Испытательные блоки БИ-4 и БИ-6 нашли широкое применение в релейной защите для коммутации цепей переменного тока и напряжения, оперативных цепей (цепей постоянного тока).

Служба РЗАиМ ОАО «Магаданэнерго» разработала и внедрила в эксплуатацию целый ряд устройств коммутации вторичных цепей на основе испытательных блоков для оперативных переключений в оборудовании РЗА. Эти устройства оперативной коммутации позволяют выполнять переключения во вторичных цепях без привлечения персонала служб РЗА в некоторых неординарных случаях, о которых рассказывают наши магаданские авторы.

УСТРОЙСТВА ОПЕРАТИВНОЙ КОММУТАЦИИ В РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ
Использование испытательных блоков БИ-4 (БИ-6)

Виктор Ластовкин	Сергей Алексенко
служба РЗАиМ ОАО «Магаданэнерго», г. Магадан

Коммутация цепей тока является наиболее сложным видом переключений во вторичных цепях с учетом особенности режима работы трансформатора тока (ТТ). Нормальный режим работы ТТ – это режим короткого замыкания (КЗ) вторичных зажимов. По этой причине не допускается размыкать цепь вторичной обмотки ТТ [1], так как ток в первичной обмотке, которая включается в первичную цепь последовательно (ток нагрузки, ток КЗ), является для ТТ принужденным и при размыкании вторичной обмотки в ней индуктируются значительные ЭДС, недопустимые для вторичных цепей:

где Ф₁ = F₁ / R_м = I₁W₁ / R_м;
R_м – нелинейное магнитное сопротивление определяется магнитными свойствами и параметрами сердечника (при насыщении сердечника R_м возрастает и ограничивает значение Е₂);
F₁ – магнитодвижущая сила (МДС), или намагничивающая сила, определяется первичным током при отсутствии размагничивающего действия вторичного тока.

Режимы ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой опасны как для персонала, так и для изоляции обмотки ТТ и могут привести к электрическим травмам, пробою изоляции вторичных цепей при больших значениях Е₂ и другим опасным явлениям – сильному нагреву сердечника при глубоком насыщении ТТ и, как следствие, пробою главной изоляции и дуговым КЗ внутри корпуса трансформатора в масляной среде, разрушению оборудования.

Устройства коммутации, описанные в данной статье, построены на безразрывном принципе переключений цепей тока, который заложен в конструкции испытательного блока.

Устройство оперативного переключения уставки МТЗ (отсечки) путем изменения схемы соединения катушек реле тока РТ-40

Устройство коммутации выполняется на основе испытательного блока типа БИ-4 и позволяет оперативно изменять значение уставки максимальной токовой защиты (МТЗ) в два раза. Переключение осуществляется путем перестановки (замены) крышек в блоке. При вставленной рабочей крышке БИ-4 реализуется схема параллельного соединения катушек реле тока РТ-40 и соответственно грубая уставка МТЗ. При снятой рабочей крышке блока БИ-4 (вставлена холостая крышка) реа­лизуется схема последовательного соединения катушек реле и соответственно чувствительная уставка МТЗ (см. рис. 1).

Рис. 1. Устройство коммутации катушек реле тока РТ-40 максимальной токовой защиты в 2-релейном исполнении

Примечания. 1. При вставленной рабочей крышке реализуется схема параллельного соединения катушек РТ-40 и грубая уставка МТЗ. 2. При снятой рабочей крышке (вставлена холостая крышка) реализуется схема последовательного соединения катушек реле РТ-40 и чувствительная уставка МТЗ.

Шестиполюсный испытательный блок БИ-6 используется при трехрелейном исполнении МТЗ (отсечки).

Схема позволяет изменять уставку МТЗ в два раза и может найти широкое применение на практике для оперативного переключения уставки МТЗ в следующих случаях:

• для повышения чувствительности или загрубления МТЗ при осуществлении ремонтных схем;
• для повышения чувствительности отсечки (МТЗ) при опробовании ВЛ рабочим напряжением после ремонта и др.;
• для повышения чувствительности отсечки (МТЗ) при переключениях в распределительных устройствах подстанций;
• для повышения чувствительности или загрубления МТЗ при сезонных изменениях режимов сетей 6–35 кВ и более высокого класса напряжения;
• для повышения чувствительности отсечки (МТЗ) с целью расширения зоны дальнего резервирования.

При привлечении для оперативных переключений персонала служб РЗА предложенный способ изменения уставки МТЗ (отсечки) в сочетании с изменением уставки поводком (указателем) по шкале реле тока позволяет изменять значение уставки более чем в два раза, а в пределе – четырехкратно.

Устройство коммутации для оперативного вывода тормозной обмотки реле ДЗТ-11 из схемы дифференциальной защиты трансформатора

Устройство вторичной коммутации выполняется на основе испытательного блока типа БИ-4 и позволяет вывести тормозную обмотку из схемы реле ДЗТ-11 путем двойного размыкания цепи по концам обмотки с предварительным шунтированием размыкаемого участка цепи тока (см. рис. 2), т.е. при соблюдении всех требований к коммутации цепей тока [2]. Переключение осуществляется при помощи крышки блока. При вставленной рабочей крышке БИ-4 тормозная обмотка включена в схему дифзащиты трансформатора. При снятой рабочей крышке (вставлена холостая крышка), тормозная обмотка выведена из схемы ДЗТ-11.

Рис. 2. Устройство коммутации тормозной обмотки реле ДЗТ-11

Примечание. На комплект реле диффзащиты (авто)трансформатора необходимо устанавливать три блока SG (БИ-4).

Устройство коммутации позволяет оперативному персоналу без привлечения персонала служб РЗА вывести из работы тормозную обмотку в схемах диффзащиты трансформаторов с реле типа ДЗТ-11 при реализации ремонтных первичных схем, которые предполагают включение трансформатора в режиме обратной трансформации (СН–НН, как правило).

Тормозная обмотка, которая в нормальном режиме включена со стороны нагрузки трансформатора (сторона СН, НН) и выполняет свою функцию загрубления защиты при внешних КЗ, оказывается включенной с питающей стороны и будет при этом загрублять защиту при КЗ в трансформаторе. Чтобы этого не происходило, тормозную обмотку в этом случае желательно отключать.

Коммутатор цепей тока для оперативного подключения прибора ИМФ-3Р к линии из группы ВЛ одного класса напряжения на энергообъекте

С помощью описанной ниже схемотехники (см. рис. 3) на базе одного МП прибора типа ИМФ-3Р(1Р) или его аналогов можно построить на подстанции (электростанции) резервную систему ОМП для обслуживания группы ВЛ 220,110 или 35 кВ при устойчивых КЗ или повторяющихся неустойчивых КЗ.

Рис. 3. Схема токового коммутатора для подключения ИМФ-3Р к одной из четырех ВЛ 220 на Колымской ГЭС

Примечания. 1. В нормальном режиме рабочая крышка вставлена в 1SG, т.е. ИМФ постоянно подключен к ВЛ 220 кВ «КГЭС – Усть-Омчуг 1»; в 2SG, 3SG, 4SG вставлены холостые крышки. 2. При повреждении ВЛ 220 кВ «КГЭС – Усть Омчуг 2», «КГЭС – Ягодное 1, 2» рабочая крышка переставляется в 2SG, 3SG, 4SG соответственно и в цикле повторного включения на устойчивое КЗ осуществляется фиксация расстояния до места повреждения. 3. Режим работы ИМФ неселективный.

Коммутатор устроен по шинному типу. Цепи тока обслуживаемых ВЛ одного класса напряжения на подстанции (электростанции) подключаются к шинкам I_А(н), I_В(н), I_С(н), 0(к) и 3I₀'(н, к) через блоки БИ-6, и к ним же подключены цепи тока от ИМФ-3Р с соблюдением полярности (н). Закоротка устанавливается на неполярных зажимах (к) клеммника тока ИМФ-3Р и соединяется с нулевым проводом (0).

Для правильного учета взаимоиндукции первичная обмотка промежуточного трансформатора тока 3I₀' прибора ИМФ-3Р включена в нулевой провод параллельной линии полярным зажимом (н) в сторону закоротки на БИ-6, неполярным зажимом (к) в сторону трансформаторов тока параллельной линии. Нормально ИМФ-3Р с помощью коммутатора подключен к одной ВЛ, в чей блок вставлена рабочая крышка, в другие блоки коммутатора вставлены холостые крышки. Выбор подключаемой ВЛ осуществляется путем перестановки рабочей крышки.

Примеры использования коммутаторов тока давно известны в практике релейной защиты, но в другом качестве. При установке во все блоки рабочих крышек коммутатор будет выполнять функцию сумматора тока, который нашел применение, например, в противоаварийной автоматике для контроля исходной мощности группы ВЛ одного сечения противоаварийного управления. Дифференциальные сумматоры тока используются обычно для подключения дифференциальной цепи защит шин, трансформатора и т.д. Для различного рода сумматоров тока заземление объединенных вторичных обмоток ТТ в соответствии с нормативными документами [1], должно выполняться в одной точке или должны использоваться промежуточные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых допускается не заземлять.

Возможность использования при устойчивых КЗ МП фиксирующего индикатора ИМФ-3Р, МИР-Р и др. для одностороннего ОМП нескольких ВЛ одного класса напряжения на одном энергообъекте очевидна, т.к. индикаторы этого типа (далее – ИМФ-3Р) определяют непосредственно расстояние до места КЗ при одностороннем замере аварийных параметров.

Индикаторы типа ИМФ-3Р показывают лучшие результаты на линиях с односторонним питанием и на линиях с двухсторонним питанием в режимах повторных включений (в цикле АПВ, РПВ), особенно при КЗ на землю, вероятность которых особенно высока на ВЛ 110–220 кВ.

Работа приборов на линиях с двухсторонним питанием характеризуется наличием тока подпитки, который проходит через место КЗ от противоположной части системы. При КЗ на землю с переходным сопротивлением (R_п) через прибор и в месте КЗ при наличии подпитки проходят токи, амплитуды и фазы которых в общем случае не равны, что и определяет основную погрешность приборов. Неодинаковость токов через прибор и в месте КЗ приводит к тому, что переходное сопротивление в месте КЗ надо учитывать как комплексное Z_п = К_р · R_п [3], где К_р < 1:

.

При повторном включении линии на устойчивое КЗ в месте установки прибора и в месте КЗ проходят одинаковые токи (К_р =1), т.е. Z_п = R_п при отсутствии подпитки. А так как прибор по своему алгоритму вычисляет расстояние на основе мнимой части (Im) расчетной формулы для петли КЗ, при повторных включениях погрешность прибора будет меньше. Задача оперативного персонала состоит в том, чтобы при подготовке ВЛ к повторному включению в случае устойчивого КЗ исключить подпитку от противоположного конца ВЛ.

Вывод

Рекомендуемое нормативными документами использование устройств оперативной коммутации вторичных цепей на основе испытательных блоков БИ-4 (БИ-6), в том числе цепей тока, позволяет:

• оперативно и безопасно выполнять сложные переключения в цепях РЗА;
• не привлекать для переключений персонал служб РЗА;
• практически исключить ошибки при коммутации вторичных цепей;
• и, наконец, повысить культуру эксплуатации устройств РЗА.

Литература

1. Правила устройства электроустановок. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
2. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изм. и доп.). М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006.
3. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / Под ред. В.А. Шуина. М.: Энергоатомиздат, 2003.