Что такое устройство резервирования при отказе выключателей (УРОВ).

Схемы УРОВ стали широко внедряться в последние 15—20 лет. Так, в ПУЭ издания 1965 г. установка УРОВ требовалась только в случаях, когда отказ защиты или выключателя на крупной или очень ответственной подстанции мог привести к особо тяжелым последствиям из-за неудовлетворительного дальнего резервирования, недопустимого по условиям устойчивости времени отключения. В ПУЭ издания 1985 г. предполагается наличие УРОВ на объектах 110-500 кВ и дается только перечень редких исключений. Это объясняется следующими причинами:
в связи с укрупнением систем, появлением большого количества мощных узловых подстанций обеспечить дальнее резервирование через шины указанных подстанций стало затруднительно;
ужесточились требования быстрого отключения повреждений по условиям устойчивости генераторов и нагрузки;
получили широкое распространение отпаечные подстанции; обесточение большого количества таких подстанций и соответствующих потребителей при действии защит в режимах дальнего резервирования не соответствует современным требованиям в части надежности и живучести энергосистем.
В настоящее время в эксплуатации находятся схемы УРОВ разных лет выпуска, резко различающиеся по принципу построения.

Рис. 4. Схемы, поясняющие принципы действия УРОВ

Принцип действия УРОВ поясняется с помощью упрощенных схем на рис. 4. Наиболее простая логическая схема УРОВ представлена на рис. 4, а.
При срабатывании выходного реле защиты присоединения одновременно с подачей команды на отключение выключателя (цепи отключения на рис. 4 не показаны) подается сигнал (контактом АК) на пуск схемы УРОВ.
Если выдержку времени реле КГ принять больше суммы времени отключения выключателя и возврата схемы защиты и УРОВ, то контакт реле времени замкнется только в случае отказа выключателя и произведет необходимые отключения. Такая схема при внешней простоте и надежности обладает серьезными недостатками.
1. При выводе из-за неисправности или по режиму оперативным персоналом защиты, в случае если накладка SX в цепи пуска УРОВ оказалась неотключенной, защита может излишне сработать, пустить схему УРОВ, в результате чего после срабатывания реле КТ отключается ряд выключателей.
2. Ошибки релейного персонала при проверках защиты могут привести к ложной или излишней работе УРОВ.
3. Невозврат из-за механической неисправности любого из реле схемы УРОВ приводит к его ложной работе.
4. Невыполнение жесткого требования по отстройке времени срабатывания реле КТ схемы УРОВ от полного времени отключения выключателя, времени возврата схемы защиты и возврата реле схемы УРОВ может привести к ложной работе УРОВ. Необходимость соблюдения указанного требования в ряде случаев приводит к необходимости увеличения времени работы УРОВ.
Первые две причины наиболее часто приводят к ложному или излишнему срабатыванию не только этой, но и других схем УРОВ.
Изложенные недостатки не позволяют широко применять такую схему. Известны случаи использования схемы с действием на ШСВ временно, до получения, наладки и ввода проектной схемы УРОВ.
Схема УРОВ с дополнительным контролем по напряжению приведена на рис. 4, б. Контакт KV замыкается при появлении напряжения нулевой или обратной последовательности или при снижении одного из линейных напряжений. Схемы подобного типа эксплуатируются и в настоящее время, однако обладают рядом серьезных недостатков, основной из которых состоит в недостаточной чувствительности органов напряжения при повреждениях за трансформаторами станций или подстанций. Данная схема также не обладает достаточной надежностью на несрабатывание.
Схема УРОВ с контролем по току и с предварительным отключением выключателя показана на рис. 4, е. Пусковое реле УРОВ KL1 срабатывает при условии одновременного существования двух качеств: срабатывания выходного реле защиты АКи наличия тока в присоединении (срабатывает реле КА), у которого произошел отказ выключателя. При срабатывании KL1 подается дополнительный импульс на отключение отказавшего выключателя. Если сигнал на срабатывание KL 1 организовался ложно или излишне из-за ошибок персонала или неправильного действия защиты, то отключение выключателя контактом KL1.1 приведет к исчезновению тока, возврату контакта реле КА, чем и будет предотвращено неправильное, срабатывание УРОВ (естественно, что отключение выключателя одного присоединения также является недостатком).
На рис. 4, г показана схема УРОВ с контролем по току, с предварительным отключением выключателя, с запоминанием факта срабатывания защиты на заданное время. Схема допускает возможность крат
ковременного срабатывания выходного реле защиты с гарантирован^ ной возможностью работы УРОВ при отказе выключателя. Кратковременная работа выходного реле возможна при работе дистанционной защиты по памяти, при срабатывании газовой защиты, при работе ДФЗ и трехфазном КЗ в конце линии за зоной чувствительности токового реле и т.д.
Схема УРОВ с контролем по току и с контролем посылки отключающего импульса на отключение выключателя от защит показана на рис. 4, д.
Схема обладает повышенной надежностью на несрабатывание, поскольку в нее введен размыкающий контакт реле положения выключателя ВКЛЮЧЕНО KQC, замыкающийся при подаче импульса на отключение. Этот контакт не входит в схему защит, он расположен на панели управления или сигнализации, и одновременное ложное (излишнее) замыкание всех трех цепей (контактов защиты, токового реле и реле KQC) практически невозможно. По этому принципу выполнены современные схемы УРОВ.
Несмотря на то, что в схемах УРОВ используются простые реле, процент правильной работы УРОВ достаточно низок и в настоящее время находится на уровне 70-80%. Причем среди неправильных действий подавляющее большинство составляют ложные срабатывания и излишние действия УРОВ. К основным причинам неправильных действий можно отнести следующие:
а) при выводе из работы защиты из-за ее неисправности или по режиму оперативный персонал не отключает пуск УРОВ от этой защиты. В дальнейшем при ее излишнем срабатывании происходит неправильное действие УРОВ;
б) при отключении присоединения и неотключенных защитах во времени проверки исправности токовых цепей первичным током срабатывают защиты и с учетом появления тока в ТТ происходит ложная работа УРОВ;
в) выходные реле защиты после отключения выключателя могут -не возвращаться из-за механических дефектов реле;
г) токовые реле, контролирующие факт отключения выключателя, могут остаться в сработанном положении после исчезновения тока присоединения. К этим реле предъявляется требование высокой чувствительности, поэтому при токах нагрузки реле во многих случаях находятся в сработанном состоянии. С учетом принципа действия применяющихся в настоящее время трехфазных токовых реле типа РТ-40/Р и выполнения их контактной системы при изменении нагрузки подвижные контакты многократно перемещаются по неподвижным. При длительной работе реле это приводит к механическому повреждению контактов, к появлению на них заусениц и, как следствие, к невозврату контактной системы в случаях нормального отключения выключателя и исчезновения тока. Для устранения этого дефекта включаются два токовых реле с последовательным включением их обмоток и контактов. В ряде систем разработаны и внедрены свои конструкции токовых реле, у которых контактная система свободна от указанного выше недостатка;
д) схемы оперативного тока УРОВ относительно сложные. При значительном количестве перемычек на зажимах панели и на колках реле проведение полноценного опробования с выявлением всех возможных ошибок затруднительно. Следствием указанного является повышенный процент отказов и ложных действий УРОВ.
Поэтому при разработке новых схем УРОВ основное внимание уделяется повышению надежности УРОВ на несрабатывание, вводу различного рода блокировок.
В зависимости от первичной схемы и от того, на каком присоединении произошло повреждение и какой выключатель отказал, УРОВ должен по разному реагировать и воздействовать на отключение различного набора выключателей. Рассмотрим направление действия УРОВ для ряда типовых первичных схем.