Опыт наладки и эксплуатации устройств синхронной коммутации шунтирующих реакторов

114

оборудование

Рис

. 1. 

Общий

вид

контроллера

АВМ

-

СК

И

дея

синхронной

 (

управляемой

) 

комму

-

тации

высоковольтных

выключателей

для

облегчения

протекания

переход

-

ных

процессов

 (

снижение

бросков

тока

и

перенапряжений

) 

за

счет

замыкания

/

размы

-

кания

контактов

каждого

полюса

в

наиболее

благоприятные

моменты

времени

известна

давно

 [1]. 

Однако

реализация

ее

на

старых

электромеханических

аппаратных

средствах

была

затруднительна

. 

Лишь

в

последние

деся

-

тилетия

развитие

микроэлектронной

цифровой

техники

позволило

создать

унифицированные

устройства

синхронной

коммутации

  (

УСК

), 

на

-

страиваемые

для

управления

включением

и

от

-

ключением

различного

вида

нагрузок

: 

нагрузок

конденсаторного

типа

 (

батареи

конденсаторов

, 

фильтры

высших

гармоник

, 

ненагруженные

ли

-

нии

электропередачи

) 

и

индуктивных

нагрузок

(

шунтирующие

реакторы

, 

трансформаторы

). 

Особенно

актуально

применение

УСК

стало

при

широком

внедрении

элегазовых

выключа

-

телей

с

высокой

отключающей

способностью

. 

Наиболее

широкую

линейку

устройств

управ

-

ляемой

коммутации

для

различных

нагрузок

Опыт наладки и эксплуатации 
устройств синхронной 
коммутации шунтирующих 
реакторов

В

статье

рассматриваются

вопросы

настройки

параметров

и

результаты

экс

-

плуатации

отечественных

устройств

синхронной

коммутации

типа

АВМ

-

СК

с

элегазовыми

выключателями

шунтирующих

реакторов

 500 

кВ

на

ПС

 500 

кВ

«

Барнаульская

». 

Даются

рекомендации

по

расширению

перечня

параметров

, 

приводимых

в

паспорте

выключателя

.

Валуйских

А

.

О

., 

начальник

отдела

технических

средств

ООО

 «

АСУ

-

ВЭИ

»

Жуков

А

.

М

., 

коммерческий

директор

ООО

 «

АВМ

-

Энерго

»

Рознов

А

.

Ю

., 

инженер

 2 

категории

ООО

 «

АСУ

-

ВЭИ

»

Сушок

Ю

.

В

., 

заместитель

генерального

директора

ООО

 «

АВМ

-

Энерго

»

Цфасман

Г

.

М

., 

к

.

т

.

н

., 

консультант

ООО

 «

АВМ

-

Энерго

»

предлагает

компания

 ABB, 

также

на

российском

рынке

применялись

аппараты

управляемой

ком

-

мутации

от

других

ведущих

мировых

произво

-

дителей

электротехнического

оборудования

 — 

Siemens (PSD02), Schneider Electric (RPH2), 
Vizimax (SynchroTeq), 

однако

эти

устройства

были

достаточно

дороги

, 

а

с

 2022 

года

их

постав

-

ки

прекратились

. 

В

последнее

время

на

смену

зарубежным

приходят

аппараты

отечественной

разработки

 [2, 3]. 

Информация

об

опыте

при

-

менения

этих

аппаратов

в

российской

электро

-

энергетике

практически

отсутствует

.

Одним

из

первых

отечественных

прибо

-

ров

синхронной

коммутации

, 

предложенных

на

российский

рынок

, 

стало

устройство

типа

АВМ

-

СК

от

компании

 «

АВМ

-

Энерго

». 

Два

таких

устройства

в

ноябре

 2023 

года

были

введены

в

эксплуатацию

на

элегазовых

выключателях

шунтирующих

реакторов

 500 

кВ

ВР

-1 

и

ВР

-3 

ПС

500 

кВ

  «

Барнаульская

» 

Западно

-

Сибирского

ПМЭС

. 

Оба

выключателя

однотипны

, 

но

ВР

-3 

типа

 GL317 

изготовлен

непосредственно

раз

-

работчиком

, 

компанией

 Alstom-GE, 

а

ВР

-1 

типа

GL317

х

 — 

компанией

АО

  «

Электроаппарат

» 

по

лицензии

 GE. 

В

настоящей

статье

авторы

делятся

опытом

настройки

и

начального

полу

-

годового

периода

эксплуатации

выключателей

с

устройствами

АВМ

-

СК

.

УСТРОЙСТВО

АВМ

-

СК

Устройство

АВМ

-

СК

  (

рисунок

 1) 

обеспечивает

реализацию

оперативного

управления

высо

-

ковольтным

выключателем

с

функционально

независимыми

полюсами

  (

имеющими

отдель

-

ный

привод

на

каждый

полюс

выключателя

) 

с

управлением

моментами

коммутации

каждо

-

115

Рис

. 2. 

Включение

полюса

при

конечном

значении

 RDDS

го

полюса

. 

Устройство

реализует

следующие

основ

-

ные

функции

:

– 

непрерывное

измерение

мгновенных

значений

тока

и

напряжений

на

сторонах

источника

и

нагрузки

вы

-

ключателя

с

дискретностью

по

времени

 0,08 

мс

;

– 

определение

моментов

перехода

через

ноль

на

-

пряжения

опорной

фазы

, 

расчет

длительности

периода

и

частоты

в

сети

;

– 

отслеживание

состояния

блок

-

контактов

вклю

-

ченного

и

отключенного

состояний

фаз

выключа

-

теля

и

поступления

внешних

команд

на

включе

-

ние

и

отключение

фаз

выключателя

;

– (

при

поступлении

внешних

команд

включения

/

отключения

) 

расчет

ближайших

подходящих

мо

-

ментов

выдачи

исполнительных

команд

на

соле

-

ноиды

включения

/

отключения

, 

обеспечивающих

замыкание

/

размыкание

главных

контактов

фаз

выключателя

в

наиболее

благоприятные

для

кон

-

кретного

типа

нагрузки

моменты

кривых

напря

-

жения

или

тока

, 

с

учетом

собственного

времени

включения

/

отключения

полюсов

выключателя

;

– 

выдачу

исполнительных

команд

на

соленоиды

в

вы

-

численные

моменты

по

часам

реального

времени

.

АВМ

-

СК

выполняет

также

ряд

вспомогательных

функций

, 

основные

из

которых

:

– 

контроль

целостности

цепей

соленоидов

выклю

-

чателя

;

– 

измерение

параметров

, 

влияющих

на

собствен

-

ное

время

срабатывания

выключателя

  (

напря

-

жение

в

сети

оперативного

постоянного

тока

, 

температуру

окружающей

среды

, 

температуру

в

приводе

каждой

фазы

выключателя

), 

и

коррек

-

цию

собственного

времени

срабатывания

с

уче

-

том

этих

параметров

;

– 

осциллографирование

процессов

коммутации

с

последующим

анализом

для

определения

коли

-

чественных

показателей

выполненной

операции

;

– 

расчет

выработанного

и

остаточного

механиче

-

ского

и

коммутационного

ресурсов

выключателя

;

– 

формирование

предупредительной

и

аварийной

сигнализации

при

выходе

контролируемых

пара

-

метров

за

допустимые

пределы

.

АЛГОРИТМ

УПРАВЛЕНИЯ

КОММУТАЦИЕЙ

РЕАКТОРА

Чтобы

избежать

двойной

амплитуды

первого

полу

-

периода

тока

  (

при

замыкании

в

нуле

напряжения

) 

и

длительной

плохо

затухающей

апериодической

со

-

ставляющей

, 

которая

приводит

к

насыщению

транс

-

форматора

тока

 (

ТТ

) 

и

ложной

работе

защит

, 

каждый

полюс

реактора

желательно

включать

на

амплитуде

напряжения

, 

которое

будет

приложено

к

этому

по

-

люсу

. 

Например

, 

для

реактора

с

магнитно

-

незави

-

симыми

фазами

с

соединением

обмоток

в

звезду

с

заземленной

нейтралью

ближайшая

подходящая

по

времени

фаза

включается

со

смещением

в

 90° 

от

-

носительно

перехода

ее

фазного

напряжения

через

ноль

, 

остальные

фазы

подключаются

с

интервалами

60° 

в

обратном

порядке

чередования

фаз

или

с

ин

-

тервалами

 120° 

в

прямом

порядке

чередования

фаз

(

выбирается

при

конфигурировании

).

При

включении

высоковольтного

выключателя

фактическое

замыкание

цепи

тока

происходит

не

в

момент

смыкания

главных

контактов

выключателя

, 

а

несколько

ранее

, 

когда

снижающаяся

электриче

-

ская

прочность

промежутка

между

контактами

ста

-

новится

меньше

приложенного

к

контактам

напряже

-

ния

и

происходит

электрический

пробой

промежутка

, 

как

показано

на

рисунке

 2.

Прямыми

наклонными

линиями

показано

измене

-

ние

электрической

прочности

промежутка

, 

отнесен

-

ной

к

амплитуде

напряжения

, 

с

учетом

возможного

разброса

собственного

времени

срабатывания

вы

-

ключателя

.

Здесь

и

далее

приняты

следующие

обозначения

: 

t

z

 — 

момент

перехода

напряжения

на

разомкнутых

контактах

через

ноль

; 

t

com

 — 

момент

выдачи

коман

-

ды

на

соленоид

включения

выключателя

; 

t

make

 — 

смещение

момента

фактического

замыкания

цепи

относительно

t

z

; 

t

targ

 — 

смещение

момента

смыка

-

ния

главных

контактов

выключателя

относительно

t

z

; 

t

ср

 — 

собственное

время

срабатывания

выклю

-

чателя

; 



t

ср

 — 

допустимый

разброс

фактических

значений

t

ср

; 

t

зад

 — 

задержка

момента

смыкания

главных

контактов

выключателя

относительно

же

-

лаемого

момента

фактического

замыкания

цепи

; 

k

RDDS

 = RDDS / | (

du

/

d

t

max

)|, 

где

 RDDS — 

скорость

сни

-

жения

электрической

прочности

промежутка

, 

кВ

/

мс

.

При

замыкании

цепи

на

амплитуде

напряжения

на

обмотке

реактора

возникают

перенапряжения

вслед

-

ствие

колебаний

на

собственной

частоте

реактора

, 

обусловленной

его

индуктивностью

и

паразитными

емкостями

. 

Если

уровень

этих

перенапряжений

не

-

приемлем

, 

может

оказаться

целесообразным

неко

-

торое

смещение

момента

замыкания

от

амплитуды

напряжения

  (

t

dis

на

рисунке

 3). 

Как

видно

из

рисун

-

ка

 3, 

при

смещении

момента

t

targ

вправо

резко

растет

ошибка



t

ош

макс

, 

особенно

при

значениях

k

RDDS

, 

близ

-

ких

к

 1. 

Поэтому

допустимыми

являются

только

отри

-

цательные

значения

дополнительного

смещения

t

dis

. 

При

значениях

k

RDDS



1 

максимально

допустимая

величина

смещения

момента

пробоя

контактного

промежутка

с

учетом

разброса

собственного

вре

-

мени

срабатывания

выключателя

ограничивается

значением

t

make 

кр

, 

при

котором

прямая

снижения

электрической

прочности

промежутка

касается

кри

-

вой

модуля

напряжения

на

контактах

 (

точка

 C 

на

ри

-

сунке

 3). 

В

противном

случае

момент

фактического

Модуль

напряжения

между

контактами

выключателя

k

RDDS

C

A

B

t

2

t

, 

мс



t

c

р

t

c

р



t

c

р

t

targ

t

зад

t

make

t

com

t

dis=0

t

dis



0

t

dis



0



t

ош

мин



t

ош

макс

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

5,00  6,25  7,50  8,75  10,00 11,25  12,50 13,75 15,00 16,25 17,50 18,75 20,00 21,25 22,50  23,75 25,00

command

№

 6 (87) 2024

116

ОБОРУДОВАНИЕ

Рис

. 4. 

Отключение

полюса

замыкания

цепи

сместится

в

точку

С

', 

что

неприем

-

лемо

.

При

отключении

выключателя

в

момент

размыка

-

ния

главных

контактов

электрическая

прочность

про

-

межутка

между

контактами

равна

нулю

, 

поэтому

про

-

текание

тока

в

этот

момент

не

прекращается

. 

Между

контактами

загорается

дуга

, 

и

ток

погаснет

только

в

момент

его

естественного

снижения

до

нуля

. 

Если

к

этому

моменту

восстанавливающаяся

электриче

-

ская

прочность

промежутка

еще

не

достигла

уровня

приложенного

между

контактами

напряжения

, 

про

-

межуток

пробивается

и

происходит

повторное

зажи

-

гание

дуги

, 

после

чего

ток

в

дуге

будет

протекать

еще

почти

полпериода

.

Повторные

зажигания

сопровождаются

высоким

уровнем

перенапряжений

, 

и

их

следует

избегать

. 

По

-

этому

размыкание

контактов

выключателя

должно

осу

-

ществляться

за

некоторое

время

до

прохождения

тока

через

ноль

. 

Это

время

, 

называемое

целевым

време

-

нем

горения

дуги

 (tarc), 

должно

быть

достаточным

для

восстановления

требуемой

электрической

прочности

промежутка

за

счет

достаточно

далекого

расхождения

контактов

к

моменту

снижения

тока

до

нуля

, 

как

по

-

казано

на

рисунке

 4. 

Для

сравнения

на

этом

рисунке

зеленой

пунктирной

линией

показана

восстанавлива

-

ющаяся

электрическая

прочность

промежутка

при

рас

-

хождении

контактов

в

момент

нуля

тока

.

Оптимальное

по

условиям

коммутации

реактора

данным

выключателем

значение

времени

горения

дуги

должно

выбираться

из

диапазона

значений

, 

определяемого

совокупностью

следующих

основных

условий

:

1) 

нижняя

граница

целевого

времени

горения

тока

дуги

должна

быть

выше

значения

, 

при

котором

возможно

появление

повторных

зажиганий

дуги

в

выключателе

, 

сопровождающихся

уровнями

перенапряжений

;

2) 

верхняя

граница

времени

горения

дуги

должна

находиться

ниже

значения

, 

при

котором

суще

-

ственно

проявляется

эффект

среза

тока

реактора

вблизи

его

естественного

перехода

через

нулевое

значение

.

НАСТРОЙКА

АВМ

-

СК

Основными

параметрами

, 

которые

необходимо

про

-

писать

при

конфигурировании

устройства

синхрон

-

ной

коммутации

, 

являются

собственные

времена

включения

и

отключения

полюсов

. 

Важны

также

зна

-

чения

задержек

срабатывания

блок

-

контактов

отно

-

сительно

главных

контактов

выключателя

, 

которые

используются

при

анализе

качества

выполненной

коммутационной

операции

. 

Поскольку

эти

параме

-

тры

меняются

со

временем

и

зависят

от

внешних

условий

, 

при

настройке

были

использованы

не

пас

-

портные

величины

, 

а

значения

, 

полученные

при

предварительных

испытаниях

перед

вводом

выклю

-

чателя

в

эксплуатацию

. 

Важными

параметрами

являются

также

скорость

снижения

электрической

прочности

полюсов

при

включении

 (RDDS) 

и

целевое

время

горения

дуги

t

arc

. 

К

сожалению

, 

эти

параметры

в

документации

вы

-

ключателей

не

приводятся

, 

и

при

настройке

АВМ

-

СК

были

оставлены

значения

, 

принятые

в

АВМ

-

СК

по

умолчанию

: 

t

arc

 = 5 

мс

, RDDS = 70 

кВ

/

мс

. 

При

номи

-

нальном

напряжении

шин

 500 

кВ

и

частоте

 50 

Гц

по

-

следнее

соответствует

сравнительно

низкому

значе

-

нию

относительного

коэффициента

k

RDDS

 = 0,546.

Неизвестны

были

для

данных

выключателей

также

зависимости

собственного

времени

включения

и

от

-

ключения

от

внешних

факторов

, 

поэтому

на

первом

этапе

алгоритмы

коррекции

ожидаемого

собственного

времени

по

этим

факторам

были

отключены

.

АНАЛИЗ

ПРОЦЕССОВ

ВКЛЮЧЕНИЯ

РЕАКТОРА

При

произвольно

заданном

в

конфигурации

значе

-

нии

 RDDS 

и

неточно

известных

значениях

собствен

-

ных

времен

включения

полюсов

в

первых

опытах

синхронного

включения

реакторов

моменты

появ

-

ления

тока

в

полюсах

заметно

отличались

от

желае

-

мых

 (5 

мс

, 

или

 90° 

от

перехода

фазного

напряжения

через

ноль

). 

Уточнение

настроек

осуществлялось

ручной

коррекцией

ожидаемого

собственного

вре

-

мени

включения

, 

и

в

результате

были

получены

при

-

емлемые

результаты

. 

В

качестве

примера

на

рисун

-

ке

 5 

показана

осциллограмма

включения

реактора

Р

-1 (01.12.2024 05:08:29). 

Моменты

появления

токов

в

фазах

А

, 

С

и

В

от

-

носительно

нулей

фазных

напряжений

составля

-

ют

 5,55 

мс

, 4,95 

мс

и

 4,45 

мс

соответственно

, 

что

вполне

приемлемо

с

учетом

допустимого

разброса

собственного

времени

включения

 ±1

мс

. 

Апериоди

-

Рис

. 3. 

Включение

реактора

при

k

RDDS



1

1,25 2,50 3,75 5,00 6,25 7,50 8,75 10,00 11,25 12,50 

13,75 15,00 16,25 17,50 18,75 20,00

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

t

make_des

=

t

z

+(



/2)/



c

t

make_set_max

t

make_

кр

t

зад

t

targ

t

targ_

кр

t

z



t

c

р



t

c

р



t

ош

мин



t

ош

макс

C

C'

B

A

Восстанавливающая

электрическая

прочность

промежутка

Напряжение

источника

Ток

 (

реактор

)

2.5

2

1.5

1

0.5

0

–0,5

–1

–1,5

t

open

t

arc

t

targ

15,00

–5,00 –2,50

2,50

0,00

5,00

7,50

12,50

10,00

А

117

Рис

. 6. 

Зависимость

T

бк

при

включении

от

температуры

в

приводах

 — 

разброс

T

бк

относительно

средних

значе

-

ний

 (

красные

линии

) 

лежит

в

пределах



1 

мс

Рис

. 5. 

Синхронное

включение

реактора

Р

-1

Напряжения

Токи

А

B

C

100 125 150

Время

, 

мс

ческие

составляющие

токов

не

превышают

 20% 

их

установившейся

амплитуды

.

С

декабря

 2023 

года

по

май

 2024 

года

выключа

-

тель

ВР

-1 

практически

не

коммутировался

, 

а

для

ВР

-3 

зафиксировано

по

 88 

операций

включения

и

от

-

ключения

, 

и

дальнейший

анализ

проводится

по

ним

.

Для

определения

стабильности

работы

алгорит

-

ма

АВМ

-

СК

по

всем

операциям

включения

определе

-

ны

интервалы

между

выдачей

команд

на

соленоиды

включения

полюсов

и

ближайшими

к

появлению

тока

переходами

через

ноль

фазных

напряжений

. 

При

от

-

ключенном

алгоритме

коррекции

по

внешним

усло

-

виям

эти

интервалы

должны

быть

неизменными

для

каждого

полюса

. 

Фактическая

их

вариация

лежала

в

пределах

 ±0,05 

мс

, 

что

подтверждает

стабильную

работу

АВМ

-

СК

.

Поскольку

собственное

время

включения

на

ос

-

циллограммах

не

регистрируется

, 

оценка

стабиль

-

ности

собственного

времени

и

его

зависимости

от

внешних

факторов

осуществлялась

по

времени

за

-

мыкания

блок

-

контактов

  «

Замкнуто

» 

относительно

моментов

выдачи

команд

на

соленоиды

  (

T

бк

). 

Из

-

менения

фазных

напряжений

и

напряжения

опера

-

тивного

тока

за

время

наблюдений

были

невелики

(±0,67% 

и

 ±0,09% 

от

номинальных

значений

соответ

-

ственно

). 

Основным

влияющим

фактором

было

из

-

менение

температуры

в

приводах

, 

которая

менялась

в

пределах

от

 –5°

С

до

 +35°

С

. 

Отдельного

влияния

температуры

окружающей

среды

  (

в

диапазоне

от

–27°

С

до

 +27°

С

) 

не

отмечено

. 

Вариация

интервалов

T

бк

при

изменении

температуры

в

приводах

показана

на

рисунке

 6.

В

АВМ

-

СК

предусмотрена

аппроксимация

попра

-

вок

к

T

вкл

_

собств

по

температуре

параболической

кри

-

вой

, 

проходящей

через

точки

 –20°

С

, +20°

С

и

 +60°

С

. 

По

данным

рисунка

 6 

можно

принять

поправки

при

–20°

С

 — 

минус

 0,75 

мс

, 

при

 +60°

С

 — 

плюс

 1,9 

мс

. 

Поскольку

требуемая

коррекция

определялась

от

-

носительно

температуры

в

приводах

, 

во

избежа

-

ние

двойной

коррекции

коррекцию

по

температуре

окружающего

воздуха

следует

отключить

. 

Исполь

-

зовать

ее

имеет

смысл

только

при

отсутствии

под

-

ключения

к

АВМ

-

СК

датчиков

температуры

в

шкафах

приводов

.

ОЦЕНКА

ПАРАМЕТРА

 RDDS

Теоретически

можно

оценить

параметр

 RDDS 

по

двум

осциллограммам

с

отличающимися

момен

-

113,5

113

112,5

112

111,5

111

115

114.5

114

113,5

113

112,5

112

111,5

114.5

114

113,5

113

112,5

112

111,5

111

T

бк

А

''

T

бк

 B

''

T

бк

 C

  T

бк

А

  T

бк

 B

  T

бк

 C

T

прив

_

А

, °

С

T

прив

_

B, °

С

T

прив

_

C, °

С

–10 –5  0  5  10 15  20 25  30 35  40

–10 –5  0  5  10 15  20 25  30 35  40

–10 –5  0  5  10 15  20 25  30 35  40

тами

пробоя

промежутка

, 

исходя

из

соотноше

-

ния

U

пр

 = RDDS(

t

гл

 – 

t

i

), 

где

t

i

 — 

момент

появления

тока

 (

пробой

); 

U

пр

 — 

напряжение

в

момент

пробоя

; 

RDDS — 

скорость

снижения

пробивного

напряже

-

ния

промежутка

при

включении

 (Rate of Decrease of 

Dielectric Strength); 

t

гл

 – 

момент

смыкания

главных

контактов

выключателя

. 

Для

двух

осциллограмм

мо

-

жем

записать

:

U

пр

1

 – 

U

пр

2

 RDDS 

= 

. (1)

(

t

гл

1

 – 

t

гл

2

) – (

t

i

1

 – 

t

i

2

)

В

этом

выражении

значения

t

гл

1

и

t

гл

2

неизвест

-

ны

. 

Однако

известны

значения

моментов

замыкания

блок

-

контактов

включенного

состояния

t

бк

, 

отличаю

-

щихся

от

t

гл

на

величину

задержки



t

бк

. 

Если

эта

за

-

держка

неизменна

, 

то

 (

t

гл

1

 – 

t

гл

2

) = (

t

бк

1

 – 

t

бк

2

), 

и

соот

-

ношение

 (1) 

можно

переписать

в

виде

:

U

пр

1

 – 

U

пр

2

 RDDS 



,  

(2)

(

t

бк

1

 – 

t

бк

2

) – (

t

i

1

 - 

t

i

2

)

где

все

величины

в

правой

части

известны

.

К

сожалению

, 

соотношение

 (2) 

очень

чувстви

-

тельно

к

значениям

присутствующих

в

нем

раз

-

ностей

. 

При

малых

значениях

  (

U

пр

1

 – 

U

пр

2

) 

малы

будут

и

разности

  (

t

i

1

 – 

t

i

2

) 

и

  (

t

бк

1

 - 

t

бк

2

), 

и

вариация



t

бк

может

существенно

исказить

результат

. 

Ска

-

зываются

также

погрешности

определения

харак

-

терных

моментов

на

осциллограммах

, 

связанные

с

дискретностью

моментов

оцифровки

сигналов

(

для

АВМ

-

СК

шаг

оцифровки

составляет

около

0,08 

мс

).

Имеется

и

явный

особый

случай

U

пр

1

 = 

U

пр

2

, 

при

котором

получаем

деление

 0/0 

при

отсутствии

ука

-

занной

вариации



t

бк

. 

В

частности

, 

это

может

иметь

место

при

значениях



(

t

i

1

 – 

t

u

01

) = 90° – 



, 



(

t

i

2

 – 

t

u

01

) = 

= 90° + 



.

Расчет

 RDDS 

по

соотношению

 (2) 

для

нескольких

пар

осциллограмм

включений

выключателя

ВР

3 

дал

№

 6 (87) 2024

118

ОБОРУДОВАНИЕ

Рис

. 7. 

Пробой

промежутка

вблизи

перехода

напряжения

через

ноль

Рис

. 8. 

Зависимость

собственных

времен

отключения

полюсов

от

температуры

в

приводах

сильно

отличающиеся

значения

 RDDS, 

от

 43 

кВ

/

мс

до

 113 

кВ

/

мс

, 

причиной

чего

является

нестабиль

-

ность

задержек



t

бк

.

Таким

образом

, 

рассмотренным

методом

оценить

RDDS 

и

  (

с

его

использованием

) 

собственное

время

включения

полюсов

не

представляется

возможным

, 

по

крайней

мере

, 

для

данного

типа

выключателя

. 

Мож

-

но

попытаться

оценить

минимальное

значение

 RDDS 

в

случаях

, 

когда

ток

появляется

в

ближней

окрест

-

ности

момента

перехода

фазного

напряжения

через

ноль

слева

от

него

. 

Так

, 

на

осциллограмме

№

 110 

для

фазы

А

пробой

происходит

в

точке

А

 (

рисунок

 7), 

че

-

рез

 9,127 

мс

после

перехода

напряжения

через

ноль

(

за

 0,873 

мс

до

следующего

нуля

напряжения

).

Это

возможно

лишь

в

случае

, 

если

значение

RDDS 

не

меньше

модуля

производной

напряжения

в

точке

пробоя

. 

Прямая

снижения

электрической

прочности

при

их

равенстве

показана

на

рисун

-

ке

 7 

голубой

линией

. 

При

меньшем

значении

 RDDS 

(

красная

линия

на

рисунке

 7) 

пробой

произошел

бы

значительно

раньше

, 

в

точке

В

.

Модуль

производной

напряжения

в

точке

А

равен



U

m 

(

t

i

 – 

t

U

0

)

|



U

m

cos

(



(

t

i

 – 

tU

0

))| = |

cos

(



) / 10)| = 

 10 

10

= 128,07 

кВ

/

мс

.

Это

значение

и

будет

минимальной

оценкой

значе

-

ния

 RDDS

min

в

данной

коммутации

 (

с

относительным

коэффициентом

k

RDDS

 = 0,999), 

что

существенно

выше

значений

, 

полученных

изложенным

выше

методом

. 

АНАЛИЗ

ПРОЦЕССОВ

ОТКЛЮЧЕНИЯ

РЕАКТОРА

В

конфигурации

АВМ

-

СК

было

задано

целевое

вре

-

мя

горения

дуги

t

arc

 = 5 

мс

. 

При

этом

ожидаемый

момент

разрыва

главных

контактов

полюса

при

-

ходится

на

момент

перехода

фазного

напряжения

через

ноль

, 

и

команда

на

соленоид

отключения

должна

выдаваться

с

упреждением

относительно

этого

момента

на

величину

ожидаемого

собственно

-

го

времени

отключения

полюса

t

off

. 

В

анализируемых

75 

операциях

отключения

фактические

значения

упреждения

соответствовали

заданным

в

конфи

-

гурации

значениям

t

off

полюсов

с

отклонениями

не

более

 ±0,05 

мс

. 

Таким

образом

, 

АВМ

-

СК

правиль

-

но

отрабатывает

заданный

алгоритм

управления

отключениями

.

На

рисунке

 8 

показана

зависимость

собствен

-

ного

времени

отключения

полюсов

выключателя

ВР

3, 

определенная

по

задержке

размыкания

блок

-

контактов

  «

замкнуто

» 

относительно

моментов

по

-

дачи

команд

на

соленоиды

отключения

с

поправкой

на

время

опережения

размыкания

блок

-

контактов

относительно

размыкания

главных

контактов

, 

задан

-

ное

в

конфигурации

и

определенное

по

результатам

предварительных

опытов

.

С

ростом

температуры

собственное

время

отклю

-

чения

увеличивается

так

же

, 

как

и

собственное

время

включения

, 

причем

практически

линейно

, 

с

коэффи

-

циентом

 0,025 

мс

/°

С

. 

Разброс

отдельных

значений

от

среднего

при

данной

температуре

не

превышал

 ±0,5 

мс

.

Время

, 

фактически

предоставлявшееся

для

горе

-

ния

дуги

, 

для

всех

полюсов

лежало

в

большинстве

случаев

в

пределах

от

 4 

мс

до

 5,5 

мс

. 

Однако

даже

в

диапазоне

от

запланированных

 5 

мс

до

 5,5 

мс

дуга

не

всегда

гасла

при

первом

переходе

тока

через

ноль

. 

Часто

это

происходило

лишь

через

 9–10 

мс

по

-

сле

него

 (

еще

один

полупериод

), 

то

есть

имело

ме

-

сто

повторное

зажигание

дуги

.

Отметим

, 

что

наличие

или

отсутствие

повторных

зажиганий

при

близких

значениях

времени

, 

предо

-

ставленного

для

горения

дуги

, — 

явление

достаточ

-

но

случайное

. 

Так

, 

в

коммутации

№

 27 (11.01.2024 

13:07) 

при

значениях

t

arc

во

всех

полюсах

от

 5 

мс

до

5,3 

мс

, 

все

три

полюса

коммутировались

успешно

, 

без

повторных

зажиганий

. 

В

то

же

время

при

отклю

-

чении

№

 33 (14.01.2024 13:04) 

при

примерно

таких

же

значениях

t

arc

во

всех

трех

полюсах

произошли

по

-

вторные

зажигания

. 

Этот

процесс

показан

на

рисун

-

ке

 9. 

Однако

в

коммутации

№

 159 (24.05.2024 16:35) 

отключение

в

полюсе

В

при

сниженном

до

 3,14 

мс

значении

t

arc

прошло

без

повторного

зажигания

.

Напряжение

Ток

А

В

 120 

130

Время

, 

мс

Напряжение

Ток

А

В

 120 

130

Время

, 

мс

T

собств

_

С

23

22,5

22

21,5

21

–20 –10 0  10 20  30 40

  T

собств

_

B

T

привода

,

 °

С

T

собств

_

В

23

22,5

22

21,5

21

–20 –10 0  10 20  30 40

  T

собств

_

B

T

привода

,

 °

С

В

T

собств

_

А

23

22,5

22

21,5

21

–20 –10 0  10 20  30 40

  T

собств

_

А

T

привода

,

 °

С

119

Рис

. 9. 

Повторные

зажигания

дуги

во

всех

полюсах

Заметим

, 

что

на

осциллограммах

записаны

сиг

-

налы

токов

, 

искаженные

токами

намагничивания

трансформаторов

тока

. 

Поэтому

в

момент

гашения

тока

в

дуге

мы

видим

ненулевое

значение

, 

равное

току

намагничивания

ТТ

в

этот

момент

.

О

величине

фактического

тока

среза

можно

судить

по

амплитуде

последующих

колебаний

тока

в

контуре

«

индуктивность

реактора

 — 

емкость

обмотки

». 

Их

ам

-

плитуда

, 

соответствующая

на

начальном

участке

току

среза

i

ср

, 

примерно

равна

 17 

А

, 

а

частота

f

0

 — 1,11 

кГц

. 

Эти

данные

с

учетом

индуктивности

реактора

 (~5,4 

Гн

) 

позволяют

найти

эквивалентную

емкость

обмотки

1

C

 = 

 = 3,82 

нФ

, 

волновое

сопротивление

фазы

4



2

f

0

2

L

L

Z

0

 = 

 = 37,57 

кОм

, 

и

амплитуду

колебаний

напря

-

C

жения

на

обмотке

u

m

 = 

i

ср

Z

0

 = 638 

кВ

, 

или

 1,57 

номи

-

нальной

амплитуды

напряжения

в

сети

.

Иногда

повторное

зажигание

происходит

не

сра

-

зу

после

первого

погасания

дуги

, 

а

с

некоторой

за

-

держкой

. 

Пример

для

полюса

С

при

коммутации

№

 5 

(01.12.2023 10:07) 

показан

на

рисунке

 10.

Причиной

повторного

пробоя

являются

, 

вероятно

, 

высокочастотные

колебания

напряжения

на

межкон

-

тактном

промежутке

. 

К

сожалению

, 

умеренная

частота

оцифровки

сигналов

в

АВМ

-

СК

 (12,8 

кГц

) 

не

позволя

-

ет

видеть

эти

колебания

. 

В

аварийных

осциллографах

РЗА

частота

оцифровки

еще

на

порядок

ниже

.

Каково

минимальное

значение

t

arc

, 

при

котором

дан

-

ный

выключатель

будет

устойчиво

отключать

реактор

без

повторных

зажиганий

дуги

, 

на

основании

получен

-

ных

данных

определить

невозможно

. 

По

результатам

анализа

было

рекомендовано

скорректировать

плани

-

руемое

время

t

arc

с

 5 

мс

до

 7 

мс

. 

Несколько

отключе

-

ний

, 

выполненных

после

коррекции

в

августе

 2024 

года

, 

прошли

без

повторных

зажиганий

дуги

, 

с

оценкой

тока

среза

порядка

 12–14 

А

и

расчетной

амплитудой

пере

-

напряжений

до

 1,29 

номинальной

амплитуды

напряже

-

ния

в

сети

, 

то

есть

заметно

лучше

, 

чем

до

коррекции

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. 

Устройство

АВМ

-

СК

обеспечивает

устойчивую

ре

-

ализацию

алгоритмов

синхронной

коммутации

с

точ

-

ностью

в

пределах

заявленных

характеристик

.

2. 

Определены

зависимости

собственного

вре

-

мени

включения

и

отключения

полюсов

выключате

-

ля

 GL317 

от

температуры

в

приводах

, 

с

учетом

полу

-

ченных

данных

введен

в

работу

алгоритм

коррекции

собственного

времени

по

этому

параметру

. 

Коррек

-

ция

по

температуре

окружающей

среды

отключена

, 

она

должна

использоваться

только

при

отсутствии

датчиков

температуры

в

шкафах

приводов

.

3. 

Определена

минимальная

оценка

скорости

снижения

электрической

прочности

промежутка

при

включении

выключателя

 GL317 

на

уровне

 128 

кВ

/

мс

.

4. 

Обнаружено

, 

что

заданное

предварительно

целевое

время

горения

дуги

 5 

мс

оказалось

недоста

-

точным

для

предотвращения

повторных

зажиганий

дуги

при

отключении

реактора

. 

При

увеличении

это

-

го

времени

до

 7 

мс

первые

отключения

прошли

без

повторных

зажиганий

.

5. 

Для

облегчения

конфигурирования

устройств

синхронной

коммутации

при

их

широком

внедрении

желательно

, 

чтобы

в

паспортных

данных

выключате

-

лей

приводилось

значение

скорости

снижения

элек

-

трической

прочности

промежутка

при

включении

. 

Р

ЛИТЕРАТУРА

1. Goldsworthy D., Roseburg T., Tziouvaras D., Pope J. 

С

ontrolled Switching of HVAC Circuit Breakers: Applica-

tion Examples and Bene

fi

 ts. 2008 61st Annual Conference 

for Protective Relay Engineers. URL: https://studylib.net/
doc/18848399/controlled-switching-of-hvac-circuit-breakers.

2. 

Иждир

А

., 

Тайфер

П

., 

Балашов

С

., 

Журавлев

Д

. 

При

-

менение

технологий

управления

коммутацией

выклю

-

чателей

 // 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

. 

Передача

и

распреде

-

ление

, 2014, 

№

 6(27). 

С

. 96–102.

3. 

Александрова

М

.

И

. 

Микропроцессорное

устройство

управляемой

коммутации

шунтирующего

реактора

компенсированной

линии

электропередачи

. 

Дис

. … 

канд

. 

техн

. 

наук

. 

Чувашский

государственный

универ

-

ситет

им

. 

И

.

Н

. 

Ульянова

, 

Чебоксары

, 2022. 103 

с

.

ООО

 «

АВМ

-

Энерго

» 

111024, 

г

. 

Москва

, 

2-

я

Кабельная

ул

., 

д

. 2, 

стр

. 9

Тел

.: +7 (495) 673-83-25

info@avmenergo.ru

www.avmenergo.ru

Размыкание

б

/

к

 «

замкнуто

»

40 50 60

10

Первое

погасание

дуги

Повторное

зажигание

дуги

Окончательное

гашение

дуги

Зажигание

дуги



t

бк

Время

, 

мс

40 50 60

200

0

–200

400

200

0

–200

–400

I

U

Аналоговые

сигналы

Рис

. 10. 

Повторное

зажигание

с

задержкой

Окончательное

гашение

дуги

Повторное

зажигание

дуги

Первое

погасание

дуги

Зажигание

дуги

40 45  50 55 60

Время

, 

мс

№

 6 (87) 2024