ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЗАЩИТА

а) Принцип действия

Дифференциально-фазная высокочастотная защита основана на сравнении фаз тока по концам защищаемой линии.

Считая положительными токи, направленные от шин в линию, находим, что при внешних к. з. в точке К₁ (рис. 12-16, а) токи I_ти I_П по концам защищаемой линии имеют различные знаки и, следовательно₂ их можно считать сдвинутыми по фазе на 180°.

В случае же к. з. на защищаемой линии (рис. 12-16, б) токи на ее концах имеют одинаковые знаки и их можно принять совпадающими по фазе, если пренебречь сдвигом векторов э. д. с. _ти _ппоконцам электропередачи и различием углов полных сопротивлений z_т и z_n.

Таким образом, сравнивая фазы токов по концам линии, можно установить местоположение к. з. В обычных схемах дифференциальных защит сравнение фаз токов осуществляется в

дифференциальных реле путем непосредственного сравнения токов, проходящих в начале и конце линии; в дифференциально-фазовой в. ч. защите сравнение фаз осуществляется косвенным путем посредством токов высокой частоты.

Упрощенная схема, иллюстрирующая работу дифференциально-фазной защиты, и диаграмма, поясняющая принцип ее действия, приведены на рис. 12-17 и 12-18.

Защита состоит из приемопередатчика, включающего в себя в. ч. генератор ГВЧ, приемник ПВЧ, реле отключения РО, питающегося током приемника, и двух пусковых реле П₁ и П₂, одно из которых пускает ГВЧ, а второе контролирует цепь отключения защиты.

Токи высокой частоты передаются по каналу, образованному проводом линии высокого напряжения и землей. Выход токов в. ч. за пределы линии ограничивается заградителями 1, подключение в, ч. постов 2 осуществляется через конденсаторы связи 3.

Особенность защиты заключается в том, что в. ч. генератор управляется (манипулируется) непосредственно токами промышленной частоты при помощи специального трансформатора Ум. Генератор включен так, что при положительной полуволне промышленного тока он работает, посылая в линию ток высокой частоты, а при отрицательной — запирается и ток высокой частоты прекращается. В то же время приемник выполнен таким образом, что при наличии токов высокой частоты, поступающих в его входной контур, выходной ток, питающий реле РО, равен нулю, а при отсутствии в. ч. сигнала появляется выходной ток, который поступает в реле РО. Таким образом, генератор высокой частоты работает только в течение положительных полуцериодов тока промышленной частоты, а приемник — при отсутствии в. ч. сигналов.

При внешнем к. з. (рис. 12-18, а), когда фазы первичных токов по.концам линии противоположны, генератор на конце линии т работает в течение первого полупериода промышленного тока, а на конце п — в течение следующего полупериода. Ток высокой частоты протекает по линии непрерывно и питает приемники на обеих сторонах линии. В результате этого выходной ток в цепи приемника и реле РО отсутствует, и реле (защита) не работает.

При к. з. в зоне (рис. 12-18, б) генераторы на обоих концах линии работают одновременно, поскольку фазы токов по концам линии совпадают. Высокочастотный ток, поступающий при этом в приемники, будет иметь прерывистый характер с интервалами времени, равными полупериоду промышленного тока. В этом случае приемник работает в промежутки времени, когда ток высокой частоты отсутствует, и заперт (не работает) во время его прохождения. В выходной цепи приемника появляется прерывистый ток, который сглаживается специальным устройством и подается в реле РО. Последнее срабатывает и отключает линию.

Таким образом, сдвиг фаз между токами, проходящими по обоим концам линии, определяется по характеру в. ч. сигналов (сплошные или прерывистые), на которые при помощи приемника реагирует реле РО.

По принципу своего действия дифференциально-фазная защита не реагирует на нагрузку и качания, так как в этих режимах токи на обоих концах линии имеют разные знаки.

б) Основные органы дифференциально-фазной защиты и особенности их выполнения

Дифференциально-фазная защита состоит (рис. 12-17) из трех основных элементов: пускового органа 1Т₁ и П₂, пускающего передатчик и разрешающего действовать защите при к. з.; органа манипуляции, управляющего (с помощью Т_ы) передатчиком токов высокой частоты в зависимости от знака сравниваемых токов, и органа сравнения фаз токов, действующего на отключение при совпадении фаз токов, проходящих по концам линии.

Дифференциально-фазная защита не реагирует на нагрузку, поэтому пусковой орган в схемах этой защиты не является обязательным. Однако при его отсутствии любое нарушение непрерывной циркуляции токов высокой частоты будет приводить к срабатыванию реле РО и ложному отключению линии. Поэтому во всех схемах, дифференциально-фазной защиты применяются пусковые реле, отстроенные от токов нагрузки.

К особенностям выполнения органов защиты относятся:

1) одновременный пуск в. ч. передатчиков на обоих концах защищаемой линии при внешних к. з.

При удаленных внешних к. з., когда пусковые реле, пускающие в. ч. передатчик, работают на пределе своей чувствительности, возможна работа пускового органа только с одной стороны линии. Тогда ток высокой частоты будет прерывистым и защита подействует ложно. Для исключения этого пусковой орган защиты выполняется из двух комплектов: одного — чувствительного, пускающего высокочастотный передатчик, и второго — более грубого (в 1, 5—2 раза), управляющего цепью отключения.

2) Нарушение непрерывности высокочастотного сигнала при внешних к. з. и качаниях может возникнуть также вследствие неодновременного действия реле, пускающих передатчики, установленных на противоположных концах линии. Поэтому пуск в. ч. передатчиков при внешних к. з. должен осуществляться несколько раньше, чем срабатывает реле РО, замыкающее цепь отключения защиты, а останов их должен происходить несколько позже возврата пусковых реле, управляющих цепью отключения ¹.

3) Выполнение дифференциально-фазных защит, сравнивающих токи в каждой фазе, получается весьма сложным и дорогим.

Защита значительно упрощается и становится более надежной, если вместо токов фаз сравнивать их симметричные составляющие, получаемые от фильтров, преобразующих трехфазную систему токов в однофазную. В качестве фильтра в защитах этого типа используются комбинированные фильтры, на выходе которых получается ток _ф, пропорциональный ₁ + к ₂ или ₁ + к ₀.

Подобные фильтры обеспечивают действие защиты при всех видах к. з.

В случае симметричных к. з. ток фильтра обусловливается составляющей I₁, а при несимметричных к. з. — составляющими I ₁ и I₂ или I ₁ и I₀.

¹ При к. з. в зоне передатчик на отключившемся конце линии должен немедленно останавливаться для предупреждения блокировки защиты противоположной стороны.

в) Искажение фаз сравниваемых токов (фазовые погрешности)

При рассмотрении принципа действия защиты предполагалось, что при внешних к. з. токи 1_т и I_n по концам защищаемой линии сдвинуты по фазе на угол φ = 180, а при к. з. в зоне — совпадают по фазе, т. е. ψ = 0 (рис. 12-16 и 12-18).

В действительности из-за погрешности трансформаторов тока и ряда других причин (отмечаемых дальше) фазы вторичных токов искажаются, и поэтому сдвиг фаз ψ между токами на обоих концах линии отличается от указанных выше значений. При больших искажениях фаз токов 1_т и 1_п возможны неправильные действия защиты при внешних к. з. и отказ в работе — при к. з. в зоне. В связи с этим параметры защиты выбираются так, чтобы она блокировалась в условиях внешнего к. з. при ψ = 180 — β иработала при к. з. в зоне при ψ > 0. Предельное значение угла β, при котором защита должна блокироваться, называется углом блокировки защиты (см. рис., 12-26). Для уменьшения искажений фаз I_m и I_n трансформаторы тока, питающие дифференциально-фазную защиту, должны выбираться по 10%-ным характеристикам, при этом угловая погрешность каждого трансформатора тока не будет превышать 7%.

При к. з. в зоне кроме погрешности трансформаторов тока, искажающих фазы токов, имеется расхождение фаз первичных токов _т и _п вследствие различия фаз между э. д. с. _т и _пэквивалентных генераторов (рис. 12-19, а); разницы углов полных сопротивлений z_т и z_п в схемах замещения прямой, обратной инулевой последовательностей (рис. 12-19, а, б, в) и наложения токов нагрузки на токи к. з.

Токи прямой последовательности (рис. 12-19, а)

_m₁= , а I_n₁= Их фазы зависят от фаз э. д.с. _т и _п.

С учетом их различия, а также влияния нагрузки и несовпадения углов z_1т и z_п1 сдвиг фаз ψ ₁ между 1_1т и 1_1п отличается от нуля ψ ₁≠ 0.

Фазы токов обратной и нулевой последовательности на обоих концах линии определяются одним и тем же напряжением в месте к. з. ( _К2 или _ко), расхождение фаз _ти _п на эти составляющие не влияет.

Искажение, обусловленное различием углов сопротивлений, не велико, поэтому практически токи I₂_m и I₂_n, а также 1_0т и 1_0пможно считать совпадающими по фазе.

Таким образом, сдвиг фаз между сравниваемыми токами ₁ + k ₂ или ₁ + к ₀ на каждом конце линии определяется в основ ном различием фаз токов прямой последовательности 1_1т и /_1п. Учитывая это, коэффициент к выбирается возможно большим с тем, чтобы при несимметричных к. з. влияние тока I₁ на фазу суммарного тока было наименьшим. Искажение фаз токов I_m и I_n при внешних к. з. рассмотрено в § 12-8.

⇐ Предыдущая 38 39 40 41 424344 45 46 47 Следующая ⇒