит на второй вход БОИ 15. При этом со второго выхода этого блока (рис. 2, диагр. 30) на вход ГЗИ 16 поступит сигнал, который обеспечит посылку зондирующих импульсов во все провода линии (рис. 2, диагр. 31). Они, дойдя до точек отражения, вернутся обратно и поступят в ПЗИ 17, а с его выхода (рис. 2, диагр. 32) поступят на первый вход БОИ 15. Этот элемент определит время, за которое зондирующие импульсы дошли до точек отражения, вычислит расстояния до этих точек и сравнит эти расстояния друг с другом и с расстоянием до ГВ 1. И, если все вычисленные расстояния будут равны друг другу и равны расстоянию до ГВ 1, то на выходе БОИ 15 появится сигнал (рис. 2, диагр. 30), который поступит в РУ 23 и обеспечит появление в нем информации об отказе АПВ ГВ 1 при самоустранившемся двухфазном КЗ. Таким образом, своевременное и однозначное получение информации о причине исчезновения напряжения на трансформаторной подстанции способствует повышению надежности электроснабжения потребителей, за счет снижения экономической потери из-за недоотпуска электрической энергии.

Список использованной литературы

1. Патент РФ № 2527477, опубл. 10.09.2014, бюл.№ 25.