что такое логическая защита шин

Логическая защита шин

До развития микропроцессорной техники для защиты подстанций напряжением свыше 1000 вольт применялись различные системы на реле. Они потребляли огромное количество энергии для собственных нужд, были сложны в настройке и не отличались надёжностью. Сегодня эту задачу выполняют системы логической защиты шин, построенные на электронных блоках.

Релейная защита и автоматика

РЗиА – это система, предназначенная для защиты подстанции от аварийного режима работы. Она представляет собой сложнейший комплекс электрических и электронных устройств. Релейная защита и автоматика непрерывно контролируют состояние сети и, при необходимости, производят в ней различные переключения.

Любая РЗиА обладает селективностью (избирательностью). Т.е. она отключает именно тот участок энергосистемы, на котором возник ненормальный или аварийный режим работы. Соответственно, без напряжения остаётся часть потребителей, а не все сразу. Особенно это необходимо в случаях, когда отключение подразумевает нарушение тех. процессов предприятий, сопровождающихся риском возникновения ЧС или финансовых убытков.

Также релейная защита характеризуется быстродействием. Под этим свойством подразумевают время, затраченное на отключение повреждённого участка линии. Быстродействие тесно связано с селективностью. Уставка допустимого времени протекания аварийной ситуации учитывается в настройках терминала РЗиА, и от него зависит, на каком именно участке линия будет отделена от общей системы.

Дополнительная информация. Быстродействие защиты является её важнейшей характеристикой. Для правильной настройки нужна золотая середина. Если выдержки времени подобраны так, что они слишком короткие или продолжительные, то система будет отключать линии, которые в этом не нуждаются, т.е. будут происходить ложные срабатывания.

Из чего состоит ЛЗШ

Отвечая на вопрос «ЛЗШ защита что это», можно сказать, что она включает в себя сложный комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для отключения линии при внештатном режиме работы. Все их условно можно разделить на 3 категории:

Упрощённо всё это работает следующим образом. На шинах подстанции возникает какая-либо внештатная ситуация, например, короткое замыкание. Трансформаторы тока регистрируют критическое превышение этого параметра. С них сигнал передаётся в микропроцессорный терминал, который его обрабатывает. При этом учитывается ток короткого замыкания, его продолжительность и ряд других характеристик. Затем терминал подаёт сигнал на исполнительный орган – вакуумный выключатель, который отключает участок линии, поражённый коротким замыканием.

Схемы организации ЛЗШ

Большинство комплексов логической защиты шин реализуется по последовательной или параллельной схеме. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки, но принцип работы ЛЗШ похож в обоих случаях.

При последовательной схеме отдельные контакты следуют друг за другом. Пока все из них замкнуты, на вход блокировки ЛЗШ поступает сигнал, предотвращающий срабатывание защиты. Если хоть один контакт релейного терминала разомкнётся, то общая цепочка будет нарушена.

В случае с параллельной схемой контакты изначально находятся в нормально разомкнутом положении. Для срабатывания ЛЗШ также необходимо, чтобы один из них изменил своё состояние, т.е. замкнулся.

Поведение ЛЗШ при внешнем КЗ

Принцип действия логической защиты шин основан на отсечке линии при возникновении в ней тока короткого замыкания. В данном случае подразумевается, что КЗ произошло где-то за пределами подстанции. Пока линия находится в нормальном режиме работы, контакты ЛЗШ формируют сигнал блокировки. Он препятствует срабатыванию защиты, поэтому система находится под напряжением. Как только происходит КЗ или серьёзная перегрузка по току, контакты ЛЗШ размыкаются. Происходит включение защиты. Расчёт времени отключения линии напрямую зависит от интенсивности КЗ и настроек, внесённых наладчиком в терминал РЗиА.

Дополнительная информация. На воздушных линиях электропередач возможны неустойчивые короткие замыкания. Они могут быть вызваны перехлёстом проводов из-за ветра. В таком случае замыкание носит кратковременный характер, после его исчезновения линия снова включается в работу устройством автоматического повторного включения (АПВ).

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

Другая цель применения ЛЗШ – это отключение напряжения при возникновении короткого замыкании на шинах. При этом речь идёт о КЗ, происходящем непосредственно на территории распределительного устройства (РУ) или подстанции. Данная ситуация имеет особенность. Замыкание происходит в непосредственной близи от трансформатора. Сопротивление шин до точки КЗ имеет минимальное значение. Ток замыкания будет крайне высоким, вплоть до десятков тысяч ампер. Терминал РЗиА, регистрируя такое большое значение, соберёт цепочку ЛЗШ быстрее, чем, если бы авария сформировалась где-то далеко от подстанции. Если по каким-либо причинам данный каскад защиты не отработает, то питание отключится тем, который стоит выше по цепи. При этом из работы выйдет вся секция. Срабатывание будет неселективным, что является нежелательным.

Надежность ЛЗШ

ЛЗШ, с точки зрения тестирования на работоспособность, имеет отличие от прочих видов защит. Она редко срабатывает при испытаниях сотрудниками измерительных лабораторий. Объясняется это тем, что ЛЗШ отводится менее значимая роль, соответственно, она имеет более длительные по времени выдержки срабатывания и просто не успевает опередить другие виды защит.

Чаще всего логическая защита шин даёт сбой вследствие КЗ трансформатора тока либо его виткового замыкания. К счастью, происходит такое довольно редко. В этом случае трансформатор просто не в состоянии корректно измерить протекающий через контролируемую им шину ток. Поэтому не может сформироваться сигнал блокировки защиты ЛЗШ, что приводит к её непреднамеренному срабатыванию.

Важно! Перед отключением проводов от трансформатора тока его выводы требуется замкнуть между собой. В противном случае в обмотке ТТ возможно наведение высоковольтного потенциала, который опасен для жизни обслуживающего персонала и может привести к повреждению оборудования.

ЛЗШ является сравнительно простой и действенной системой по обеспечению бесперебойной работы энергосистемы. Её применение ощутимо снижает негативные последствия аварийных ситуаций, а также существенно уменьшает риск их возникновения.

Видео

Источник

Проект РЗА

Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике

Логическая защита шин (ЛЗШ) – Схемы

В данной статье поговорим о принципах действия ЛЗШ, вариантах организации ее цепей, а также обсудим применяемые при проектировании схемы и их преимущества и недостатки

Как вы уже знаете из первой части, для работы ЛЗШ требуется, чтобы терминалы защиты вводов и секционного выключателя получали информацию о пусках защит отходящих присоединений. Для этого все терминалы защиты на подстанции должны быть соединены медными проводами или, для подстанций нового поколения, горизонтальными каналами связи.

Мы будем рассматривать стандартные схемы соединения терминалов РЗА — с использованием проводов и шинок.

Существует две основных схемы организации ЛЗШ — параллельная и последовательная. Обсудим каждую из них.

Контакты пуска защит отходящих присоединений и СВ соединены параллельно друг другу (отсюда и название схемы) и подключены к общей шинке «Блок. ЛЗШ» (ELZB).

Шинка «Блок. ЛЗШ» (ELBZ1) подключается к дискретному входу терминала защиты ввода. Такие же шинки от защит присоединения подключаются к дискретным входам терминала защиты СВ.

Логика работы при этом следующая:

Для ЛЗШ ввода

Для ЛЗШ СВ (работа в послеаварийном режиме, через один ввод и СВ)

Здесь все то же самое, только на один контакт меньше (исключается пуск защит самого СВ) и шинка своя — ELBZ2.1(2).

ЛЗШ СВ должна блокироваться от присоединений и первой и второй секции шин. Поэтому можно либо использовать два дискретных входа защиты СВ и две шинки ЛЗШ СВ (по одной от присоединений каждой секции) как показано на Рис.1, либо выполнить объединенную шинку и подключить ее к одному дискретному входу блока СВ.

В первом варианте подключение более удобное и информативное, особенно при расследовании аварии (просмотр журналов аварии защит СВ).

Второй вариант позволяет “съэкономить” вход в терминале СВ, что полезно при использовании небольших терминалов защит. Однако, помните, что чем больше контактов входит в общую цепь ЛЗШ, тем менее надежна вся система в целом. Это справедливо и для параллельной и для последовательной ЛЗШ.

Решение о применении той или иной схемы принимает проектировщик.

Здесь контакты пуска защит присоединений и СВ (для ЛЗШ ввода) идут последовательно, друг за другом, причем это уже нормально замкнутые контакты. Вся эта цепочка также подключается на дискретный вход блока защиты ввода.

В этой схеме блокировка ЛЗШ ввода формируется не по наличию, а по отсутствию напряжения на входе блока!

В нормальном режиме на входе терминала ввода присутствует «+». Если происходит пуск защит присоединения или СВ, то его контакт меняет свое положение на открытое и разрывает общую цепь. В этом случае блокируется ЛЗШ ввода (ускоренная ступень).

Последовательная схема ЛЗШ позволяет контролировать цепь на обрыв. Это ее главное преимущество перед параллельной схемой.

Если происходит обрыв цепи ЛЗШ, то блок защиты ввода фиксирует пропадание напряжения на своем входе. Если при этом не происходит пуска токовых защит ввода, то значит это обрыв, а не сигнал блокировки, и через некоторое время блок защиты ввода выдает сигнал «Неисправность ЛЗШ».

Чувствительность защит

Для ЛЗШ, как, впрочем, для любой защиты с пусковыми токовыми органами, важно согласование чувствительности смежных защит (ввода и СВ, ввода и отходящих присоединений, СВ и отходящих присоединений).

Это значит, что защита ввода не должна быть более чувствительна, чем любая из защит отходящих присоединений.

На первый взгляд, довольно странное замечание, но не забывайте, что при коротком замыкании через присоединение протекает только ток КЗ, а через ввод — ток КЗ и еще ток оставшейся нагрузки. Если вы не учтете этот ток нагрузки, то защита ввода может пуститься, а защита присоединения — нет (особенно для КЗ через переходное сопротивление или КЗ на смежном участке). В этом случае получим ложное отключение всей секции от ЛЗШ.

О том, как правильно выбирать уставки МТЗ см. здесь

Организация питания цепей ЛЗШ

Обратите внимание, что на Рис.3 представлен вариант организации ЛЗШ СВ через общую шинку и один дискретный вход.

2. Есть также вариант запитывать цепи ЛЗШ от отдельного автомата

Такой вариант позволяет использовать всего один контакт пуска защит присоединений, а не два! Таким образом вы уменьшаете количество задействованных контактов терминалов и уменьшаете общее количество цепей на подстанции.

Однако, у данного варианта тоже есть недостатки:

А какой вариант схемы применяете вы? Пишите в комментариях

Источник

ЛЗШ – логическая защита шин: схемы, принцип действия, назначение, реализация

Определение логической защиты шин

Логическая защита шин в настоящее время входит в состав практически любого микропроцессорного терминала РЗА. Ее задача – отключить короткое замыкание на шинах РУ за минимально возможное время, ограничивающееся только собственным временем срабатывания электронной части терминала. Обычно это от 0,1 до 0,15 с.

Почему именно ЛЗШ является наиболее эффективной защитой для этой части РУ? Рассмотрим возможные варианты ликвидации КЗ на шинах.

К тому же трансформаторы тока с дополнительными обмотками дороже. Накладываются ограничения по проверкам РЗА присоединений: при случайной подаче тестового тока на него защита сработает ложно.

Вариант с использованием неполной дифференциальной защитой шин тоже не является достаточно эффективным.

Он отличается от предыдущего тем, что используются трансформаторы тока только питающих линий и мощных потребителей. Но его применение, ко всему прочему, сильно ограничено.

С увеличением тока КЗ каждая секунда его действия становится фатальной для электрооборудования. Чем дольше горит дуга, тем больше разрушений она приносит.

Из чего состоит ЛЗШ

Элементы логической защиты шин не сосредоточены в одном месте. Это система, объединяющая терминалы защит питающих и отходящих линий.

Отходящие линии при запуске собственных защит (обычно – МТЗ), формируют сигнал блокировки ЛЗШ. Для этого на каждом из них выделяется по одному дискретному выходу. Сигналы от всех отходящих линий секции поступают на дискретные входы терминалов фидеров питания. Для передачи используется система шин питания и управления, входящая в состав любого современного распределительного устройства. На этом, собственно, вся конструктивная часть и заканчивается. Остается выставить правильные настройки ЛЗШ на всех терминалах, задать назначение дискретных входов и выходов.

Терминалы секционных выключателей получают сигнал блокировки ЛЗШ от присоединений обоих секций, которые они соединяют. Для этого используются разные дискретные входы.

Схемы ЛЗШ

Работа ЛЗШ при внешнем КЗ

При внешнем коротком замыкании запускается МТЗ присоединения, на котором оно произошло. Естественно, отключение произойдет по истечении выдержки по времени, предусмотренной для данного тока замыкания.

Но, при наличии ЛЗШ, терминал выполнит еще одну задачу: выдаст сигнал ее блокировки.

Он поступит на терминалы фидеров, питающих секцию.

На этих терминалах, если произойдет срабатывание МТЗ, запустится ЛЗШ. Именно в них она настроена на отключение, на отходящих элементах оно не нужно, их задача – только передача сигнала о том, что КЗ находится в их зоне действия, и они готовы его ликвидировать.

В случае отказа МТЗ отходящей линии короткое замыкание будет устранено МТЗ питающего фидера или УРОВ. За отказ ЛЗШ не отвечает.

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

Если короткое замыкание произошло на шинах РУ, сигнала блокировки от отходящих линий не поступит, так как ток КЗ через них не проходит. Запуск МТЗ питающих шины линий при отсутствии сигнала блокировки приведет к мгновенному действию ЛЗШ на отключение присоединений. Причем отключатся независимо друг от друга все выключатели, через которые в данный момент осуществляется питание. Если помимо ввода включен секционный выключатель, то ЛЗШ сработает и на нем.

Защита носит название логической именно потому, что ее работа связано с анализом места КЗ в системе: если ни один терминал отходящей линии не видит замыкание, значит – оно на шинах.

Зона, охваченная защитой, ограничивается местами установки трансформаторов тока всех присоединений секции. В этом она похожа на дифференциальную защиту шин, реализованную классическим образом. При срабатывании ЛЗШ формируется сигнал запрета АВР на поврежденную секцию.

Надежность ЛЗШ

В отличие от других защит, ЛЗШ редко срабатывает при проверках РЗА персоналом электролабораторий. При работе на отходящих присоединениях сигнал блокировки, хоть и поступает на входы терминалов линий питания, но вреда не приносит. Возможен только отказ в работе при совпадении фактора наличия проверочного тока на отходящем фидере и реальном КЗ на шинах, но вероятность такого казуса невелика.

При проверке РЗА питающей линии тем более ничего не произойдет. Если на шины приходит питание через секционный выключатель или другую линию питания, то их логические защиты работают независимо от проверяемой линии питания, достучаться до них оттуда нереально.

Этим ЛЗШ выгодно отличается от дифференциальных защит, работая в зоне действия которых можно ошибочно устроить масштабную техногенную аварию.

Поэтому, если при КЗ в комплектной ячейке дуга перескочит за выводы трансформатора, произойдет отказ ЛЗШ. И замыкание будет устранено только с выдержкой времени МТЗ питающего фидера.

Источник

Принцип работы лзш

Логическая защита шин (ЛЗШ): принцип действия, схема, реализация, видео

Логическая защита шин в настоящее время входит в состав практически любого микропроцессорного терминала РЗА. Ее задача – отключить короткое замыкание на шинах РУ за минимально возможное время, ограничивающееся только собственным временем срабатывания электронной части терминала. Обычно это от 0,1 до 0,15 с.

Почему именно ЛЗШ является наиболее эффективной защитой для этой части РУ?

Первый вариант – применение дифференциальной защиты. Для ее реализации потребуются дополнительные обмотки трансформаторов тока на всех присоединениях секции. Их нужно соединить с дифференциальным реле, задача которого – в момент КЗ сложить токи, входящие на шины от фидеров питания и токи на отходящих присоединениях. В случае превышение током небаланса величины уставки реле дает команду на отключение.

Система получается очень сложной, но со сложностью падает ее надежность.

К тому же трансформаторы тока с дополнительными обмотками дороже. Накладываются ограничения по проверкам РЗА присоединений: при случайной подаче тестового тока на него защита сработает ложно.

Вариант с использованием неполной дифференциальной защитой шин тоже не является достаточно эффективным.

Он отличается от предыдущего тем, что используются трансформаторы тока только питающих линий и мощных потребителей. Но его применение, ко всему прочему, сильно ограничено.

Следующая возможность защитить шины – МТЗ питающих линий. В принципе, его и выполняют в подавляющем большинстве случаев. Но у этого вида защиты есть существенный недостаток. Для отстройки МТЗ от коротких замыканий на отходящих присоединениях ее выдержка времени должна быть больше, чем у МТЗ потребителей. На практике это 1 – 3 секунды.

С увеличением тока КЗ каждая секунда его действия становится фатальной для электрооборудования. Чем дольше горит дуга, тем больше разрушений она приносит.

Из чего состоит ЛЗШ

Элементы логической защиты шин не сосредоточены в одном месте. Это система, объединяющая терминалы защит питающих и отходящих линий.

Отходящие линии при запуске собственных защит (обычно – МТЗ), формируют сигнал блокировки ЛЗШ. Для этого на каждом из них выделяется по одному дискретному выходу. Сигналы от всех отходящих линий секции поступают на дискретные входы терминалов фидеров питания. Для передачи используется система шин питания и управления, входящая в состав любого современного распределительного устройства. На этом, собственно, вся конструктивная часть и заканчивается. Остается выставить правильные настройки ЛЗШ на всех терминалах, задать назначение дискретных входов и выходов.

Терминалы секционных выключателей получают сигнал блокировки ЛЗШ от присоединений обоих секций, которые они соединяют. Для этого используются разные дискретные входы.

Схемы организации ЛЗШ

Поведение ЛЗШ при внешнем КЗ

При внешнем коротком замыкании запускается МТЗ присоединения, на котором оно произошло. Естественно, отключение произойдет по истечении выдержки по времени, предусмотренной для данного тока замыкания. Сигнал блокировки поступит на терминалы фидеров, питающих секцию.

На этих терминалах запустится ЛЗШ. Появление сигнала блокировки приведет к тому, что ЛЗШ на терминалах питающих линий остановится, и отключения не произойдет.

В случае отказа МТЗ отходящей линии короткое замыкание будет устранено МТЗ питающего фидера или УРОВ. За отказ ЛЗШ не отвечает.

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

Если короткое замыкание произошло на шинах РУ, сигнала блокировки от отходящих линий не поступит, так как ток КЗ через них не проходит. Запуск МТЗ питающих шины линий при отсутствии сигнала блокировки приведет к мгновенному действию ЛЗШ на отключение присоединений. Причем отключатся независимо друг от друга все выключатели, через которые в данный момент осуществляется питание. Если помимо ввода включен секционный выключатель, то ЛЗШ сработает и на нем.

Защита носит название логической именно потому, что ее работа связано с анализом места КЗ в системе: если ни один терминал отходящей линии не видит замыкание, значит – оно на шинах.

Зона, охваченная защитой, ограничивается местами установки трансформаторов тока всех присоединений секции. В этом она похожа на дифференциальную защиту шин, реализованную классическим образом. При срабатывании ЛЗШ формируется сигнал запрета АВР на поврежденную секцию.

Надежность ЛЗШ

В отличие от других защит, ЛЗШ редко срабатывает при проверках РЗА персоналом электролабораторий. При работе на отходящих присоединениях сигнал блокировки, хоть и поступает на входы терминалов линий питания, но вреда не приносит. Возможен только отказ в работе при совпадении фактора наличия проверочного тока на отходящем фидере и реальном КЗ на шинах, но вероятность такого казуса невелика.

При проверке РЗА питающей линии тем более ничего не произойдет. Если на шины приходит питание через секционный выключатель или другую линию питания, то их логические защиты работают независимо от проверяемой линии питания, достучаться до них оттуда нереально.

Этим ЛЗШ выгодно отличается от дифференциальных защит, работая в зоне действия которых можно ошибочно устроить масштабную техногенную аварию.

Отказы в работе ЛЗШ связаны, в основном, с короткими замыканиями на выводах трансформаторов тока. Дифференциальные защиты шин определяют КЗ на них с помощью реле, установленных в каждой фазе. Любое из реле, сработав, даст команду на отключение. В случае же с ЛЗШ наоборот: если через трансформатор тока любой из фаз отходящего фидера пойдет ток КЗ, сформируется сигнал блокировки.

Поэтому, если при КЗ в комплектной ячейке дуга перескочит за выводы трансформатора, произойдет отказ ЛЗШ. И замыкание будет устранено только с выдержкой времени МТЗ питающего фидера.

На рисунке 1 приведена простейшая схема логической защиты шин в комплексе с МТЗ на вводе 10 кВ.

При КЗ на шинах или на отходящей линии пускается защита на вводе от питающего трансформатора (срабатывает реле KA).

МТЗ на вводе отстроена по времени от защит отходящих линий и действует на отключение выключателя в двух случаях:

— отказе защит или выключателя отходящей линии;

— коротком замыкании на сборных шинах.

Рисунок 1. Схема логической защиты шин

При коротком замыкании на любой отходящей линии (КЛ1 – КЛn) срабатывает токовое реле KA1 в ее схеме и токовое реле KA в схеме ввода. Контактами KA1 блокируется действие защиты на реле KL.

При КЗ на шинах срабатывает реле KA в схеме ввода и нет срабатывания ни одного из реле KA1 в схемах отходящих линий. Реле KL срабатывает и действует на отключение выключателя ввода с запретом АПВ.

Схема достаточно простая, но имеет ряд недостатков:

1. При выводе в проверку защиты любого присоединения разрывается вся цепь, защита выводится из работы.

2. Большое количество последовательно соединенных элементов снижает надежность схемы в целом. Нарушение контакта в любом токовом реле или в соединительных проводах приводит к отказу защиты.

Более удобна и надежна схема, приведенная на следующем рисунке. Токовые реле всех отходящих линий соединены параллельно. Для исключения случайного срабатывания защиты при проверках РЗА присоединений включается последовательно с контактами собственных выключателей. В данном случае реле KL выступает в роли блокирующего.

Рисунок 2. Схема логической защиты шин

Недостатки ЛЗШ

На подстанциях с мощными синхронными электродвигателями (СД) или генераторами логическая защита шин не применяется из-за возможности ложных срабатываний при внешних КЗ в питающей сети, когда через ввод проходит ток подпитки от СД или генераторов.

Источник