Автоматика управления дугогасящими реакторами

АВТОМАТИКА
УПРАВЛЕНИЯ
ДУГОГАСЯЩИМИ
РЕАКТОРАМИ
В.Н. КОЗЛОВ
М.И. ПЕТРОВ
И.В. СОЛОВЬЕВ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМПЕНСАЦИИ
Эффективность компенсации с резонансно заземленной
нейтралью достигает 80-90%;
Производители системы компенсации РУОМ-САНК
(САМУР) говорят о эффективности более низкой, на уровне 2/3
от общего числа замыканий на землю (67%);
Комбинированное заземление нейтрали способствует
снижению уровня перенапряжений, длительности горения
электрической дуги и повышению эффективности ликвидации
однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в сетях с кабелями с
маслонаполненной изоляцией до 95-98%;
Одним из существенных факторов повышения стойкости
изоляции к повреждениям является симметрирование фазных
напряжений сети, особенно со смешанными линиями.
СМЕЩЕНИЕ НЕЙТРАЛИ И
СИММЕТРИРОВАНИЕ СЕТЕЙ 6-35 кВ
РЕЖИМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
РЕЗОНАНСНЫЙ
РЕЗОНАНС С
ВЫСОКООМНЫМ
РЕЗИСТОРОМ
РЕЗОНАНС С
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ
КОНДЕНСАТОРОМ
ДГР, ВЫСОКООМНЫЙ РЕЗИСТОР И
КОНДЕНСАТОР
ВЛ
ВЛ+КЛ
КЛ
ЕСТЕСТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
5-30
ДО Uф
1-10
0.5-3
ИСКУССТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
-
5-30
5-15
ЕСТЕСТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
1-10
0,5-5
0,1-1
ИСКУССТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
-
2-10
1-5
ЕСТЕСТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
0,5-5
0,5-5
0,2-2
ИСКУССТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
-
1-10
0,5-5
ЕСТЕСТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
0,5-5
0,2-3
0,1-0,5
ИСКУССТВЕННАЯ
НЕСИММЕТРИЯ
-
1-5
0,5-1
ДУГОГАСЯЩИЕ КОМПЕНСИРУЮЩИЕ
УСТРОЙСТВА
ДГКУ
a
d
Кр  10 20
b
Кнс  Ке
c
dc
dc  dз
Кнс  Ке
dc
dc  dз
УПРАВЛЕНИЕ АКТИВНЫМ ТОКОМ
- по значению добротности, обеспечивающей
минимальные перенапряжения и условия для
быстрого гашения дуги в режиме резонансной
настройки;
- при переключениях в сети, связанных с изменением
реактивного тока в месте замыкания, для снижения
длительности горения дуги и ее гашения;
- в режиме ОЗЗ для повышения селективности
простых земляных защит;
- с целью снижения остаточного тока для
обеспечения условий электробезопасности в
установившихся бездуговых замыканиях.
ИНФОРМАЦИОННАЯ КООРДИНАТА
В СИММЕТРИЧНОЙ СЕТИ
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ В
НОРМАЛЬНОМ И РЕЖИМАХ ОЗЗ
Автоматические регуляторы настройки АНК и АНКЗ:
а) действующее в нормальном режиме рабочей сети (АНК)
на частоте тока промышленной сети;
- экстремальные;
- фазовые;
- адаптивные;
- по реактивной проводимости КНП;
- наложением в контур тока непромышленной частоты (100, 25, 17) Гц;
- наложением в контур импульсного сигнала6
б) действующие в режиме ОЗЗ по параметрам нормального режима
(АНКЗ) РУОМ-САНК (САМУР);
в) настраивающие в режиме ОЗЗ на минимальный ток замыкания;
г) полные АНК-АНКЗ, настраивающие в нормальном и в режимах ОЗЗ.
Выделение свободной
составляющей
Первая секция: υ=-1,115; fсв=50,278; fо=50,284; Q=32,624; δ=4,842.
Вторая секция: υ=-82,298; fсв=67,508; fо=67,684; Q=6,957; δ=30,562.
ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ТОЧНОСТИ НАСТРОЙКИ
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ
НАСТРОЙКИ
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Методы выявления ОЗЗ
Неселективные
Селективные
по напряжению
нулевой
последовательности
по току нулевой
последовательности
по параметрам
изоляции
косвенные методы с
использованием токов и
напряжений
В настоящее время используются
следующие алгоритмы ОПФ
1. Реагирующий на ток промышленной частоты. При резонансном заземлении
нейтрали ток промышленной частоты в поврежденном присоединении практически отсутствует.
Для работы данного способа необходимо создавать специальные условия. Например, настраивать
дугогасящий реактор на недокомпенсацию или устанавливать параллельно реактору резистор.
2. Реагирующий на составляющие переходного процесса. Позволяет выявить
перемежающиеся ОЗЗ. Ограничением способа является небольшая длительность переходного
процесса, что предъявляет повышенные требования к фиксирующей аппаратуре. При
установившемся ОЗЗ нет фактора подтверждения повреждения. Сильное влияние на переходные
процессы оказывает сопротивление дуги. Параметры переходного сопротивления зависят от
настройки реактора и момента замыкания;
3. Реагирующий на направление мощности нулевой последовательности, т.е.
использующий угловые соотношения между напряжением и током нулевой последовательности.
К сожалению трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП) типа ТЗЛ или
ТЗЛР имеют заявленную угловую погрешность до 30 градусов в режиме короткозамкнутой
вторичной обмотки. При учете сопротивлений проводов вторичной цепи и входов устройства
контроля, погрешность может доходить до 60 град. В большинстве случаев (особенно при
разветвленной сети), установленные ТТНП вообще не позволяют добиться какой либо
селективности ОПФ.
Алгоритм использовать можно, но нужна замена всех трансформаторов тока нулевой
последовательности на современные (массово в России не выпускаются.)
В настоящее время используются
следующие алгоритмы ОПФ
4.
Реагирующий
на
высшие
гармонические
составляющие тока нулевой
последовательности отходящих фидеров. При ОЗЗ в спектре появляются высшие гармоники 5, 7,
11, 13, обусловленные нелинейностью элементов цепи – трансформаторов, ДГР и т. д..
К сожалению, уровень гармоник величина нестабильная, она не может быть заранее
рассчитана. Зависит от наличия в сети нелинейных элементов, режима работы сети, величины тока
ОЗЗ,. При малых токах ОЗЗ, например, при замыканиях через переходное сопротивление,
гармоники могут и не появляться.
При наличии на отходящих фидерах нагрузки, которая является источником высших
гармонических составляющих (обычно высоковольтные тиристорные преобразователи)
алгоритм по высшим гармоникам необходимо вывести из работы, т.к. трудно произвести его
настройку.
Алгоритмы 3 и 4 используются в терминалах ОПФ Сириус, БМРЗ, SPAC-801 и ряде других.
5. Наложение (инжекция) в контур нулевой последовательности (КНП) тока с
частотой, отличной от основной, и измерение его с помощью ТТНП. Обычно используется
наложение сигнала с частотой, кратной основной, например – 25 Гц.
Такие сигналы могут содержаться и в обычном шуме, характерном для тока нулевой
последовательности, что требует увеличения мощности блока инжекции и снижает
эффективность метода.
Высокоомное заземление нейтрали способствует увеличению полезного
сигнала для всех алгоритмов ОПФ.
Частотные характеристики
трансформаторов тока
1 – ТЗЛ-25
2 – ТЗРЛ-30
3 – CSH-200
2
2
1
FTT1 ( f )
FTT2 ( f ) 0
FTT3 ( f )
-1
-2
-2
0.1
0.1
1
10
100
f
1
3
10
1
4
10
1
31400
5
10
Трансформаторы тока нулевой
последовательности
Сравнительные характеристики
Трансформаторов ТЗРЛ и ДТФ
ДТФ-70
ТЗРЛ - 70
30/1
100/1
- сопротивление нагрузки 0 оМ
- сопротивление нагрузки 0.4 оМ
- сопротивление нагрузки 0 оМ
- сопротивление нагрузки 0.4 оМ
120
60
50
100
90
Сдвиг по фазе, град.
Коэффициент трансформации
110
80
70
60
50
40
30
20
10
40
0
30
20
0
1
2
3
4
5
6
Первичный ток, мА
7
8
9
10
-10
0
1
2
3
4
5
6
Первичный ток, мА
7
8
9
10
Осциллограммы
перемежающейся дуги
Ток ТТНП в начале ОЗЗ
Спектральный состав токов ТТНП здоровой и поврежденной линии
Поврежденный фидер
Неповрежденный фидер
Микропроцессорный терминал
«Бреслер-0107.080»
Терминал, в зависимости от исполнения, может
контролировать до 40 фидеров.
На лицевой панели имеется 32 светодиода местной
индикации и двухстрочный дисплей.
Терминал имеет 5 последовательных портов - два USB порта
для подключения USB Flash диска и отладочной ЭВМ на лицевой
панели и на задней панели 2 порта RS-485 и порт Ehternet, через
которые поддерживаются стандартные протоколы IEC 60870-5-101
(103, 104). При использовании модема может выполняться
удаленный доступ к устройству, в том числе и для
телемеханического отключения поврежденного фидера
При пуске функции ОПФ выполняется осциллографирование
сигналов и занесение в “журнал событий” информации о пуске –
дата и время возникновения и ликвидации ОЗЗ, номер
поврежденного фидера..
Выходные реле выдают обобщенные сигналы: “Отказ
терминала”, “Земля в сети”. При установке дополнительных плат
выходных реле возможна выдача адресного сигнала на
сигнализацию или отключение поврежденного фидера.
Питание терминала от сети постоянного или переменного
тока. Потребляемая мощность не более 20 Вт.
Рабочий температурный диапазон от -20 до +40 гр.
Микропроцессорный терминал ОПФ
« Бреслер-0107.080 »
СШ 6-10 кВ
...
ДГР
БРЕСЛЕР 0107.080
3Io1
...
БРЕСЛЕР
-08БН
ТТНП 1
ТТНП 38
3Io38
Отходящие
фидера
СШ 6-10 кВ
...
ТН
БРЕСЛЕР 0107.080
Ua,Ub,Uc
БРЕСЛЕР
-08БН
...
3Io38
3Io1
ТТНП 1
ТТНП 38
Отходящие
фидера
В терминале реализовано четыре алгоритма
ОПФ:
1 - по переходному процессу;
2 - по направлению мощности нулевой
последовательности;
3 - по высшим гармоническим составляющим;
4 - алгоритм, основанный на наложении на
контур нулевой последовательности (КНП)
тестового сигнала.
Особенностью
последнего
алгоритма
ОПФ, реализованного в терминале, является
инжекция в КНП тока определенной формы с
заранее известными характеристиками, который
не может быть порожден сетью. Выделения
такого сигнала на фоне шума ТТНП существенно
упрощается, а чувствительность устройства резко
повышается. Последнее обстоятельство позволяет
снизить мощность блока инжекции.
Для алгоритма с наложением на контур
нулевой
последовательности
сигнала
специальной формы наличие высших гармоник в
токе контура не является помехой. В тоже время,
сам сигнал может быть использован для
повышения
эффективность
метода
ОПФ,
основанного на контроле высших гармоник.
Централизованная
сосредоточенная система ОПФ
Децентрализованная
система ОПФ
Фидерный терминал
децентрализованной системы ОПФ
Фидерные терминалы (ФТ)
выполняют:
- определение замыкания по
переходному процессу, в том числе
фиксируя одиночные пробои;
расчет
высокочастотных
составляющих тока 3Io;
- выделение тестового сигнала.
При наличии связи система
работает
по
принципу
относительного замера (не требует
уставки), чем достигается высокая
селективность ОПФ. Решение о
повреждении конкретного фидера
принимает центральный терминал
по
результатам
сравнения
измерений всех фидеров.
При отсутствии связи ФТ переходят в автономный режим выполняя
алгоритмы ОПФ самостоятельно по абсолютному замеру и сравнения со своей
собственной уставкой.
ТТНП работают с максимально короткой длиной вторичного контура.
Подключение фидерного
терминала
Внешний вид контроллера фидера
рассредоточеной системы ОПФ
Комбинированный шкаф
«Бреслер-0117.068.2.28»
Терминалы: ДГР Бреслер-0107.060.2. + ОПФ Бреслер-0107.080.28
Автоматика ДГР и устройство ОПФ хорошо сочетаются в одном шкафу.
Используют общий блок наложения контрольного сигнала. По факту увеличения 3Uo
блокируется управление ДГР и вводится в работу ОПФ.
Шкаф обслуживает 2 ДГР и позволяет контролировать до 28 фидеров.
СВ 1-2
Секция 1
TN 1
TN 2
М
TA 2
М
фидер № 28
фидер № 3
фидер № 2
фидер № 1
TA 1
ДГР 2
фидер № 27
ДГР 1
TV 2
фидер № 26
TV 1
Секция 2
Комбинированный шкаф
«Бреслер-0117.168.2»
Шкафы ОПФ и ДГР
ООО «НПП Бреслер»
Россия, г. Чебоксары, ул. Афанасьева, д.13.
тел/факс: (8352)45-91-91, 45-95-96, 45-94-88.
e-mail: [email protected] web: www.bresler.ru
НПП Бреслер Ваш оптимальный
партнер в освоении и использовании
новых технических решений сегодня;
и в разработке инновационных
технических решений завтра.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ