Питание устройств релейной защиты и коммута ционных аппаратов при использовании переменного оперативного тока

Page 1
background image

Page 2
background image

90

Питание устройств релейной 
защиты и коммутационных 
аппаратов при использовании 
переменного оперативного тока

П

итание

 

цепей

 

управления

 

коммута

 

ци

-

онных

 

аппаратов

релейной

 

защиты

автоматики

 

и

 

сигнализации

 

произво

-

дится

 

с

 

помощью

 

оперативного

 

тока

Основным

 

требованием

которое

 

предъявляет

-

ся

 

к

 

источникам

 

оперативного

 

тока

является

 

го

-

товность

 

их

 

к

 

действию

 

в

 

любых

 

условиях

в

 

том

 

числе

 

и

 

во

 

время

 

КЗ

когда

 

напряжение

 

на

 

ши

-

нах

 

подстанции

 

может

 

снизиться

 

до

 

нуля

Для

 

выполнения

 

этого

 

требования

в

 

случае

 

использования

 

постоянного

 

оперативного

 

тока

необходимо

 

применение

 

систем

 

оперативного

 

тока

 — 

СОПТ

Основным

 

недостатком

 

данных

 

систем

 

является

 

их

 

высокая

 

стоимость

Простым

 

и

 

надежным

 

реше

 

нием

зареко

-

мендовавшим

 

себя

является

 

использование

 

переменного

 

оперативного

 

тока

Традицион

-

ными

 

источниками

 

переменного

 

оперативно

-

го

 

тока

 

служат

 

в

 

основном

 

трансформаторы

 

тока

  (

ТТ

), 

а

 

для

 

автоматики

 

и

 

частично

 

для

 

релейной

 

защиты

 — 

трансформаторы

 

напря

-

жения

  (

ТН

и

 

трансформаторы

 

собственных

 

нужд

  (

ТСН

подстанций

Трансформаторы

 

тока

 

зарекомендовали

 

себя

 

надежным

 

источ

-

ником

 

оперативного

 

тока

При

 

питании

 

опера

-

тивных

 

цепей

 

от

 

ТТ

 

оперативным

 

током

 

яв

-

ляется

 

ток

 

короткого

 

замыкания

проходящий

 

по

 

его

 

вторичной

 

обмотке

Величина

 

этого

 

тока

 

при

 

правильно

 

выбранных

 

параметрах

 

обеспечивает

 

надежное

 

действие

 

защиты

 

и

 

отключение

 

выклю

 

чателя

.

Трансформаторы

 

напряжения

 

не

 

рекомен

-

дованы

 

в

 

качестве

 

источника

 

оперативного

 

тока

 

для

 

непосредственного

 

питания

 

защиты

 

от

 

коротких

 

замыканий

поскольку

 

при

 

корот

-

ких

 

замыканиях

 

напряжение

 

снижается

 

и

 

мо

-

жет

 

оказаться

 

недостаточным

 

для

 

отключе

-

ния

 

выключателя

Поэтому

 

ТН

 

используются

 

как

 

источники

 

оперативного

 

тока

 

для

 

защиты

 

от

 

однофазных

 

замыканий

 

на

 

землю

 

в

 

сети

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

когда

 

ток

 

замыка

-

ния

 

на

 

землю

 

мал

а

 

междуфазные

 

напряже

-

ния

 

имеют

 

нормальную

 

величину

а

 

также

 

для

 

питания

 

цепей

 

газовой

 

защиты

 

трансформа

-

торов

когда

 

при

 

некоторых

 

видах

 

внутренних

 

повреждений

 

ток

 

короткого

 

замыкания

 

может

 

иметь

 

недостаточную

 

величину

 

для

 

отключе

-

ния

 

выключателя

а

 

напряжение

 

оставаться

 

достаточно

 

высоким

Кроме

 

того

ТН

 

могут

 

ис

-

пользоваться

 

как

 

источник

 

питания

 

зарядных

 

устройств

.

Для

 

выполнения

 

релейной

 

защиты

 

линий

трансформаторов

генераторов

 

и

 

другого

 

обо

-

рудования

 

на

 

переменном

 

оперативном

 

токе

 

применяется

 

несколько

 

способов

:

1. 

Использование

 

реле

 

прямого

 

действия

вос

-

принимающие

 

органы

 

которых

 

питаются

 

от

 

ТТ

 

и

 

ТН

а

 

исполнительные

 

органы

 

действуют

 

не

-

посредственно

 

на

 

отключение

 

выключателей

 

без

 

посредства

 

оперативного

 

тока

С

 

помощью

 

реле

 

прямого

 

действия

 

выполняются

 

макси

-

мальные

 

токовые

 

защиты

 

с

 

зависимой

 

харак

-

теристикой

 

времени

 

срабатывания

 

и

 

токовые

 

отсечки

 

мгновенного

 

действия

а

 

также

 

защита

 

минимального

 

напряжения

.

2. 

Питание

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

от

-

ключающих

 

катушек

 

выключателей

 

перемен

-

ным

 

током

 

непосредственно

 

от

 

ТТ

 

и

 

ТН

Приме

-

ром

 

такого

 

решения

 

является

 

использование

 

интеллектуального

 

устройства

 

БМРЗ

-50 

произ

-

водства

 

НТЦ

  «

Механотроника

», 

которое

 

может

 

питаться

 

напрямую

 

от

 

ТТ

 

и

 

управляет

 

выключа

-

телем

 

с

 

помощью

 

встроенного

 

реле

 

дешунти

-

рования

  (

рисунок

 1). 

Устройство

 

содержит

 

два

 

выходных

 

контакта

 

мощного

 

реле

 

по

 

числу

 

токо

-

вых

 

фаз

которые

 

в

 

нормальном

 

состоянии

 

зам

-

кнуты

 

и

 

шунтируют

 

отключающие

 

катушки

 

вы

-

ключателя

а

 

после

 

набора

 

выдержки

 

времени

 

защит

 

и

 

срабатывания

 

контакты

 

выходного

 

реле

 

размыкаются

тем

 

самым

 

направляя

 

ток

 

короткого

 

за

-

мыкания

 

от

 

ТТ

 

не

-

посредственно

 

на

отключающие

 

ка

-

тушки

 

выключа

 

те

 -

ля

  (

РТМ

). 

При

 

от

-

сутствии

 

необ

 

хо

-

димости

 

дешун

-

тирования

 

кон

-

такты

 

выходного

 

реле

 

аварийного

 

отключения

 «

Откл

авар

.», 

в

 

том

 

числе

 

нормаль

-

но

 

разомкнутые

 

пары

могут

 

быть

 

использованы

 

для

 

Q

YAT

К .1

A

Рис

. 1. 

Схема

 

дешунти

-

рования

действующая

 

на

 

электромагнит

 

отключе

-

ния

 

выключателя

релейная защит

а и автома

тика


Page 3
background image

91

воздействия

 

на

 

другие

 

схемы

 

от

-

ключения

 

выключателя

напри

-

мер

с

 

предварительно

 

заряжен

-

ным

 

конденсатором

.

3. 

Выпрямление

 

переменно

-

го

 

оперативного

 

тока

 

специ

-

альными

 

выпрямительными

 

устройствами

 (

блоками

 

питания

и

 

питание

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

отключающих

 

кату

-

шек

 

выключателей

 

производит

-

ся

 

постоянным

 (

выпрямленным

током

так

 

же

 

как

 

от

 

аккумуля

-

торной

 

батареи

Этот

 

способ

 

обеспечивает

 

выполнение

 

боль

-

шинства

 

видов

 

защиты

 

и

 

авто

-

матики

Зачастую

 

мощность

 

отключающих

 

катушек

 

выключателей

 

слишком

 

большая

чтобы

 

один

 

блок

 

питания

 

мог

 

продолжать

 

питать

 

оперативные

 

цепи

 

во

 

время

 

выдачи

 

команды

 

на

 

отключение

 

выключателя

Блок

 

питания

 

БПК

-5 

производства

 

НТЦ

  «

Механо

-

троника

» (

рисунок

 2) 

имеет

 

дополнительный

  «

выход

 

ЭМ

», 

предназначенный

 

специально

 

для

 

питания

 

элек

-

тромагнитов

 

выключателя

Он

 

использует

 

энергию

 

предварительно

 

заряженных

 

конденсаторов

поэтому

 

во

 

время

 

выдачи

 

команды

 

на

 

отключение

 

выключа

-

теля

 

не

 

происходит

 

просадки

 

напряжения

 

на

 

основ

-

ном

 

выходе

предназначенном

 

для

 

питания

 

устройств

 

РЗА

БПК

-5 

обеспечивает

 

питание

 

устройства

 

РЗА

 

и

 

привода

 

выключателя

 

выпрямленным

 

током

 

как

 

в

 

нормальных

так

 

и

 

в

 

аварийных

 

режимах

 

работы

 

электрических

 

сетей

 

при

 

всех

 

видах

 

коротких

 

замыка

-

ний

сопровождаемых

 

снижением

 

напряжения

.

Блок

 

питания

 

имеет

 2 

модификации

БПК

-5-

Т

 

с

 

возможностью

 

питания

 

от

 

токовых

 

цепей

что

 

по

-

могает

 

поддерживать

 

стабилизированное

 

напряже

-

ние

 

на

 

выходе

 

во

 

время

 

близких

 

коротких

 

замыканий

 

и

 

следующих

 

за

 

ними

 

просадок

 

напряжения

 

на

 

ши

-

нах

и

 

БПК

-5. 

БПК

-5 

подключается

 

к

 

ТСН

 

или

 

к

 

изме

-

рительным

 

ТН

  (

при

 

их

 

достаточной

 

мощности

). 

Ис

-

полнение

 

БПК

-5-

Т

 

имеет

 

возможность

 

подключения

 

к

 

ТТ

 

защищаемого

 

присоединения

Основным

 

источником

 

питания

 

для

 

БПК

-5-

Т

 

яв

-

ляются

 

входы

 

напряжения

 

от

 

ТСН

 

или

 

ТН

 — 

время

 

формирования

 

выходного

 

напряжения

 

после

 

появ

-

ления

 

напряжения

 

на

 

входе

 

суммарно

 

составляет

 

30 

мс

что

 

обеспечивает

 

небольшое

 

время

 

готов

-

Рис

. 2. 

Блок

 

питания

 

БПК

-5-

Т

Рис

. 3. 

График

 

зависимости

 

времени

 

удержания

 

напряжения

 220 

В

 

на

 «

вы

-

ходе

 

РЗА

» 

в

 

зависимости

 

от

 

мощности

 

нагрузки

ООО

 «

НТЦ

 «

Механотроника

»

г

Санкт

-

Петербург

тел

. 8-800-250-63-60

www.mtrele.ru

ности

 

микропроцессорного

 

устройства

 

релейной

 

защиты

Малое

 

время

 

готовности

 

блока

 

питания

 

важно

 

при

 

включении

 

линии

 

на

 

КЗ

когда

 

требуется

 

подать

 

сигнал

 

об

 

отключении

 

выключателя

 

сразу

 

же

 

после

 

появления

 

оперативного

 

на

-

пряжения

Чем

 

меньше

 

это

 

вре

-

мя

тем

 

больше

 

шанс

 

правиль

-

ного

 

срабатывания

 

релейной

 

защиты

.

При

 

снижении

 

напряжения

 

ниже

 80 

В

 

питание

 

начинает

 

производиться

 

от

 

токовых

 

вхо

-

дов

подключенных

 

к

 

ТТ

Для

 

за

-

пуска

 

БПК

-5-

Т

 

достаточно

 

суммарного

 

тока

 

в

 

фазах

 

величиной

 3,5 

А

Мощность

 

выхода

 

для

 

питания

 

устройств

 

РЗА

 

со

-

ставляет

 

более

 50 

Вт

что

 

достаточно

 

для

 

питания

 

оборудования

 

в

 

релейном

 

отсеке

В

 

случае

 

коротко

-

го

 

замыкания

 

и

 

просадки

 

напряжения

 

на

 

входе

кото

-

рые

 

приводят

 

к

 

переходу

 

питания

 

на

 

токовые

 

цепи

выходная

 

мощность

 

также

 

составлет

 50 

Вт

БПК

 

имеет

 «DC/DC 

преобразователь

 

РЗА

» 

пред

-

назначенный

 

для

 

формирования

 

стабилизирован

-

ного

 

напряжения

 220 

В

 

на

  «

выходе

 

РЗА

». 

Наличие

 

конденсатора

 

на

 

входе

 

преобразователя

 

позволя

-

ет

 

удерживать

 

напряжение

 220 

В

 

при

 

скачках

 

или

 

полной

 

пропаже

 

питания

 

на

 

входах

 

блока

 

питания

Длительность

 

удержания

 

напряжения

 

зависит

 

от

 

на

-

грузки

 

на

 «

выходе

 

РЗА

». 

На

 

рисунке

 3 

представлен

 

график

показывающий

 

зависимость

 

времени

 

удер

-

жания

 

напряжения

 220 

В

 

от

 

мощности

 

нагрузки

 

на

 

выходе

 «

ВЫХОД

 

РЗА

».

Поддержание

 

напряжения

 

на

 

выходе

 

блока

 

пита

-

ния

 

после

 

пропажи

 

оперативного

 

питания

 

требуется

 

для

 

правильного

 

срабатывания

 

РЗА

 

при

 

КЗ

 

на

 

линии

характеризующегося

 

снижением

 

напряжения

 

ниже

 

достаточного

 

для

 

питания

 

уровня

В

 

этот

 

момент

 

пи

-

тание

 

устройств

 

РЗА

 

происходит

 

за

 

счет

 

встроенного

 

накопителя

 

энергии

 

в

 

блоке

 

питания

что

 

позволяет

 

правильно

 

отключить

 

поврежденный

 

фидер

.

Рассмотренный

 

в

 

данной

 

статье

 

блок

 

питания

 

БПК

-5 

имеет

 

важное

 

преимущество

 

в

 

части

 

встро

-

енного

 

отдельного

 

выхода

 

для

 

воздействия

 

на

 

электромагниты

 

выключателя

В

 

то

 

же

 

время

 

он

 

обладает

 

высокими

 

параметра

-

ми

 

по

 

выходной

 

мощности

вре

-

мени

 

удержания

 

напряжения

 

на

 

выходе

 

после

 

пропажи

 

питания

 

и

 

времени

 

готовности

 

после

 

включения

 — 

основными

 

харак

-

теристикам

 

при

 

выборе

 

блока

 

питания

 

для

 

устройств

 

релей

-

ной

 

защиты

.  

Р

 2 (47) 2018


Читать онлайн

Питание цепей управления коммутационных аппаратов, релейной защиты, автоматики и сигнализации производится с помощью оперативного тока. Основным требованием, которое предъявляется к источникам оперативного тока, является готовность их к действию в любых условиях, в том числе и во время КЗ, когда напряжение на шинах подстанции может снизиться до нуля. Для выполнения этого требования, в случае использования постоянного оперативного тока, необходимо применение систем оперативного тока — СОПТ. Основным недостатком данных систем является их высокая стоимость.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Релейная защита и автоматика
Удинцев Д.Н. Милованов П.К. Зуев А.И.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(68), сентябрь-октябрь 2021

Внедрение цифрового дистанционного управления оборудованием и МП устройствами РЗА на подстанциях 110–220 кВ ПАО «Россети Московский регион»

Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Грибков М.А. Бороздин А.А. Рыбаков А.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»