Способ контроля перехода двухфазного короткого замыкания в трехфазное при неуспешном автоматическом повторном включении секционирующего выключателя радиальной линии

Двухфазные КЗ при наличии на секционном выключателе (СВ) устройств автоматического повторного включения (АПВ) могут не только самоустраняться за время бестоковой паузы, но и переходить в устойчивые трехфазные КЗ во время этой паузы или при АПВ. С целью своевременного получения информации, о таких действиях коммутационного оборудования, разработан способ [1].

Разработка. Согласно предлагаемому способу при появлении первого броска тока КЗ измеряют время его протекания, сравнивают это время с временем выдержек срабатывания защит всех СВ, установленных в линиях, отходящих от шин подстанции при этом контролируют наличие тока КЗ во всех фазах и, если ток КЗ протекал по двум фазам и время его протекания равно времени выдержки срабатывания защиты одного из СВ, то устанавливают возникновение двухфазного КЗ и отключившийся СВ. С момента отключения тока КЗ начинают отсчет времени выдержки АПВ плюс времени выдержки срабатывания защиты с ускорением отключившего СВ и снова контролируют момент повторного появления броска тока КЗ, наличие его во всех фазах и момент его отключения. И, если после окончания времени выдержки АПВ ток КЗ появляется, протекает по трем фазам и отключается в момент окончания времени выдержки срабатывания защиты с ускорением, то делают вывод о повторном включении СВ на КЗ и переходе двухфазного КЗ в трехфазное при неуспешном АПВ этого выключателя.

Суть предлагаемого способа поясняется рисунками, где:

на Рисунок -1 - представлена структурная схема содержащая элементы для реализации способа;

на Рисунок -2 - диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на Рисунок -1 при устойчивом КЗ в точке 13 (см. Рисунок -1).

Рисунок -1а.

Рисунок -1б. Упрощенная схема трансформаторной подстанции и структурная схема способа

Схема (см. рисунок - 1) содержит: силовой трансформатор 1, головные выключатели 2, 3, 4, 5, 6 и 7, секционирующие выключатели 8,

9, 10, 11 и 12, точку КЗ 13, датчик определения вида короткого замыкания

(ДОВКЗ) 14.

Элементы: ЗАПРЕТ 15, НE 16, ПАМЯТЬ

ОДНОВИБРАТОР 20,

ОДНОВИБРАТОР 24,

ОДНОВИБРАТОР 28,

ОДНОВИБРАТОР 32,

И 21, ПАМЯТЬ

И 25, ПАМЯТЬ

И 29, ПАМЯТЬ

И 33, ПАМЯТЬ

17 и 18, ЗАДЕРЖКА 19,

• 22,    ЗАДЕРЖКА 23,

• 26,    ЗАДЕРЖКА 27,

• 30,    ЗАДЕРЖКА 31,

• 34,    ЗАДЕРЖКА 35,

ОДНОВИБРАТОР 36, И 37, ПАМЯТЬ 38, 39, 40, 41 и 42, ЗАПРЕТ 43, 44,

45 и 46, ПАМЯТЬ 47, 48, 49 и 50, ИЛИ 51, ПАМЯТЬ 52, ЗАДЕРЖКА 53,

ОДНОВИБРАТОР 54, И 55, ПАМЯТЬ 56, ЗАДЕРЖКА 57,

ОДНОВИБРАТОР 58, И 59, НЕ 60, И 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 и 70, регистрирующее устройство (РУ) 71.

Диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на Рисунке 1 при КЗ в точке 13 (см. Рисунок -1.) имеют вид (см. Рисунок -2): 72 - на выходе элемента 14, 73 - на выходе элемента 15, 74 - на выходе элемента 16,75 - на выходе элемента 17, 76 - на выходе элемента 18, 77 -на выходе элемента 19, 78 - на выходе элемента 20, 79 - на выходе элемента 21, 80 - на выходе элемента 22, 81 - на выходе элемента 23, 82 -на выходе элемента 24, 83 - на выходе элемента 25, 84 - на выходе элемента 26, 85 - на выходе элемента 27, 86 - на выходе элемента 28, 87 -на выходе элемента 29, 88 - на выходе элемента 30, 89 - на выходе элемента 31, 90 - на выходе элемента 32, 91 - на выходе элемента 33, 92 -на выходе элемента 34, 93 - на выходе элемента 35, 94 - на выходе элемента 36, 95 - на выходе элемента 37, 96 - на выходе элемента 38, 97 -на выходе элемента 39, 98 - на выходе элемента 40, 99 - на выходе элемента 41, 100 - на выходе элемента 42, 101 - на выходе элемента 43, 102 - на выходе элемента 44, 103 - на выходе элемента 45, 104 - на выходе элемента 46, 105 - на выходе элемента 47, 106 - на выходе элемента 48, 107 - на выходе элемента 49, 108 - на выходе элемента 50, 109 - на выходе элемента 51, 110 - на выходе элемента 52, 111 - на выходе элемента 53, 112 - на выходе элемента 54, 113 - на выходе элемента 55, 114 - на выходе элемента 56, 115 - на выходе элемента 57, 116 - на выходе элемента 58, 117 - на выходе элемента 59, 118 - на выходе элемента 60, 119 на выходе элемента 61, 120 - на выходе элемента 62, 121 - на выходе элемента 63, 122 - на выходе элемента 64, 123 - на выходе элемента 65, 124 - на выходе элемента 66, 125 - на выходе элемента 67, 126 - на выходе элемента 68, 127- на выходе элемента 69, 128- на выходе элемента 70, 129 в РУ 71.

На Рисунок -2 также, показаны: t1 - момент времени возникновения КЗ в точке 13, t2 -момент времени отключения тока КЗ секционирующим выключателем 8, t3 - момент времени повторного включения секционирующего выключателя 8, t4 - момент повторного отключения секционирующего выключателя 8.

РУ 71                 129
И 70	128
И 69	127	I _________________________________________!______________________________________________________ ।              ' _____________________________.
И 68	126	I                                        I                                                     I
И 67	125	I                                        I                                                     I
И 66	124	I                               ! h .
И 65	123	1                                                1                                                                1
И 64	122	1        1           II
И 63	121	I        I           II
И 62	120	1        1           II
И 61	119	1                                                1		1 1
НЕ 60					1                -
	118
И 59	117	1			□__
ОДНОВИБРАТОР 58	116	1       1           ill
ЗАДЕРЖКА 57	115	1                                                1                                                                1			П
ПАМЯТЬ 56	114	1                                        1 ___   _ 1   ...... . .   ... J __________________________
И 55	113			*1 1
ОДНОВИБРАТОР 54	112	1                                        L                                        .         .		1
ЗАДЕРЖКА 53	111	1                                        1		—1   1
ПАМЯТЬ 52	110	1
		1		1
ИЛИ 51	109	1      П      11
ПАМЯТЬ 50	108	1                                                1		Г 1 1
ПАМЯТЬ 49	107	'     1          1              II
ПАМЯТЬ 48	106	1
ПАМЯТЬ 47	105	1        1           II
ЗАПРЕТ 46	104	I        I           II
ЗАПРЕТ 45	103	1        1           II
ЗАПРЕТ 44	102	1                                                             1 _____________________________________1_____________________________________________________________ 1		----!--------— 1                      |
ЗАПРЕТ 43	101	1        1           II
		to               t,	tz		t4

Рисунок -2а.

ПАМЯТЬ 42          100	1	1	1                 1
ПАМЯТЬ 41          99			1                 1
ПАМЯТЬ 40         98			1                 1
ПАМЯТЬ 39         97			1                 1
ПАМЯТЬ 38         96
			1                 । 1
И 37                    95			1                 1
ДОВКЗЗб           94		п	1              1
ЗАДЕРЖКА 35       93		п	1                 1
ПАМЯТЬ 34         92			1                 1
И 33                    91			1                      1
ОДНОВИБРАТОР 32   90		п	1                 1
ЗАДЕРЖКА 31        89			1                      1 _ 1                 1 .
ПАМЯТЬ 30         88			1                 1
И 29                  87			1                      1 1            i                     .
ОДНОВИБРАТОР 28 86		п	1                 1
ЗАДЕРЖКА 27       85		п	1                 1......... _ 1           .         1
ПАМЯТЬ 26         84
		■— . 1	1                      1
И 25                    83			1                 1 .     11..
ОДНОВИБРАТОР 24 82
ЗАДЕРЖКА 23        81			.         .                                       1                 1
ПАМЯТЬ 22         80
			1                 1
И 21                    79	1		■      ■ - ■              1.........т '
ОДНОВИБРАТОР 20   78			п_____________ ' ;
ЗАДЕРЖКА 19       77	........		п             : :
ПАМЯТЬ 18          76
ПАМЯТЬ 17          75			t ’ - Г-
НЕ 16                   74
ЗАПРЕТ 15             73
ДОВКЗ 14            72		L	_________ i—1
	to	ti	t?                                       ti t.

Рисунок -2б. Диаграмма выходных сигналов структурной схемы.

В нормальном режиме работы сети на выходе ДОВКЗ 14 сигнала нет, поэтому схема находится в режиме контроля.

При возникновении устойчивого двухфазного КЗ в точке 13 на выходе ДОВКЗ 14 появится сигнал (Рисунок -2, диагр.72, момент времени t1). Этот сигнал поступит на элемент НЕ 16 при этом с его выхода, существовавший до этого сигнала, исчезнет (Рисунок -2, диагр. 74), также исчезнет выходной сигнал с элемента НЕ 60 (Рисунок -2, диагр, 118) и поступит на второй вход элемента И 55 и вход элемента НЕ 60, а также на вход элемента запрет 15 (Рисунок -2, диагр. 73) и с его выхода на входы элементов ПАМЯТЬ 18, 22, 26, 30 и 34. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 18 запомнится им (Рисунок -2, диагр. 76) и поступит на вход элемента задержка 19, с выхода этого элемента он появится через время выдержки срабатывания защиты СВ 8, (Рисунок -2, диагр. 77) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 20. Он совершит одно колебание (Рисунок -2, диагр. 78) и своим сигналом «сбросит» память с элемента 18 (Рисунок -2, диагр. 76), поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 17, запомнится им (Рисунок -2, диагр. 75) и поступит на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 15 и предотвратит повторное прохождение сигнала через этот элемент до момента срабатывания элемента ОДНОВИБРАТОР 58, а также он поступит на первый вход элемента И 21. В этот момент времени СВ 8 отключится, поэтому с выхода ДОВКЗ 14 сигнал исчезнет (Рисунок -2, диагр. 72, момент времени t2), а на выходе элемента НЕ 16 сигнал появится вновь (Рисунок -2, диагр. 74) и он поступит на второй вход элемента И 21. Наличие двух входных сигналов приведет к появлению его выходного сигнала (Рисунок -2, диагр. 79). Сигналы, поступившие на входы элементов память 22, 26, 30 и 34 по истечение времени задержек равных временам срабатывания зашит СВ 8, 9, 10 и 13 соответственно, поступят на вторые входы элементов И 25,29,33 и 37, но на их выходах сигналы не появятся т.к. время задержек элементов 23, 27, 31 и 35 меньше времени задержки элемента 19. Сигнал с элемента И 21 поступит на элементы ПАМЯТЬ 38, запомнятся ими (Рисунок -2, диаг.96) и поступит на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 43, (Рисунок -2, диагр. 73) а второй в РУ 71, где появится информации об отключении СВ 8 (Рисунок -2, диагр. 129), а также сигнал поступит на элемент ЗАПРЕТ 43 (Рисунок -2, диагр. 101). С выхода элемента ЗАПРЕТ 43 сигнал поступит на первый вход элемента ИЛИ 51 (Рисунок -2, диагр. 109) и с его выхода на элемент ПАМЯТЬ 52. В нем он запомнится (Рисунок -2, диагр. 110) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 53. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержка АПВ СВ 8 (Рисунок -2, диагр. 111). По истечении времени этой выдержки сигнал поступит на элемент ОДНОВИБРАТОР 54. Он совершит одно колебание (Рисунок -2, 175

диагр. 112) и этот сигнал «сбросит» память с элемента 52 (Рисунок -2, диагр. 110) и поступит на первый вход элемента И 55. В этот момент времени произойдет АПВ СВ 8 на КЗ. Вновь появится ток КЗ (Рисунок -2, диагр. 72, момент времени t3) при этом выходной сигнал с элемента ДОВКЗ поступит на вход элемента НЕ 60 и его выходной сигнал исчезнет (Рисунок -2, диагр. 118) и поступит на второй вход элемента И 55. Появление второго входного сигнала на этом элементе приведет к его срабатыванию и появлению его выходного сигнала (Рисунок -2, диагр. 113). Этот сигнал поступит на вторые входы элементов И 61, 62, 63, 64 и 65. Наличие двух входных сигналов только на элементе И 61 приведет к его срабатыванию (Рисунок -2, диагр. 119). Выходной сигнал этого элемента поступит в РУ 71, там появится информация о повторном включении СВ 8 на КЗ. Выходной сигнал элемента И 55 поступит также на вход элемента ПАМЯТЬ 56, запомнится им (Рисунок -2, диагр. 114), и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 57. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки срабатывания зашиты СВ 8 с ускорением (Рисунок -2, диагр. 115) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 58. Он совершит одно колебание (Рисунок -2, диагр. 116) и своим сигналом «сбросит» память с элементов 17,38 и 56 (Рисунок -2, диагр. 114) и поступит на первый вход элемента И 58. В этот момент времени (t4) произойдет повторное отключение СВ 8 при этом на выходе элемента НЕ 60 появится сигнал (Рисунок -2, диагр. 118), который поступит на второй вход элемента И 59. На выходе этого элемента появится свой сигнал (Рисунок -2, диагр, 117). Он поступит на второй вход элемента И 66. Он сработает и его сигнал (Рисунок -2,диагр. 124) поступит в РУ 71 и там появится информация о повторном отключении СВ 8 при трехфазном КЗ (Рисунок -2, диагр. 129).

Разработанный способ позволяет определить отключившийся СВ, линию в которой он установлен и вид повреждения. Это сократит время на отыскание и устранение возникшей неисправности, а это повысит надежность электроснабжения потребителей.

Filippov Vadim Vladimirovich, kand.tehn.nauk.dots., Vadim233065@ rambler.ru, Russia, Orel, Orel State Agrarian University.