Ускорение дз2 и дз3 по соотношению токов двух смежных фидеров

Ускорение ДЗ2 и ДЗ3 используется для быстрого отключения КЗ в зоне работы этих ступеней и работает на соотношении токов в двух смежных фидерах, питающих один участок контактной сети. Этот блок алгоритма состоит из двух частей: датчика и приемника. Датчик показывает наличие тока через данный фидер и представляет собой схему ИЛИ, которая в случае срабатывания реле полного сопротивления своих ДЗ2 или ДЗ3 формирует сигнал ускорения ДЗ2 и ДЗ3 для смежного фидера. Приемник осуществляет ускорение работы ДЗ2 и ДЗ3, воздействуя на их элементы выдержки времени при совпадении двух условий:

есть сигнал "Ускорение ДЗ2 и ДЗ3" от смежного фидера (т.е. через него начал протекать ток КЗ);

соотношение токов в смежном и данном фидерах меньше уставки (К _у от 0,5 до 0,9), т.е. обеспечивается селективность такого ускоренного отключения.

Элемент выдержки времени (Т _у от 0,05 до 0,3 с) служит для отстройки от кратковременных срабатываний реле полного сопротивления, которые могут быть вызваны переходными процессами в токе.

Средства повышения селективности

Помимо традиционно используемого автоматического повторного включения (АПВ), в БМРЗ-ФКС реализован еще ряд средств повышения селективности.

Выделение 1-й гармоники тока и напряжения

Известно, что форма тока КЗ близка к синусоидальной, а форма тока нагрузки содержит значительную долю высших гармоник (20…35%). Поэтому выделение 1-й гармоники для работы токовых и дистанционных защит сохраняет прежнюю чувствительность к токам КЗ и обеспечивает большую отстройку от токов нагрузки, т.е. улучшает селективность.

Адаптация уставок по коэффициенту гармоник

В качестве дополнительного средства повышения селективности используется блок алгоритма, который производит измерение коэффициента гармоник в токе и, если его величина превышает заданное значение уставки, производит "загрубление" уставок ДЗ2 и ДЗ3 (или резервирующих их токовых защит) на 20%. Тем самым обеспечивается снижение вероятности ложных срабатываний защиты при наличии электроподвижного состава на линии.

Средства повышения надежности

Помимо традиционно используемых средств повышения надежности (резервирование при отказах выключателя УРОВ, возможность резервного питания блока от цепей трансформатора напряжения), в БМРЗ-ФКС реализованы следующие средства повышения надежности.

Токовая отсечка по мгновенному значению тока (ТО2)

ТО2 резервирует традиционную ТО в случае КЗ, близких к шинам ТП, т.е. является чисто программным резервом. При этом время срабатывания ТО2 на 5…10 мс меньше, что позволяет уменьшить вредные последствия КЗ с большим током.

Резервная токовая защита

Три ступени ненаправленной резервной токовой защиты РТЗ1…РТЗ3 используются для автоматического резервирования соответствующих трех ступеней дистанционной защиты ДЗ1…ДЗ3 в случаях, когда напряжение снижается до уровня ниже 3% от номинального (0,03× U _н) и адекватное определение фазовых углов невозможно. Такое снижение напряжения возможно как при КЗ, близком к шинам ТП, так и при повреждении трансформатора напряжения или его выходных цепей. При этом либо происходит отключение фидера по ЗМН с достаточно большой выдержкой времени (до 3 с), либо отключения не происходит (если ЗМН выведена на сигнал); в обоих случаях фидер остается без основной своей дистанционной защиты, что недопустимо.

При этом для обеспечения бесперебойного переключения защит на резервные и обратно у ДЗ2 и РТЗ2, а также у ДЗ3 и РТЗ3 используются единые элементы выдержки времени. Благодаря этому после пуска ДЗ2 или ДЗ3 и пропадания напряжения накопленное значение выдержки времени этой ступени ДЗ переходит к заменяющей ее ступени РТЗ, а при восстановлении напряжения – обратно к первоначально запустившейся ступени ДЗ.

Такой алгоритм обеспечения бесперебойности ДЗ при пропадании напряжения представляется более корректным, чем предлагаемая в ряде публикаций память фазы напряжения, поскольку при перегрузках тягового трансформатора происходит довольно значительное изменение фазы выходного напряжения (до 30°…40°), что приводит к неправильным результатам определения фазового угла между током и напряжением.

Дублирование ТО и ДЗ2 для смежного фидера

В соответствии с требованием ЦЭТ-44 [10, п. 4.3] при организации скоростного движения (до 200 км/ч) в целях обеспечения надежности и быстродействия зашиты от токов КЗ на питающих фидерах контактной сети ТП и ПС защиты должны быть резервированы дублирующими защитами.

Поскольку БМРЗ-ФКС принимает сигнал тока не только от собственного фидера, но и от смежного (что используется для ускорения ДЗ2 и ДЗ3 по соотношению токов двух смежных фидеров), в нем без дополнительных аппаратных затрат реализовано дублирование основных защит смежного фидера: ТО и ДЗ2. При этом выходное реле отключения выключателя смежного фидера включается в параллель с соответствующими реле БМРЗ-ФКС этого смежного фидера.

Дополнительные функции АПВ

Помимо традиционной функции автоматического повторного включения через заданный интервал времени, БМРЗ-ФКС реализует следующие дополнительные функции АПВ:

контроль напряжения в фидере перед включением по АПВ и блокировку АПВ при отсутствии напряжения;

ускорение первого цикла АПВ при наличии напряжения в фидере (БАПВН).

Это позволяет реализовать с помощью БМРЗ-ФКС любой из известных способов восстановления нормальной схемы питания межподстанционной зоны после аварийного отключения участка:

включение ТП и ПС по АПВ с фиксированными уставками времени, задающими порядок восстановления нормальной схемы;

включение ТП по АПВ с фиксированной уставкой времени, а ПС – с фиксированной уставкой времени и блокировкой АПВ при отсутствии напряжения;

включение ТП по АПВ с фиксированной уставкой времени, а ПС – по БАПВН;

включение ПС по АПВ с фиксированной уставкой времени, а ТП – по БАПВН.

Последний из этих способов позволяет исключить возможность включения по АПВ на большой ток при установившемся КЗ (т.к. ток через ПС ограничен сопротивлением контактной сети и всегда меньше, чем ток КЗ при включении ТП). Этот способ является одним из вариантов реализации опробования КС на КЗ перед включением ТП по АПВ. При этом не требуется специальное коммутационное оборудование и токоограничивающее устройство для опробования КС, нужна только установка датчиков напряжения на фидерах ТП.

Защита и автоматика распредустройства 27,5 кВ

К средствам защиты распредустройства 27,5 кВ и тяговой подстанции в целом относятся:

устройства резервирования при отказах выключателя (УРОВ);

защита шин распредустройства 27,5 кВ;

защита от подпитки.

Применение ИТП позволяет по-новому реализовать эти защиты.

Структура и функционирование УРОВ

Блоки БМРЗ для всех присоединений 27,5 кВ обеспечивают выполнение функций датчика устройства резервирования при отказах выключателя (УРОВ_д). Сигнал УРОВ_д выдается с задержкой времени Т _УРОВ по внутреннему сигналу отключения выключателя при условии срабатывания любой из защит, действующих на отключение, и превышения значения тока фидера 0,05∙ I _н (т.е. значения, которое можно гарантированно выделить на фоне помех и погрешностей всего измерительного тракта).

Рис. 2.7. Структура УРОВ РУ-27,5 кВ

Структура УРОВ подстанции зависит от главной схемы электрических соединений, которая определяет конкретное количество и тип присоединений. Для ТП переменного тока структура УРОВ должна охватывать все высоковольтные выключатели этих присоединений, резервируя их "снизу до верху". При этом подсистема УРОВ для РУ-27,5 кВ характеризуется тем, что по сигналам УРОВ_д от всех присоединений нужно отключать в общем случае оба ввода и все выключатели фидеров контактной сети, т.к. через них возможна подпитка шин 27,5 кВ. Сигнал УРОВ_д вводов 27,5 кВ должен действовать на отключение понижающего трансформатора. Соответствующая структурная схема приведена на рис.2.7.

 

 

Рис. 2.7. Структура УРОВ РУ-27,5 кВ