ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЧАСТЬ ЗАЩИТЫ

а) Канал токов высокой частоты

Высокочастотным (в. ч.) каналом называют путь, по которому замыкаются токи высокой частоты, используемые для блокировки защиты.

На рис. 12-3 показан в. ч. канал по схеме фаза — земля, при которой ток высокой частоты передается по одному из проводов линии и возвращается по земле.

На каждом конце линии устанавливается в. ч. пост 1, состоящий из передатчика ГВЧ, генерирующего токи высокой частоты, и принимающего их приемника ПВЧ. Выходная цепь в. ч. поста подключается одним зажимом к земле, а вторым — к линии электропередачи через кабель 2, фильтр присоединения 3 и конденсатор связи 4. По концам провода линии, используемого для передачи токов высокой частоты, устанавливаются заградители 5, запирающие выход токами высокой частоты за пределы линии.

Второй способ передачи высокочастотных сигналов по схеме «фаза — фаза» с использованием двух проводов линии требует больше аппаратуры и в Советском Союзе не применяется.

Часть энергии, генерируемой передатчиком, теряется в элементах канала, т. е. в кабеле, фильтрах присоединения, конденсаторах связи, проводах линии высокого напряжения, и уходит через заградители. Поэтому в. ч. передатчик должен с некоторым запасом перекрывать потери в канале, обеспечивая достаточный уровень мощности в. ч. сигнала, поступающего на приемник противоположного конца. Потери энергии, происходящие при передаче в. ч. сигнала

где Р_вх — мощность на входе рассматриваемого элемента канала (в начале элемента); Р_вых — мощность, получаемая на его выходе (в конце элемента). За единицу затухания принимается непер (Нп). Затухание каналов в. ч. защиты в зависимости от протяженности линии высокого напряжения колеблется от 1 до 2 Нп.

б) Высокочастотный пост

Для в. ч. защит линий НО и 220 кВ отечественной промышленностью выпускаются в. ч. посты типа ПВЗК1Л-581 на электронных лампах и посты на полупроводниках. Для линий 330—500 кВ, имеющих большое затухание и более высокий уровень помех, выпускаются посты с повышенной мощностью типа ПВЗД на электронных лампах, разработаны посты на полупроводниках типа ПВЗП [Л. 55, 57]. Каждый в. ч. пост (рис. 12-5) состоит из передатчика и приемника.

Задающий генератор передатчика ЗГ является источником тока высокой частоты. Он (рис. 12-6) вы полнен по индуктивной трехточечной схеме с кварцевым резонатором, обеспечивающим стабилизацию частоты (на рис. 12-6 не показан), и находится в режиме непрерывной работы. Мощность задающего генератора очень мала, поэтому устанавливаются промежуточный каскад УВЧ, являющийся усилителем напряжения, и усилитель мощности УМ. Линейный фильтр ЛФ служит для повышения входного сопротивления на частотах, отличных от рабочей частоты данного канала.

Пуск передатчика осуществляется подачей плюса постоянного тока на аноды и экранные сетки ламп усилителя мощности, а останов — подачей минуса на пентодную сетку лампы генератора. Управление передатчиком производится от релейной части защиты (реле РУ). Входной сигнал, получаемый приемником, усиливается с помощью УВЧ, выпрямляется детектором Д и затем после усиления усилителем постоянного тока УПТ поступает в блокирующее реле БР релейной части защиты.

Передатчик поста с повышенной мощностью в отличие от показанного на рис. 12-5 имеет дополнительный блок усиления.

Все приемопередатчики рассчитаны на работу в диапазоне частот от 40 до 300 кГц. Генератор и приемник настраиваются на одну частоту.

Передатчики ПВЗК и ПВЗП имеют выходную мощность около 10 Вт при частоте 100 кГц и около 3—5 Вт при частоте 300 кГц. У передатчика ПВЗД отдаваемая мощность не менее 600 Вт.

в) Элементы высокочастотного канала

Высокочастотный кабель 2 (рис. 12-3). а качестве в. ч. кабеля используется кабель типа ФКБ, который является одножильным кордельным кабелем со свинцовой оболочкой и броней из стальной ленты. Входное сопротивление кабеля близко к 100 Ом, затухание 0, 2 Нп на 1 км при частоте 100 кГц.

Фильтр присоединения 3 (рис. 12-3) согласовывает (уравнивает) входное сопротивление кабеля с входным сопротивлением линии, соединяет нижнюю обкладку конденсатора связи с землей, образуя, таким образом, замкнутый контур для токов высокой частоты, и компенсирует емкость конденсатора связи, что позволяет уменьшить до минимума сопротивление конденсатора для токов высокой частоты.

Фильтр присоединения представляет собой воздушный трансформатор с отпайками, позволяющими менять самоиндукцию его обмоток и взаимную индукцию между ними. В цепи обмотки L₁ включен конденсатор связи С, а в цепи обмотки L₂ — конденсатор С₂ фильтра. Фильтр присоединения свободно пропускает токи только в определенном рабочем диапазоне частот. При этих частотах затухание фильтра относительно мало (порядка 0, 15— 0, 25 Нп), а за пределами рабочих частот резко возрастает. Фильтр присоединения ОФП-4, выпускаемый отечественной промышленностью, выполняется на три диапазона, охватывающие частоты 50—300 кГц. Для линий 500 кВ выпускается фильтр ОКФП-500, рассчитанный на работу с конденсатором емкостью 525 пФ.

Параллельно обмотке L₁фильтра включается разрядник Р. При пробое конденсатора связи при перекрытии его изоляции разрядник срабатывает и создает надежный путь для отвода в землю токов к. з.

Заградитель 5 (рис. 12-3) преграждает выход токов высокой частоты за пределы линии. Сопротивление заградителя z_загр зависит от частоты f. Для токов высокой частоты, передаваемых по данному каналу, z_загр велико, а для токов промышленной частоты (50 Гц) оно очень мало.

Заградитель представляет собой резонансный контур (рис силовой индуктивной. 12-7, а), настроенный на определенную частоту — частоту в. ч. поста; он состоит из силовой индуктивной катушки L_к и элемента настройки, выполненного в виде регулируемой емкости С.;

Величина С подбирается так, чтобы контур заградителя был настроен в резонанс (тока) на заданную частоту f_р, т. е. чтобы ω L_k = 1/ω С. Такой заградитель называется резонансным или одночастотным. При резонансной частоте сопротивление контура имеет максимальное значение (рис. 12-8) и носит активный характер.

Резонансное сопротивление заградителя должно быть не меньше 1000 Ом. Для защиты конденсатора С от грозовых и коммутационных перенапряжений устанавливается разрядник Р.

Силовая катушка заградителя рассчитывается на прохождение рабочих токов нагрузки и тока к. з. Выпускаемые отечественной промышленностью заградители КЗ-500 рассчитаны на рабочий ток 700 А с пределами настройки 50—300 кГц. Кроме резонансных, применяются широкополосные заградители (рис. 12-7, б и 12-8), запирающие токи в довольно широком диапазоне частот f₁— f₂. Такие заградители нужны для каналов, по которым одновременно передается несколько сигналов с разными частотами.

12-4. НАПРАВЛЕННАЯ ЗАЩИТА С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ БЛОКИРОВКОЙ

а) Основные элементы защиты

Упрощенная схема, поясняющая принцип выполнения и действия направленных в. ч. защит, показана на рис. 12-9. Защита состоит из трех основных элементов: пускового органа, органа направления мощности и блокирующего реле Б.

Пусковой орган защиты выполняется при помощи двух комплектов реле, один из которых (реле П₂) пускает передатчик высокочастотного поста, а второй (реле П₁) управляет цепью отключения защиты. Для пуска защиты при междуфазных к. з. применяются токовые реле, включенные на ток фазы, а в случае недостаточной их чувствительности — реле сопротивления. Пуск защит в комплектах от замыканий на землю обычно осуществляется посредством реле, реагирующих на ток нулевой последовательности. В некоторых схемах для пуска защит используется реле тока и напряжения обратной последовательности.

Орган направления мощности М осуществляется посредством обычных реле мощности.

В защитах, реагирующих на междуфазные к. з., к реле мощности подводятся ток и напряжение сети по известным схемам (в большинстве случаев по 90-градусной).

В комплектах от замыканий на землю реле мощности включается на ток и напряжение нулевой последовательности. В защитах от несимметричных к. з. реле мощности питается током и напряжением обратной последовательности.

Реле мощности замыкает свои контакты при мощности к. з., направленной от шин в линию; срабатывая, оно останавливает передатчик (при помощи реле ПР), подает ток в рабочую обмотку блокирующего реле Б и замыкает цепь отключения защиты. При направлении мощности к шинам реле М не действует и разрешает пуск передатчика. Реле мощности, реагирующее на S_о и S₂, действуют при обратных направлениях мощности.

Блокирующее реле Б управляется током высокой частоты. При наличии высокочастотного сигнала блокирующее реле размыкает цепь отключения, не позволяя защите действовать. В качестве блокирующего реле обычно используется поляризованное реле с двумя обмотками — рабочей и тормозной. Рабочая обмотка получает питание при срабатывании реле мощности и действуют на замыкание контактов поляризованного реле. Тормозная обмотка питается выпрямленным током высокой частоты, получаемым из анодной цепи приемника, и действует на размыкание контактов реле. При одновременном питании рабочей и тормозной обмоток реле не действует, так как тормозной момент преобладает над рабочим.

б) Работа защиты в различных режимах

При внешнем к.з. на обоих концах линии срабатывают пусковые реле П₁ и П₂. Они пускают передатчики и подают плюс к контактам реле мощности М. На питающем конце линии, где мощность к. з. направлена от шин в линию, реле мощности срабатывает, останавливает передатчик своего комплекта, подает плюс к контактам блокирующего реле Б и ток в его рабочую обмотку, подготавливая, таким образом, защиту к действию. Однако цепь отключения защиты остается разомкнутой контактами блокирующего реле, в тормозную обмотку которого поступает блокирующий ток с противоположного конца линии. На противоположном (ближнем к месту повреждения) конце линии мощность к. з. направлена к шинам, поэтому реле мощности на этом конце линии не действует, разрешая реле П₂ запустить передатчик, который посылает блокирующий ток высокой частоты. Этот ток, принятый и выпрямленный приемниками обоих постов, поступает в тормозные обмотки блокирующих реле Б и не позволяет им действовать. Благодаря этому предотвращается срабатывание защиты на питающем конце линии и дополнительно осуществляется блокировка защиты на приемном конце линии, цепь отключения которой уже разомкнута контактами реле мощности. Таким образом, при внешнем к. з. блокирующий высокочастотный импульс посылается только с того конца линии, где контакты реле мощности разомкнуты, что и обеспечивает селективность защиты.

При к. з. в зоне и двустороннем питании места повреждения мощность к. з. на обоих концах линии направлена от шин в линию. В обоих комплектах защиты срабатывают пусковые реле П₁ и П₂ и реле мощности М. Реле мощности размыкают при помощи промежуточного реле ПР цепь пуска в. ч. поста. Вследствие бездействия обоих передатчиков ток высокой частоты отсутствует и блокирующие реле срабатывают, разрешая защите произвести отключение линии.

При качаниях, обычно сопровождающихся возрастанием тока и снижением напряжения, пусковые реле тока и сопротивления могут приходить в действие. Поэтому поведение защиты в этих условиях будет зависеть от поведения реле мощности, которое зависит от положения точки электрического центра качаний. Если последний окажется в пределах защищаемой линии (см. §13-2), то знаки мощности по ее концам будут положительными (т. е. направленными от шин в линию). В этом случае защита подействует неправильно и отключит линию. На всех остальных участках сети, где электрический центр расположен вне линии, направления мощности по их концам будут различными и защита будет блокироваться, как и в условиях внешних к. з.

Для предотвращения неправильных отключений применяется специальная блокировка, запрещающая работать защите при качаниях (см. § 13-3).

Пусковые реле, реагирующие на составляющие нулевой или обратной последовательностей, при качаниях, возникающих в симметричном режиме, не действуют, поэтому для таких защит блокировок от качаний не требуется.

в) Особенности пускового органа защиты

Из принципа действия защиты и работы схемы следует, что непременным условием правильной работы защиты при внешних к. з. является пуск высокочастотного передатчика на ближнем к месту к. з. (т. е. приемном) конце линии. При несогласованной чувствительности пусковых реле на противоположных концах линии это условие может быть нарушено. Так, например, если при внешнем к. з. реле П₂ (рис. 12-9), пускающее в. ч. передатчик на приемном конце линии, не сработает из-за недостаточной чувствительности, а реле П_1, пускающее защиту на питающей стороне линии, окажется более чувствительным и подействует, то защита на питающем конце неправильно отключит линию из-за отсутствия блокирующего сигнала с приемного конца.

Для исключения этого пусковой орган выполняется из двух комплектов реле: одного — П₂ для пуска высокочастотной части и второго — П₁ в цепи отключения. При этом реле П₂ должно быть в 1, 5—2 раза чувствительнее реле П₁ на своем и противоположном концах линии. При выполнении этого условия имеется полная гарантия, что более чувствительные реле П₂ обеспечат пуск в. ч. передатчика, если пришли в действие более грубые пусковые реле П₁ в цепи отключения. Такой принцип пуска предусмотрен в схеме, показанной на рис. 12-9.

Имеется и второй способ, при котором пусковой орган состоит из одного комплекта, управляющего как высокочастотной, так и релейной частями защиты. В этом случае пусковые реле на каждом конце линии пускают в. ч. пост своего комплекта и одновременно осуществляют пуск поста на противоположной стороне линии. Такой принцип пуска получил название д и с т а н ц и онного; схема его выполнения рассматривается в § 12-5.

При дистанционном пуске несогласованность в чувствительности пусковых реле на любом конце линии не представляет опасности, так как при работе одного пускового реле запускаются оба поста и блокирующий импульс с приемного конца линии будет, таким образом, обеспечен, даже если установленное там пусковое реле не подействует.

Уставки пусковых реле. Оба пусковых комплекта реле П₁ и П₂ должны быть отстроены от максимальной нагрузки если они на нее реагируют) и надежно действовать при к. з. на противоположном конце защищаемой линии. Токовые реле отстраиваются от нагрузки по формуле

ареле сопротивления — по формуле

при φ _р = φ _нагр. В обоих случаях к_н> 1.

Исходя из этого уставка пусковых реле П₂, пускающих в. ч. передатчик, выбирается по выражению (12-2) или (12-3), а уставки пусковых реле П₁, управляющих цепью отключения, принимаются в 1, 5—2 раза грубее уставок на П₂ по соображениям, приведенным выше.

Чувствительность реле, управляющих отключением, проверяется по к. з. на противоположном конце линии, коэффициент чувствительности должен быть в худшем случае не меньше 1, 5—2.

По принципу своего действия защита не реагирует на перегрузки, поскольку в этом режиме мощности по концам линии имеют разные направления, так же как и при внешнем к. з. Поэтому для повышения чувствительности можно не считаться с маловероятными или кратковременными перегрузками (например, токами самозапуска и т. п.) и отстраивать реле П₂ от нормальной нагрузки. При этом пусковые реле П₁, управляющие цепью отключения, должны быть отстроены от максимальной нагрузки.

Реле, питающиеся от фильтра тока или напряжения нулевой и обратной последовательностей, на нагрузку не реагируют, но их необходимо отстраивать от небаланса, возможного в условиях нагрузки. Величину небаланса оценивают на основании данных опыта и проверяют непосредственным измерением при включении защиты.

г) Контроль исправности высокочастотного канала и приемопередатчиков

Нарушение высокочастотного канала или неисправности в постах, в частности повреждение электронных ламп, приводят кнеправильной работе защиты при внешних к. з. В связи с этим в схеме защиты предусматривается устройство контроля за исправностью высокочастотной аппаратуры. Для этой цели установлены кнопка К и миллиамперметр тА (рис. 12-9). Периодически дежурный персонал, нажимая кнопку К, пускает передатчик и по показанию миллиамперметров, установленных в выходной цепи приемников, проверяет величину тока приема на обоих концах линии. Цепь от кнопки К заводится через контакты реле ПР, с тем чтобы проверка не препятствовала правильной работе защиты, если во время ее проведения возникает внешнее к. з. За последнее время разработаны и применяются автоматические устройства для проверки исправности канала с пуском от часов в определенное время суток.

⇐ Предыдущая 36 37 38 39 404142 43 44 45 Следующая ⇒