Панели релейной защиты и автоматики

Шкаф защиты шин 110 кВ и выше (распределенный принцип) на базе терминалов серии «siprotec» фирмы Siemens AG



Назначение

Шкаф предназначен для установки центрального терминала распределенного комплекса защиты шин 110 кВ и выше, позволяющего обеспечить защиту шин состоящей из 12 секций (систем) шин (BZ), 12 шиносоединительных секций
(вспомогательных шин) (AB) и до 48 присоединений

1 – Центральный терминал системы защиты шин серии «siprotec»

2 – переключатели

 

 

 

 

 

 

 

Дифференциальная защита шин 110кВ и выше – выполнена пофазной, на базе терминала серии «siprotec», с использованием распределенного принципа построения комплекса защиты шин.
Система защиты состоит из центрального терминала (1) и до 48 терминалов присоединений, соединенных между собой с помощью волоконно-оптических кабелей.
Терминалы присоединения устанавливаются дополнительно в шкафах защиты и автоматики управления каждым присоединением.
Защита шин может быть использован для работы с любыми трансформаторами тока, как традиционными (с ферромагнитными сердечниками), так и линеаризованными (с сердечниками, имеющими немагнитный зазор).
Выравнивание токов в плечах защиты из-за различия коэффициентов трансформации трансформаторов тока достигается посредством задания уставок, так что использование промежуточных трансформаторов более не требуется.

Для каждого присоединения имеется возможность выбора любого из пяти алгоритмов работы встроенной функции устройства резервирования при отказе выключателя (УРОВ):

  • контроль тока (одноступенчатое действие УРОВ);
  • повторное отключение с контролем максимального тока I> (двухступенчатое действие УРОВ);
  • разбалансирование (одноступенчатое действие УРОВ);
  • повторное отключение с последующим разбалансированием (двухступенчатое действие УРОВ);
  • однофазный или трехфазный пуск от внешнего УРОВ и действие на отключение выключателей с учетом положений разъединителей, контролируемых устройством.

Кроме того, встроенная функция УРОВ обеспечивает два алгоритма работы, которые могут использоваться параллельно с другими пятью алгоритмами:

  • повторное отключение с последующим разбалансированием при приеме сигнала с противоположного конца линии;
  • обеспечение действия УРОВ при малых токах повреждения.

Максимальная токовая защита с выдержкой времени является функцией резервной защиты терминала присоединения и имеет следующие ступени:

  • ступень I>> междуфазной максимальной токовой защиты с независимой характеристикой выдержки времени;
  • ступень IE>> максимальной токовой защиты от замыканий на землю с независимой характеристикой выдержки времени;
  • ступень I> или Ip междуфазной максимальной токовой защиты соответственно с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени;
  • ступень IE> или IEp максимальной токовой защиты от замыканий на землю соответственно с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени;
  • а также функцию резервного УРОВ.

Функции резервной защиты могут работать без центрального терминала.

Центральный терминал имеет 12 дискретных входов и 16 сигнальных реле. Для осуществления индикации используются 32 светодиода. Все дискретные входы и выходы свободно программируются.

Каждый терминал присоединения имеет:

  • до 20 дискретных входов
  • 4 командных (отключающих) реле, каждый с двумя замыкающими контактами;
  • 1 командное реле с одним замыкающим контактом;
  • 1 сигнальное реле с одним замыкающим контактом;
  • 1 сигнальное реле с двумя размыкающими контактами (сигнализирует о неисправности устройства).
  • Основные функции

Дифференциальная защита шин

Работа защиты на отключение основывается на трех независимых принципах измерений. Два принципа обуславливаются схемой электрических соединений (конфигурацией шин с учетом положений разъединителей), а третий - охватывает все секции шин независимо от положений разъединителей (контрольная зона).
Время отключения повреждения составляет не более 15 мс.
Характеристики срабатывания контрольной зоны и селективных зон (зон защиты секций шин) могут быть установлены независимо друг от друга
Характеристика срабатывания защиты определяется двумя параметрами срабатывания - минимальным током срабатывания Id> и коэффициентом торможения k.

 

Диф. ток, определяется как геометрическая сумма токов Id (параметр, являющийся отключающей величиной)
Id = | I1 + I2 + ... + In |,
уравновешивается тормозной величиной
Is = | I1 | + | I2 | + ... + | In |,
являющейся арифметической суммой токов.
Критерием наличия КЗ на шинах является выполнение условия Id > k . Is, mod .
Учет различий в фазовых соотношениях токов КЗ приводит практически к незначительному снижению характеристики КЗ. При отсутствии повреждения Id примерно равен нулю и ось Х может рассматриваться как характеристика (линия) нормального нагрузочного режима.
Коэффициенты торможения могут быть выбраны пользователем в диапазоне k = 0.10 - 0.80 для селективной зоны защиты и k = 0.00 - 0.80 - для контрольной зоны.
Характеристики срабатывания представлены тремя прямыми линиями с соответствующим наклоном в зависимости от величины коэффициента торможения. При возникновении повреждения измерительная система защиты определяет местоположение точки КЗ, соответствующей суммарному току КЗ, относительно принятой характеристики срабатывания. Если точка лежит выше характеристики срабатывания, то защита действует на отключение, а если ниже - то нет.

Для определения замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания, существуют характеристики отключения с повышенной чувствительностью, которые предусмотрены для селективных зон защиты, контрольной зоны и УРОВ. Эти более чувствительные характеристики имеют свои собственные параметры.
При этом коэффициент торможения равен нулю, т.е. характеристика срабатывания идентична линии нормального нагрузочного режима.

 

УРОВ

Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) выявляет отказ выключателя как при КЗ на присоединении, так и при КЗ на шинах. При КЗ на присоединении и отказе выключателя, УРОВ действует на отключение всех выключателей той системы (секции) шин, к которой подключено поврежденное присоединение. При этом осуществляется передача сигнала телеотключения на другой конец поврежденного присоединения (линии). При КЗ на шинах и отказе выключателя какого-либо присоединения, УРОВ действует на отключение выключателя противоположного конца присоединения, питающего поврежденную СШ. Для этой цели терминал  формирует внешний отключающий сигнал.

Работа УРОВ зависит от выбранного принципа действия, который задается конфигурацией и является индивидуальным для каждого присоединения.

Применяются следующие принципы действия УРОВ:

  • С контролем тока (одноступенчатый УРОВ)
  • Повторное отключение с контролем тока (двухступенчатый УРОВ)
  • Разбалансирование (одноступенчатый УРОВ)
  • Повторное отключение с последующим разбалансированием (двухступенчатое действие УРОВ)
  • Однофазный или трехфазный пуск от внешнего УРОВ и действие на отключение выключателей с учетом положений разъединителей, контролируемых устройством (Пуск УРОВ от внешнего устройства).

Защита от КЗ в мертвой зоне ШСВ

Наиболее часто встречается вариант объединения систем (секций) шин с помощью шиносоединительного (ШСВ) или секционного (СВ) выключателя с одним трансформатором тока. Преимущество данного варианта состоит в его низкой стоимости. Однако, имеется недостаток, связанный с задержкой отключения поврежденной системы шин, если повреждение случилось в “мертвой зоне” при включенном ШСВ (СВ). Под мертвой зоной понимается участок шины между выключателем и трансформатором тока. При отключенном ШСВ (СВ) логика, определяющая положение выключателя, гарантирует селективное отключение повреждения без выдержки времени. Выявление и отключение КЗ в зоне между трансформатором тока и шиносоединительным выключателем (ШСВ), основывается на измерении тока в цепи ШСВ и селективном разбалансировании.

Шиносоединительный выключатель включен.

В случае возникновения КЗ между ТТ и включенным ШСВ, защита шин действует на отключение BZА, т.к. токи I1 и ICP направлены к BZА (Рис. 5-29 (1)). При этом КЗ остается не ликвидированным, т.к. BZB остается под напряжением. Т.о. для снятия подпитки места повреждения необходимо отключить BZB. Это обеспечивается контролем протекания тока в цепи ШСВ после отключения BZA, если спустя выдержку времени протекание тока продолжается, то значение тока IСР BZА становится ноль, а знак тока IСР BZB меняется на противоположный (Рис. 5-29 (2)). В результате, защита шин действует на отключение BZB.  Дополнительное использование вспомогательного контакта ШСВ позволяет выполнять отключение BZB даже раньше, чем пройдет истечет выдержка времени  T-BF.

Шиносоединительный выключатель отключен

При КЗ в мертвой зоне, отключенном ШСВ и включенных разъединителях возможна неселективная работа защиты шин (см. рис. 5-30). Причина неправильной работы защиты вытекает из следующих условий:

Для предотвращения излишней работы защиты шин, в терминале используется контроль текущего состояния ШСВ.

Когда выключатель отключен, ток измеряемый BZА равен 0, а ток повреждения ICP измеряется только BZB. Значение тока ШСВ при отключенном выключателе рассматривается в Таблице 5-1 и на рис. 5-30.

Контроль положения разъединителей

Функция контроля положений разъединителей является общей для защиты шин и УРОВ и обеспечивает следующее:

  • Управление разъединителями
  • Контроль времени коммутации разъединителя
  • Сохранение информации о положении разъединителя в случае потери питания оперативным постоянным током.
  • Графическое отображение схемы подстанции с помощью управляющей программы DIGSI.
  • Отображение положений разъединителей с помощью светодиодов в терминалах присоединений.