Повышение быстродействия релейной защиты ору-500 кВ РоАЭС путем ликвидации «Мертвых зон» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ГЛОБАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 2013 №2(7)), С. 60-63

= ЭКСПЛУАТАЦИЯ АЭС -

УДК 621.311.25: 621.316.925.1

ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

ОРУ-500 кв роаэс путем ликвидации «мертвых зон»

© 2013 г. С.А. Баран*, П.А. Поляков**

* Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Волгодонск, Ростовская обл.

Поступила в редакцию 15.06.2013 г.

В статье рассмотрены некоторые вопросы повышения быстродействия релейной защиты. В связи с особенностями схемы ОРУ 500 кВ между трансформаторами тока и выключателями образуется «мёртвая зона», при возникновении короткого замыкания в которой оно не будет ликвидировано основной быстродействующей защитой. Короткое замыкание будет отключено только после срабатывания УРОВ и следующих защит. Таким образом, время отключения короткого замыкания в несколько раз будет превышать время срабатывания быстродействующих защит. В статье будут рассмотрены пути решения данной проблемы.

Ключевые слова: короткое замыкание, мертвая зона, релейная защита и автоматика, открытое распределительное устройство, атомная электростанция, устройства резервирования отказа выключателя, основная быстродействующая защита.

При используемой компоновке 0РУ-500 кВ Ростовской АЭС между каждым высоковольтным выключателем и трансформатором тока 500 кВ одной ячейки существует участок ошиновки или «мертвой зоны», характеризующейся тем, что на короткое замыкание (КЗ) в данной зоне реагирует основная быстродействующая защита соответствующего присоединения, но при отключении выключателя КЗ не ликвидируется. Данное КЗ ликвидируется действием устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ), в «мертвой зоне» которого произошло КЗ.

Для снижения времени ликвидации КЗ в «мертвой зоне» в рамках выполнения работ по обеспечению выдачи мощности энергоблока № 2 были разработаны «Технические предложения по ограничению длительности короткого замыкания в «мертвой зоне». По результатам которых для каждого высоковольтного выключателя 500 кВ были дополнительно установлены комплекты УРОВ с малым временем возврата токового органа (быстродействующие УРОВ), которые позволили снизить время ликвидации КЗ в «мертвых зонах» ОРУ-500 кВ. В качестве быстродействующих УРОВ используются реле УРОВ типа RXHB 411 производства компании «ABB».

Использование быстродействующих УРОВ оказало положительное влияние на снижение суммарного времени ликвидации короткого замыкания, однако не позволило в полной мере исключить необходимость превентивной разгрузки блоков Ростовской АЭС.

Ликвидация коротких замыканий в любой точке ОРУ-500 кВ с временем не более времени действия основных защит только средствами релейной защиты не предоставляется возможной. Обеспечение указанного времени ликвидации короткого замыкания в любой точке ОРУ-500 кВ возможно только при реализации конструктивных мероприятий на ОРУ-500 кВ в части исключения «мертвых зон» [1].

При коротком замыкании (КЗ) в точке между выключателем и отдельно установленным трансформатором тока (рисунок 1), в так называемой «мертвой зоне»

©Издательство Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2013

для защиты Псш, отключение КЗ защитой Псш, в зону действия которой входит данное КЗ, не произойдет, так как защита Псш подействует на выключатели В-12 и В-22, выключатели В-12 и В-22 отключатся, а КЗ не устранится.

При срабатывании защиты Псш происходит пуск устройства резервирования при отказе выключателя УРОВ В-12. Через выдержку времени, УРОВ В-12 непосредственно подействует на отключение выключателя В-10 и на защиту линии, которая резервирует отключение выключателя В-10 (и действует на отключение линии), чем ликвидируется КЗ.

Если в этой ситуации произойдет единичный отказ оборудования, например отказ выключателя В-10, КЗ защитой линии также не ликвидируется. При срабатывании защиты линии произойдет пуск УРОВ В-10. Через выдержку времени, УРОВ В-10 подействует на отключение выключателя В-11 и защиту блока, которая резервирует отключение выключателя В-11 (и действует на отключение блока), чем ликвидируется КЗ.

Рис. 1. Схема работы релейной защиты и автоматики в ячейке ОРУ 500 кВ

В первом случае, без отказа выключателя В-10, время отключения КЗ будет складываться из:

Т — Т -\-Т +Т

откл.кз сраб.защитыП .сил раб.уров.В—\2 откл.еыкл.В-10

Тоткл.кз = 0,04 + ОД 5 + 0,04 = 0,23с

Во втором случае, при отказе выключателя В-10, время отключения КЗ будет складываться из:

Т = Т +Т + Т +

Т откл.кз Т сраб.защитыП.сш раб.уров.В-12 Т сраб.вых.реле.защитылинии

л. Г л. Г

раб. уров.В—10 откл.еыкл.В—11

62

БАРАН и др.

Тоткл.кз = °,°4 + 0,15 + 0,015 + 0,15 + 0,04 - 0,39с

Время отключения КЗ в «мертвой зоне» в первом случае увеличивается на время Т = Траб.уров.в-12 , а в0 втором случае увеличивается на время

Т = Т раб.уров.В-\2 + 1сраб.вых.реле.защитылинии + ^ раб.уров.В-11 ПО ОТНОШеНИЮ КО Времени

отключения КЗ не в «мертвой зоне» штатным действием защит [2].

Увеличение времени отключения КЗ приводит к динамической неустойчивости генерирующего оборудования, что требует принятия мер как технических, так и организационных.

Ликвидация коротких замыканий в ОРУ-500 кВ за время действия основных защит возможна только путем изменения принятых конструктивных решений по установке высоковольтного оборудования в ячейках ОРУ-500 кВ с учетом исключения «мертвых зон».

В результате анализа «мертвых зон» ОРУ-500 кВ Ростовской АЭС, возможны следующие варианты их ликвидации:

1) Сокращение участка ошиновки «мертвой зоны» до размеров, практически исключающих возможность возникновения в ней двухфазного короткого замыкания на землю (длина проводов ошиновки между трансформатором тока и выключателем не должна превышать длину междуфазного расстояния - 3,75м). Для реализации данного варианта требуется реконструкция ОРУ.

2) Установка дополнительного комплекта трансформаторов тока со второй стороны выключателя. При этом происходит ликвидация «мертвой зоны». Для реализации данного варианта требуется реконструкция ОРУ.

3) Установка элегазового выключателя, имеющего встроенные трансформаторы тока с каждой стороны. При этом происходит ликвидация «мертвой зоны». Для реализации данного варианта требуется реконструкция ОРУ и установка новых панелей автоматики высоковольтных выключателей 500 кВ взамен существующих.

Однако, варианты 2 и 3 экономически не целесообразны, так как в 2009 году была произведена реконструкция ОРУ 500 кВ с заменой выключателей на элегазовые.

Следовательно, первый вариант ликвидации «мертвых зон» ОРУ-500 кВ Ростовской АЭС объекта является наиболее эффективным.

ВЫВОД

Таким образом, двухфазное КЗ на землю будет ликвидироваться основными защитами (два комплекта основных защит для всех элементов ОРУ-500 кВ) за время не более 0,12 с. Данное время включает действия основной защиты (0,06 с), время отключения высоковольтного выключателя (0,04 с) и время запаса (0,02 с) состоящее из «разброса» по времени отключения элегазовых выключателей, погрешности срабатывания выходных реле. При этом с наибольшей вероятностью может произойти отказ только одной фазы выключателя и двухфазное КЗ на землю переходит в однофазное КЗ на землю, которое ликвидируется быстродействующим УРОВ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васин, В.П. и др. Электрическая часть атомных электростанций: учебное пособие [Текст]/ В. П. Васин, В. А. Старшинов. - М. : Издательство МЭИ, 2005. - 208 с.

2. Беркович, М.А. и др. Основы автоматики энергосистем [Текст] / М.А. Беркович, А.Н. Комаров, В.А. Семёнов. - М. : Энергоатомиздат, 1981. - 432 с.

Speed increasing of relay protection of switchgear-500 kV at Rostov NPP by «inert zones» phasing-out

S.A. Baran*, P.A. Polyakov**

* Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI», 73/94 Lenin St., Volgodonsk, Rostov region, Russia 347360 * e-mail: bastr@rambler.ru ; ** e-mail: composit13@rambler.ru

Abstract - Some items of relay protection speed increasing are discussed in this article. Due to the peculiarities of the switchgear 500 kV the inert zone is formed between current transformers and circuit breakers, short circuit in this zone won't be phased-out by the main high speed protection. The fault will be cleared only after stuck breaker protection (SBP) operation. Thus, the break-time of short circuit is longer in several times than the action time of high speed protection. This article presents the methods to solve this problem.

Keywords: short circuit, inert zone, relay protection and automatics, switchgear, nuclear power plant (NPP), stuck breaker protection (SBP), main high speed protection.