Защита сборных шин и ошиновки электростанций и подстанций ООО «НТЦ «Механотроника» Инженер отдела системотехники, Михалев С.В.

Требования ПУЭ к защите сборных шин и ошиновки электростанций и подстанций Отдельные устройства РЗА должны быть предусмотрены для двух систем шин и одиночной секционированной системы шин. Отдельное устройство РЗА должно быть предусмотрено для одиночной несекционированной системы шин если отключение повреждений действием защит присоединенных элементов недопустимо по условиям сохранения устойчивости работы энергосистемы, или если на линиях, питающих рассматриваемые шины имеются ответвления. В качестве защиты сборных шин электростанций и подстанций следует предусматривать как правило дифференциальную токовую отсечку охватывающую все элементы, которые присоединены к системе или секции шин. Защита должна быть отстроена от переходных и установившихся токов небаланса. При присоединении трансформатора (автотрансформатора) 330 кВ и выше более чем через один выключатель рекомендуется предусматривать дифференциальную токовую защиту ошиновки. В защите шин 110 кВ и выше следует предусматривать возможность изменения фиксации при переводе присоединения с одной системы шин на другую на рядах зажимов. Дифференциальная защита должна быть выполнена с устройством контроля исправности вторичных цепей. Защиту шин следует выполнять так, чтобы при пробовании поврежденной системы или секции шин обеспечивалось селективное отключение системы (секции) без выдержки времени.

Типы блоков релейной защиты сборных шин и ошиновки производства НТЦ «Механотроника» БМРЗ-ДЗШ – быстродействующая дифференциальная защита одной фазы сборных шин напряжением до 220 кВ при всех видах КЗ. Количество присоединений сборных шин – до 12. БМРЗ-ДЗШ – быстродействующая дифференциальная защита одной фазы сборных шин напряжением до 220 кВ при всех видах КЗ. Количество присоединений сборных шин – до 8. БМРЗ-ДЗО-ХХ – функции защиты, автоматики и сигнализации ошиновки стороны высшего напряжения (ВН) силового трансформатора или автотрансформатора. Количество контролируемых присоединений – до 4. БМРЗ-ДЗО-ХХ функции защиты, автоматики и сигнализации ошиновки и реактора стороны низшего напряжения (НН) силового трансформатора или автотрансформатора. Количество контролируемых присоединений – до 3.

Пример организации защиты сборных шин на базе БМРЗ.

Функции блока защиты сборных шин БМРЗ-ДЗШ БМРЗ-ДЗШ в составе ШЗШ-МТ обеспечивает: 1. Дифференциальную защиту шин: ДТО, ДЗТ; 2. Прием сигналов УРОВп от присоединений двух секций и формирование сигнала на отключение всех присоединений зафиксированных за соответствующей секцией; 3. Формирование выходного сигнала «Запрет АПВ» при срабатывании ДЗШ или УРОВ; 4. Логику пробования шин: оперативное (принудительное), секции шин от присоединения, присоединения от секции шин. Вариант пробования выбирается с помощью программных ключей. а) Ввод оперативного пробования секции шин приводит к увеличению чувствительности, при этом при работе без нарушения фиксации срабатывание происходит от ИО соответствующей секции шин. При работе с нарушением фиксации – только от ПО. б) При введенном пробовании секции шин от присоединения очувствление ИО и ПО происходит на заданное время при выполнении условий: подан входной сигнал «Ввод проб. I(II) с.ш.», на выбранной секции нет напряжения, на «Вход КСС» поступил сигнал о подаче команды включения выключателя соединения, выбранного для пробования. в) При введенном пробовании присоединения от секции ИО и ПО работают без очувствления, но с задержками, определяемыми заданными выдержками времени. Задержки срабатывания вводятся при условиях: подан входной сигнал «Ввод проб. I(II) с.ш.», на выбранной секции есть напряжение, на «Вход КСС» поступил сигнал о подаче команды включения выключателя соединения, выбранного для пробования.

Дифференциальный ток вычисляется по формуле:, где I ПР.i - текущее значение вторичного тока присоединения i, А I НОМ.ПЕРВ.ТТi - значение номинального первичного тока присоединения i,А I НОМ.ВТОР. - значение номинального вторичного тока трансформаторов тока, А F i - элемент матрицы фиксации: F i = 1, если присоединение принадлежит секции для которой вычисляется I Д F i = 0, если присоединение не принадлежит секции для которой вычисляется I Д F i = 1, если присоединение определено как секционный выключатель, при этом ТТ СВ установлен со стороны секции шин для которой вычисляется I Д F i = -1, если присоединение определено как секционный выключатель, при этом ТТ СВ установлен со стороны противоположной секции шин для которой вычисляется I Д Секционный выключатель (если он есть) относится к обеим секциям шин. Расчет приведен для избирательных органов. Для пускового органа F i = 1, если присоединение не является секционным выключателем, F i = 0, если присоединение является секционным выключателем. Функции блока защиты сборных шин БМРЗ-ДЗШ. Дифференциальная защита шин.

В дифференциальной защите с торможением предусмотрен пусковой орган (ПО) и два избирательных органа (ИО1, ИО2) по числу секций шин. ПО включен на дифференциальный ток присоединений, зафиксированных как за I, так и за II секциями шин за исключением СВ. ИО контролируют дифференциальный ток присоединений своих секций шин. При срабатывании ПО запускаются индивидуальные ИО для обеих секций шин и отключают поврежденную секцию при срабатывании защиты. Назначение ПО - исключение ложных срабатываний ИО в нагрузочных режимах в случае ошибочной информации о фиксации присоединений. В блоке осуществляется анализ формы кривой дифференциального тока, что позволяет при внешних КЗ, сопровождающихся значительным насыщением первичных трансформаторов тока, блокировать действие защиты. Тормозная характеристика ПО и ИО приведена на рисунке: Срабатывание на первом участке определяется уставкой I ДЗТ. Угол наклона на втором участке задается коэффициентом торможения К Т. Начальное значение тока торможения определяется уставкой I НТ.

Функции блока защиты сборных шин БМРЗ-ДЗШ. Дифференциальная защита шин. Для резервирования ДЗТ в тех случаях, когда возможно глубокое насыщение первичных трансформаторов тока, приводящее к ошибочной блокировке ДЗТ по ИПБ и замедлению срабатывания ДЗТ в блоке предусмотрена дифференциальная токовая отсечка. Блок контролирует исправность токовых цепей независимо по трем контурам для: - I секции шин; - II секции шин; - присоединений обеих секций шин (исключая СВ). При введенной блокировке и обнаружении схемой контроля небаланса обрыва токовых цепей в течение времени, превышающего ставку Тнб, осуществляется блокировка ДЗТ и ДТО соответствующего контура (секции шин).

Пример организации защиты ошиновки на базе БМРЗ.

Блок защиты ошиновки стороны ВН БМРЗ-ДЗО-ХХ Функция ДТО. Блок защиты ошиновки стороны ВН выполняет следующие функции защиты: 1. Продольная дифференциальная токовая отсечка (ДТО) с четырьмя плечами. Характеристика срабатывания:Диф. ток вычисляется по формулам:, где i A1 – значение тока i-го плеча; K TTi – коэффициент трансформации ТТ i-го плеча; K TT БАЗ – коэффициент трансформации ТТ базового присоединения; Si = 1, если присоединение введено; Si = 0, если присоединение выведено.

Блок защиты ошиновки стороны ВН БМРЗ-ДЗО-ХХ Функция ДЗТ. 2. Продольная дифференциальная токовая защита с торможением (ДЗТ) с четырьмя плечами с блокировкой по ИПБ. Характеристика срабатывания:Информационный признак блокировки вычисляется по формуле:, где А ИПБ – сумма действующих значений второй и четвертой гармоник дифференциального тока; I Д – действующее значение первой гармоники дифференциального тока.

Блок защиты ошиновки стороны ВН БМРЗ-ДЗО-ХХ Функции автоматики. управление выключателями присоединений от сигналов защит (отключение), а также от приемника устройства резервирования выключателя (УРОВп); пробование ошиновки от присоединения с контролем напряжения на ошиновке с очувствлением ДЗТ; пробование присоединения от ошиновки в режиме открытого плеча; очувствление ДЗТ в первом цикле АПВ, с контролем напряжения на ошиновке; формирование сигнала запрета АПВ; устройство контроля токовых цепей, с блокировкой работы защит при неисправности токовых цепей возможна как пофазная, так и перекрестная блокировка; сигнализация несоответствия напряжения на ошиновке, фиксации присоединений выбранному режиму пробования; обобщенная вызывная сигнализация.

Блок защиты ошиновки стороны ВН БМРЗ-ДЗО-ХХ Алгоритм пробования присоединений и ошиновки. Алгоритм предназначен для формирования управляющих сигналов в режиме пробования ошиновки и присоединений, а также для очувствления ДЗТ в первом цикле АПВ. Для пробования присоединений на дискретный вход блока подается сигнал «Опроб. присоединений», для пробования ошиновки – сигнал «Опроб. ошиновки». 1. Опробование ошиновки. Для пробования ошиновки максимальное из линейных напряжений должно быть меньше уставки U<. Опробование ошиновки запускается по приходу любого из сигналов «КСС пр.1», «КСС пр.2», «КСС пр.3», «КСС пр.4» на время заданное уставкой, при этом ДЗТ переходит на работу по чувствительным уставкам, а при введенном программном ключе производится также очувствление в первом цикле АПВ. 2. Опробование присоединений. Для пробования присоединений максимальное из линейных напряжений должно быть больше уставки U>. При приходе дискретных сигналов «КСС пр.1», «КСС пр.2», «КСС пр.3», «КСС пр.4» производится вывод соответствующего присоединения на время заданное уставкой. Вывод присоединения блокируется командами «Фикс. пр. 1», «Фикс. пр. 2», «Фикс. пр. 3», «Фикс. пр. 4». Предусмотрен алгоритм соответствия режима пробования. Алгоритм предназначен для сигнализации в случае несоответствия выбранного режима пробования наличию или отсутствию напряжения на ошиновке, наличию или отсутствию фиксации присоединений. Алгоритм формирует выходной дискретный сигнал «Несоответствие» и сигнал обобщенной вызывной сигнализации.

Блок защиты ошиновки стороны ВН БМРЗ-ДЗО-ХХ Дополнительные функции В блоке предусмотрено два назначаемых выхода, на которые могут быть заведены наиболее часто используемые функции блока. Терминал обеспечивает запись и хранение 32 осциллограмм мгновенных значений длительностью 1,5 с – 0,5 с до начала аварии (предыстория) и 1,0 с аварийного процесса. В каждой осциллограмме фиксируется 14 аналоговых и 64 дискретных сигнала. Пуск осциллографа происходит по факту срабатывания защит терминала на отключение.

Пример организации защиты реактора стороны НН базе БМРЗ.

Блок защиты ошиновки стороны НН БМРЗ-ДЗО-ХХ Функции дифференциальной защиты Функция ДЗО блока аналогична блоку ДЗО стороны ВН. Функция ДЗТ имеет следующую характеристику срабатывания: Характеристика ДЗТ включает три участка. Угол наклона характеристики на первом участке равен нулю, на втором и третьем участках задается коэффициентами торможения К ТОРМ. 2 и К ТОРМ. 3. Особенностью блоков является возможность изменения коэффициента торможения К ТОРМ. 3 в большом диапазоне. Благодаря этой возможности угол наклона на третьем участке может быть задан 90°, что соответствует блокировке ДЗТ при больших сквозных токах в режиме внешних КЗ.

Блок защиты ошиновки стороны НН БМРЗ-ДЗО-ХХ Функции защит 1. Блок содержит комплекты трехступенчатой МТЗ для плеча 2 и плеча 3. МТЗ предназначена для резервирования защит ввода при КЗ на отходящих присоединениях. Комплекты МТЗ имеют одинаковую логику работы. Для второй и третьей ступеней МТЗ может быть введен контроль напряжения для пуска МТЗ. 2. Блок содержит комплекты защиты от дуговых замыканий для плеча 2 и плеча 3. Срабатывание ДгЗ происходит при получении сигнала от дуговой защиты секции шин с/без контроля пуска второй ступени соответствующего комплекта МТЗ. 3. Блок содержит комплекты ЗМН для плеча 2 и плеча 3. ЗМН имеет две ступени с контролем двух линейных напряжений (U AB и U BC соответствующего плеча) и напряжения обратной последовательности. Первая ступень действует на отключение, вторая ступень - только на сигнализацию. 4. Блок содержит комплекты ЗПН для плеча 2 и плеча 3. ЗПН выполнена с контролем двух линейных напряжений (U AB и U BC соответствующего плеча). 5. Блок обеспечивает хранение двух независимых программ уставок защит. Выбор программы 2 осуществляется при подаче входного дискретного сигнала "Программа 2".

Блок защиты ошиновки стороны НН БМРЗ-ДЗО-ХХ Функции автоматики и сервисные 1. Блок содержит комплекты УРОВ для плеча 2 и плеча 3. Комплекты УРОВ имеют одинаковую логику работы Блок реализует функции приемника и датчика УРОВ. 2. Блок реализует логику управления выключателями (отключение). 3. Блок содержит комплекты схем формирования команд АПВ для плеча 2 и плеча Блок содержит комплекты схем формирования команды запрета АВР для плеча 2 и плеча Блок обеспечивает запись и хранение 15 осциллограмм мгновенных значений длительностью 1,2 с: 0,12 с до начала аварии (предыстории) и 1,08 с аварийного процесса.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! ООО «НТЦ «Механотроника» Инженер отдела системотехники, Михалев Сергей Владимирович