Устройства ОАПВ - Общие положения Устройства ОАПВ

Страница 2 из 5

ГЛАВА ПЕРВАЯ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Использование однофазного автоматического повторного включения является эффективным средством повышения надежности живучести энергосистем, поскольку однофазные замыкания, землю в сетях с эффективно заземленной нейтралью являются наиболее частым видом замыкания на ВЛ и составляют, в частности, на ВЛ напряжением 220 кВ, примерно 75%, причем эти повреждения в подавляющем большинстве случаев неустойчивы; при этом обеспечивается успешное ОАПВ. Возможность быстрого отключения и повторного включения в большинстве случаев (р поврежденной фазы вместо трех (в случаях отсутствия ОАПВ) позволяет в ряде случаев сохранить устойчивость и электроснабжение потребителей, т.е. повышает надежность работы энергосистем. Это определяет эффективность ОАПВ по сравнению с ТАПВ

1.2.3 соответствии с ПУЭ (глава 3.3. I редакция седьмого издания) устройства ОАПВ, как правило, устанавливают на линиях 330 кВ и выше. Допускается применение ОАПВ также на линиях 220 кВ, в первую очередь на одиночных протяжении ВЛ при отсутствии обходных связей, например, в районах Сибири, Средней Азии, Дальнего Востока, Северо-Запада, а также на зарубежных объектах.

Согласно ПУЭ ОАПВ следует применять:

1.2.1.На одиночных сильно нагруженных межсистемных внутрисистемных линиях при отсутствии обходных связей;

1.2.2.На сильно нагруженных межсистемных линиях с обходными связями, если в режиме с отключенной одной из связей может произойти нарушение динамической устойчивой энергосистемы в случае однофазного замыкания на землю на рассматриваемой линии;

1.2.3.На межсистемных и внутрисистемных линиях разных классов напряжения, если трехфазное отключение линии высокого напряжения может привести к недопустимой перегрузке линии низшего напряжения с возможностью нарушения статической устойчивости энергосистемы;

1.2.4.На линиях, связывающих с системой крупные блочные электростанции без значительной местной нагрузки;

1.2.5.На линиях электропередачи, где осуществление ТАПЗ сопряжено со значительным сбросом нагрузки вследствие понижения напряжения.

1.3.Согласно 1 ежегодно в СССР проектируется lO-12 линий, на которых необходима установка устройств

ОАПВ. Можно считать, что при наличии в будущем серийно выпускаемого устройства ОАПВ для линий 220 кВ оно получит значительно более широкое распространение.

1.4.Выбор поврежденной фазы при однофазном замыкании на землю осуществляется в устройстве ОАПВ с помощью специально предназначенных для этого избирательных органов (НО), устанавливаемых в каждой фазе.

1.4.1.В настоящее время нашли применение два принципиально различных типа ИО:

1.4.1.1.ИО сопротивления, реагирующие на величину

где - соответственно фазные напряжение и ток,

I0 - ток нулевой последовательности,

K - коэффициент компенсации.

Фильтровые ИО (ФИО), реагирующие на угол сдвига фаз между токами нулевой и обратной последовательностей, т.е. надополненные органом, определяющим многофазное КЗ, например, реле сопротивления, включенным на междуфазное напряжение и разность токов двух фаз.

1.4.2.Наибольшее распространение в энергосистемах СССР нашли устройства ОАПВ с ИО сопротивления. В панелях типов АПВ-503, ПДЭ 2004, а также в панели повторного применения, разработанной Северо-Западным отделением для ВЛ 330 кВ, используются ИО сопротивления с характеристикой срабатывания в виде двух пересекающихся окружностей в комплексной плоскости сопротивления. Во вновь разработанном устройстве ОАПВ для линий 750 кВ и выше используются ИО сопротивления с характеристикой срабатывания в виде четырехугольника, которая обладает некоторыми преимуществами по сравнению с вышеуказанной характеристикой.

Помимо своего основного назначения ИО сопротивления могут быть использованы в качестве неселективной защиты в неполнофазном режиме после отключения поврежденной фазы в случае возникновения повреждения на оставшихся фазах, при повторном включении фазы, при опробовании линии.

Однако ИО сопротивления независимо от вида характеристики срабатывания по принципу действия обладают ограниченной чувствительностью при замыканиях на землю через R-з, , поскольку их характеристики обязательно должны быть отстроены от замеров сопротивления в неповрежденных фазах. Это приводит к каскадному действию избирательных органов или к отказу их функционирования.

1.4.3.В этих случаях нашли применение ФИО, которые принципиально более чувствительны к замыканиям на землю через и поведение которых не зависит от нагрузочного режима. Устройство ОАПВ с ФИО разработано, в частности, Северо-Западным отделением для ВЛ 220 кВ и используется на линиях, проектируемых этим и некоторыми другими отделениями.

Однако эти ИО более сложные, т.к. включают в себя дополнительные органы междуфазного сопротивления, и в отличие от ИО сопротивления не могут использоваться в качестве зашиты в цикле ОАПВ.

1.5.С целью выяснения требуемого типа ИО для вновь разрабатываемого устройства ОАПВ для линий 220 кВ следует оценить возможные значения при замыканиях на землю на таких линиях. Значения зависят от удельного сопротивления грунтов сопротивления заземления опор и наличия и способа заземления грозозащитных тросов.

В работе показано, что трассы ряда проектируем в СССР линий напряжением 220 кВ, на которых требуется установка устройства ОАПВ, проходят в районах с грунтами, удельные сопротивления которых весьма разнообразны и могут достигать в районах скальных и вечной мерзлоты (талые грунты) значений десятков тысяч Ом.м., а на мерзлых грунтах сотен тысяч Ом.м. Значения сопротивления заземления опор линий на таких грунтах согласно ПУЭ, составляют несколько десятков Ом. На мерзлых грунтах значения сопротивлений заземления могут достигать сотен и тысяч Ом.

1.6.Существенное влияние на впадение R оказывает наличие и способ заземления грозозащитного троса.

1.6.1.Можно считать (на основании опыта проектирования и эксплуатации), что на 90% линий 220 кВ, имеющих тросы, последние не используются для целей связи и заземляются на анкерных опорах в среднем через Каждые 5-6 км (до 10 км). На остальных опорах такого участка осуществляется подвеска троса на изоляторах шунтируемых искровыми промежутками. В некоторых случаях, когда линии 220 кВ протяженные (200-400 км) и проходят в малонаселенных районах, грозозащитный трос используется для целей связи и заземляется по концам усилительного участка, длина которого обычно соответствует длине линии.

При замыкании фазы через опору на землю к искровому промежутку прикладывается разность потенциалов, значительно превышающая пробивное напряжение искрового промежутка, благодаря чему происходит перекрытие искрового промежутка не только на опоре, где повредилась фаза, но и на других опорах.

Это приводит к шунтированию сопротивления заземления опоры и снижению переходного сопротивления замыкания на землю.

1.6.2.Следует отметить, что более половины повреждений на линиях 220-330 кВ, согласно данным Союзтехэнерго, происходив в пролете между опорами в результате посторонних воздействий (не связанных с атмосферными), вызванных наездами транспорта, набросами, низовыми пожарами, приближением деревьев. В этих случаях переходные сопротивления замыкания на землю могут достигать очень больших значений, превышающих сопротивления заземления опоры. При этом, замыкания в пролете, как правило, устойчивые.

В этом случае даже при выполнении избирательных органов высокой чувствительности ОАПВ будет неуспешным, т.е. будут отключены 3 фазы.

Как показали некоторые исследования сопротивлений заземляющих устройств при прохождении через заземлитель импульсного тока, например, в этом случае происходит некоторое снижение сопротивления заземления, поэтому в случае короткого замыкания при грозовом разряде через опору наблюдается дополнительное снижение.

В связи с указанных в п.1.5-1.6 в данной работе предлагается для вновь разрабатываемого устройства ОАПВ использование ИО сопротивления как имеющих достаточно высокую область применения.

1.7.При разработке требований к устройству ОАПВ учитывались следующие особенности линий 220(330) кВ, для которых предназначено это устройство.

1.7.1.При отключении поврежденной фазы в случае однофазного к.з. на землю не происходит развитие существенных качаний, что позволяет в большинстве случаев выполнить отстройку избирательных органов сопротивления от замеров при качаниях в неполнофазном режиме и при повторном включении фазы, обеспечивая при этом требуемую чувствительность ИО.

1.7.2.Допустимо каскадное отключение поврежденной фазы при пуске устройства ОАПВ с двух сторон от разных ступеней резервных защит, что обуславливает несколько больнее время неполнофазного режима, чем для линий более высокого класса напряжения.

1.7.3.Допустимость работы без передачи в.ч. сигналов об отключении одной или трех фаз по концам линии, что приводит к возможности отключения с одной стороны одной фазы и осуществления ОАПВ, а с другой - отключение трех фаз, например, при отказах ИО, и осуществление ТАЯВ.

1.8.В данной работе рассматривается возможность использования устройства ОАПВ в комплексе защитами, предназначенными для ВЛ 110-220(330) кВ.

В настоящее время электротехническая промышленность выпускает на без интегральных микросхем (ИМС):

-панель направленной высокочастотной защиты типа

ЦДЭ 2802, предназначенной для использования в качестве основной быстродействующей защиты линии;

-шкаф дистанционных и токовых ступенчатых защит типа ЩДЭ 2800.

Особенностью комплекса защит для ВЛ 220 кВ является то, что выпускаемые защиты не предназначены для работы на линиях, оборудованных ОАПВ.

Применение на линии ОАПВ предъявляет определенные требования к релейной защите, используемой в комплексе с устройством ОАПВ.

1.8.1.Пуск устройства должен осуществляться от защит, срабатываниях при замыканиях на землю на защищаемой линии:

-от основной защиты, действующей при всех видах К.З.;

- от резервных защит - токовой направленной нулевой последовательности (ТНЗНП) и дистанционной (ДЗ).

1.8.2.В кратковременном неполнофазном режиме работы линии, отключения поврежденной фазы, защиты или отдельные ступени- не отстроенные от неполнофазного режима, должны выводиться из действия. Защиты, отстроенные от такого режима, должны действовать на отключение трех фаз при возникновении повреждения на оставшихся фазах без контроля действия избирательный органов.

1.8.3. В связи с этим медленнодействующие ступени резервных защит линии, имеющие времена срабатывания большие времени цикла ОАПВ, не блокируются в неполнофазном режиме работы линии и при возникновении неполнофазного режима действуют помимо избирательных органов.

1.8.4.Быстродействующие ступени резервных защит должны отстраиваться от (для ТНЗНП) и Z (для ДЗ) в неполно-фазном режиме, при этом обеспечивается возможность их использования в указанном режиме помимо избирательных органов.

Если выполнить отстройку I или Д. ступеней ТНЗНП не удается (резко снижается зона действия ступеней), то эти ступени должны блокироваться в неполнофазном режиме.

1.8.5.Основная быстродействующая защита тока ЦЦЭ 2802 надежно работает в полнофазном режиме работы линии и осуществляет пуск устройства ОАПВ.

Однако в неполнофазном режиме цикла ОАПВ, когда появляются составляющие обратной последовательности тока и напряжения, на которые реагирует орган контроля направления (раде направления мощности обратной последовательности), защита может либо ложно сработать, при отсутствии К.З. в этом режиме, либо отказать при возникновении К.З. на линии. Поведение защиты зависит от места установки измерительных трансформаторов напряжения:

-при установке трансформаторов напряжения на шинах подстанции защита работает ложно, поэтому она должна блокироваться в неполнофазном режиме цикла ОАПВ,

- при установке трансформаторов напряжения на линии защита отказывает в действии, а в некоторых случаях может селективно отключить К.З. Однако углы запаса в этом режиме невелики, поэтому желательно также блокировать защиту в этом режиме.

1.8.6.В связи с указанным более целесообразна работа устройства ОАПВ с дифференциально-фазной защитой (ДФЗ), неподверженной ложному срабатыванию в неполнофазном режиме работы линии. В настоящее время во ВНИИЭ ведется разработка защиты типа ДФЗ, предназначенной для работы на ВЛ 230 кВ совместно с устройством ОАПВ. Предлагаемое устройство ОАПВ должно обеспечивать возможность работы как защитой типа ЦЦЭ 2802, так и с защитой типа ДФЗ.