РАСПОРЯЖЕНИЕ

10.12.2012

О введении методики

С целью недопущения повреждений элегазовых выключателей 110 кВ и выше, связанных с отключением ЛЭП или систем шин, оснащенных средствами компенсации реактивной мощности, после неуспешного ТАПВ или неуспешного включения ЛЭП (систем шин) от ключа управления по причине возникновения апериодической составляющей тока в неповрежденных фазах при несимметричных КЗ:

1.    Утвердить Методику расчета и выбора средств, обеспечивающих отключение элегазовых выключателей при коммутациях линий электропередачи и сборных шин, оснащенных шунтирующими реакторами, (далее - Методика) согласно приложению 1 к настоящему распоряжению.

2.    Первым заместителям генеральных директоров - главным инженерам филиалов ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС:

2.1.    Обеспечивать разработку соответствующих разделов проектной документации в соответствии с Методикой.

2.2.    Включать Методику в перечень организационнораспорядительных и нормативно-технических документов ОАО «ФСК ЕЭС» задания на проектирование.

3.    При выполнении технико-экономического сравнения вариантов снижения апериодической составляющей в токе холостого хода ЛЭП до допустимых значений (Раздел 8 методики) с применением выключателей, оснащаемых предвключаемыми резисторами, устройствами преднамеренной неодновременной коммутации полюсов:

3.1.    Использовать стоимостные и технические характеристики выключателей, подтвержденные двумя и более изготовителями выключателей.

3.2.    В целях недопущения ограничения конкуренции при проведении закупочных процедур исключать в проектной документации принятие технического решения, которое может быть обеспечено только одним изготовителем выключателей.

3.3.    При отсутствии стоимостных и технических характеристик выключателей, подтвержденных двумя изготовителями, допускается

2

выполнять технико-экономическое сравнение вариантов на основании показателей, приведенных в приложении 2 к настоящему распоряжению.

4. Контроль за исполнением настоящего распоряжения возложить на Заместителя главного инженера Дикого В.П.

Заместитель Председателя Правления -

главный инженер    А.В. Черезов

Рассылается: секретариат Черезова А.В., Департамент ПС, Департамент РЗАиПА, Служба электрических режимов, филиалы ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС.

Столяров Е.И.

(604)91-19 Пугаченко З.Е.

(604)36-97

Визы: Воронин В.Т., Епифанов А.М., Пуляев В.И., Селезнев В.Ю., Зафесов Ю.К., Пелымский В.Л., Дикой В.П., Тюделеков П.Е., Акимов Л.Ю.

4.9    При расчете схем с КЛ в силу их небольшой протяженности (небольшого активного сопротивления кабеля) допускается все ШР, установленные на линии, при оценочных расчетах по аналитической методике, присоединить к началу или концу КЛ.

4.10    После проведения расчетов основных параметров апериодической составляющей токов в линейных выключателях и вынужденных составляющих напряжений на разомкнутом конце линии следует выполнить следующие действия.

4.10.1    Сравнить полученные перенапряжения по величине с допустимыми, регламентируемыми ГОСТ 1516.3-96, с учетом длительности оперативных переключений, и с допустимыми по длительности для ОПН (установленными на ЛЭП) [2,3] для различного состава ШР на ЛЭП для нормальных и наиболее тяжелых послеаварийных (ремонтных) режимов при включении линии со стороны обеих ПС, к которым она примыкает.

4.10.2    На ЛЭП, оснащенных линейным (ми) ШР может возникать резонанс напряжений в схемах с наличием хотя бы одной фазы ЛЭП, отключенной с двух сторон, и хотя бы одной фазы ЛЭП, подключенной хотя бы с одной стороны к источнику питания. Как правило, для исключения возникновения резонанса, рекомендуется отключать ШР, в паузу АПВ, а также при постановке ЛЭП под напряжение [2-3].

Схемы с количеством реакторов, при котором наблюдается резонанс из дальнейших расчетов апериодической составляющей необходимо исключить.

4.10.3    Результаты предварительных расчетов занести в таблицу 4.1.

Т а б л и ц а 4.1 - Результаты расчета вынужденных составляющих напряжения на разомкнутом конце ЛЭП в режиме одностороннего симметричного включения и основных характеристик коммутируемых токов, протекающих через линейные выключатели

№ Сторона вклю чения Количество подключенных к ЛЭП ШР Kv UHaq. кВ ^вын.к , кВ ^вын.к Кдоп 7в.ВЫН А 7аш А to, с t Одош С ^ном.ф.т 1 ПС 1 один у ПС 1 один у ПС 2 1,1 390 0,956 1,0 5 50 500 0,4 0,08 2 ПС 1 один у ПС 1 0,55 3 ПС 1 один у ПС 2 0,55 4 ПС 1 нет 0 5 ПС 2 один у ПС 1 один у ПС 2 1,1 6 ПС 2 один уПС-1 0,55 7 ПС 2 один у ПС-2 0,55 8 ПС 2 нет 0

17

4.12 При проведении численных исследований принять во внимание следующие моменты [1].

4.12.1    Угол (фаза) напряжения на шинах ПС при включении выключателя влияет на величину апериодической переходной составляющей тока в выключателе. Максимальное значение апериодической составляющей отвечает включению в момент минимального напряжения на контактах выключателя (при нулевом начальном заряде на линии - включение в момент нулевого напряжения на шинах системы). В этом случае перенапряжения на линии минимальны. При включении в другие моменты времени начальное значение апериодической составляющей тока уменьшается, а перенапряжения возрастают.

4.12.2    Время затухания апериодической составляющей в токе линейного выключателя, зависит прежде всего от добротности элементов схемы (ШР, линии, силовых трансформаторов и т.д.). Время полного затухания апериодической составляющей тока в выключателе лежит в диапазоне от 0,5 до 5 с.

4.12.3    В схемах с коэффициентом компенсации реактивной мощности, генерируемой линией, шунтирующими реакторами, подключенными на ЛЭП,

< 0,5 выключатель как правило успешно отключает токи в неповрежденных фазах за время не превышающее сумму минимального времени срабатывания защит и полного времени отключения выключателя во всех схемно-режимных ситуациях.

5. Выбор мер и средств по уменьшению апериодической составляющей токов в выключателе Для снижения влияния (уменьшения начального значения) апериодической составляющей на надежность эксплуатации выключателей с интенсивным дугогашением можно предусмотреть следующие меры:

схемно-режимные мероприятия, включающие уменьшение степени компенсации К_р (например, частичное отключение ШР) перед включением ВЛ и программируемое включение (заранее определенный порядок включения выключателей по концам ЛЭП, в зависимости от мощности питающих систем и расстановки ШР, обеспечивающий наименьшие значения апериодической составляющей тока в выключателях);

применение линейного выключателя с предвключаемым резистором; применение выключателя с предвключаемым резистором в цепи ШР; управляемое включение (включение в момент максимума напряжения на контактах выключателя).

5.1    Алгоритм программируемого включения устанавливается по признаку наименьшего времени затухания апериодической составляющей и наибольшего значения вынужденной периодической составляющей тока частоты 50 Гц, протекающего через выключатель.

5.2    Декремент затухания апериодической составляющей тока определяется в значительной степени активным сопротивлением коммутируемой цепи (включая активное сопротивление ЛЭП), поэтому, при выборе алгоритма программируемого включения ЛЭП, обеспечивающего уменьшение времени затухания апериодической

18

составляющей тока, следует во всех режимах включать линию со стороны, противоположной концу, на котором установлены компенсирующие устройства большей суммарной мощности. Такое включение обеспечивает также минимальное значение вынужденной составляющей напряжения на конце односторонне включенной линии.

5.3    При установке на ЛЭП нескольких групп ШР уменьшить начальное значение апериодической составляющей в отключаемом токе можно за счет отключения части ШР перед включением выключателя, уменьшив при этом К_р. Это можно выполнить как перед коммутацией планового включения, так и перед повторным включением в цикле АПВ (отключить часть ШР за время “бестоковой” паузы АПВ).

Однако, уменьшение степени компенсации К_р перед включением ВЛ приведет к увеличению перенапряжений на разомкнутом конце линии. Оценить эффективность такой меры следует на основании предварительных расчетов, сведенных в таблицу 4.1, в которой также приведены значения вынужденных составляющих напряжения на разомкнутом конце ЛЭП при различном количестве ШР на ЛЭП.

При проектировании новых линий и ПС необходимо обосновывать места подключения ШР (на линии или на шинах ПС) как с точки зрения использования их для ограничения перенапряжений, так и с точки зрения уменьшения апериодической составляющей тока в линейном выключателе.

5.4    Эффективность схемно-режимных мер снижения влияния апериодической составляющей в отключаемом токе на надежность эксплуатации выключателей на конкретной линии можно повысить применяя одновременно программированное осуществление коммутации (во всех режимах включение линии со стороны, противоположной концу, на котором установлены компенсирующие устройства большей суммарной мощности) и уменьшение коэффициента компенсации (частичное отключение ШР перед включением ВЛ).

5.5    После проведения численных расчетов следует рассмотреть допустимость рекомендуемой меры не только с точки зрения уменьшения апериодической составляющей в отключаемом токе, но и с точки зрения возникающих перенапряжений, условий эксплуатации защитных аппаратов (ОПН) и уточнения при необходимости требований к их техническим характеристикам.

5.6    В расчетах учесть, что быстрое отключение может возникнуть в случае ложного срабатывания РЗ при пробном включении аварийной фазы в цикле успешного О АПВ.

5.7    Для вновь проектируемой линии необходимо предусмотреть мероприятия, облегчающие погасание дуги подпитки за время “бестоковой” паузы ОАПВ и не допускающие резонансного повышения напряжения на отключенной фазе после её погасания [2,4].

19

Выбор в качестве меры ограничения апериодической составляющей уменьшение количества ШР (с реактором в нейтрали) требует дополнительной проверки режимов “бестоковой” паузы ОАПВ.

5.8    При установке на В Л выключателей с предвключаемыми резисторами апериодическая составляющая в токе возникает как на первом этапе включения -при включении дугогасительных контактов, так и на втором этапе включения - при включении главных контактов, шунтирующих резисторы. На первом этапе включения апериодическая составляющая за счет предвключаемого резистора, включенного в цепь, быстрее затухает, чем в цепи без резистора. На втором этапе включения вновь появляется апериодическая составляющая, начальное значение которой значительно меньше, чем на первом этапе (амплитуда апериодической составляющей на втором этапе включения может быть равна нулю, а может быть примерно на 30 % меньше, чем на первом этапе коммутации в зависимости от момента включения ГК).

Поэтому не при всех значениях сопротивления и не во всех схемно-режимных ситуациях гарантируется переход тока через нулевое значение к моменту начала расхождения контактов выключателя.

5.9    Решение вопроса о надежности гашения дуги в выключателе при установке на ВЛ выключателей с предвключаемыми резисторами следует принимать после обязательного точного подбора величины сопротивления предвключаемого резистора и времени его нахождения в цепи и проверки эффективности работы выбранного резистора при всех возможных коммутациях, приведенных в разделе 6.

5.10    Сопротивление предвключаемого резистора, как правило, находится в диапазоне от 200 до 1000 Ом. Время предвключения резистора у большинства изготовителей выключателя составляет 10 мс.

5.11    При установке на линии одной группы ШР предвключаемыми резисторами может быть оснащен выключатель, подключающий ШР к линии (при отсутствии такого выключателя в нейтраль каждой фазы ШР может быть присоединен резистор, шунтируемый дополнительным выключателем номинальным напряжением 35 кВ).

Предвключаемый резистор в цепи ШР может использоваться для двух целей: быстрого отекания заряда с отключенных на время бестоковой паузы ТАПВ фаз В Л и уменьшения апериодической составляющей тока в линейных выключателях при пробном включении в цикле ТАПВ.

Для этого после отключения фаз линии с двух сторон необходимо отключить выключатель (ГК), шунтирующий предвключаемые резисторы, и оставить резистор (сопротивление резистора от 150 до 300 Ом) в цепи ШР на время паузы ТАПВ плюс время отключения выключателя в случае неуспешного пробного включения линии (примерно 0,1 с).

5.12    УПНКП выключателями могут быть применены в целях снижения перенапряжений, увеличения эксплуатационного ресурса выключателей в цепях шунтирующих реакторов, батарей статических конденсаторов, длинных линий 110

3

Приложение 1

к распоряжению ОАО «ФСК ЕЭС» от 10.12.2012 № 838р

Методика расчета и выбора средств, обеспечивающих отключение элегазовых выключателей при коммутациях линий электропередачи и сборных шин, оснащенных шунтирующими реакторами

4

Настоящая Методика расчета и выбора средств, обеспечивающих отключение элегазовых выключателей при коммутациях линий электропередачи и сборных шин, оснащенных шунтирующими реакторами, (далее - методика) разработана в целях единого подхода к оценке возможности возникновения опасных значений апериодической составляющей в токах, коммутируемых элегазовыми выключателями.

Данная методика не рассматривает апериодическую составляющую в токах КЗ, расчет которой регламентируется РД 153-34.0-20.527-98 «Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования».

Методика направлена на оказание помощи проектным организациям при выполнении работ, связанных с обеспечением надежной коммутации элегазовыми выключателями линий электропередачи и сборных шин на подстанциях 110 кВ и выше.

Методика предназначена для проектных организаций, занимающихся проектированием новых линий электропередачи и подстанций, а также вопросами их технического перевооружения (реконструкции) и может быть использована при оценке полноты соответствия проектных решений требованиям по обеспечению надежной коммутационной способности выключателей в различных схемах их применения.

В настоящей методике:

-    определены основные факторы, оказывающие влияние на характер изменения тока в выключателе, коммутирующем линию, оснащенную ШР;

-    представлены основные положения формирования расчетных моделей для аналитического и численного расчетов электромагнитных переходных процессов, в которых возникают опасные значения апериодической составляющей токов в моменты коммутаций выключателями присоединений;

-    выделены критерии отнесения присоединений подстанций 110 кВ и выше к категории, для которой обязательно проведение расчётов электромагнитных переходных процессов с целью выявления опасных значений апериодической составляющей токов в моменты коммутаций и определение условий осуществления таких коммутаций;

-    приведены меры и средства по обеспечению коммутационной способности элегазовых выключателей, связанные со снижением величины апериодической составляющей коммутируемых токов до допустимых значений.

Список сокращений

АПВ    -    автоматическое повторное включение

ДК    -    дугогасительный контакт выключателя

ВЫ    -    высокое напряжение

ВЛ    -    воздушная линия электропередачи

ГК    -    главный контакт выключателя

5

КЗ    -    короткое замыкание

КВЛ    -    кабельно-воздушная линия электропередачи

КЛ    -    кабельная линия электропередачи

КСПЭ    -    кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

ЛЭП    -    линии электропередачи

ОАПВ - однофазное автоматическое повторное включение ОРУ    -    открытое распределительное устройство

ОПН    -    ограничитель перенапряжений нелинейный

ПС    -    подстанция электрическая

РЗ    -    релейная защита

ТАПВ - трехфазное автоматическое повторное включение

УПНКП - контроллер предназначенный для выполнения коммутации полюсов выключателя с преднамеренной задержкой (задержками) между коммутациями каждого полюса, трехполюсного комплекта выключателя с целью их коммутации в наперед заданные моменты времени по отношению к фазе тока или напряжения промышленной частоты. Может применяться совместно с выключателями, оснащенными как отдельным приводом на каждый полюс, так и одним приводом трех полюсов.

ШР    -    шунтирующие реакторы

U_HOU    -    номинальное напряжение

U_Bbm    -    вынужденная составляющая напряжения

1. Общие положения

1.1    Апериодическая составляющая в токе, протекающем в «здоровых» фазах через линейный выключатель при одностороннем включении линии, может возникнуть лишь в случае, когда на линии установлены шунтирующие реакторы при наложении следующих условий:

момент начала протекания тока через контакты линейного выключателя при включении не совпал с моментом максимума амплитуды напряжения источника питания соответствующей фазы (±90 эл. градусов);

отключение здоровой фазы производится после включения (с интервалом не более 3 с).

При отсутствии ШР проблема, связанная с длительным существованием апериодической составляющей тока в выключателе, не возникает.

Следует принять во внимание также возможность образования такой схемы, в которой реактор, установленный на шинах ПС, подключается к разомкнутому концу линии, например, при пробном включении в цикле АПВ шин подстанции.

1.2    Апериодическая составляющая накладывается на меньшую по величине периодическую составляющую тока холостого хода линии, частично скомпенсированного индуктивностью ШР, что приводит к задержке перехода тока через ноль до 1,5 с (и более) от момента замыкания контактов выключателя и

6

создает условия, при которых выключатель (в случае отключения, следующего без задержки времени за включением) не может погасить дугу за время равное сумме времени срабатывания релейной защиты и полного времени отключения выключателя.

1.3 При расчетах апериодической составляющей в токах, протекающих через выключатель, необходимо учитывать следующие факторы:

наличие на ПС шунтирующих реакторов, установленных на линии; наличие ШР на шинах ПС;

длину отходящих от шин ПС линий (определяющую зарядную мощность линий) различного конструктивного исполнения, на которых установлены ШР;

степень компенсации емкостной зарядной мощности отходящей от шин ПС линии индуктивностью ШР, подключенных к линии, влияющую на величину вынужденной составляющей тока промышленной частоты в коммутируемом линейном выключателе;

распределение мощностей ШР по концам линии; добротность реакторов и остальных элементов расчетной схемы; оснащение электропередачи устройствами ТАПВ или ОАПВ; угол напряжения на шинах ПС при включении выключателя.

2. Исходные данные для расчета

Для выполнения расчетов токов, протекающих через выключатель при коммутации включения линии, необходимо иметь данные о следующих элементах исследуемой схемы (ЛЭП, ПС):

2.1    Схемы РУ рассматриваемой подстанции, а также ПС, находящихся на противоположных концах ЛЭП с линейными ШР, отходящих от рассматриваемой подстанции.

2.2    Типы, параметры, места подключения ШР, схемы подключения ШР, наличие ТОР на рассматриваемых линиях. Минимальное количество реакторов, при котором допускается постановка линии под напряжение в нормальных и послеаварийных (ремонтных) режимах эксплуатации.

2.3    Параметры линий электропередачи, отходящих от шин ПС.

2.3.1    Для ВЛ это следующие характеристики: длина ВЛ;

тип (конструктивные характеристики) промежуточных опор ВЛ, длина изоляционной подвески проводов, максимальная стрела провеса проводов в пролете;

конструкция проводов ВЛ (количество проводов в фазе, шаг расщепления проводов фазы, марка фазных проводов, сечение одного провода фазы, погонное активное сопротивление провода), средние значения удельного сопротивления земли в районе прохождения трассы ВЛ, количество тросов на линии, способ их подвески и заземления.

2.3.2    Для КЛ это следующие характеристики: длина и тип кабеля;

7

сечение токоведущей жилы;

способ прокладки жил кабеля;

погонная ёмкость кабеля;

погонная индуктивность кабеля;

погонное сопротивление кабеля;

сечение и способ заземления экрана кабеля.

2.3.3 Для КВЛ это следующие характеристики: длина и параметры воздушной части КВЛ (и. 2.3.1.); длина и параметры кабельной части КВЛ (и. 2.3.2).

2.4    Минимальное время срабатывания РЗ на рассматриваемых ЛЭП.

2.5    Минимальное собственное время отключения выключателей.

2.6    Результаты расчетов суммарных токов однофазного ^кз и трехфазного /кз короткого замыкания на шинах всех рассматриваемых ПС и токов КЗ,

т/-о    -    /    тЛ)    г(3)    ч

подтекающих к месту КЗ со стороны исследуемых линии (1 _вл и 1 _вл).

3. Расчетные схемы электропередачи

Схема электропередачи для анализа основных характеристик и расчета переходных процессов при коммутациях линейными выключателями ВЛ приведена на рисунке 3.1.

Для проведения исследований в приведенной схеме необходимо на основе предварительно собранных исходных данных определить следующие параметры.

3.1 Параметры примыкающих к линии систем:

r_si, /у|о - активные сопротивления системы 1 для прямой и нулевой последовательностей фаз (Ом);

L_s 1, Д_|0 - индуктивности системы 1 для прямой и нулевой последовательностей фаз (Гн);

r_s2,    /уго    - активные сопротивления системы 2 для прямой и нулевой

последовательностей фаз (Ом);

L_s2, L_s20 - индуктивности системы 2 для прямой и нулевой последовательностей фаз (Гн).

10

Рисунок 3.3 Расчётная схема электропередачи с КВЛ 4. Расчеты основных характеристик коммутируемого тока 4.1    Расчеты основных характеристик коммутируемого тока следует проводить для всех возможных симметричных и несимметричных режимов (в соответствии с перечнем и.6) с использованием специализированных программных продуктов. Составление расчетных моделей производится в соответствии    с рекомендациями [ 1 ]. Критерием правильности моделирования переходных процессов    с использованием специализированных прикладных программ могут служить расчеты по аналитической методике. 4.2    Аналитическая методика может также использоваться для выявления необходимости ограничения апериодической составляющей в токе выключателя. Основные характеристики коммутируемого тока в линейном выключателе можно рассчитать по схеме замещения, моделирующей в однолинейной постановке задачи включения линии с ШР, подключенными по концам ЛЭП (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 Расчётная однолинейная схема электропередачи

Для проведения расчетов в схеме рисунка 4.1 необходимо определить следующие параметры:

индуктивность (Д ) и активное сопротивление (/у ) примыкающей системы для прямой последовательности фаз;

индуктивность (L_pi) и активное сопротивление (г_р1) реакторной группы, установленной в начале линии по отношению к коммутируемому выключателю;

индуктивность (L_p2) и активное сопротивление (г_р2) реакторной группы, установленной в конце линии по отношению к коммутируемому выключателю;