Способ защиты подстанции

(51) 01 13/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ два броска тока короткого замыкания, то отключается выключатель ввода высокого напряжения трансформатора, если фиксируется один бросок тока короткого замыкания, то отключается шинный секционный выключатель 35 кВ, которое достигается установкой седьмого датчика тока 46, включнного в схему соединения трансформаторов тока шин 35 кВ, реагирующего на короткие замыкания на отходящих линиях, шинах 10 кВ, в силовом трансформаторе, шинах 35 кВ и присоединениях к ним со стороны выключателя ввода и со стороны линии 35 кВ, четвртого элемента НЕ 48, вход которого соединн с выходом пятого датчика тока 19, одиннадцатого элемента И 47, первый вход которого соединн с выходом седьмого датчика тока 46, а второй вход с выходом четвртого элемента НЕ 48, пятого элемента ИЛИ 49, первый вход которого соединн с выходом четвртого элемента И 29, второй вход с выходом четвртого элемента ИЛИ 44, а выход с входами первого элемента задержки 35 и первым входом второго элемента И 28, двенадцатого элемента И 50,первый вход которого соединн с выходом первого элемента задержки 35, а второй вход с выходом четвртого элемента И 29, шестого элемента ИЛИ 51, первый вход которого соединн с выходом одиннадцатого элемента И 47, а второй вход с выходом двенадцатого элемента И 50, шестого исполнительного органа 52, вход которого соединн с выходом шестого элемента ИЛИ 51.(72) Анисимов Юрий Васильевич Рожков Виталий Игоревич(73) Акционерное общество Казахский агротехнический университет им. Сакена Сейфуллина(56) Предварительный патент РК 17935, кл. Н 01 Н 71/12, 2006(57) Изобретение относится к области энергетики, в частности к автоматическим устройствам,предназначенным для защиты подстанций 35/10 кВ. Технической задачей изобретения является расширение функциональной возможности способа,которая заключается в способности отключать без выдержки времени короткие замыкания, которые возникают на шинах 35 кВ и присоединениях к ним со стороны выключателя ввода 35 кВ и со стороны линии 35 кВ, которая достигается путм контроля количества одновременно возникающих бросков тока короткого замыкания в контролируемых точках подстанции, когда одновременно фиксируются четыре броска тока короткого замыкания, то осуществляется селективное отключение без выдержки времени поврежднной линии, если одновременно фиксируются три броска тока короткого замыкания, то отключается без выдержки времени выключатель ввода низкого напряжения трансформатора, если одновременно фиксируются 20850 Изобретение относится к области энергетики, в частности к автоматическим устройствам,предназначенным для защиты подстанций 35/10 кВ. Известен способ защиты подстанции без выдержки времени (предварительный патент РК 8727, 15.03.2000, бюл. 3) заключающийся в контроле одновременно возникающих бросков тока короткого замыкания в контролируемых точках подстанции, и если фиксируют одновременно три броска тока короткого замыкания,то осуществляется селективное отключение без выдержки времени поврежднной линии, если фиксируют два броска тока короткого замыкания, то отключается выключатель низковольтного ввода трансформатора, если фиксируют один бросок,отключается без выдержки времени выключатель высоковольтного ввода трансформатора. Известно устройство, реализующее способ защиты подстанции без выдержки времени(предварительный патент 11354, 15.03.2002, бюл.3), отличающееся тем, что для осуществления запрета действия защиты при бросках тока намагничивания силового трансформатора при включении его под напряжение,введены дополнительный датчик тока 41, подсоединнный во вторичную схему соединения трансформаторов тока со стороны высшего напряжения силового трансформатора,элемент задержка 42 и дополнительный логический элемент И 43. Известно устройство, реализующее способ защиты без выдержки времени (предварительный патент РК 13599, 15.10.2003 бюл.10) отличающийся тем,что для повышения чувствительности защиты к коротким замыканиям на отходящих линиях введн дополнительный четвртый логический элемент ИЛИ 44, входы которого соединены с выходами шестого элемента И 23 и первого элемента ИЛИ 20, а выход четвертого элемента ИЛИ 44 соединн с входами первого и второго элементов И (24, 28) и первого элемента задержки сигнала 35. Известно устройство, реализующее способ защиты без выдержки времени, принятый за прототип (предварительный патент РК 17935,16.10.2006 бюл.10), отличающееся тем, что для предотвращения возможной подачи напряжения в поврежднный трансформатор с шин низкого напряжения подстанции, второй элемент ИЛИ 21 выполнен трхвходовым, при этом первый вход элемента ИЛИ 21 соединн с выходом четвртого логического элемента И 29, второй вход - с выходом третьего логического элемента И 30, третий вход - с выходом второго логического элемента И 28. На двухтрансформаторных подстанциях 35/10 кВ, подключнных к линии с двухсторонним питанием, целесообразно для уменьшения тяжлых последствий коротких замыканий отключать короткие замыкания, которые возникают на шинах 35 кВ и присоединениях к ним со стороны выключателя ввода 35 кВ и со стороны линии 35 кВ без выдержки времени. Известный способ не выполняет функции защиты от коротких замыканий шин 35 кВ и 2 присоединений к ним со стороны выключателя ввода 35 кВ и со стороны линии 35 кВ. Технической задачей изобретения является расширение функциональной возможности способа,которая заключается в способности отключать без выдержки времени короткие замыкания, которые возникают на шинах 35 кВ и присоединениях к ним со стороны выключателя ввода 35 кВ и со стороны линии 35 кВ, которая достигается путм контроля количества одновременно возникающих бросков тока короткого замыкания в контролируемых точках подстанции, когда одновременно фиксируются четыре броска тока короткого замыкания, то осуществляется селективное отключение без выдержки времени поврежднной линии, если одновременно фиксируются три броска тока короткого замыкания, то отключается без выдержки времени выключатель ввода низкого напряжения трансформатора, если одновременно фиксируются два броска тока короткого замыкания, то отключается выключатель ввода высокого напряжения трансформатора, если фиксируется один бросок тока короткого замыкания, то отключается шинный секционный выключатель 35 кВ. Сущность способа поясняется чертежом, где на фигуре представлена функциональная схема способа защиты одного трансформатора двухтрансформаторной подстанции совместно с е первичной схемой подстанции. Аналогичную схему защиты имеет и второй трансформатор. Первичная схема содержит силовой трансформатор 1, выключатели вводов высокого и низкого напряжения силового трансформатора 2, 3,отходящие линии 4, 5, 6 с выключателями 7, 8, 9,секционный выключатель 10 кВ 45, секционный выключатель 35 кВ 54. Ко вторичным цепям относятся схемы соединения трансформаторов тока (10-14, 53),первый, второй, третий, четвртый, пятый и седьмой датчики тока (15-19, 46), шестой датчик 41 рабочего тока, первый, второй, третий, четвртый, пятый элементы ИЛИ (20-22, 44, 48) первый, второй,третий, четвртый, пятый, шестой, седьмой,восьмой,девятый,десятый,одиннадцатый,двенадцатый элементы И (24, 28, 30, 29, 31, 23, 43,25, 26, 27, 47, 50), первый, второй, третий,четвртый элементы НЕ (32, 34, 33, 48), первый и второй элементы задержки сигнала (35, 42), первый,второй, третий, четвртый, пятый, шестой исполнительный органы (39, 40, 36, 37, 38, 52),осуществляющие подачу напряжения на электромагниты отключения выключателя. Устройство работает следующим образом. При отключенном состоянии силового трансформатора на выходах первого, второго,третьего, четвртого, пятого, седьмого датчиков тока (15-19, 45) и шестого датчика 41 рабочего тока сигналов нет, и схема устройства не работает. При включении силового трансформатора 1 под напряжение выключателем 2 в первый момент возникает бросок тока намагничивания, под действием которого срабатывают пятый и седьмой датчики тока (19, 46) и шестой датчик 41 рабочего 20850 тока. На выходах этих датчиков появляются сигналы. С пятого датчика тока 19 сигнал податся на первый вход седьмого логического элемента И 43, с седьмого датчика тока 46 сигнал податся на первый вход одиннадцатого элемента И 47, а с шестого датчика 41 рабочего тока на вход второго элемента задержки 42, который осуществляет задержку сигнала на 1 с, подаваемого на .вход седьмого элемента И 43, что достаточно для затухания тока намагничивания силового трансформатора. По истечении этого времени сигнал с элемента задержки сигнала 42 податся на первый вход седьмого элемента И 43. Однако сигнал на выходе седьмого элемента И 43 не появится, так как к тому времени исчезнет сигнал со второго элемента И 43. Сигнала на выходе одиннадцатого элемента И 46 не будет, так как не будет сигнала на втором входе с четвртого элемента НЕ 48. В таком состоянии схема будет находиться до момента короткого замыкания на контролируемых элементах подстанции. При коротком замыкании в конце отходящей линии 10 кВ, например в точке К 1 (смотрите фигуру), одновременно произойдт бросок тока в четырх контролируемых точках подстанции (на отходящей линии 10 кВ 4, на вводах сторон низкого и высокого напряжения трансформатора и шинах 35 кВ). Предположим, что пятый и седьмой датчики не среагировали на бросок тока короткого замыкания в конце линии 10 кВ, так как величина недостаточна для их срабатывания. Тогда не появятся сигналы на выходах седьмого элемента И 43 и одиннадцатого элемента И 47 и соответственно на выходе шестого элемента И 23 и первом входе четвртого элемента ИЛИ 44, через который податся сигнал на первый вход первого элемента И 24, осуществляющего контроль совпадения сигналов со всех датчиков тока. Однако в этот момент на первый вход первого элемента И 24 через второй вход четвртого элемента ИЛИ 44 будет подан резервный сигнал с первого датчика тока 15 линии 10 кВ. Таким образом, на входе первого элемента И 24 появятся два сигнала, соответственно, на его выходе также появится сигнал, который одновременно податся на восьмой, девятый, десятый и третий элементы И(25, 26, 27, 30) и второй логический элемент НЕ 34. Однако реализация сигнала произойдт только в восьмом элементе И 25, так на его вход подан сигнал с первого датчика тока 15. В результате на выходе восьмого элемента И 25 появится сигнал,который податся на третий исполнительный орган 36, осуществляющий подачу напряжения на электромагнит отключения привода выключателя линии 10 кВ 4. При коротком замыкании на шинах низкого напряжения в точке К 2 возникнут броски тока в трх контролируемых точках (на вводах сторон низкого и высокого напряжения трансформатора и шинах 35 кВ), на которые среагируют четвртый,пятый и седьмой датчики тока (18, 19, 46),вследствие чего на их выходах появятся сигналы, которые подаются на третий вход шестого элемента И 23, второй вход седьмого элемента И 43 и первый вход одиннадцатого элемента И 47. Сигнал с шестого элемента И 23 через четвртый элемент ИЛИ 44 одновременно податся на первый вход первого элемента И 24 и через пятый элемент ИЛИ 49 на первый вход второго логического элемента И 28 и первый элемент задержки 35. Поскольку сигналы на выходах первого, второго и третьего датчиков тока (15, 16, 17) отсутствуют, то и не будет сигнала на втором входе первого элемента НЕ 32,который также податся на второй вход второго элемента И 28. В результате, на его выходе появится сигнал, который через второй элемент ИЛИ 21 податся на первый исполнительный орган 39,осуществляющий подачу напряжения на электромагнит отключения выключателя ввода низкого напряжения трансформатора. Если отключение не произойдт из-за отказа привода выключателя, то через 0,5-1 с будет подан сигнал с первого элемента задержки сигнала 35 через пятый элемент И 31 и третий элемент ИЛИ 22 на второй исполнительный орган 40,осуществляющий подачу напряжения на электромагнит отключения выключателя ввода высокого напряжения трансформатора, обеспечивая резервирование действия защиты при отказе привода выключателя ввода низкого напряжения трансформатора. При коротком замыкании в точке КЗ произойдт бросок тока короткого замыкания, на который среагируют пятый и седьмой датчики тока (19, 46). В результате на выходе седьмого элемента И 43 появится сигнал, который одновременно податся на первый вход четвртого элемента И 29. На выходе шестого элемента И 23 сигнала не будет, так как нет сигнала с четвртого датчика тока 18, но появится сигнал на выходе третьего элемента НЕ 33 и, соответственно, на выходе четвртого элемента И 29, с которого одновременно податся сигнал на первый и второй исполнительные органы (39, 40) осуществляющие одновременную подачу напряжения на электромагниты отключения выключателей вводов высокого и низкого напряжения трансформатора, осуществляющих отключение поврежднного трансформатора с обоих сторон. В этот момент с четвртого элемента И 29 будет также подан сигнал на второй вход двенадцатого элемента И 50 и первый вход пятого элемента ИЛИ 49 с выхода которого сигнал податся на вход первого элемента задержки 35. Через 0,5-1 секунду с выхода последнего податся сигнал на первый вход двенадцатого элемента И 50. Поскольку на втором входе этого элемента уже есть сигнал с четвртого элемента И 29, то на его входе появится сигнал,который податся через шестой элемент ИЛИ 51 на шестой исполнительный орган 52, осуществляющий подачу напряжения на электромагнит отключения выключателя 54, если не произойдт отключение выключателей вводов высокого и низкого напряжения силового трансформатора. 3 20850 При коротком замыкании на шинах 35 кВ в точке К 4 или на присоединениях к ним в точках К 5, Кб сработает седьмой датчик тока (46), с выхода которого податся сигнал на первый вход одиннадцатого элемента И 47. Поскольку на выходе пятого датчика тока 19 сигнала нет, то появится сигнал на выходе четвртого элемента НЕ 48,который также податся на второй вход одиннадцатого элемента И 47. На выходе последнего появляется сигнал, который податся через шестой элемент ИЛИ 51 на шестой исполнительный орган 52, осуществляющий подачу напряжения на электромагнит отключения выключателя 54, установленного на шинах 35 кВ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ защиты подстанции заключающийся в контроле одновременно возникающих бросков тока короткого замыкания в контролируемых точках подстанции, и если фиксируют одновременно три броска тока короткого замыкания,то осуществляется селективное отключение без выдержки времени поврежднной линии, если фиксируют два броска тока короткого замыкания, то отключается выключатель низковольтного ввода трансформатора, если фиксируют один бросок,отключается без выдержки времени выключатель высоковольтного ввода трансформатора,осуществляющий запрет действия защиты при бросках тока намагничивания силового трансформатора при включении его под напряжение, обеспечивающий чувствительность защиты при удалнных коротких замыканиях на отходящих линиях, предотвращающий возможную подачу напряжения в поврежднный трансформатор с шин низкого напряжения подстанции,отличающийся тем, что если одновременно фиксируются четыре броска тока короткого замыкания,то осуществляется селективное отключение без выдержки времени поврежднной линии, если одновременно фиксируются три броска тока короткого замыкания, то отключается без выдержки времени выключатель ввода низкого напряжения трансформатора, если фиксируются одновременно два броска тока короткого замыкания, то отключается без выдержки времени выключатель ввода высокого напряжения силового трансформатора, если фиксируется один бросок тока короткого замыкания, то отключается секционный выключатель 35 кВ,которое достигается установкой седьмого датчика тока 46,включнного в схему соединения трансформаторов тока шин 35 кВ, реагирующего на короткие замыкания на отходящих линиях, шинах 10 кВ, в силовом трансформаторе, шинах 35 кВ и присоединениях к ним со стороны выключателя ввода и со стороны линии 35 кВ, четвртого элемента НЕ, вход которого соединн с выходом пятого датчика тока, одиннадцатого элемента И,первый вход которого соединн с выходом седьмого датчика тока, а второй вход с выходом четвртого элемента НЕ, пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединн с выходом четвртого элемента И, второй вход с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход с входами первого элемента задержки и первым входом второго элемента И, двенадцатого элемента И, первый вход которого соединн с выходом первого элемента задержки, а второй вход с выходом четвртого элемента И, шестого элемента ИЛИ, первый вход которого соединн с выходом одиннадцатого элемента И, а второй вход с выходом двенадцатого элемента И, шестого исполнительного органа, вход которого соединн с выходом шестого элемента ИЛИ.