Результат интеллектуальной деятельности: Способ адаптивного однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к автоматике электроэнергетических систем, и может быть использовано для обеспечения высокой надежности адаптивного однофазного автоматического повторного включения (АОАПВ) линий электропередачи, оснащенных любым числом шунтирующих реакторов (ШР).

Известен способ АОАПВ линий электропередачи (авторское свидетельство СССР №792398, кл. Н02Н 3/06, 1979 г.), основанный на измерении модулей напряжений по концам отключенной фазы линии и сравнении их с заданными уставками. Когда оба напряжения превышают заданные уставки, то это означает исчезновение замыкания.

Недостатком способа является низкая надежность АОАПВ в тех случаях, когда линия не оснащена ШР или оснащена неполным их числом.

Также известен способ АОАПВ линий электропередачи (патент на изобретение №2688144, кл. Н02Н 3/06, 2019 г.), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и основанный на кратковременном (в пределах 0,1 сек) одностороннем включении аварийной фазы со стороны слабой промежуточной системы, когда измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой, если ток выше уставки, то на фазе фиксируют короткое или дуговое замыкание и далее дают команду на отключение линии, в противном же случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается на работу с другой стороны.

Недостаток этого способа состоит в том, что он обеспечивает высокую надежность в схемах со слабой промежуточной системой.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является обеспечение высокой надежности АОАПВ линий электропередачи в схемах без слабой промежуточной системы, когда линия электропередачи связывает непосредственно мощные станцию и энергосистему.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе в схемах при отсутствии промежуточной системы осуществляют кратковременное одностороннее включение аварийной фазы со стороны станции, предварительно включив в аварийную фазу токоограничивающий реактор с низкой стороны трансформатора, измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, реализующего способ, на фиг. 2 приведена зависимость тока однофазного короткого замыкания (ОКЗ) при одностороннем включении линии от сопротивления токоограничивающего реактора.

На фиг. 1 устройство, реализующее способ, содержит фазы линии 1, подсоединенные к трансформатору 2 со стороны станции 3 и к системе 4 с помощью выключателей 5. С низкой стороны трансформатора установлен токоограничивающий реактор 6, который в нормальных режимах зашунтирован выключателем 7. На любой из фаз 1 возможно возникновение повреждения 8.

Способ осуществляется следующим образом. Двусторонне отключенная аварийная фаза 1 может находиться в одном из трех состояний. При сопротивлении повреждения 8 R_aв=R_окз<10 Ом имеет место неустранившееся однофазное короткое замыкание, при R_aв=R_д>200 Ом имеет место дуговое замыкание и при R_ав→∞ повреждение на фазе отсутствует. Однако в последнем случае нет полной гарантии, что АОАПВ будет успешным. Действительно, в случае перекрытия одной из фаз в пролете на дерево дуга погаснет после двустороннего отключения аварийной фазы, прочность промежутка восстановится, но последующее включение фазы приведет к повторному перекрытию промежутка, поскольку имеет место скрытое слабое место на линии, которое невозможно обнаружить на двусторонне отключенной аварийной фазе. Двусторонне отключенную аварийную фазу 1 включают односторонне с высокой стороны трансформатора 2 с помощью выключателя 5, введя предварительно в аварийную фазу токоограничивающий реактор с низкой стороны трансформатора путем расшунтирования выключателя 7, измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце I_ав и сравнивают с заданной уставкой I_уст. Если измеренный ток выше уставки I_ав>I_уст, то на фазе имеется короткое или дуговое замыкание, и дается команда на отключение линии. В противном случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается с другой стороны.

Заданная уставка по току выбирается из условия отстройки от наибольшего тока I_max, определяемого на односторонне включенном конце фазы при отсутствии повреждения

I_уст≥I_max⋅K_н⋅K_ч,

где K_н=1,1 - коэффициент надежности,

K_ч=1,25 - коэффициент чувствительности.

Рассмотрим примеры реализации способа. Для линий сверхвысокого напряжения в интервале длин 100-500 км уставка составляет не более 0,25 кА для линий 500 кВ и 0,55 кА для линий 750 кВ, в то время как возможный диапазон токов на включенном конце аварийной фазы при наличии ОКЗ или дуги составляет не менее 0,8 кА для линий 500 кВ и 1,2 кА для линий 750 кВ, что более чем в 3 раза превосходит уставку для линий 500 кВ и более чем в 2 раза - уставку для линий 750 кВ. Таким образом, имеет место надежная гарантия идентификации повреждения.

Включение со стороны станции 3 при вводе токоограничивающего реактора сопротивлением не менее 100 Ом приводит к снижению токов короткого замыкания более чем в 3 раза, если ОКЗ сохраняется на фазе, и поэтому не представляет опасности для оборудования, что иллюстрируется на фиг. 2.

Техническим результатом является обеспечение высокой надежности АОАПВ линий электропередачи при любом числе ШР на линии, поскольку предлагаемый способ гарантирует надежную идентификацию дугового повреждения, которое невозможно обнаружить на двусторонне отключенной аварийной фазе.