«Элек.ру» — специализированная интернет-площадка, посвященная исключительно вопросам, касающимся электротехнического рынка в целом и отдельных его отраслей в частности.

Быстродействующие релейные защиты от дуговых коротких замыканий в КРУ 6-10 кВ

Опубликовано: 6 мая 2015 г. в 16:37, 898 просмотровКомментировать

Актуальность проблемы

Распределительные устройства (РУ) напряжением 6-10 кВ, как правило, выполняются в виде комплектных распределительных устройств (КРУ(Н)) внутренней и наружной установки, основное достоинство которых малые габаритные размеры, высокая степень готовности к монтажу и наладке. Ограниченная локализационная способность КРУ(Н) при внутренних коротких замыканиях через электрическую дугу (как правило, не превышает 1 с) порождена их же малыми габаритными размерами. Данная проблема усугубляется тем, что КРУ, введенные в эксплуатацию в прошлом столетии, как правило, не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых КЗ или их защита, например, клапанная защита, реагирующая на приращения давления, не отвечает современному состоянию техники. Это обусловило введение в нормативные материалы (ПТЭ) и директивные указания РАОЕС России требования об оснащении КРУ быстродействующими защитами от внутренних дуговых КЗ.

В настоящее время в области быстродействующих защит от данного вида повреждений доминирующее положение занимают защиты, использующие принцип контроля светового потока и тока [1-9]. В качестве оптических датчиков используются фототиристоры,транзисторы,диоды, резисторы или волоконно-оптические линии. На выполнение дуговой защиты существенно влияет как исполнение оптического датчика, измерительных органов, конструктивноевыполнение РУ, требования к выходным воздействиям.

Авторы на основе своего опыта разработки и внедрения дуговых защит с оптическими датчиками с применением фотоприборов попытались сформулировать ряд предложений по минимизации аппаратных затрат и адаптации к условиям эксплуатации на примере двухтрансформаторной подстанции, имеющей на стороне низшего напряжения две секции, а на стороне высшего напряжения – выключатели или отделители с короткозамыкателями (рис.1).

Рис. 1. Двухтрансформаторная подстанция 110/10(6) кВ

Объект защиты

Секции соединены друг с другом секционным выключателем и разъединителем. С целью минимизации аппаратных затрат на выполнение защиты, обеспечения требуемой надежности питания и быстродействия КРУ условно разделено на несколько зон, при КЗ в которых воздействие защиты однотипно. Зона 1 (рис.1) представляет собой ячейку вводного выключателя, 2 – зона сборных шин (шинный мост), 3 – секционный выключатель; 4 –секционный разъединитель; 5, 6 – отсеки высоковольтного выключателя линейной ячейки и трансформаторов тока и кабельной разделки соответственно.

При КЗ в зоне 1 требуется воздействие на коммутационные аппараты стороны высшего напряжения, в то время как при КЗ в зоне 2 достаточно воздействия на вводной и секционные выключатели. Ликвидация КЗ в ячейке секционного выключателя требует отключения вводных выключателей двух вводов, а при КЗ в зоне 4, т.е. в ячейке секционного разъединителя достаточно ограничиться отключением секционного выключателя и ближайшего к месту повреждения вводного выключателя. Отключение КЗ в отсеке линейного выключателя (зона 5) зависит от типа данного коммутационного аппарата. При использовании маломасляных выключателей их отключение в этом случае нецелесообразно из-за

возможного взрыва воздушно-водородной смеси газов и логика действия при этом аналогична логике ликвидации повреждения в зоне 2. При использовании вакуумных выключателей возможно воздействие на него при КЗ в зоне 5. Воздействие защиты при КЗ в зоне 6 также зависит от конструктивного исполнения ячейки. В случае наличия оптической связи зон 5 и 6 практически не представляется возможным из-за многократных отражений светового потока селективное выявление поврежденного отсека, т.е. предлагается воздействие на вводной и секционный выключатель. В противном же случае, когда отсутствует возможность попадания светового потока из одного отсека в другой, с целью минимизации объема повреждения предлагается отключение линейного выключателя.

Включение оптических датчиков и измерительных органов

С учетом изложенной концепции можно выполнить различные варианты дуговой защиты, отличающиеся, в том числе, и схемами включения оптических датчиков.

При этом авторами условно приняты следующие термины: «продольное включение датчиков», что соответствует их объединению в одноименных отсеках (зонах), например в шинном мосте, отсеках выключателей, отсеках трансформаторов тока и кабельной разделки, а также «поперечное включение датчиков»– объединение датчиков разных отсеков (разных зон), «продольно-поперечное включение датчиков» – сочетание первого и второго приемов (рис.2).

Рис. 2. Варианты включения оптических датчиков и измерительных органов

Примерами продольного включения датчиков, что также соответствует их расположению вдоль защищаемого объекта, являются схемы соединения датчиков 1-4, к измерительному органу (ИО) КЕ1 (рис.2), а соответственно поперечному – включение датчиков 5-6, 7-9, 14-15, 16-17 к измерительным органам КЕ2, КЕ3, КЕ5, КЕ6. Продольно-поперечное включение датчиков 10-13 к ИО КЕ4 также показано на рис.2. Подключение датчиков ко входам ИО может осуществляться путем их объединения или включением к независим входам. В первом случае теряется возможность селекции поврежденной зоны, а при возможности селективного выявления поврежденной зоны необходимо применение многоканальных измерительных органов.

Примеры реализации

Решение основной задачи рассматриваемой защиты – ликвидация без выдержки времени внутренних дуговых КЗ, авторы сочли

возможным продемонстрировать на базе защит, разработанных в ЮРГТУ при их непосредственном участии и прошедших испытания (в том числе и натурные испытания) и многолетнюю эксплуатацию в филиале ОАО «Ростовэнерго» Западные электрические сети. Защита одиночных ячеек возможна базе одноканальных реле РДЗ-012МТ и РДЗ-212МТ и двухканального реле РДЗ-012МТ2 [11-12], предназначенных для подстанций с постоянным и переменным оперативным током и допускающих параллельное подключение до 6 оптических датчиков (это позволяет осуществить защиту до 6 ячеек). Такое выполнение защиты не позволяет обеспечить селекцию поврежденной ячейки (зоны). Увеличение числа ИО снимает данную проблему. Примеры реализации приведены на рис.2.

Выполнение дуговой защиты на основе микропроцессорной централизованно-распределенной системы РДЗ-018(М) [11,12], состоящей из центрального управляющего устройства (ЦУУ), локальных модулей сбора и обработки информации (ЛМСОИ) и собственно оптических датчиков, позволяет реализовать гибкие алгоритмы функционирования с селекцией поврежденной ячейки и формированием сигналов отключения в соответствии с выше рассмотренными подходами и предаварийным состояние защищаемого оборудования.

Промежуточным решением между реализацией дуговой защиты на основе локальных устройств и централизованно-распределенных (централизованных) систем является использование устройства групповой защиты, представленного устройством типа РДЗ-017М, имеющего 6 независимых каналов (рис.3).

Рис. 3. Вариант выполнения защиты с селекцией поврежденной ячейки и отключением секции вводным и секционным выключателями на основе многоканального устройства

Это позволяет минимизировать аппаратные затраты при реализации защиты, что особенно эффективно для секций с малым числом присоединений (5-6 присоединений) (рис.3), применив при этом поперечное включение оптических датчиков. Воздействие защиты в данном случае предполагается на вводной и секционный выключатель.

При реализации защиты КРУ с оптически разделенными отсеками удается обеспечить селекцию поврежденного отсека для группы из трех ячеек (рис.4)

с отключением только поврежденной ячейки. В данном случае длина линий

связи увеличивается по сравнению с применением локальных устройств незначительно, что способствует решению проблемы электромагнитной совместимости.

Рис. 4. Вариант выполнения защиты с селекцией поврежденного отсека ячейки и возможностью отключения линейного выключателя

При нахождении полусекций по разные стороны ЗРУ или наличии оптической связи между отсеками выключателей и ТТ и кабельной разделки может быть рекомендована схема дуговой защиты на основе устройства типа РДЗ-017М, представленная на рис.5. В этом случае обеспечивается селекция поврежденной зоны, но ее воздействие с учетом конструктивного исполнения КРУ производится на вводной и секционный выключатели.

Рисунок 5

Выводы

1. Минимизация аппаратных затрат и объемов монтажных и наладочных работ дуговой защиты может быть достигнута за счет оптимального включения оптических датчиков и измерительных органов, сочетания локальных, групповых и централизованных устройств с учетом конструктивных особенностей и числа ячеек КРУ и коммутационных аппаратов.

2. Для подстанций с небольшим числом ячеек на одной секции (5-8 ячеек) обосновано применение одного многоканального устройства типа РДЗ-017М для линейных ячеек и локальных устройств типа РДЗ-012МТ для вводного и секционного выключателей.

Рис. 5. Вариант выполнения защиты с селекцией поврежденной линейной ячейки, шинного моста и отключением секции вводным и секционным выключателями

ЛИТЕРАТУРА

  1. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. – Энергоатомиздат, 2002. – 312 с.
  2. Нагай В.И. Выбор и техническая реализация быстродействующих защит КРУ от дуговых коротких замыканий// Электро. – 2002.– № 1. – С. 35-39.
  3. Нагай В.И. Быстродействующие дуговые защиты КРУ: современное состояние и пути совершенствования. – Новости Электротехники, №5(23), 2003. С. 48-52.
  4. Новая дуговая защита для комплектных распределительных устройств/ М.В. Демьянович, А.И. Евреев А.И., А.В. Пименов и др.// Энергетик. – 2001. – №5 –С.24.
  5. Коротков Л.В., Погодин Н.В. Быстродействующая оптическая система дуговой защиты ЗРУ 6–10 кВ// «Релейная защита и автоматика энергосистем 2000»: Тез. докл. XIV научно-технической конференции:– М.:ЦДУ ЕЭС России, 2000. – С. 48 --49.
  6. Калачев Ю.Н., Шевелев В.С. Устройство дуговой защиты для ячеек КРУ 6–10 кВ// Энергетик. – 2001.– №1. – С. 25-26.
  7. Григорьев В.А., Милохин В.Е., Палей Э.Л. Волоконно-оптическая дуговая защита ячеек КРУ 6-10 кВ// Энергетик. – 2002. – №2. – С.23-24.
  8. Крылов И.П. Устройство быстродействующей селективной световой дуговой защиты БССДЗ-01/02// Сборник тез. докл. семинара-совещания начальников служб РЗА АО -энерго, начальников электролабораторий электрических станций,ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа, РАО «ЕЭС России», РП «Южэнерготех-надзор», Пятигорск, 2001. – С. 112-114.
  9. Середа Н.Н., Харитонов В.В. Применение фототиристоров для защиты сетей при дуговых коротких замыканиях. Материалы семинара «Новые комплектные электротехнические устройства». – М.: Московский Дом науч.-техн. пропаганды. 1990. С.53-57.
  10. Оптико-электрическая дуговая защита КРУН 6-10 кВ./ В.И. Нагай, С.В. Сарры, М.М. Котлов и др. – Энергетик, №8, 2000. С.38-39.
  11. Нагай В.И. Сарры С.В., Войтенко А.С. Релейная защита КРУ с контролем светового потока. – Промышленная энергетика, 2001, №11. С 32–36.
  12. Нагай В.И., Сарры С.В., Войтенко А.С. Быстродействующие релейные защиты КРУ от дуговых коротких замыканий с оптико-электрическими датчиками// Электрические станции. – 2002. – № 3. – С. 55-59.

Владимир Нагай,доктор техн. наук,профессор каф. «Электрические станции»,зам. директора НИИ ЭнергетикиЮжно-Российского государственноготехнического университета (НПИ), г. Новочеркасск
Алексей Рыбников,директор филиала ОАО«Ростовэнерго» Западныеэлектрические сети,г. Шахты
Алексей Луконин,аспирант каф. «Электрические станции» ЮРГТУ(НПИ),г. Новочеркасск

Информация о компании

НПК «Электроэнергетика» предлагает Вам: — Устройство оптоволоконной дуговой защиты «ОВОД-МД» , «ОВОД-Л» , «Проэл-мини» для ячеек КРУ и КСО ; — Реле дуговой защиты типа РДЗ ; — Реле напряжения, времени, тока, твердотельные реле, концевые выключатели, устройства защиты, ограничители мощности, счетчики , датчики, фотореле, термореле, термисторная защита, таймеры, стабилизаторы напряжения и оборудование для технологических процессов и др.; Надеемся на плодотворное сотрудничество! Дополнительную информацию Вы можете получить у наших специалистов!

Контакты:

Ф.И.О. Смолич Елена Геннадиевна  нет отзывов
Должность: Директор
Компания: НПК «Электроэнергетика»
Страна:  Россия
Телефон: +7 (495) 507-44-08, 517-56-60
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Web: http://www.electroenergetica.ru/
Зарегистрирована: 8 апреля 2005 г.
Последний раз была на сайте 5 часов назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

18 марта 2015 г. в 18:39
Актуальность проблемы. Комплектные распределительные устройства (КРУ(Н)) напряжением 6-10 кВ внутренней и наружной установки, являются одним из наиболее массовых элементов подстанций распределительных электрических сетей и станций, основное достоинство которых малые габаритные размеры, высокая степень готовности к монтажу и наладке.
21 мая 2015 г. в 12:56
Значительную опасность для комплектных распределительных устройств (КРУ) напряжением 6–10 кВ представляют внутренние короткие замыкания (КЗ), сопровождаемые электрической дугой (ЭД). Данная проблема усугубляется тем, что многие КРУ не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых КЗ или применяемая в них защита не отвечает современным требованиям. Это побудило РАО «ЕЭС России» издать ряд приказов о повышении надежности работы энергообъектов, оборудованных КРУ
24 апреля 2015 г. в 15:18
Подходы в построении дуговых защит КРУ. В настоящее время в качестве защит шкафов комплектных распределительных устройств внутренней и наружной установки (КРУ(Н)) наибольшее распространение получили устройства , реагирующие на повышение давления на фронте ударной волны в начальный момент дугового КЗ (клапанная дуговая защита), на появление излучения от дугового столба.
12 марта 2015 г. в 18:18
Серийно выпускаемая модификация «ОВОД-Л» — это микропроцессорное распределенное (блочное)устройство дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками радиального типа. Дуговая защита представляет собой набор функциональных блоков, соединенных последовательной шиной цифровой связи со скоростью передачи информации 0,5 Мбит/с.
12 февраля 2014 г. в 18:07
Дуговая защита «ОВОД-МД» — это устройство нового поколения устройств изготовленных на основе волоконной оптики и микропроцессорной техники, предназначено для защиты шкафов комплектных распределительных электрических подстанций 0,4-35 кВ при возникновении в них коротких замыканий, сопровождаемых открытой электрической дугой.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.