ООО «ИЦ «Бреслер»

Для выполнения функций основной и резервной защиты присоединений напряжением 110-750 кВ ООО «Исследовательский центр «Бреслер» выпускает шкафы серии «Бреслер ШЛ 260х» и «Бреслер ШЛ 2704» [1]. Они приняты межведомственной комиссией и рекомендованы для применения на объектах ЕНЭС в составе защит линий электропередачи 110-750 кВ. Шкафы реализованы на базе универсального микропроцессорного терминала «Бреслер ТЛ 2ххх», отвечающего современным требованиям, предъявляемым к устройствам защиты и автоматики.
Основную защиту линий выполняют шкаф дифференциально-фазной защиты линий «Бреслер ШЛ 2604» и шкаф направленной высокочастотной защиты линий «Бреслер ШЛ 2607». Устройства обеспечивают абсолютную селективность и совместимость с панелями ДФЗ-201 и ПДЭ-2802, соответственно. Конструкция шкафов предусматривает установку высокочастотной аппаратуры. Устройство предназначено для совместной работы с полупроводниковыми и цифровыми приемопередатчиками различных типов.

Ключевыми модулями дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) являются орган манипуляции и орган сравнения фаз (ОСФ). Орган манипуляции выполнен по классической схеме: ток манипуляции формируется как линейная комбинация отдельных последовательностей токов:

При использовании по концам линии полукомплектов защиты, выполненных на разной элементной базе, например, с электромеханическими ДФЗ-201, необходимо:

выравнить времена срабатывания защит по концам ВЛ. В МП ДФЗ это можно выполнить либо путем увеличения задержки на срабатывание отключающих ИО, либо выбором второго или третьего каналов ОСФ;

определить смещение угла манипуляции сигнала в полукомплектах ДФЗ. При замене ДФЗ-201 только на одном из концов ВЛ, микропроцессорное ДФЗ должно быть адаптировано к существующему ВЧ-каналу. В табл. приведены диапазоны уставок смещения фазы тока манипуляции для МП ДФЗ.

Возможность смещения фазы манипулированного тока может быть использована для уменьшения влияния помех от короны на ВЧ-канал на линиях большой протяженности с горизонтальным расположением проводов [2].

Орган сравнения фаз (ОСФ) разрешает отключение линии при превышении заданного угла расхождения между токами манипуляции по концам линии. Угол расхождения определяется из соотношения длительности паузы и импульса в ВЧ сигнале. ОСФ выполнен трехканальным (рис. 1), что позволяет реализовать времязависимую от величины паузы характеристику срабатывания защиты. Для каждого канала задается уставка по углу блокировки (паузе ВЧ сигнала) и предусмотрен вывод из работы. Первый канал ОСФ срабатывает при однократном подтверждении превышения паузой угла блокировки в течение периода промышленной частоты, второй канал срабатывает при двукратном подтверждении, а третий – при трехкратном. Время срабатывания первого канала ОСФ не превышает 20 мс, второго – 40 мс, и третьего – 60 мс.

Для защиты линий напряжением 330-750 кВ, оснащенных пофазным управлением выключателем, предназначен шкаф «Бреслер ШЛ 2704», реализующий ОАПВ как с расчетной, так и с адаптивной паузой [3]. Длительность расчетной паузы определяется исходя из наихудшего по длительности режима горения дуги подпитки, что приводит к неоправданному затягиванию неполнофазного режима ОАПВ. Адаптивная пауза реализуется с помощью специального органа контроля погасания дуги подпитки (ОКПД) [4], который выявляет момент погасания дуги подпитки на отключенной с двух сторон фазе. Модуль выявления успешности включения (ОВУВ) определяет безаварийной включение противоположного конца линии электропередачи в цикле ОАПВ. При повторном возникновении замыкания после включения выключателя на удаленной конце линии ОВУВ блокирует включение.

Шкаф направленной высокочастотной защиты линий «Бреслер ШЛ 2607» содержит широкий спектр измерительных органов, обеспечивающих защиту от всех видов замыканий. Дополнительно реализована функция резервирования при отказе выключателя (УРОВ).

Принцип действия защиты основан на сравнении направлений мощности обратной последовательности в полукомплектах, установленных по концам контролируемой линии электропередачи. В нормальном режиме работы полукомплекты защиты находятся в несработанном состоянии, приемопередатчики не запущены, что обеспечивается отстройкой пусковых измерительных органов защиты от нагрузочного режима. При несимметричных замыканиях основными измерительными органами (ИО) защиты являются те, которые включены на составляющие токов и напряжений обратной последовательности:

блокирующие ИО, реагирующие на ток и его приращение I_2бл, ∆I_2бл, а также на напряжение U_2бл;

отключающие ИО I_2от, ∆I_2от, U_2от;

реле тока обратной последовательности с торможением I_2от^Т.

орган направления мощности обратной последовательности M_2от.

При симметричных замыканиях основными ИО являются:

блокирующие ИО, реагирующие на ток прямой последовательности и на его приращение I_1бл, ∆I_1бл;

блокирующее реле сопротивление Z_бл;

отключающий ИО, реагирующий на приращение тока прямой последовательности, ∆I_1от;

отключающее реле сопротивление Z_от.

Устройство функционирует правильно на линиях с тяговой нагрузкой (это осуществляется органами по приращению), а также при наличии ответвительных подстанций. Последнее реализуется дистанционными органами, блокирующими отключение при обнаружении замыканий за ответвлениями (рис. 3). Трехсистемное исполнение измерительных органов гарантирует правильную работу при всех видах замыканий. Для защиты от замыканий на землю предусмотрены органы по напряжению и току нулевой последовательности и алгоритм выявления броска тока намагничивания ответвительных трансформаторов.

Пуск реле сопротивления производится токовыми органами по приращению, отстроенными от качаний. Поскольку часть измерительных органов использует напряжения, в защите предусмотрена их блокировка при неисправностях в цепях напряжения.

При замыканиях в энергосистеме каждый полукомплект защиты осуществляет:

воздействие на отключение выключателя:

при повреждении на защищаемой линии;

при включении на повреждение;

при срабатывании других защит линии электропередачи;

формирование сигнала ВЧТО на противоположный конец линии электропередачи при отключении выключателя;

прием внешних сигналов телеотключения от защит линии электропередачи и от УРОВ;

пуск УРОВ при воздействии на отключение выключателя;

формирование блокирующего сигнала на противоположный конец при обнаружении внешнего короткого замыкания;

пуск противоаварийной автоматики.

Шкаф имеет переключатели, позволяющие осуществлять установку шкафа направленной высокочастотной защиты «Бреслер ШЛ 2607» в схемах с одним и двумя выключателями на присоединение.

Таким образом, шкаф направленной высокочастотной защиты линий «Бреслер ШЛ 2607» содержит весь необходимый набор функция для осуществления основной защиты присоединений напряжением 110-220 кВ.

Шкафы защит серии «Бреслер ШЛ 2606» реализуют основную (резервную) ступенчатую защиту линии электропередачи, а также автоматику управления и защиты выключателя.

Шкаф основного комплекта защит линии «Бреслер ШЛ 2606.10» выполняет следующие функции:

пятиступенчатая дистанционная защита от всех видов замыканий с логикой ускорения и возможностью телеускорения;

блокировка при качаниях по замеру реле сопротивления;

токовая блокировка при качаниях;

пятиступенчатая токовая направленная защита нулевой последовательности с логикой ускорения и возможностью телеускорения;

двухступенчатая максимальная токовая защита, токовая отсечка;

устройство резервирования при отказе выключателя;

блокировка при неисправностях в цепях напряжения;

защита от обрыва проводников;

защита от неполнофазного режима;

трехступенчатая автоматическая разгрузка при перегрузке по току;

автоматическая частотная разгрузка.

Функции шкафа автоматики управления выключателем и защит выключателя «Бреслер ШЛ 2606.16»:

двухступенчатая максимальная токовая защита, токовая отсечка;

устройство резервирования при отказе выключателя;

блокировка при неисправностях в цепях напряжения;

защиты выключателя (защита электромагнитов отключения и включения, защита от непереключения фаз, защита от неполнофазного режима, контроль целостности цепей управления);

автоматика управления выключателем (модули включения и отключения);

двукратное трехфазное автоматическое повторное включение линии и однократное трехфазное автоматическое повторное включение шин с контролем и улавливанием синхронизма.

Шкаф защиты «Бреслер ШЛ 2606.10» содержит весь спектр защит линий и автоматику управления и защиты выключателя.

Дистанционная защита (ДЗ) от всех видов замыканий является основной функцией устройства защиты. Реализованы пять ступеней ДЗ, каждая из которых содержит шесть контуров замеров сопротивления: три междуфазных контура и три фазных. Уставочная характеристика реле сопротивления имеет вид многоугольника (AA₁BCC₁D), а направленность реализуется двумя секторами на плоскости комплексного сопротивления (рис. 4а). Режим направленности задается независимо для каждой ступени: прямая, обратная или отсутствует.

Общий критерий повреждения осуществляет отстройку дистанционной защиты от нагрузочных режимов и производит выбор поврежденных контуров. Он представлен реле сопротивления, включенными на фазные и междуфазные контуры (рис. 4б), а также токовыми измерительными органами.

Для отстройки от качаний и асинхронного хода в энергосистеме применяются два вида блокировки при качаниях (БК): 1) основанная на традиционном принципе по скорости изменения токов прямой и обратной последовательностей (БК I); 2) реагирующая на поведение замера реле сопротивления (БК Z).

Устройство предусматривает гибкое конфигурирование пуска и блокирования различных ступеней дистанционной защиты. Обычно первая ступень дистанционной защиты пускается грубым каналом БК I, вторая ступень – чувствительным каналом БК I. Другие ступени блокируются при помощи БК Z. Возможно и совместное использование различных видов блокировок.

Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП) предназначена для отключения замыканий на землю. В терминале «Бреслер ШЛ 2606» реализована пятиступенчатая ТНЗНП, ступени которой работают независимо друг от друга. Для каждой ступени выбираются:

уставка срабатывания токового измерительного органа;

время срабатывания ступени;

режим направленности;

режим блокирования при броске намагничивающего тока.

Фиксация направления осуществляется при помощи реле направления мощности нулевой последовательности (РНМНП).
С целью повышения чувствительности РНМНП при питании длинных линий электропередачи, отходящих от мощных станций, предусмотрена возможность искусственного смещения точки подключения трансформатора напряжения в линию. В том случае, если РНМНП не обладает достаточной чувствительностью, предусмотрена возможность ввода органа направления по обратной последовательности.

Логика работы ДЗ и ТНЗНП позволяет производить ускоренное отключение при включении на повреждение, от оперативных ключей и с использованием каналов ВЧ связи.

Токовая отсечка предназначена для быстрого отключения замыканий, вызывающих большие токи. В защите «Бреслер ШЛ 2606» реализованы измерительные органы, реагирующие на фазные токи, разность фазных токов, а также на ток нулевой последовательности. В последнем случае отключение производится с выдержкой времени. Логика работы токовой отсечки предусматривает возможность ее кратковременного ввода при включении выключателя.
Шкаф «Бреслер ШЛ 2606.10» содержит двукратное трехфазное автоматическое повторное включение (ТАПВ) линии и однократное ТАПВ шин. Пуск ТАПВ производится при фиксации несоответствия. Отключение выключателя от защиты шин инициирует ТАПВ шин; в противном случае производится ТАПВ линии. Логика контроля напряжений на линии и шинах позволяет осуществлять контроль отсутствия и наличия напряжений на линии и шинах в различных комбинациях, а также производить «слепое» ТАПВ. Производится контроль симметрии напряжений на шинах. Также реализованы функции контроля и улавливания синхронизма, измерительные органы которых реагируют на уровень напряжений, уровень частот и скорость изменения частот напряжений линии и шин. Выдержки времени первого и второго циклов ТАПВ линии задаются независимо друг от друга.

Устройство защиты реализует непрерывный контроль целостности цепей включения и отключения, обеспечивает защиту электромагнитов включения и отключения от протекания длительного тока, защиту от непереключения фаз и неполнофазного режима. При потере питания терминала или при его выводе из работы конструкция шкафа обеспечивает возможность включения и отключения выключателя от других защит.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) относится к функциям системной автоматики. Первая и вторая ступени АЧР устройства «Бреслер ШЛ 2606» реагируют на уровень частоты, а третья ступень дополнительно контролирует скорость изменения частоты. При обнаружении условий срабатывания АЧР производит отключение выключателя линии электропередачи. При восстановлении частоты сети до номинального значения АЧР выполняет автоматическое повторное включение.

Гибкая структура защиты позволяет конфигурировать работу любого функционального блока защиты при помощи соответствующих программируемых накладок. Шкаф обеспечивает оперативное переключение между 7 группами уставок, что позволяет использовать его для управления обходным выключателем.

Функции резервирования отказа выключателя (УРОВ) и блокировки при неисправностях в цепях напряжения (БНН) являются общими для всех шкафов защиты линий. При повреждении защищаемой линии и отказе выключателя УРОВ отключает смежные выключатели. Состояние выключателя контролируется фазными реле тока, время возврата которых не превышает 20 мс. Логика УРОВ позволяет производить автоматическую проверку исправности выключателя.

Модуль блокировки при неисправностях в цепях напряжениях (БНН) выявляет все виды замыканий и обрывов во вторичных цепях трансформатора напряжения (ТН), а также контролирует целостность нейтрали ТН. При обнаружении неисправности из работы выводятся все измерительные органы, использующие напряжения поврежденных цепей. В защите также реализована защита от обрыва токовых цепей (ЗОП), которая, как и БНН, выдает сигнал о неисправности измерительных цепей.

На этапе проектирования имеется возможность адаптации состава защит шкафов к требованиям заказчика. Универсальность алгоритмов, гибкость настройки и широкие диапазоны задания уставок позволяют использовать шкафы «Бреслер ШЛ 2604», «Бреслер ШЛ 2606» и «Бреслер ШЛ 2607» для реализации защиты присоединений 110-220 кВ, а «Бреслер ШЛ 2704» – для реализации основной защиты линий 330-750 кВ в большинстве имеющихся схем.

Литература
Григорьев О.Н., Ефремов В.А., Козлов В.Н., Лямец Ю.Я., Подшивалин Н.В., Нудельман Г.С. Концепция построения дифференциально-фазной защиты ЛЭП // Сб. тез. докл. XV научн.-техн. конф. «Релейная защита и автоматика энергосистем 2002». – М.: ЦДУ ЕЭС России, 2002. – С.91-93.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. - 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002. — 964 с.
Ефремов В.А., Григорьев О.Н., Подшивалин Н.В., Лямец Ю.Я. Шкафы микропроцессорной дифференциально-фазной защиты «Бреслер-0411» с функцией однофазного автоматического повторного включения // Релейная защита и автоматика энергосистем 2004: Сб. тезисов XIV НТК. – М.: ВВЦ. – 2004.
Стрелков В.М., Фокин Г.Г., Якубсон Г.Г. Основные принципы выполнения многофункционального устройства АПВ ВЛ 1150 кВ // Перенапряжение, конструкции и радиопомехи в электропередачах 1150 кВ: Сб. научных трудов ВНИИЭ. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – С.61-66.

Контактная информация:
ООО «ИЦ «Бреслер»
г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, 1/1
тел. (8352) 62-61-87
rza@ic-bresler.ru