Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ способов и средств авр на двухтрансформаторных подстанциях, задачи исследования 8
1.1. Анализ способов и средств АВР на двухтрансформаторных подстанциях 8
1.2. Некоторые статистические характеристики распределительных сетей 19
1.3. Постановка задач диссертационной работы 26
2. Теоретические исследования и разработкаспособов осуществления запрета АВР на устойчивые короткие замыкания 29
2.1. Анализ параметров, характеризующих режимы работы распределительных сетей и двухтрансформаторной подстанции 29
2.2. Разработка способов осуществления запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях 45
3. Определение параметров осуществления запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях 54
3.1. Общие вопросы расчета параметров осуществления запрета 54
3.2. Разработка методики расчета параметров осуществления запрета АВР 61
3.3. Определение исходных данных для расчета параметров осуществления запрета АВР 80
3.4. Расчет параметров осуществления запрета АВР 89
4. Реализация средств запрета АВР на устойчивые короткие замыкания 93
4.1. Задачи и пути реализации способов запрета подстанционных АВР на устойчивые короткие замыкания 93
4.2. Разработка алгоритмов реализации запрета АВР 95
4.3. Разработка блок-схем для реализации запрета АВР 107
4.4. Анализ вариантов реализации запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях 137
4.5. Выбор датчиков тока и напряжения 139
4.6. Схема реализации запрета АВР на устойчивые короткие замыкания 145
5. Экономическая эффективность реализации запрета авр на двухтрансформаторных подстанциях 147
5.1. Определение времени простаивания электроприемников после кратковременного перерыва в электроснабжении 147
5.2. Определение экономического эффекта от осуществления запрета АВР 154
Заключение 156
Список использованных источников 158
- Некоторые статистические характеристики распределительных сетей
- Анализ параметров, характеризующих режимы работы распределительных сетей и двухтрансформаторной подстанции
- Разработка методики расчета параметров осуществления запрета АВР
- Разработка алгоритмов реализации запрета АВР
Введение к работе
Актуальность работы. Современное производство требует качественного бесперебойного электроснабжения. Одним из способов повышения эффективности функционирования систем электроснабжения служит резервирование питания потребителей с помощью двухтрансформаторных подстанций напряжением 35/10, 110/35/10 кВ, снабженных устройствами автоматического включения резерва (АВР). Существенный недостаток применяемых способов осуществления АВР на сегодняшний день - включение выключателя АВР при устойчивом коротком замыкании (к.з.) на резервируемых шинах или в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился по какой-либо причине. Последствия такого включения приводят к снижению надежности электроснабжения и вызывают отключение значительной части токоприемников резервной секции шин. При этом, на сегодняшний день отсутствуют способы осуществления запрета включения выключателя АВР при к.з. в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился по какой-либо причине. Поэтому задача совершенствования автоматического резервирования на двухтрансформаторных подстанциях путем разработки эффективных способов и средств запрета АВР на устойчивые к.з. является актуальной.
Целью работы является повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством разработки новых способов и средств осуществления запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях.
Идея работы заключается в применении для осуществления запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях оригинальных способов и средств, отличающихся от существующих способов признаками распознавания устойчивых к.з. на шинах подстанции или в отходящей линии при условии, что ее выключатель не отключился по какой-либо причине.
Научная новизна заключается: - в обосновании выбора признаков, в качестве которых приняты последовательности изменения тока на вводе трансформатора и напряжения на шинах
подстанции, позволяющих отличать появление к.з. на резервируемых шинах
двухтрансформаторной подстанции или в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился по какой-либо причине, от других режимов работы электрической сети;
- в разработанных оригинальных способах запрета АВР, основанных на контроле тока на вводе трансформатора и напряжения на шинах двухтрансформаторной подстанции, позволяющих осуществлять запрет не только при к.з. на резервируемых шинах, но и при к.з. в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился по какой-либо причине;
- в предложенной методике расчета параметров осуществления запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях, дающей возможность определять минимальное значении тока к.з. в отходящей линии, в случае, если коммутирующий ее выключатель не отключился, при котором следует осуществлять запрет АВР;
- в составленных алгоритмах реализации предложенных способов, построенных с учетом анализа и систематизации признаков появления к.з. в отходящей линии или на шинах подстанции, и позволяющих выдавать в необходимых случаях дискретный сигнал запрета АВР.
По материалам разработок получено 4 патента РФ и одно положительное решение по заявке на предполагаемое изобретение.
Практическая ценность. Реализация разработанных способов запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях позволяет предотвратить выход из строя оборудования подстанции от включения его на к.з., предотвратить ущерб от недоотпуска электроэнергии приемникам, подключенным к резервным шинам подстанции и, таким образом, повысить эффективность функционирования систем электроснабжения.
Разработанная методика расчета дает возможность определять параметры, при которых необходимо вводить запрет на действие АВР, что обеспечивает правильную настройка датчиков тока и напряжения, позволяя наиболее эффективно применять запрет АВР.
Применение разработанной компьютерной программы позволяет осуществлять запрет АВР с помощью компьютерного оборудования. Это повышает степень автоматизации подстанции.
Теоретическая проработка вопросов, посвященных осуществлению запрета АВР при к.з. в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился, восполняет пробел в данном разделе электрики и может быть использована в учебном процессе при подготовке инженеров по электротехническим специальностям.
Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный подход исследования, включающий методы математической статистики, теорию вероятностей, методы экспертных оценок, теорию электрических систем, теорию математического моделирования и инженерного эксперимента. Объектом исследования являлось автоматическое резервирование на двухтрансформаторных подстанциях.
Достоверность результатов подтверждена: представительной выборкой опытных данных; формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа режимов работы двухтрансформаторных подстанций и отходящих линий; применением для теоретических исследований апробированных положений и методов теории электрических систем; сопоставимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в ходе опытной эксплуатации на подстанции «Советская» напряжением 110/35/10/6 кВ Орловских электрических сетей.
Реализация работы. Компьютерное оборудование, оснащенное программным обеспечением для осуществления запрета АВР, принято в опытную эксплуатацию в ОАО «Орелэнерго» и установлено на подстанции «Советская» напряжением 110/35/10/6 кВ Орловских электрических сетей. Использование данного оборудования для запрета АВР позволяет сократить ущерб от недоот-пуска электроэнергии приемникам данной подстанции на 450 тыс. руб. от одного случая к.з. на шинах подстанции или в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился.
Кроме этого, результаты работы используются в учебном процессе специальности 311400 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» Орловского государственного аграрного университета при изучении дисциплин: «Релейная защита и автоматика» и «Электрооборудование электрических станций и подстанций».
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, а также научных студенческих и аспирантских конференциях, проводимых в Орловском ГАУ (2000...2004 гг.); на научной конференции «Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве» Орловского государственного университета (2002 г.); на первой региональной научно-практической Интернет-конференции в Орловском региональном центре энергосбережения (2001 г.); на конференции «Энергосбережение и энергоэффективные технологии - 2004» в Липецком государственном техническом университете (2004 г.); за работу над данной тематикой в 2002 году автор удостоен стипендии губернатора Орловской области.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, получено 4 патента РФ и положительное решение на выдачу патента РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и четырех приложений. Общий объем диссертации 210 с, в том числе 157 с. основного текста, 68 рисунков, 9 таблиц, список используемых источников из 151 наименований и 4 приложения на 35 страницах.
Некоторые статистические характеристики распределительных сетей
Значительная часть распределительных электрических сетей, питающих распределенные нагрузки, выполнена в виде воздушных линий электропередач (ВЛ) 6-10 кВ. Реже встречаются кабельные, а также смешанные линии, когда наряду с воздушными участками имеются кабельные. Особенностью построения сети является то, что от одной линии питаются, как правило, несколько самостоятельных потребителей ответвлениями или отпайками от основной магистрали ВЛ. Электроэнергия поступает в распределительную сеть с шин понижающей подстанции, которая в данном случае условно относится к элементам сети, предназначенным для передачи электроэнергии. Понижающая подстанция характеризуется наличием двух и более классов напряжения, например 110 или 35 и 6-Ю кВ на одной подстанции. Для распределительной сети понижающие подстанции являются питающими центрами [11,12,15,30,33,134,148].
В современных высоковольтных электрических сетях предусматривается возможность двустороннего питания потребителей электрической энергии, для чего сооружаются дополнительные двухтрансформаторные подстанции 35/6-10 и 110/6-10 кВ с большим числом линий 6-10 кВ, производится разукрупнение существующих линий 6-10 кВ, уменьшается их длина и увеличивается способность к взаимному резервированию, выполняется секционирование линий выключателями и обеспечивается связь между ними путем кольцевания, то есть сооружения связывающих участков сети (перемычек) [20,70,69,134,136]. Одновременно с этим должна осуществляться комплексная автоматизация сетей [104].
В настоящее время под комплексной автоматизацией понимается оснащение электрической сети следующими основными устройствами: защитой линий и трансформаторов (релейной защитой или плавкими предохранителями) от всех видов повреждений и ненормальных режимов; устройствами автоматического повторного включения (АПВ) линий и трансформаторов; устройствами автоматического включения резервного питания на подстанциях и в сетях (местными и сетевыми АВР); устройствами автоматического секционирования (выделения поврежденного участка линии); устройствами автоматического деления сети (автоматикой деления); средствами телесигнализации, а в отдельных случаях и телеуправления (ТС и ТУ); устройствами для определения мест повреждений на линиях электропередач (ОМП). Разработано множество различных типов перечисленных устройств и способов их взаимодействия [1...8,40,91,93,94,96]. Все это сделано в целях повышения надежности электроснабжения потребителей. Однако в некоторых случаях складываются ситуации, при которых действие данных устройств приводит к нежелательным последствиям. Известно, что один из наиболее эффективных способов повышения надежности электроснабжения - это применение в распределительных сетях устройств АВР (местных и сетевых). Как показывает практика, примерно в 95% случаев отключения основного (рабочего) питания устройства АВР предотвращают аварию [10,13,18,29,71,74]. По назначению эти устройства делят на: устройства АВР линий, АВР трансформаторов, АВР электродвигателей, АВР шинок управления (оперативного тока) и т.п. [134]. По способу предотвращения подачи напряжения на поврежденный рабочий источник питания различают: - местный АВР, пусковой орган которого действует на отключение рабочего ввода, после чего включается резервный ввод; этим исключается подача напряжения от резервного источника на поврежденный рабочий источник питания; - сетевой АВР, пусковой орган которого действует на включение сетевого выключателя, находящегося в резерве. По направлению действия устройства АВР делят на: - АВР одностороннего действия, предназначенное для подстанций, где один из вводов является рабочим, а другой - резервным; в тех случаях, когда резервный элемент в нормальном режиме не несет нагрузки и предназначен только для целей резервирования, говорят, что он находится в явном резерве; - АВР двустороннего действия, предназначенное для подстанций, где питающие элементы (трансформаторы, линии) являются одновременно и рабочими, и резервными по отношению друг к другу, т. е. находятся в неявном резерве; при отключении одного из трансформаторов (линий) и включении от устройства АВР секционного выключателя оставшийся в работе трансформатор (линия) принимает на себя дополнительную нагрузку. По роду оперативного тока, принятого для данной подстанции. В сетях 6-35 кВ преимущественное распространение получили устройства АВР, выполненные на оперативном переменном токе. Предъявляемые на сегодняшний день требования к устройствам АВР выглядят следующим образом [30,127, 134, 135]: - АВР должно обеспечиваться при исчезновении напряжения у потребителя из-за аварийного, самопроизвольного или ошибочного отключения выключателя рабочего ввода питания или при исчезновении напряжения со стороны основного (рабочего) источника питания; - устройство АВР не должно приходить в действие до отключения выключателя рабочего ввода во избежание включения резервного источника на устойчивое короткое замыкание (к.з.) в основном источнике питания; - в случае исчезновения напряжения со стороны основного источника питания выключатель рабочего ввода до АВР должен отключаться специальным пусковым органом минимального напряжения; - АВР должно происходить с возможно минимальной выдержкой времени; - действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать многократных включений резервного источника на устойчивое к.з.; - для ускорения отключения резервного источника при его включении на устойчивое к.з. должно предусматриваться ускорение защиты после АВР; - в схеме АВР должен присутствовать контроль исправности цепи включения выключателя резервного ввода питания.
В приведенных требованиях обнаруживаются некоторые, причем весьма существенные недостатки. Эти недостатки затем переходят в способы и средства осуществления АВР. Один из главных недостатков заложен в требовании, гласящем, что схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах потребителя по любой причине, в том числе при к.з. на шинах потребителя. Как показывает анализ опыта эксплуатации электрических сетей, в том числе на примере Орловской области, подобное действие АВР проявляется достаточно негативно [10,62,63,116...118]. Особенно это важно для двухтрансформаторных подстанций, снабженных АВР. На рисунке 1.1., для пояснения данных недостатков, показана схема такой подстанции. В соответствии со схемой: Ql, Q3 - вводные выключатели на стороне высокого напряжения трансформатора; Q2,Q4 - вводные выключатели на низкой стороне трансформаторов; Q11- секционный выключатель с устройством АВР; Q5...Q10 - выключатели в отходящих линиях; Q12 - секционный выключатель на стороне высокого напряжения; L1...L6 - отходящие линии; Т1,Т2 - силовые трансформаторы 35/10 кВ; Ш1,Ш2 - шины; К1,К2 - точки короткого замыкания.
Анализ параметров, характеризующих режимы работы распределительных сетей и двухтрансформаторной подстанции
В нормальном режиме работы потребители линий L1...L3 питаются от трансформатора ТІ двухтрансформаторной подстанции. Линии L4...L6 питаются от трансформатора Т2. Секционный выключатель Q11 пункта АВР, при этом отключен. При исчезновении напряжения на шинах подстанции со стороны трансформатора ТІ по какой-либо причине (например выход из строя трансформатора ТІ, отключение выключателей Q1 или Q2 и т.д.) АВР срабатывает и с заданной выдержкой времени включается выключатель Q11, подключая потребителей линий L1...L3 к трансформатору Т2, который является в данном случае резервным. До восстановления нормального режима работы линии L1...L3 питаются от резервного трансформатора Т2. Предположим, устойчивое к.з. произошло на шинах Ш1 (точка К1) подстанции. При этом защита отключит вводной выключатель Q2, на шинах НИ вследствие этого исчезнет напряжение. Согласно заложенным требованиям схема АВР в данном случае запустится и включит секционный выключатель Q11 на устойчивое к.з., а затем он будет отключен токовой защитой. Аналогичная ситуация складывается при устойчивом к.з. в точке К2 (то есть в отходящей линии), если при этом не отключился выключатель Q6. В данном случае действие АВР снижает надежность электроснабжения потребителей. Это связано с последствиями включения секционного выключателя на устойчивое к.з.
Во-первых, выключатель АВР, резервный силовой трансформатор и другое электрооборудование подвергаются воздействию больших аварийных токов к.з., которые оказывают на оборудование значительные термические и динамические воздействия. Так шины Ш1, первоначально подвергшиеся воздействию тока к.з. при включении Q11 вновь подвергаются такому воздействию и в результате могут быть разрушены. Так, например в шкафах КРУН 6-10кВ Северного предприятия Молдовглавэнерго, эксплуатирующего до 600 шкафов из всех видов повреждений, случившихся за два года наблюдений, 28% составили взрывы маломасляных выключателей и их шкафов. Многие из них были спро воцированы циклами АПВ и АВР при неустранившихся внешних к.з. и при повреждениях, возникших на кабельной заделке. Так же подобный опыт имеется на других предприятиях: на подстанции «Стройиндустрия» г.Торжок в 1992, 1993 годах по этой причине произошли крупные аварии; неоднократно на подстанциях «Чертолино», «РМК» и других Ржевского ПЭС АО Тверьэнерго; по 8-10 взрывов в год на подстанциях Мосэнерго обусловлены той же причиной [62, 63,66]. Во-вторых, при протекании тока к.з. по шинам Ш2 в случае включения секционного выключателя Q11 на устойчивое к.з. на шинах происходит глубокое снижение напряжения. Вследствие этого потребители, подключенные через магнитные пускатели и нормально питающиеся от линий L4...L6 трансформатора Т2, отключатся.
На кафедре «Электроснабжение» ОрелГАУ проведены опыты, показывающие, что при отсутствии подпитки от электродвигателей магнитные пускатели при снижении напряжения до 0,5 от номинального отключатся за время в среднем 0,25 с. Такое время меньше времени отключения выключателя АВР. При наличии электроприводов в числе потребителей, время отпускания магнитных пускателей при снижении или исчезновении напряжения зависит от характера нагрузки данных приводов. Подобный анализ приводится в публикациях В.В. Михайлова, посвященных надежности электроснабжения промышленных предприятий [89]. Здесь приводятся данные, что при кратковременном снижении напряжения до 0,6 от номинального происходит выпадение синхронных двигателей из синхронизма, останавливаются компрессоры, расстраивается технологический процесс на технологических линиях. При этом на промышленных предприятиях повторный пуск агрегатов требует 15-30 мин.
Ввиду того, что линии электроснабжения являются протяженными, а мощность трансформаторов недостаточно высока, даже при незначительном снижении напряжения на шинах подстанции и при условии, что магнитные пускатели не отключились, может произойти опрокидывание электроприводов. При этом произойдет их аварийное отключение защитой. Время их повторного запуска, в отличие от промышленных предприятий, где потребители сосредоточены на незначительной площади, составляет не 15-30 мин, а 1,5 часа. Такое время включения связано с большой рассредоточенностью объектов. Все это время токоприемники будут обесточены, что необратимо вызывает потери продукции и нарушения технологических процессов. Ущербов, возникающих вследствие указанных недостатков подстанционных АВР, можно избежать, вводя в подобных случаях запрет на включение пункта АВР. Сигнал запрета необходимо подавать только в строго определенных ситуациях - при устойчивых к.з. на шинах подстанции или на отходящих линиях, в том случае, когда коммутирующие их выключатели не отключились.
Но в подавляющем большинстве комплектные распределительные устройства (КРУ) на подстанциях не оборудованы специальной защитой от к.з., на которых можно было бы построить такой запрет. Об актуальности данной проблемы можно судить по многочисленным материалам и публикациям, а также по тому, что выпускаются отдельные директивные материалы РАО «ЕЭС России» по данным вопросам [105]. Так же анализ применения подобных защит приводится в работах В.И. Нагай, СВ. Сары и других ученых [63,91.. .94].
Для защиты шкафов КРУ применяются устройства, реагирующие на повышение давления на фронте ударной волны в начальный момент дугового к.з. (клапанная дуговая защита [62,63,94], на повышение степени ионизации газов в канале дугового столба (защита антенного типа с дугоулавливающим электродом [63]), на появление излучения от дугового столба (защита на фототиристорах, фотодиодах [91...94]).
Разработка методики расчета параметров осуществления запрета АВР
Такие защиты применяются в основном для отключения к.з., но иногда и для осуществления запретов АПВ и АВР на подстанциях. В настоящее время они практически не нашли применения в распределительных электрических сетях в качестве средств запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях. Ни один из существующих способов запрета АВР, основанный на перечисленных защитах не позволяет осуществлять запрет при к.з. в отходящей линии, когда коммутирующий ее выключатель не отключился.
Защиты на подстанциях в распределительных сетях выполнены на 90% максимальными токовыми защитами МТЗ, токовыми отсечками, предохранителями, то есть реагируют на появление тока к.з. [13,19,22,29,57] Кроме этого, нельзя не учитывать недостатки дуговых защит. Главным недостатком является то, что все они срабатывают на возникновение дуги, которая является вторичным фактором к.з., а не на изменение тока и напряжения в цепи - первичные факторы замыкания. Также, даже при наличии дуги нельзя быть полностью уверенным в правильности срабатывания защиты, что связано с принципом её действия- использованием оптодатчиков (в случае оптических защит) или датчиков давления. Оптодатчики могут запылиться, загрязниться каким-либо образом, не исключено их ложное срабатывание при изменении внешней освещенности. Чувствительность же датчиков давления зависит от интенсивности дуги и расстояния от датчика до ее столба [27]. При этом требуется установка большого количества датчиков как при выполнении защиты на оптодатчиках, так и на датчиках давления. А при к.з. на отходящей линии, при условии отказа коммутирующего её выключателя (точка К2 рис. 1.1.) такая защита вовсе не сработает и выключатель АВР включится на устойчивое к.з..
Некоторые способы запрета срабатывания АВР приводятся в работах В.Г. Васильева. Таков, например, способ запрета сетевого АВР, основанный на контроле бросков напряжения обратной последовательности. Но данный способ применим только для сетевых АВР [9,39]. Кроме этого, существуют и другие способы выполнения запрета АВР, причем эти способы реально применяются на двухтрансформаторных подстанциях Орловских ЭС. Во-первых, это запрет, основанный на работе дифференциальной защиты шин (логическая защита шин). При этом запрет АВР вводится при срабатывании дифзащиты шин, то есть при к.з. в зоне действия данной защиты. Во-вторых, запрет, основанный на контроле напряжения на вводе трансформатора до и после вводного выключателя. При этом напряжение контролируется с обеих сторон вводного выключателя, если напряжение исчезает со стороны трансформатора и со стороны шин - происходит действие АВР и на шины подается напряжение от резервного трансформатора, если же напряжение исчезает только со стороны шин — вводится запрет АВР, так как эта ситуация считается признаком к.з. на шинах подстанции. Так, запрет на основе дифзащиты шин используется на подстанции «Советская» Орловских ЭС, а запрет на основе контроля напряжения - на некоторых других подстанциях («Биофабрика 1», «Заводская» и т.д.).
Эти запреты так же не лишены недостатков, которые заключаются в следующем: - в случае применения запрета АВР на основе дифзащиты шин: такая защита имеет определенную зону защиты - шины на низкой стороне трансформатора, вследствие чего при к.з. вне этой зоны (например на контактах выключателя отходящей линии со стороны шин), дифзащита не срабатывает и запрет АВР не вводится, хотя в данной ситуации его введение необходимо. В 1999 году на подстанции «Советская» Орловских электрических сетей произошло к.з. на шинах 10 кВ, запрет АВР не был введен и секционный выключатель включился на устойчивое к.з., это привело к значительному ущербу; - в случае контроля напряжения на вводе трансформатора: отсутствие при этом контроля тока к.з. может привести к ложному срабатыванию устройства, вводящего запрет, например при самопроизвольном отключении вводного выключателя. При этом напряжение исчезает только со стороны шин, а со стороны трансформатора оно присутствует, а в данном способе данная ситуация является случаем введения запрета АВР. Таким образом, существует необходимость работы АВР, но АВР не запускается ввиду введения запрета. Это также несет за собой ущерб, связанный с перерывом в электроснабжении потребителей, питающихся от шин данной подстанции. Исходя из указанных недостатков требуется разработка более простых и надежных способов запрета АВР на двухтрансформаторных подстанциях, причем их применение в распределительных сетях не должно быть связано с большими изменениями в существующих схемах автоматики и, следовательно, нетребовать значительных капитальных вложений. Для разработки и обоснования запрета АВР необходимо знать параметры распределительных сетей. Особенно это важно для расчета ущерба от включения выключателя АВР на устойчивое к.з. Необходимо знать протяженности линий, их нагрузки, долю нагрузки, питаемой через магнитные пускатели и т.д.. Применение запрета срабатывания устройств АВР на устойчивое к.з. на шинах двухтрансформаторной подстанции позволит сократить недоотпуск электроэнергии потребителям, позволит избежать выхода из строя оборудования подстанций и увеличить его ресурс.
Разработка алгоритмов реализации запрета АВР
В обзоре литературных источников и при постановке задач диссертационной работы отмечено, что один из главных недостатков выполнения АВР на двухтрансформаторных подстанциях - это возможность включения выключателя АВР на устойчивое к.з. Рассмотрены последствия такого включения. Следовательно, один из наиболее эффективных путей совершенствования подстанционных АВР - применение запрета срабатывания пунктов АВР на устойчивые к.з.. Анализ литературных источников показал, что применяемые на сегодняшний день способы и средства такого запрета недостаточно надежны и функциональны. Необходима разработка новых, высоконадежных способов и средств запрета срабатывания пункта АВР на к.з.. Такие способы, в отличие от существующих, должны реагировать на процессы, протекающие в электрической сети, по первичным параметрам, то есть по изменению непосредственно тока и напряжения, а не по вторичным (например, свечение электрической дуги). Они должны обеспечивать высокую надежность и функциональность в работе, не требовать больших капитальных вложений и быть достаточно простыми. Все это позволит широко применять их на двухтрансформаторных подстанциях 110-35/6-10 кВ сельских распределительных сетей.
При разработке способов запрета включения выключателя АВР на устойчивые к.з. необходимо распознавать ситуации, в которых следует вводить запрет. В предыдущем разделе работы был проведен анализ параметров, характеризующих режимы работы сети и работу оборудования двухтрансформатор-ной подстанции и отходящих линий. На основе данного анализа можно сделать вывод, что запрет необходимо вводить только в строго определенной ситуации - при к.з. на шинах подстанции или в отходящей линии при отказе выключателя, коммутирующего данную линию. Также проведенный анализ позволил выяснить признаки, характерные для того или иного режима работы сети и распознать ситуации, в которых необходимо осуществлять запрет АВР. Это временные характеристики изменения тока и напряжения в сети и значения этих величин.
Таким образом, разработка способов запрета подстанционных АВР заключается в сравнении реальных процессов, происходящих в сети, с заданными известными ситуациями, в которых требуется ввести запрет. Так как сети 6-10 кВ являются сетями с изолированной нейтралью, то следует рассматривать случаи двух- и трехфазных замыканий.
Способ запрета включения выключателя АВР на устойчивое двухфазное к.з. на шинах двухтрансформаторной подстанции при наличии АПВ вводного выключателя.
Рассмотрим случай двухфазного короткого замыкания на шинах подстанции или в отходящей линии при отказе коммутирующего ее выключателя. Следует учесть, что вводной выключатель Q2 снабжен устройством АПВ. За основу способа запрета включения выключателя АВР на такой вид повреждения основываясь на анализе ситуации, примем параметры состояния оборудования (режимы работы сети). В качестве первого параметра, принимаем время выдержки АПВ вводного выключателя Q2, а в качестве второго - время между бросками тока к.з.. Таким образом, сравниваем время между появлениями броков тока к.з. со временем выдержки АПВ выключателя Q2, их совпадение будет (как упоминалось выше) являться однозначным признаком к.з. на шинах подстанции или в отходящей линии при условии, что отказал коммутирующий ее выключатель. Тогда способ можно сформулировать следующим образом [100]:
Способ запрета автоматического включения резерва (АВР) на неустра-нившееся двухфазное короткое замыкание, заключающийся в сравнении двух параметров состояния оборудования, установленного на линии , при этом в качестве первого параметра состояния оборудования принимают время бестоковой паузы до автоматического повторного включения (АПВ) вводного выключателя, в качестве второго параметра состояния оборудования принимают время между бросками тока короткого замыкания и сравнивают его с первым параметром, для чего в момент исчезновения одного из линейных напряжений на шинах подстанции фиксируют появление тока короткого замыкания на вводе питающего трансформатора и после его отключения фиксируют исчезновение двух других линейных напряжений, обусловленное отключением вводного выключателя, отсчитывают время бестоковой паузы АПВ вводного выключателя и, если в момент прекращения отсчёта снова появится ток короткого замыкания, то выдают запрет на включение АВР. Можно доказать, что несовпадение двух сравниваемых параметров будет являться признаком ситуации, отличной от двухфазного к.з. на шинах подстанции, а в таком случае либо нет необходимости в запрете, либо вовсе в действии АВР.
Очевидно, что один из признаков двухфазного к.з. на шинах подстанции -исчезновение в момент замыкания одного из линейных напряжений может использоваться для выдачи информации, в том или ином виде, о том, что произошло именно двухфазное к.з. Совокупность же остальных признаков укажет место к.з.. Вся эта информация может, например, подаваться в банк данных компьютера на подстанции (если таковой имеется) или по системам телемеханики диспетчеру сетей. При этом может указываться вид повреждения и номер подстанции, на которой оно произошло. То есть знание параметров режима работы сети в данной ситуации позволяет создать способ запрета подстанционно-го АВР и в тоже время увеличивает информационность сети.
