A. Sharifullin, I. Kuzmin, V. Basarkin, A. Ionov
Branch of “System Operator of the United Power System” Regional Dispatch Administration of Tatarstan Kazan, Russian Federation
airat55555555@mail.ru Abstract
Background: In the event of a short circuit on the bus system (section) and failure of the bus coupler, the typical scheme of the centralized breakdown failure acts on the trip with the prohibition of reclosure only of the intact adjacent bus system (section), and there isn’t prohibition of the reclosure of the damaged bus system (section). This leads to a repeated supply of voltage to the portion of the circuit with the failed switch. In some circuits with short circuit on the bus connection and protection operation to disconnect this connection with the breaker failure, after the operation of the breaker failure protection system of the buses on which this connection is fixed, there isn’t prohibition of reclosure tires, except for the case of failure of the switch AT (T).
Materials and methods: The schemes of differential protection of buses and breaker failure at power facilities at power facilities in the operating area of the JSC «SO UES» branch of the RDU Tatarstan were used.
Results: The algorithm has been developed together with LLC «NPP «EKRA» that allows changing the logic of the formation of the prohibition of reclosure during the operation of the breaker failure circuit. Leters were sent to the owners of electric power facilities to replace the software of the microprocessor cabinets of the DZS, as well as suggestions for adjustments to the centralized breaker failure schemes in order to implement the prohibition of reclosure of both bus systems (sections).
Conclusions: The replacement of the software for the microprocessor cabinets of the DZSH (SHE2607 061), as well as the correction of the centralized breaker failure circuits, will eliminate the repeated supply of voltage to the section of the circuit with the damaged switch and thereby reduce the consequences of the accident.
Key words: breaker failure backup device, differential bus protection, prohibition of reclosure.
I. ВВЕДЕНИЕ
Устройства резервирования при отказе выключателя (УРОВ) устанавливаются в соответствии с ПУЭ практи- чески на всех подстанциях 110–220 кВ с двумя и более выключателями рассматриваемого напряжения. После действия УРОВ происходит отключение выключателей, смежных с отказавшим (пуск команды телеотключения на противоположный конец ЛЭП, останов ВЧ-передатчиков основных защит ЛЭП, отключение системы шин и т. п.).
Технические требования, регламентирующие принципы выполнения схем УРОВ, на данный момент отсутствуют.
При этом в случае возникновения КЗ на системе шин (для схемы с двойной системой шин) и отказе ШСВ типовая схема централизованного УРОВ [1] действует на отключение с запретом АПВ только неповрежденной системы шин, запрета АПВ поврежденной системы шин не происходит.
Опыт эксплуатации в операционной зоне Филиала АО
«СО ЕЭС» РДУ Татарстана показывает, что срабатывание дифференциальной защиты шин с последующей работой шинного УРОВ происходит из-за повреждения первичного оборудования.
При установке выносных ТТ с обеих сторон либо при использовании выключателей У, МКП, ВЭБ, которые оборудованы встроенными трансформаторами тока, ДЗШ подключается перекрёстно по цепям переменного тока.
Это исключает образование «мёртвой зоны», что делает работу УРОВ ШСВ на запрет АПВ только неповреждён- ной системы шин некорректной.
Также следует отметить, что расследование системных аварий, произошедших в ЕЭС России за последние годы, показал, что, как правило, эти аварии происходили в период
«летнего минимума», что увеличивает вероятность отказа ДЗШ при осуществлении АПВ шин в случае погашения обеих систем шин. Это может привести к ликвидации аварии только работой защит дальнего резервирования и длительным посадкам напряжения в сети.
II. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАПРЕТА АПВ ОБЕИХ СИСТЕМ ШИН ПРИ ОТКАЗЕ ШИНОСОЕДИНИТЕЛЬНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
(ДЛЯ СХЕМЫ С ДВОЙНОЙ СИСТЕМОЙ ШИН)
В целях реализации запрета АПВ обеих систем шин при отказе ШСВ предлагается дополнить схему УРОВ промежуточным реле KLX. Схема подключения устанав- ливаемого промежуточного реле и вновь монтируемые цепи отмечены красным. Для организации данной цепи необходимо использовать свободные контакты (опреде- ляемые по месту) реле отказа ШСВ (KL8), свободные контакты любого из выходных реле KL25, KL27, KL29, KL31 (группы выходных реле УРОВ 1СШ при срабаты- вании ДЗШ 1СШ и отказе выключателя присоединения) и свободные контакты любого из выходных реле KL26, KL28, KL30, KL32 (группы выходных реле УРОВ 2СШ
при срабатывании ДЗШ 2СШ и отказе выключателя присое- динения). При срабатывании дополнительно устанавливае- мого реле будет обеспечиваться запрет АПВ обеих систем шин. На рис. 1 и 2 красным отмечены вновь монтируемые цепи.
III. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАПРЕТА АПВ ОБЕИХ СЕКЦИЙ ШИН
ПРИ ОТКАЗЕ СЕКЦИОННОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
(ДЛЯ ПОДСТАНЦИЙ С ЧЕТЫРЬМЯ СЕКЦИЯМИ ШИН) Cледует отметить, что на подстанциях с четырьмя сек- циями шин при действии ДЗШ секции и отказе секцион- ного выключателя происходит отключение смежной секции без действия на запрет АПВ обеих секций шин, отключен- ных действием ДЗШ и УРОВ.
Рассмотрим схему (рис. 3) подстанции с четырьмя секциями шин 110 кВ. Для примера рассмотрим корректи- ровку схем УРОВ 1-2 С. Схемы УРОВ 3-4 С выполняются аналогично.
В схеме УРОВ 1-2 С для определения отказа СВ-1 используется дополнительное промежуточное реле (напри- мер, KL9). Для определения отказа СВ-2 используется дополнительное промежуточное реле (например, KL10).
Рис. 1 – Дополнительно устанавливаемое реле для определения отказа ШСВ при действии ДЗШ
Рис. 2 – Выходные цепи УРОВ 1-2 СШ (действие на запрет АПВ 1СШ и 2СШ)
Рис. 3 – Схема ПС с четырьмя секциями шин 110 кВ
В целях реализации запрета АПВ обеих секций шин (1С и 3С) при работе ДЗШ 1С и отказе СВ-1 необходимо смонтировать дополнительные цепи. Для организации данных цепей необходимо использовать свободные контакты (определяемые по месту) реле отказа СВ (для СВ-1 – KL9) и свободные контакты любого из выходных реле KL25, KL27, KL29, KL31 (группы выходных реле УРОВ 1С при срабатывании ДЗШ 1С и отказе выключателя присоединения) (рис. 4). По цепи «KL9 – KL25 (KL27; KL29; KL31)» формируется воздействие «К цепям запрета АПВ в схеме ДЗШ 1С» и «К цепям запрета АПВ в схеме ДЗШ 3С» на запрет АПВ 1С и 3С. Вновь монтируемые цепи обозначены на рисунках красным.
Контакты реле определяются по месту.
По аналогии монтируются цепи запрета АПВ обеих секций шин (1С и 3С) при работе ДЗШ 3С и отказе СВ-1.
На рис. 4 и 5 обозначена дополнительно монтируемая цепь «Из схемы УРОВ 3С» (состоящая из контакта реле отказа СВ-1 в схеме УРОВ 3-4 С и контакта любого из группы выходных реле УРОВ 3С при срабатывании ДЗШ 3С и отказе выключателя присоединения), действующая на запрет АПВ 1С при работе ДЗШ 3С и отказе СВ-1.
Аналогичная цепь (контакты реле отказа СВ-1 – контакты группы выходных реле УРОВ 3С при срабатывании ДЗШ 3С и отказе выключателя присоединения) монтируется в выход- ных цепях УРОВ 3С на запрет АПВ в схему ДЗШ 3С.
В выходных цепях УРОВ 3С монтируется цепь «Из схемы УРОВ 1С» (на рис. 4 и 5 показана цепь «к цепям запрета АПВ в схеме ДЗШ 3С», состоящая из последовательно соединенных контактов реле KL9 и KL25 (KL27; KL29;
KL31), действующая на запрет АПВ 3С при работе ДЗШ 1С и отказе СВ-1. При этом будет обеспечиваться запрет АПВ 1С и 3С при работе ДЗШ 1С или ДЗШ 3С и отказе СВ-1.
При отсутствии 2-х свободных контактов на реле KL9 и KL25 (KL27, KL29, KL31) цепи запрета АПВ 1С и 3С можно организовать путём установки дополнительного промежуточного реле KLX1 (рис. 5).
IV. УРОВШСВ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ШКАФАХ ДЗШ
Анализ логики работы РЗА микропроцессорных шкафов ДЗШ ШЭ2607 061 (версия ПО 061_046, версия ПО 061_200, версия ПО 061_201) выявил недочёты в логике формирования запрета АПВ шин при работе УРОВ ШСВ, реализуемого в микропроцессорном шкафу
защиты шин. В данных версиях программного обеспечения в случае работы ДЗШ на отключение «поврежденной»
системы (секции) шин и работе УРОВ ШСВ, будет обеспечиваться запрет АПВ присоединений, зафиксиро- ванных за «неповрежденной» системой (секцией) шин, отключаемой действием УРОВ. При этом запрета АПВ присоединений, зафиксированных за «поврежденной»
системой (секцией) шин, на которой работала ДЗШ, не будет.
В более ранних версиях шкафов защиты шин ШЭ2607 061 при работе УРОВ ШСВ формируется запрет АПВ обеих систем (секций) шин.
Совместно с ООО «НПП «ЭКРА» был разработан алгоритм, позволяющий изменять логику формирования сигнала «Запрет АПВ» при работе УРОВ Q1 (ШСВ) реализованного в шкафу ДЗШ ШЭ2607 061.
В обновленной логике задается уставка «ТТ Q1 установлены со стороны», определяющая последующее действие защиты на «Запрет АПВ» и отключение соответствующей с.ш. (1 с.ш. или 2 с.ш.).
При установке уставки в положение:
«1 с.ш. (1ТТ)». работа УРОВ Q1 (ШСВ) действует на отключение выключателей 1 с.ш. и формиро- вание сигнала «Запрет АПВ 1 с.ш.». В описанном режиме сигнал «Запрет АПВ 2 с.ш.» от ДЗШ, УРОВ Q1(ШСВ) не выдается;
«2 с.ш. (1ТТ)». Работа УРОВ Q1 (ШСВ) действует на отключение выключателей 2 с.ш. и формиро- вание сигнала «Запрет АПВ 2 с.ш.». В описанном режиме сигнал «Запрет АПВ 1 с.ш.» от ДЗШ, УРОВ Q1(ШСВ) не выдается;
«1 и 2 с.ш. (2ТТ)». Работа УРОВ Q1(ШСВ) приводит к формированию сигналов «Запрет АПВ 1 с.ш.»
и «Запрет АПВ 2 с.ш.».
На объектах в операционной зоне Филиала АО «СО ЕЭС» РДУ Татарстана ведётся работа по замене програм- много обеспечения на ПО данной версии и выбором логики действия на запрет АПВ обеих секций шин при работе УРОВ ШСВ в целях исключения повторной подачи напряжения на участок схемы с отказавшим выклю- чателем.
Рис. 4 – Выходные цепи УРОВ 1С (действие на запрет АПВ 1С и 3С) Рис. 5 – Выходные цепи УРОВ 1С с дополнительно устанавливаемым реле
Рис. 6 – Схема работы централизованного УРОВ
Рис. 7 – Изменения в схеме централизованного УРОВ
V. ДЕЙСТВИЕ НА ЗАПРЕТ АПВ ШИН ПРИ РАБОТЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО ШКАФА ДЗШ
И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПАНЕЛИ УРОВ ПРИ ОТКАЗЕ ШСВ В случае установки микропроцессорного шкафа ДЗШ в сочетании с электромеханической панелью УРОВ схема работает аналогично: выдаётся воздействие на отключение и запрет АПВ только неповрежденной системы шин, запрет АПВ на поврежденную систему шин не проходит.
При работе ДЗШ и отказе ШСВ схемой УРОВ выдаётся воздействие в микропроцессорный шкаф ДЗШ на соответ- ствующий вход «Групповое УРОВ 1СШ» или «Групповое УРОВ 2СШ» в зависимости от того работала ДЗШ 1СШ или ДЗШ 2СШ.
При отказе ШСВ по цепи KL8.1–KT3.2 (контакты KT3.2 замыкаются с выдержкой времени при действии ДЗШ на отключение 2 СШ) срабатывают выходные реле в цепях органов выдержки времени KL26–KL32 (при пуске от защиты шин при КЗ на 2 СШ 110 кВ) (рис. 6).
Далее по цепи KL8.3 – KL26.1 «+» оперативного тока подаётся на дискретный вход шкафа защиты шин
«Групповое УРОВ 1СШ» – производится отключение 1СШ с запретом АПВ. Дискретный вход шкафа «Групповое УРОВ 2СШ» не срабатывает – запрет АПВ на 2СШ не формируется.
Для исключения подобного конструктивного недос- татка схемы централизованного УРОВ предлагается объединить выходные реле в цепях органов выдержки времени при пуске от защиты шин при КЗ на 1 СШ и 2 СШ контактами промежуточного реле отказа ШСВ (KL8).
При работе ДЗШ на отключение 1СШ (2 СШ) и отказе ШСВ произойдет замыкание контактов обеих групп выходных реле УРОВ (KL25-KL31, KL26-KL32), тем самым обеспечивая отключение с запретом АПВ 1 СШ и 2 СШ через микропроцессорный шкаф ДЗШ (рис. 7, 8).
VI. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАПРЕТА АПВ
ПРИ ОТКАЗЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
При рассмотрении исполнительных схем ДЗШ 110–220 кВ и централизованного УРОВ 110–220 кВ была выявлена сле- дующая особенность работы схемы: при КЗ на отходящем
от шин присоединении (ЛЭП) и работе защит на отклю- чение данного присоединения с отказом выключателя, после действия УРОВ на отключение системы (секции) шин, на которой зафиксировано данное присоединение, отсутствует запрет АПВ шин, за исключением случая отказа выключателя АТ(Т) или ОВ (при работе АТ(Т) через ОВ).
Рассмотрим возникновение КЗ на ЛЭП (зафиксирован- ной за 1СШ) с действием защит ЛЭП на отключение выключателя. При этом выключатель отказывает. Проис- ходит отключение 1СШ действием УРОВ через выходные реле ДЗШ. Запрет АПВ шин при этом не произойдёт, так как в типовой схеме УРОВ цепь запрета АПВ присое- динений первой системы шин (или второй системы шин при отказе выключателя присоединения, зафиксирован- ного за второй системой шин) остаётся разомкнутой контак- тами KL1.2 (или KL2.2 – для второй системы шин), замыкаемыми только при отказе выключателя АТ(Т) (KL1 – АТ(Т), зафиксированного за 1СШ, KL2 – АТ(Т), зафиксированного за 2СШ) или ОВ (при работе АТ(Т) через ОВ) (рис. 9).
Рис. 8 – Схема работы микропроцессорного шкафа ДЗШ и централизованного УРОВ
Рис. 9 – Выходные цепи УРОВ (действие на запрет АПВ 1СШ и 2СШ)
Рис. 10 – Выходные цепи УРОВ (действие на запрет АПВ 1СШ и 2СШ) с устанавливаемой перемычкой
В целях исключения повторной подачи напряжения на участок схемы с отказавшим выключателем требуется установить перемычку, шунтирующую контакты реле отказа выключателя АТ(Т) или ОВ (когда АТ(Т) переве- дён на ОВ в цепях запрета АПВ (рис. 10)).
Список литературы
[1] Таубес, И.Р. Устройство резервирования при отказе выключателя в сетях 110–220 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1988.
© IX Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи – 2018»