Дешунтирование в релейной защите и автоматике (РЗА) представляет собой способ отключения выключателя, при котором вторичный ток трансформатора тока переключается с обмотки измерительного реле на катушку электромагнита отключения привода. Отключение выключателя производится энергией самого аварийного тока, без независимого источника оперативного питания. Ниже разобраны принцип, схема, условия применения и реализация дешунтирования с использованием микропроцессорном терминале.
Дешунтирование применяется в схемах на токовых реле с переключающим контактом. С распространением интегральной микроэлектроники в 1990-х его использование сокращалось. С переходом на микропроцессорные терминалы дешунтирование вернулось на новую элементную базу, в том числе в устройствах НПП «ЭСТРА».
Что такое шунтирование и дешунтирование
Шунтирование – это состояние, при котором катушка электромагнита отключения отключена от трансформаторов тока (ТТ) контактом реле, и ток через нее не проходит. Дешунтирование – это обратная операция: контакт размыкается, вторичный ток трансформатора тока направляется через катушку и вызывает отключение выключателя. В нормальном режиме катушка отключена, нагрузка на ТТ определяется мощностью обмотки измерительного реле, и ТТ работает с расчетной погрешностью около 10 %.
Дешунтирование в релейной защите
В схемах РЗА дешунтирование решает задачу отключения выключателя там, где нет гарантированного источника оперативного тока: энергию на отключение дает вторичная цепь ТТ защищаемого присоединения.
Принцип работы дешунтирования электромагнита отключения
Основу схемы составляет реле со специальным переключающим контактом без разрыва цепи. Переключающий контакт, в отличие от размыкающего, не допускает разрыва вторичной обмотки ТТ ни в один момент переключения. Разомкнутая вторичная цепь нагруженного ТТ создает опасные перенапряжения, поэтому цепь остается замкнутой всегда: либо на обмотку реле, либо на катушку отключения.
Последовательность работы:
- в нормальном режиме размыкающая часть контакта шунтирует катушку отключения; замыкающая часть контакта повышает надежность шунтирования при кратковременных нарушениях и больших токах;
- при срабатывании защиты катушка отключения включается последовательно с обмоткой реле, через нее проходит полный вторичный ток ТТ, выключатель отключается.
После дешунтирования ТТ может перегружаться и работать с погрешностью значительно больше 10 %. Для срабатывания это несущественно: достаточно, чтобы вторичный ток был не меньше тока срабатывания катушки отключения и не падал ниже тока возврата токового реле. С отключением выключателя аварийный ток исчезает, и удерживать контакт реле дополнительными мерами не нужно.
Схема дешунтирования в релейной защите
Специальные токовые и промежуточные реле, применяемые в схеме, имеют контакт, способный переключать ток до 150 А. Область применения: сети напряжением до 35 кВ с пружино-моторными приводами выключателей, а также подстанции 110–220 кВ с короткозамыкателями и отделителями.
На практике схему выполняют двухфазной, по схеме неполной звезды: защитные керны трансформаторов тока устанавливают на фазах A и C. В решениях ЭСТРА для этого применяют трансформаторы тока, например, ТОЛ-10-0,5S/10Р-200/5, где обмотка класса 0,5S работает на измерение и учет, а обмотка класса 10Р – на защиту и дешунтирование.
Дешунтирование выключателя: как проходит отключение
Отключение выключателя через цепь дешунтирования проходит по шагам:
- защита под воздействием тока короткого замыкания выдает команду на отключение ключей;
- ключи размыкают шунт, происходит дешунтирование электромагнита отключения;
- вторичный ток ТТ проходит через катушку электромагнита, выключатель отключается.
Возврат дешунтирующих выходов в исходное состояние происходит после возврата всех сработавших защит, но не ранее чем через 1 секунду после их срабатывания. Цепи дешунтирования задействуются при работе максимальной токовой защиты, токовой отсечки и логической защиты шин .
Питание от токовых цепей: когда дешунтирование нужно, а когда нет
Дешунтирование относится к схемам оперативного переменного тока, где резервным источником энергии служит трансформатор тока защищаемого присоединения. Наряду с ним применяют и другие источники: аккумуляторную батарею на постоянном оперативном токе, блоки питания выпрямленным током и напряжением (БПТ, БПН), предварительно заряжаемые конденсаторы. Перечисленные источники не универсальны и имеют ограниченные области применения, тогда как аккумуляторная батарея работает при любых видах повреждений.
Выбор в пользу дешунтирования определяется условиями объекта. Если на объекте нет станционной аккумуляторной батареи, привод выключателя оснащен токовым электромагнитом отключения и объект работает на переменном оперативном токе, то применяется схема с дешунтированием.
Дешунтирование востребовано при ретрофите распределительных устройств. По оценке, более 35 % устройств РЗА в электрических сетях выработали ресурс и подлежат замене, при этом приоритет отдается отечественным микропроцессорным устройствам. Сохранение переменного оперативного тока и цепей дешунтирования позволяет заменить защиту без организации гарантированного оперативного питания.
Дешунтирование с микропроцессорным терминалом
В микропроцессорном терминале дешунтирование реализуют полупроводниковыми элементами или электромеханическими реле. Микропроцессорная реализация задает два инженерных ограничения, которые учитывают при наладке :
- уставка по току срабатывания не ниже 5 А, иначе работа цепей дешунтирования не гарантируется;
- остаточное напряжение на замкнутом ключе схемы дешунтирования составляет порядка 1–1,2 В.
Питание логики терминала при этом остается отдельным, на напряжении ~/=220 В, а энергию на отключение выключателя дает вторичная цепь ТТ через дешунтирование. Измерение и логику ведет микропроцессор, отключение выполняет ток повреждения.
Реализация в устройствах ЭСТРА
Функцию дешунтирования имеет микропроцессорный блок защиты с функцией дешунтирования МКЗП-МИКРО 2.0 с обозначением Д/ДШ или устройство ЭСТРА-РЕЛЕ производства НПП «ЭСТРА»:
- модификации МКЗП-МИКРО 2.0-1-ДШ, МКЗП-МИКРО 2.0-2-ДШ, МКЗП-МИКРО 2.0-2-ДШ-ДЗ, МКЗП-МИКРО 2.0-3-ДШ;
- модификация МКЗП-МИКРО 2.0Д;
- модификация ЭСТРА-РЕЛЕ.Д.
Заключение
Дешунтирование отключает выключатель энергией аварийного тока через переключение вторичной цепи ТТ на катушку электромагнита отключения, без независимого источника оперативного питания. Схема применяется в сетях до 35 кВ при отсутствии гарантированного оперативного тока. На микропроцессорной базе способ реализован в устройствах МКЗП-МИКРО 2.0-1-ДШ, МКЗП-МИКРО 2.0-2-ДШ, МКЗП-МИКРО 2.0-2-ДШ-ДЗ, МКЗП-МИКРО 2.0-3-ДШ, МКЗП-МИКРО 2.0Д и ЭСТРА-РЕЛЕ.Д с двумя каналами дешунтирования.
Источники
- Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1992. §4.3 «Оперативный переменный ток», с. 185–189.
- Методические указания по расчету и выбору уставок защит распределительных сетей 6–35 кВ (НГТУ, НПП «ЭСТРА»), раздел 2.7 «Организация выходов дешунтирования».
- Альбом принципиальных электрических схем РЗА для камер КСО на базе защит МКЗП-Микро 2.0 (модификации 1-ДШ, 2-ДШ). ООО «НПП ЭСТРА», 2022.
- РД 153-34.0-35.648-01. Рекомендации по модернизации, реконструкции и замене длительно эксплуатирующихся устройств РЗА. М.: СПО ОРГРЭС, 2001.
- Руководство по эксплуатации ЭСТРА-РЕЛЕ / ЭСТРА-РЕЛЕ.Д, НПП «ЭСТРА».