RU2639295C2

RU2639295C2 - Current protection device

Info

Publication number: RU2639295C2
Application number: RU2016114959A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Палкин
Original assignee: Юрий Николаевич Палкин
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2017-12-21
Also published as: RU2016114959A

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: device comprises of the first and second sectionalizing circuit-breakers, which connect respectively the bus of the first and second busbar sections of the substation. The same-name buses are connected to each other via the first sectionalizing circuit-breaker and at least one customer busbar bridge. The first and second sectionalizing circuit-breakers are closed-loop in normal operation. The first and second line circuit breakers are installed between the beginning and end of the cable line and corresponding section of the busbar bridge of thye substation and busbar bridge of the consumer, one-line circuit breaker is installed in the beginning and end of each cable line. The new fact about the claimed current protection device of the cable line is that it uses two fault detection units and two emergency cutoff units. Each fault detection unit is made from a single current transformer, installed between the nodes of the cable line, consisting of two identical cables. Each emergency cutoff unit is designed as a current relay with quick-action contacts. The control output of the current transformer is connected with the control input of the emergency cutoff unit, which is connected with the control inputs of the first and second line circuit-breakers on this cable.EFFECT: providing instant cutoff of the faulty line and switching the load to another fault-free line without critical voltage failures in three-phase AC voltage transformers.5 cl, 2 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к токовой защите для кабельной линии, присоединенной к двухтрансформаторной подстанции с одной стороны и распределительной подстанции с - другой стороны, с использованием устройства мгновенного отключения неисправной линии и переключения нагрузки на другую исправную линию без критичных провалов напряжения на трансформаторах напряжения трехфазного переменного тока.The claimed technical solution relates to current protection for a cable line connected to a two-transformer substation on the one hand and a distribution substation on the other hand, using a device for instantly disconnecting a faulty line and switching the load to another serviceable line without critical voltage dips on three-phase AC voltage transformers .

Для этих целей известны устройства различных конструкций.For these purposes, devices of various designs are known.

Известно устройство токовой защиты и отключения кабельной линии, описанное в Типовой инструкции по переключениям в электроустановках. РД 153-34.0-20.505-2001 РАО «ЕЭС России», М., 2001 с. 105, рис. 17. Устройство токовой защиты кабельной линии в системах электроснабжения потребителей трехфазного переменного тока от двухтрансформаторной подстанции представляет собой первый и второй секционирующие выключатели, которые соединяют соответственно шины первой и второй секций шинного моста подстанции, причем одноименные шины секций соединены между собой через первый секционирующий выключатель и по меньшей мере один шинный мост потребителя. Первые и вторые линейные выключатели установлены между началом и концом кабельной линии и соответствующей секции шинного моста подстанции и шинного моста потребителя, в начале и конце каждой кабельной линии установлены по одному линейному выключателю, выполненному с возможностью блокировки срабатывания.A device for current protection and disconnection of a cable line is described in the Standard Instructions for Switching in Electrical Installations. RD 153-34.0-20.505-2001 RAO "UES of Russia", Moscow, 2001 p. 105, fig. 17. The device for current protection of the cable line in the power supply systems of consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation is the first and second sectionalizing switches that connect respectively the buses of the first and second sections of the busbar substation, and the section buses of the same name are interconnected via the first sectioning switch and at least one bus bridge consumer. The first and second linear switches are installed between the beginning and end of the cable line and the corresponding section of the busbar substation and the busbar bridge of the consumer, at the beginning and end of each cable line there is one linear switch configured to block the operation.

В обычном режиме работы секционные выключатели отключены, оборудование потребителя, подключенное к первой секции шинного моста потребителя, питается через первую кабельную линию и первую секцию шинного моста подстанции от первого понижающего трансформатора. Оборудование, подключенное ко второй секции шинного моста потребителя, питается соответственно через вторую кабельную линию и вторую секцию шинного моста подстанции от второго понижающего трансформатора. В случае аварии на одной из кабельных линий отключаются линейные выключатели этой кабельной линии, при этом обесточивается полностью секция шин потребителя. Затем включают второй секционный выключатель, обеспечивая питание всего оборудования потребителя через другую кабельную линию.In normal operation, the sectional switches are turned off, the consumer equipment connected to the first section of the busbar bridge of the consumer is fed through the first cable line and the first section of the busbar bridge of the substation from the first step-down transformer. The equipment connected to the second section of the busbar bridge of the consumer, respectively, is fed through the second cable line and the second section of the busbar bridge of the substation from the second step-down transformer. In the event of an accident on one of the cable lines, the linear switches of this cable line are switched off, while the section of consumer tires is completely deenergized. Then turn on the second sectional switch, providing power to all consumer equipment through another cable line.

Недостатком конструкции является то, что при аварийном отключении оборудования потребителя этой схеме требуется время для переключения питания с отключенной линии - на другую кабельную линию.A design flaw is that during an emergency shutdown of consumer equipment, this circuit takes time to switch power from a disconnected line to another cable line.

Наиболее близким аналогом является техническое решение, включенное в систему электроснабжения, которая запатентована как (19) RU, (11) 100683, (13) U1, (51) МПК, H02J 3/00 (2006.01) под названием СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.The closest analogue is the technical solution included in the power supply system, which is patented as (19) RU, (11) 100683, (13) U1, (51) IPC, H02J 3/00 (2006.01) under the name ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM.

В этом запатентованном решении токовую защиту системы электроснабжения выполняют дополнительно к устройству токовой защиты из двух секционирующих (первого и второго) выключателей и четырех линейных (по два на каждой из двух кабельных линий), выполненными согласно Типовой инструкции по переключениям е электроустановках. РД 153-34.0-20.505-2001. РАО «ЕЭС России», М., 2001 с. 105, рис. 17, добавлены четыре одинаковых узла обнаружения повреждения и аварийного отключения, соединенные с линейными выключателями и между собой.In this patented solution, current protection of the power supply system is performed in addition to the current protection device from two sectioning (first and second) circuit breakers and four linear (two on each of the two cable lines), made in accordance with the Standard Instructions for Switching and Electrical Installations. RD 153-34.0-20.505-2001. RAO "UES of Russia", M., 2001 p. 105, fig. 17, four identical failure detection and trip units connected to the line switches and to each other are added.

Эти узлы попарно установлены на каждой кабельной линии в начале ее и в конце и подключены одним своим выходом к входу управления устройства токовой защиты другой кабельной линии этого потребителя, причем первый и второй секционные выключатели в нормальном режиме работы системы замкнуты.These nodes are installed in pairs on each cable line at the beginning and at the end and are connected by one output to the control input of the current protection device of the other cable line of this consumer, the first and second section switches being closed during normal operation of the system.

Недостатком данного устройства является его сложность.The disadvantage of this device is its complexity.

Техническим результатом от использования заявляемого технического решения является упрощение устройства токовой защиты кабельной линии, обеспечивающей мгновенное отключение линейными вакуумными выключателями неисправной кабельной линии при межфазных коротких замыканиях и переключение нагрузки на исправную кабельную линию без критичных провалов напряжения на исправной линии и на трансформаторах подстанции. При этом повышается надежность сети, где установлено это устройство.The technical result from the use of the proposed technical solution is to simplify the cable line current protection device, which provides the instantaneous disconnection of the faulty cable line by line vacuum circuit breakers during interphase short circuits and transfers the load to a working cable line without critical voltage dips on the working line and on the substation transformers. This increases the reliability of the network where this device is installed.

Для этого в известное устройство токовой защиты кабельной линии в системах электроснабжения потребителей трехфазного переменного тока от двухтрансформаторной подстанции на каждой из двух кабельных линий, выполненных из двух кабелей, между входами первого и второго линейного выключателей установлен блок контроля неисправности кабеля и связанный с ним блок аварийного отключения. Блок контроля неисправности кабеля выполнен в виде токового трансформатора, а блок аварийного отключения - в виде реле токового с быстродействующими контактами на замыкание.To do this, in a known cable line current protection device in power supply systems for consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation, on each of two cable lines made of two cables, a cable malfunction control unit and an associated emergency shutdown unit are installed between the inputs of the first and second linear switches . The cable failure control unit is made in the form of a current transformer, and the emergency shutdown unit is in the form of a current relay with quick-acting contacts for a short circuit.

Блоки контроля неисправности кабеля и аварийного отключения являются новыми в заявляемом устройстве токовой защиты кабельной линии. Эти блоки одинаковы для каждой из кабельных линий.The cable fault and emergency shutdown control units are new in the inventive cable line current protection device. These blocks are the same for each of the cable lines.

Описание заявляемого технического решенияDescription of the claimed technical solution

Устройство токовой защиты кабельной линии в системах электроснабжения потребителей трехфазного переменного тока от двухтрансформаторной подстанции представляет собой первый и второй секционирующие выключатели, которые соединяют соответственно шины первой и второй секций шинного моста подстанции, причем одноименные шины секций соединены между собой через первый секционирующий выключатель, и по меньшей мере один шинный мост потребителя. Первые и вторые линейные выключатели установлены между началом и концом кабельной линии и соответствующей секции шинного моста подстанции и шинного моста потребителя в начале и конце каждой кабельной линии установлены по одному линейному выключателю, выполненному с возможностью блокировки срабатывания.The device of current protection of the cable line in the power supply systems of consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation is the first and second sectionalizing switches that connect respectively the buses of the first and second sections of the busbar substation, and the section buses of the same name are interconnected via the first sectioning switch, and at least at least one bus bridge consumer. The first and second linear switches are installed between the beginning and end of the cable line and the corresponding section of the busbar substation and the busbar consumer at the beginning and end of each cable line, one linear switch is installed, made with the possibility of blocking the operation.

Новым в заявляемом в устройстве токовой защиты кабельной линии является то, что в нем использованы два блока для обнаружения повреждения и два блока аварийного отключения. Каждый блок обнаружения повреждения выполнен из одного токового трансформатора, установленного между узловыми точками кабельной линии, состоящей из двух одинаковых кабелей. Каждый блок аварийного отключения выполнен в виде реле токового с быстродействующими контактами на замыкание. Управляющий выход этого трансформатора соединен с управляющим входом блока аварийного отключения; выход которого соединен с управляющими входами первого и второго линейного выключателей на данном кабеле.What is new in the cable line current protection device claimed is that it uses two units for detecting damage and two emergency shutdown units. Each damage detection unit is made of one current transformer installed between the nodal points of the cable line, consisting of two identical cables. Each emergency shutdown unit is made in the form of a current relay with high-speed contacts for circuit. The control output of this transformer is connected to the control input of the emergency shutdown unit; the output of which is connected to the control inputs of the first and second linear switches on this cable.

Первый и второй секционные выключатели в нормальном режиме работы системы замкнуты.The first and second sectional switches in the normal mode of operation of the system are closed.

В качестве первого и второго секционирующих выключателей может быть применена любая релейная схема (например схема, разрешенная РД 153-34.0-20.505-2001. РАО «ЕЭС России», М., 2001), но предпочтительно их выполнять на основе вакуумного выключателя.As the first and second sectioning switches, any relay circuit can be used (for example, the circuit permitted by RD 153-34.0-20.505-2001. RAO "UES of Russia", M., 2001), but it is preferable to carry them out on the basis of a vacuum circuit breaker.

В качестве линейных выключателей могут быть использованы вакуумные выключатели.As linear switches, vacuum switches can be used.

Устройство токовой защиты встроено в систему электроснабжения, содержащую трансформаторную подстанцию, имеющую два понижающих трансформатора, выходные обмотки которых подключены соответственно к шинам первой и второй секций шинного моста подстанции, причем одноименные шины секций соединены между собой через первый секционирующий выключатель, и по меньшей мере один шинный мост потребителя, тоже состоящий из двух секций, причем одноименные шины этого шинного моста соединены между собой через второй секционирующий выключатель.The overcurrent protection device is built into the power supply system comprising a transformer substation having two step-down transformers, the output windings of which are connected respectively to the buses of the first and second sections of the substation busbar bridge, the section buses of the same name being connected to each other through a first sectioning switch, and at least one bus the consumer’s bridge, also consisting of two sections, the same name tires of this bus bridge being interconnected via a second sectioning switch.

Сущность технического решения поясняется чертежами: на фиг. 1 представлена схема системы электроснабжения с этим устройством защиты кабельной линии, гдеThe essence of the technical solution is illustrated by the drawings: in FIG. 1 is a diagram of a power supply system with this cable line protection device, where

1 - первый трансформатор,1 - the first transformer,

2 - второй трансформатор,2 - second transformer,

3 - первая секция шинного моста,3 - the first section of the tire bridge,

4 - вторая секция шинного моста,4 - the second section of the tire bridge,

5 - первый секционирующий блок,5 - the first sectioning unit,

6 - первый линейный выключатель на первой кабельной линии,6 - the first linear switch on the first cable line,

7 - первый линейный выключатель на второй кабельной линии,7 - the first linear switch on the second cable line,

8 - первый кабель первой кабельной линии,8 - the first cable of the first cable line,

9 - второй кабель первой кабельной линии,9 - the second cable of the first cable line,

10 - первый кабель второй кабельной линии,10 - the first cable of the second cable line,

11 - второй кабель второй кабельной линии,11 - the second cable of the second cable line,

12 - второй линейный выключатель на первой кабельной линии,12 is a second line switch on the first cable line,

13 - второй линейный выключатель на второй кабельной линии,13 - the second linear switch on the second cable line,

14 - первая секция шинного моста, связанная с потребителями,14 - the first section of the tire bridge associated with consumers,

15 - вторая секция шинного моста, связанная с потребителями,15 - the second section of the tire bridge associated with consumers,

16 - второй секционирующий блок,16 is a second sectioning unit,

17 - блок контроля неисправности первой кабельной линии,17 - block control failure of the first cable line,

18 - блок аварийного отключения первой кабельной линии,18 - block emergency shutdown of the first cable line,

19 - блок контроля неисправности второй кабельной линии,19 is a control unit for a malfunction of the second cable line,

20 - блок аварийного отключения второй кабельной линии,20 - emergency shutdown unit of the second cable line,

21 - линия, соединяющая выход блока контроля неисправности со входом блока аварийного отключения на первой кабельной линии,21 is a line connecting the output of the malfunction control unit to the input of the emergency shutdown unit on the first cable line,

22 - линия, соединяющая выход блока контроля неисправности со входом блока аварийного отключения на второй кабельной линии,22 is a line connecting the output of the malfunction control unit to the input of the emergency shutdown unit on the second cable line,

23 - соединение управляющего выхода токового трансформатора с управляющими входами первого и второго линейного выключателей на первой кабельной линии,23 - connection of the control output of the current transformer with the control inputs of the first and second linear switches on the first cable line,

24 - соединение управляющего выхода токового трансформатора с управляющими входами первого и второго линейного выключателей на второй кабельной линии.24 - connection of the control output of the current transformer with the control inputs of the first and second linear circuit breakers on the second cable line.

На Фиг. 1 изображена система электроснабжения кабельной линии, присоединенной к двухтрансформаторной подстанции с одной стороны и распределительной подстанции - с другой стороны, включающая устройство токовой защиты кабельной линии. Данная система электроснабжения может быть реализована на любых участках сети отдельно, обеспечивая бесперебойность питания для потребителей именно этого участка, или последовательно на всех участках сети до конечного потребителя электроэнергии. Заявляемое устройство установлено на каждой из трех фаз кабеля кабельной линии, вторичные обмотки которых соединены между собой в разомкнутый треугольник и присоединены к заземляющему устройству.In FIG. 1 shows a power supply system for a cable line connected to a two-transformer substation on the one hand and a distribution substation on the other hand, including a cable line current protection device. This power supply system can be implemented on any parts of the network separately, ensuring uninterrupted power supply for consumers of this particular section, or sequentially on all sections of the network to the final consumer of electricity. The inventive device is installed on each of the three phases of the cable of the cable line, the secondary windings of which are interconnected in an open triangle and are connected to the grounding device.

В трансформаторной подстанции, например ПС 110/6 KB, установлены два понижающих трансформатора 1 и 2, к выходным обмоткам которых подключены соответственно шины первой и второй секции 3 и 4 шинного моста подстанции, соединенные между собой через первый секционный выключатель 5.In a transformer substation, for example, PS 110/6 KB, two step-down transformers 1 and 2 are installed, to the output windings of which are connected the buses of the first and second sections 3 and 4 of the busbar bridge of the substation, interconnected via the first section switch 5.

К секциям шинного моста подстанции 3 и 4 через первый и второй линейные выключатели 6 и 7 соответственно присоединены кабели 8 и 9 одной кабельной линии и кабели 10 и 11 другой кабельной линии.To the busbar sections of the substation 3 and 4, through the first and second linear switches 6 and 7, respectively, cables 8 and 9 of one cable line and cables 10 and 11 of another cable line are connected.

Концы кабельных линий через вторые линейные выключатели 12 и 13 присоединены к шинам первой и второй секций 14 и 15 шинного моста потребителя, соединенные между собой через второй секционный выключатель 16. К этим секциям 14 и 15 присоединено оборудование потребителя.The ends of the cable lines through the second linear switches 12 and 13 are connected to the tires of the first and second sections 14 and 15 of the consumer bus bridge, interconnected through the second section switch 16. To these sections 14 and 15 connected consumer equipment.

В нормальном режиме секционные выключатели 5 и 16 включены, осуществляется параллельная работа двух трансформаторов на шинный мост подстанции и параллельное питание шинного моста потребителя по двум кабельным линиям. При возникновении межфазного замыкания (аварии) на одной из кабельных линий, например 8, срабатывает блок контроля неисправности первой кабельной линии 17, который включит блок аварийного отключения на первой кабельной линии 18, с которого сигналы управления отключат первый 6 и второй 12 линейные выключатели на первой кабельной линии. При срабатывании блоков 17 и 18 сигналами с его выходов отключается линейный выключатель 12. Протекание тока по кабелю 9 до секции 14 будет прервано в момент размыкания контактов вакуумных выключателей 6 и 12, поэтому желательно, чтобы отключение выключателя 12 произошло на несколько наносекунд раньше, чем выключателя 6. После отключения первой кабельной линии нагрузку на себя возьмет вторая кабельная линия. В результате этого первая неисправная кабельная линия (кабели 8 и 9) отключается от системы электроснабжения, а электроснабжение потребителя будет осуществляться по второй кабельной линии (кабели 10 и 11), работающей с удвоенной нагрузкой, т.е. у потребителя полного отключения электропитания при аварии не происходит вообще. Отключение секционного выключателя 5 производят только в случае необходимости выполнения планового обслуживания и ремонтных работ непосредственно на секции шинного моста подстанции. Питание оборудования потребителя в последнем случае будет происходить от другого трансформатора, работающего с удвоенной нагрузкой.In normal mode, the sectional switches 5 and 16 are turned on, two transformers are parallel working on the busbar substation and parallel supplying the consumer busbar over two cable lines. In the event of an interphase short circuit (accident) on one of the cable lines, for example 8, the fault control unit of the first cable line 17 is activated, which will turn on the emergency shutdown unit on the first cable line 18, from which the control signals will turn off the first 6 and second 12 line switches on the first cable line. When the blocks 17 and 18 are triggered by signals from its outputs, the linear switch 12 is turned off. The current flow through the cable 9 to section 14 will be interrupted at the moment of opening the contacts of the vacuum switches 6 and 12, so it is desirable that the switch 12 is disconnected several nanoseconds earlier than the switch 6. After disconnecting the first cable line, the second cable line will take over the load. As a result of this, the first faulty cable line (cables 8 and 9) is disconnected from the power supply system, and the consumer will be supplied with power via the second cable line (cables 10 and 11) operating with a double load, i.e. the consumer does not have a complete power outage during an accident at all. The sectional switch 5 is switched off only if it is necessary to carry out scheduled maintenance and repair work directly on the busbar section of the substation. In the latter case, the consumer equipment will be powered from another transformer operating with a double load.

На Фиг. 2 изображена схема устройства токовой защиты кабельной линии.In FIG. 2 shows a diagram of a cable line current protection device.

Claims

1. The device of current protection of the cable line in the power supply systems of consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation, which is the first and second sectionalizing switches that connect respectively the buses of the first and second sections of the busbar substation, and the section buses of the same name are interconnected through the first sectioning switch and at least one bus bridge of the consumer; first and second line switches that are installed between the beginning and end of the cable line of the corresponding section of the substation busbar bridge and the consumer bus bridge, as well as one line switch at the beginning and end of each cable line, and damage detection and emergency shutdown units connected to the line switches characterized in that it uses two blocks for detecting damage and two emergency shutdown blocks; each damage detection unit is made of one current transformer installed between the nodal points of the cable line, consisting of two identical cables, and the output of this transformer is connected to the control input of the emergency shutdown unit, the output of which is connected to the control inputs of the first and second linear circuit breakers on this cable; the first and second sectionalizing switches in the normal mode of operation of the system are closed.

2. The device for current protection of the cable line in power supply systems for consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation according to claim 1, characterized in that the emergency shutdown unit is made in the form of a current relay with high-speed contacts.

3. The device for current protection of the cable line in the power supply systems of consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation according to claim 1, characterized in that the linear switch is based on a vacuum switch.

4. The device for current protection of the cable line in power supply systems for consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation according to claim 1, characterized in that the first and second sectionalizing switches are made on the basis of a vacuum circuit breaker.

5. The device for current protection of the cable line in the power supply systems of consumers of three-phase alternating current from a two-transformer substation according to claim 1, characterized in that it is installed on each of the three phases of the cable of the cable line, the secondary windings of which are interconnected into an open triangle and connected to the ground device.