Устройство резервирования отказа выключателя

Описание

Согласно п.3.2.18 ПУЭ , устройства резервирования при отказе выключателей (УРОВ) должны предусматриваться в электроустановках 110—500 кВ.

Допускается не предусматривать УРОВ в электроустановках 110—220 кВ при соблюдении следующих условий:

• обеспечиваются требуемая чувствительность и допустимые по условиям устойчивости времена отключения от устройств дальнего резервирования;
• при действии резервных защит нет потери дополнительных элементов из-за отключения выключателей, непосредственно не примыкающих к отказавшему выключателю (например, отсутствуют секционированные шины, линии с ответвлением).

На электростанциях с генераторами, имеющими непосредственное охлаждение проводников обмоток статоров, для предотвращения повреждений генераторов при отказах выключателей 110—500 кВ следует предусматривать УРОВ независимо от прочих условий.

Согласно п.3.2.88 ПУЭ , для электростанций, на которых блоки генератор — трансформатор и линии имеют общие выключатели (например, при применении полуторной схемы или схемы многоугольника), необходимо предусматривать устройство телеотключения для отключения выключателя и запрета АПВ на противоположном конце линии при действии УРОВ в случае его пуска от защиты блока. Кроме того, следует предусматривать действие УРОВ на останов передатчика высокочастотной защиты.

Алгоритм действия

При отказе одного из выключателей поврежденного элемента (линия, трансформатор, шины) электроустановки УРОВ действует на отключение выключателей, смежных с отказавшим.

Если защиты присоединены к выносным трансформаторам тока, то УРОВ должно действовать и при КЗ в зоне между этими трансформаторами тока и выключателем.

В самом простом случае логика действия выглядит так: защиты присоединения параллельно действию на отключение выключателя запускает реле времени (выдержка времени УРОВ). По прошествии времени формируется команда на отключение смежных выключателей.

Неисправность в защите любого присоединения или ошибка обслуживающего персонала (например, не выведен ключ "Пуск УРОВ", при выведенном ключе "Отключение выключателя") может привести к ложному срабатыванию. Для уменьшения риска ложной работы применяются дополнительные контроли в цепях пуска УРОВ, а также действие УРОВ "на себя". Контроли:

• контроль наличия тока в выключателе;
• контроль наличия повреждения по снижению напряжения и появлению напряжения обратной и нулевой последовательности;

Выбор параметров

Задержка на срабатывание УРОВ выбирается для исключения действия УРОВ при нормальном отключении выключателя

$ t_{УРОВ} \ge t_{откл.в}+t_{воз.з}+t_{ошРВ}+t_{зап} $, где

$ t_{УРОВ} $ - время срабатывания УРОВ;

$ t_{откл.в} $ - полное время отключения выключателя (0,02 - 0,08 с);

$ t_{воз.з} $ - время возврата защиты, пускающей УРОВ. Если защит несколько - выбирается максимальное время;

$ t_{ошРВ} $ - максимальная погрешность реле времени УРОВ в сторону ускорения действия;

$ t_{зап} $ - время запаса (отстройка от неучтённых факторов и погрешностей).

Время срабатывания УРОВ обычно принимается в диапазоне 0,25 - 0,40 с.

Уставка токового реле принимается равной 10% номинального тока трансформатора тока. Это позволяет отстроится от холостого тока присоединения, а также гарантирует чувствительность при КЗ.

Реализация

По принципу реализации функции УРОВ различают следующие виды:

• централизованный УРОВ;
• индивидуальный УРОВ.

Централизованный УРОВ

Защиты всех присоединений одной секции пускают одно и то же внешнее реле времени. По прошествии времени реле действует на отключение смежных присоединений.

Централизованный УРОВ более предпочтителен в первичных схемах с системами шин с автоматической фиксацией присоединений, так как позволяет уменьшить количество связей между устройствами.

Индивидуальный УРОВ

Получил распространение с развитием МП РЗА. В данном случае, выдержка времени УРОВ устанавливается в каждом терминале защит. Функции защит терминала по внутренней логике пускают выдержку времени УРОВ. По прошествии времени терминал защит действует на отключение смежных присоединений.

УРОВ и динамическая устойчивость

Расчёты по динамической устойчивости выполняются с учётом отказа выключателя. Соответственно, для определения расчётной длительности КЗ учитывается время УРОВ.

$ t_{расч.длит.кз}=t_{осн.защ}+t_{вых.р.осн.защ}+t_{УРОВ}+t_{вых.р.УРОВ}+t_{откл.в} $, где

$ t_{расч.длит.кз} $ - расчётная длительность КЗ;

$ t_{осн.защ} $ - время срабатывания быстродействующих защит (0,02-0,10 с);

$ t_{вых.р.осн.защ} $ - время срабатывания выходных реле (~0,01c);

$ t_{УРОВ} $ - время срабатывания УРОВ (0,25-0,40 с);

$ t_{вых.р.УРОВ} $ - время срабатывания выходных реле (~0,01c);

$ t_{откл.в} $ - полное время отключения смежных выключателей (0,02 - 0,08 с);

В данной формуле не учитываются различные погрешности (отсутствует дополнительное время запаса для учёта погрешностей), поэтому в расчётах на динамическую устойчивость следует выполнять запас по времени.