Релейные защиты

     Защита  имеет независимые выдержки времени DT1 первой (реле тока КА1), DT2 второй (реле тока КА2) ступеней и зависимые от тока характеристики выдержек времени DT3 третьей ступени (реле тока КАЗ). Реле тока воздействуют на элементы времени DT1...DT3 через соответствующие логические элементы DUX1...DUX3, выполняющие логические операции ЗАПРЕТ. На вход этих элементов подаются также сигналы от реле направления мощности KW и от реле KV1 и KV2, но через элемент DWU (ИЛИ-НЕ).

     При повреждении и срабатывании хотя бы одного из реле KV1, KV2 сигнал на выходе элемента DWU исчезает. Таким образом, для появления сигнала на выходах элементов DUX1...DUX3 необходимо, чтобы на их входах присутствовали сигналы от реле мощности и соответствующих реле тока и отсутствовал сигнал от элемента DWU.

     В микропроцессорных устройствах защиты ток срабатывания первой ступени (токовой отсечки) обозначают как I>>>, второй ступени (токовой отсечки с выдержкой времени) — как I>> и третьей ступени (максимальной токовой защиты) — как I>. Токи I>>> и I>>  у блока БМРЗ-04 можно установить в пределах 1,5... 100 А (через 0,1 А), а ток срабатывания I> — в пределах 0,5...50 А (через 0,1 А). Первая и вторая ступени действуют на отключение, а третья ступень в зависимости от положения ключа SG17 — на отключение или на сигнал.

     Характеристики  выдержек времени третьей ступени  (t>) вычисляются по одному из четырех возможных задаваемых соотношений. Две из них (L и N) рассмотрены далее, а две другие аналогичны характеристикам реле РТ—80 и РТВ—I. Выбор характеристик производится ключами SG10, SG11, а ключом SG9 вводится независимая от тока выдержка времени DT4. С помощью ключей SG4...SG8 можно ввести блокировку защиты по напряжению, а ключом SG13 - блокировку по направлению мощности.

     Функциональная  схема содержит также элемент  DX, обеспечивающий сигнал при запуске первой и второй ступеней защиты; цепь запрета АПВ от первой ступени защиты; цепь ускорения максимальной токовой защиты; элемент DW2 и реле KL, формирующие сигнал логической защиты шин.

     Устройство  автоматического  повторного включения  выключателя двукратного действия. Функциональная схема алгоритма АПВ показана на рис. 10. Пуск УАПВ производится от действия токовой защиты ТЗ или от реле РПО, фиксирующего отключенное положение выключателя (операция DW1) и при готовности устройства к действию (операция DX1). Оно является двукратным, если выключатель SG2 включен. Первый цикл АПВ обеспечивает АПВ1, а второй — АПВ2. Их триггеры Т1 и T2 запоминают дискретный импульсный сигнал, поступающий на входы S при отсутствии запрещающего сигнала на входе R, вызванного неисправностью БМРЗ, запретом от первой ступени защиты (по I>>>) мри включении ключа SG3, запретом при действии устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ). Все эти ограничения выполняются операциями DW3 и DW2. 

     При возникновении несоответствия положения  ключа управления и состояния  выключателя на выходе DW1 появляется дискретный сигнал. Если УАПВ готово к действию, такой же сигнал появляется на выходе DX1. Он преобразуется (при включенном ключе SG1) релейным преобразователем F1 в дискретный импульсный сигнал, который поступает на вход S триггера Т1 и запоминается им, если отсутствует запрещающий сигнал на входе R. Элемент выдержки времени первого цикла АПВ DT1 запускается при выполнении операции DX2 (сигнал от T1 и сигнал от РПО) и, спустя заданное время, формирователь F3 через DW4 повторно включает выключатель.                           

     Действие  УАПВ во втором цикле (АПВ2) возможно, если включен ключ SG2 и на входе R триггера Т2 отсутствуют указанные запрещающие сигналы или сигнал запрета АПВ2 по напряжению нулевой последовательности 3U₀ (операция DW5, ключ SG4). Сигнал, преобразованный релейным формирователем F2, поступает на вход S триггера Т2 при исполнении операции DX3 и на вход R триггера T1 (операция DW2), возвращая его в исходное состояние.

     Повторное включение выключателя во втором цикле произойдет через установленное время (DT2) при наличии сигнала на входе DX4 от РПО о новом отключении выключателя.

     При этом вместе с F4 приходит в действие F5. Его сигнал через DW5 возвращает в исходное состояние триггер Т2 и через DW2 подтверждает возврат триггера Т1. Время срабатывания принимается от 0,5 с и выше через 0,1 с, а время готовности к новому действию — 120 с.

     Автоматическое  включение резервного выключателя. Для выполнения УАВР двустороннего действия используются блоки защиты и автоматики БМРЗ-04, установленные на входах секции шин 1 (выключатель Q2) и 2 (выключатель Q4) и на секционном выключателе Q5 (см. рис. 11). 

       Функция двустороннего АВР выполняется  взаимными действиями всех трех  блоков БМРЗ-04. Структурная схема  построения системы АВР распределительного пункта с двумя вводами приведена на рис. 12. На рис. 13 представлена функциональная схема алгоритма АВР блока БМРЗ-04 ввода секции шин 1. Аналогичная схема алгоритма АВР ввода секции шин 2. Пуск УАВР происходит при наличии сигнала от реле РПВ2, включенного положения выключателя Q2 ввода секции 1, сигналов о срабатывании всех трех реле минимального напряжения, контролирующих напряжение на шинах (реле KV1 и KV2) и на вводе (реле KV3), а также сигнала разрешения АВР, который поступает от блока БМРЗ-04 ввода секции шин 2 (см. рис. 12, реле KL6) при наличии на ней (в данном случае резервной) напряжения. Оно контролируется максимальными реле напряжения АВР этого блока, такими, как KV4...KV6 в рассматриваемой схеме. Контролируется и напряжение нулевой последовательности. Для этой цели используется максимальное реле напряжения нулевой последовательности, аналогичное реле KV7. Пуск УАВР происходит, если наряду с наличием этих сигналов будут отсутствовать сигналы блокировки АВР и неисправности блока БМРЗ-04. Это условие контролируется программной операцией DX1. При наличии сигнала на выходе элемента DX1 и включенном ключе SG1 запускается элемент DT1, его дискретный сигнал поступает на вход S триггера Т1, запоминается им при отсутствии на его входе R указанных запрещающих сигналов. Сигнал с выхода триггера (Пуск АВР) отключает выключатель Q2 и поступает на вход элемента DX2. 

     Если  секционный выключатель Q5 отключен (сигнал от РП05), то далее через операцию DX2 формирователь F1 возбуждает реле КL1, воздействующее на включение секционного выключателя Q5 (АВР Вкл).

     При этом сформированный сигнал DX2 поступает не только на вход формирователя F1, но и на вход S триггера Т2 и запоминается им. Этим подготавливается формирование воздействия (операция DX3) на включение выключателя Q2 и отключение секционного выключателя Q5. В таком состоянии схема будет находиться до тех пор, пока не восстановится напряжение на рабочем вводе секции шин 1 (трансформатор ТVЗ). Как только это произойдет, сработает реле KV4, и в результате операции DX3 запускается элемент DT2, и с выдержкой времени 0,5 с формируется сигнал (АВР Вкл) включения выключателя Q2. Поскольку секционный выключатель включен (сигнал от РПВ5), то по истечении выдержки времени DT2 не только включается выключатель Q2, но и в результате операции DX4 с выдержкой времени DT3 формирователь F2 возбуждает реле KL2, с помощью которого отключается секционный выключатель Q5, т.е. будет восстановлена нормальная схема электроснабжения.

     Рассматриваемая схема УАВР ввода секции шин 1 формирует выходной дискретный сигнал разрешения АВР ввода секции шин 2. Этот сигнал выдается при наличии напряжений U_ab, U_bc, U'_bc, превышающих 0,8U_НОМ. Он может блокироваться при наличии напряжения 3U₀ (реле KL3). Блок БМРЗ секционного выключателя выполняет без задержки команды АВР Вкл1, АВР Откл1 или АВР Вкл2, АВР Откл2, которые поступают от БМРЗ первого или второго ввода. При включенном секционном выключателе его блок БМРЗ выполняет роль защиты секции шин, которая потеряла рабочее питание.

     Рассмотренная функциональная схема алгоритма АВР имеет традиционный пусковой орган минимального напряжения, которому присущи все недостатки, указанные выше. Реле KV1...KV3 имеют уставки срабатывания, равные 0,4U_ном, а реле KV4...KV6 - 0,8U_HOM. Выдержки времени DT1...DT3 постоянные и равны 0,5 с , а длительность импульсных воздействий на реле KL1...KL3 — 0,8 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     8. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СРАБАТЫВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ ТЕРМИНАЛА SPAC801.01 И БЛОКА БМРЗ-04 

     Микропроцессорные защиты, в том числе и токовые, должны удовлетворять основным требованиям, предъявляемым к защитам независимо от их элементной базы. Это — селективность, чувствительность, быстродействие и надежность. У токовых защит это достигается соответствующим выбором тока срабатывания и выдержки времени.

     Выбор тока срабатывания защиты. При выборе тока срабатывания защиты 1_СЗ следует использовать выражения для соответствующих cтyпеней.

     Выбор времени срабатывания и типа временной  характеристики третьей ступени защиты. Согласование выдержек времени защит с независимыми и зависимыми от тока характеристиками выполняются также как и в других защитах Аналогично согласуются и выдержки времени третьих ступеней микропроцессорных защит. Особенность заключается в выборе обратнозависимых от тока временных характеристик.

     Они определяются вычислением времени  срабатывания в секундах по соответствующим  соотношениям. Причем у терминала  SPAC801.01 имеется возможность выбора одной из шести зависимых от тока характеристик. Две из них (рис. 14) аналогичны характеристикам токовой защиты микропроцессорного блока БМРЗ-04. Они определяются вычислением по следующему алгоритму:

     где к — временной коэффициент, изменяемый от 0,05 до 1; - коэффициенты, определяющие крутизну характеристик, имеют следующие значения: = 0,02, = 0,14 (международная инверсная типа L). = 1, = 120 (международная длительно инверсная типа N). 
 

     9. КОМПЛЕКТНОЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО АВР 

     Устройство  состоит из двух пусковых органов  АВР: пускового органа, действующего при коротких замыканиях и пускового органа, действующего при потере питания, а также токовой защиты ввода и из двух максимальных реле напряжения, одно из них контролирует напряжение ввода резервируемой секции шин, другое — напряжение на резервной секции шин. Комплектное устройство включается на составляющие прямой последовательности тока и напряжения.

     Функциональная  схема устройства. Функциональная схема комплектного устройства АВР одностороннего действия секции 1 (см. рис 11) показана на рис. 15, а. Схема УАВР секции 2 аналогична. Для действия при КЗ в качестве пускового органа использовано направленное реле сопротивления ИНРС. При потере питания исчезает ток в цепи ввода резервируемой секции шин, поэтому наиболее быстродействующим при этом будет минимальное реле тока ИPT_min. Оно и использовано для пуска УАВР при потере питания. Для действия УАВР необходимо, чтобы сработал хотя бы один из этих пусковых органов и имелось напряжение на резервной секции шин. В нашем случае на секции 2. Для контроля этого напряжения предусмотрено максимальное реле напряжения ИРН1_мах. Это условие контролируется логическими элементами DW1 и DXU1. Для обеспечения быстродействия УАВР допускается его срабатывание при КЗ в точке К₃ (см. рис. 10.16). В этом случае после ликвидации КЗ защитой А1 и появлении напряжения на вводе резервируемой секции шин устройство должно восстановить нормальную схему электроснабжения, т. е. отключить выключатель Q5 и включить выключатель Q2. Для этой цели использовано максимальное реле напряжения ИРН2_mах, на вход которого подается напряжение от трансформатора напряжения ввода ТVЗ. Схема действует с выдержкой времени 10—15 с. Максимальное реле тока ИРТ_тах является измерительным органом максимальной токовой защиты. Оно подключается к трансформатору тока ТА ввода резервируемой секции шин. Защита отключает выключатель Q2 при КЗ на резервируемой секции шин и при неотключенных КЗ yа ее присоединениях и блокирует действие УАВР. Выдержка времени защиты регулируется от 0,5 до 5 с. В комплектном устройстве АВР использованы логические элементы DXU1...DXU3. Необходимо, чтобы на выходе они сочетались с электромеханическими реле. Таким, например, является элемент К-511. Он сочетается с герконовым реле РПГ. Это реле возбуждено при отсутствии сигнала на выходе элемента DXU.

     Цепи  управления выключателями. Цепи управления выключателем ввода показаны на рис. 15, б, а секционным выключателем на рис. 15, в. Выключатель с электромагнитом отключения YAT2 отключается при действии УАВР (контакт РПГ1.1) и максимальной токовой защиты (контакт РПГ2.1). Второй контакт реле РПГ2 (РПГ2.2) включен в цепь включения выключателя Q5 (электромагнит включения YAC5). При срабатывании максимальной токовой защиты контакт РПГ2.1 реле РПГ2 замыкается, а РПГ2.2 размыкается, тем самым предотвращается включение выключателя Q5 при отключении выключателя Q2. Если выключатель Q2 отключается в результате действия УАВР, то цепь на включение выключателя Q5 не размыкается и выключатель Q5 включается. При этом, чтобы исключить отключение выключателя Q4 резервной секции шин вместе с отключением выключателя Q2, в цепь отключения выключателя Q4 включен контакт реле РПГ1 (РПГ1.2), который размыкает эту цепь при срабатывании реле РПГ1. На резервной секции шин установлено свое устройство АВР. Оно содержит свои герконовые реле РПГ4; РПГ5; РПГ6, соответствующие реле РПГ1; РПГ2 и РПГЗ, рассматриваемого нами УАВР. Поэтому назначение контакта РПГ4.2 (реле РПГ4) такое же, как и контакта РПГ1.2 (реле РПГ1), т. е. исключить отключение выключателя Q2 при отключении выключателя Q4. Контакт РПГ5.2 (реле РПГ5) размыкает цепь включения выключателя Q5 при действии максимальной токовой защиты ввода резервной секции шин (выключатель Q4).

     Нормальная  схема электроснабжения после действия УАВР восстанавливается с выдержкой времени 10—15 с, если на отключенном вводе появляется напряжение. Схема не восстанавливается, если выключатель ввода Q2 был отключен максимальной токовой защитой. Это обеспечивается тем, что при срабатывании защиты замыкается контакт РПГ2.3 реле РПГ2 в цепи промежуточного реле РП1, которое после срабатывания самоудерживается контактом РП1.2 и размыкает цепь включения выключателя Q2 (YAC2) контактом РП1.1. Если под действием реле ИРН2_тах выключатель Q2 после действия УАВР включается, то его вспомогательный контакт Q2.3 в цепи отключения секционного выключателя Q5 (YAT5) замыкается, выключатель отключается. Но это произойдет, если будет включен выключатель Q4 другой секции шин (его вспомогательный контакт Q4.3 будет замкнут).

     Из  рассмотренной схемы управления следует, что здесь исключается  включение секционного выключателя  на короткие замыкания. Поэтому снимаются требования однократности действия УАВР и ускорения защиты на секционном выключателе после действия УАВР. При оперативном управлении выключателями, рассмотренную автоматику необходимо вывести из действия.