ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЗАЩИТА ТИПА ДФЗ-2

⇐ ПредыдущаяСтр 44 из 75Следующая ⇒

Защита типа ДФЗ-2 [Л. 55, 57] предназначена для линий 110 в 220 кВ в качестве основной быстродействующей защиты от всех видов к. з. Принцип действия защиты основан на сравнении фаз токов ₁+k ₂ по концам защищаемой линии. Схема защиты построена аналогично принципиальной схеме, приведенной на рис. 12-17. Защита имеет три органа: пусковой, манипуляции и сравнения фаз.

Пусковой орган состоит из двух комплектов — один, более чувствительный пускает в. ч. пост, а второй управляет цепью отключения и реле сравнения РО. Оба комплекта приходят в действие только при появлении токов обратной и нулевой последовательностей, благодаря этому они не реагируют на нагрузку и обладают высокой чувствительностью.

Пусковые реле реагируют на ток обратной и нулевой последовательностей I₂ и I₀. Такой пуск обеспечивает высокую чувствительность при к. з. и недействие защиты при нагрузке и качаниях.

Для обеспечения их дей ствия при трехфазных к. з. пусковой орган выполнен по схеме, позволяющей фиксировать кратковременную несимметрию, возникающую в первый момент трехфазного к. з. Фиксация осуществляется по схеме, аналогичной применяемой в фильтровой защите (рис. 12-14). В схеме защиты предусмотрены дополнительные пусковые реле, обеспечивающие правильное действие защиты при трехфазных к. з. Эти реле реагируют на ток фазы и сопротивление z₁. Орган манипуляции подключается на токи линии через комбинированный фильтр Ф_м (рис. 12-21), на выходе которого появляется напряжение U_М = к' ( ₁+ k ₂), управляющее работой генератора высокой частоты.

Релейная часть может работать совместно с в. ч. постом типа ПВЗК — на электронных лампах или с постом ПВЗП — на полупроводниках [Л. 55, 57].

Ниже более подробно рассматриваются устройства отдельных элементов защиты и ее схема (рис. 12-20—12-22).

Пусковой орган защиты. Комплект, пускающий в. ч. пост, состоит из двух реле ПР1 и РТ1 и промежуточных реле КР1 и КР2 (рис. 12-20), осуществляющих фиксацию появления /₂ и /₀. Комплект, управляющий релейной частью защиты, выполняется с помощью трех реле ПР2, РТ2, ПЗ и промежуточных реле КР4 и КРЗ, служащих для осуществления схемы фиксации.

Реле ПР1 и ПР2 являются основными пусковыми реле, действующими при всех видах к. з. Они питаются выпрямленным током от фильтра тока обратной и нулевой последовательностей (рис. 12-21).

Реле РТ1, РТ2 и ПЗ являются дополнительными и предназначены для действия при трехфазных к. з. На длинных линиях в качестве ПЗ применяется направленное реле сопротивления типа КРС-131. На средних и коротких линиях используется реле минимального напряжения, если оно обеспечивает необходимую чувствительность.

Реле РТ1 и РТ2 являются токовыми типа РТ-40, включенными на ток одноименной фазы.

Пуск в. ч. генератора производится от контактов реле КР1 которое приводится в действие пусковым реле ПР1 или РТ1. Обмотка КР1 п нормальных условиях обтекается током, а контакты в цепи пуска генератора разомкнуты (рис. 12-20). При появлении несимметрии (т е токов / и /₀) реле ПР1 размыкает цепь обмотки КР1, реле КР1 отпадает и пускает генератор, подавая на него плюс. Одновременно вторым контактом реле КР1 размыкает цепь своей обмотки, исключая этим возможность возврата реле при исчезновении кратковременной несимметрии и фиксируя, таким образом, ее появление.

Возврат реле КР1 и прекращение работы высокочастотного генератора происходят при помощи реле ЕР2. Это реле срабатывает через 0, 5—0, 6 с после разрыва тока, нормально проходящего по его обмотке через контакт КР1, а при к. з. — через контакты ПР1 или РТ1. При срабатывании реле КР2 замыкает цепь обмотки реле КР1, восстанавливая в ней ток, под влиянием которого реле КР1 возвращается, прекращая пуск генератора. Таким образом, пуск высокочастотного генератора осуществляется мгновенно при работе реле ПР1, а прекращение его действия происходит с замедлением через 0, 5—0, 6 с после возврата ПР1 и РТ1.

При повреждении в зоне действия защиты прекращение работы передатчика в. ч. производится одновременно е подачей импульса на отключение выключателя от реле КР6.

Реле КР6 исключает задержку отключения поврежденной линии при «каскадном» действии защиты. При отсутствии реле КР6 передатчик на конце линии, отключившемся быстрее, продолжал бы работать,, посылая из-за прекращения манипуляции сплошной импульс высокой частоты, в результате чего защита на противоположном (еще не отключившемся) конце линии была бы заблокирована до тех пор, пока не возвратится реле КР1.

Пусковое реле РТ1 предназначено для исключения одностороннего пуска высокочастотных постов при трехфазном к. з. вне зоны защиты, возможного под влиянием токов небаланса в фильтре, питающем реле ПР1 и ПР2.

Реле РТ1, срабатывая при трехфазных к. з. на обоих концах линии, обеспечивают двусторонний пуск передатчика.

Пуск цепи отключения защиты при несимметричных к. з. производится реле ПР2. Оно срабатывает при появлении несимметрии и своим нормально открытым контактом пускает реле КР5, а нормально закрытым — приводит в действие КР4, которое подводит плюс к контактам реле РО. При симметричных к. з. пуск защиты осуществляется совместным действием реле ПР2 и ПЗ. В этом случае реле ПР2 срабатывает кратковременно и разрывает цепь обмотки реле КР4, приводя • его в действие. Одновременно срабатывает вспомогательное пусковое реле ПЗ, действующее в течение всего времени, пока длится трехфазное к. з. Цепь пуска защиты образуется через соединенные последовательно контакты реле КР4 и ПЗ. Такая схема исключает пуск защиты при симметричных перегрузках, так как в этом случае не действуют реле ПР2 и ИР4, и кратковременных несимметриях, не сопровождающихся короткими замыканиями, поскольку при этом не работает, реле ПЗ. Возврат реле КР4, срабатывающего при действии ПР2, осуществляется при помощи реле КРЗ, которое замыкает контакт через 0, 25 с после срабатывания реле КР4, разрывающего ток в его обмотках.

Таким образом, цепь отключения при трехфазных к. з замыкается только на 0, 25 с, это замедление достаточно для действия защиты при повреждении линии. При несимметричных к. з. цепь обмотки КР5 остается замкнутой контактами ПР2, пока продолжается к. з.

Кроме реле КР4, цепью пуска реле КРЗ управляют реле ПЗ и КР5. Контакты реле КР5 введены в эту цепь для устранения пульсирующей работы реле КРЗ и КР4 в случае несимметричного к. з., продолжительность которого превышает время действия реле КРЗ, а контакт реле ПЗ служит для блокировки защиты при нарушении цепи напряжения, питающей защиту.

При обрыве цепи напряжения пусковое реле ПЗ срабатывает, в результате чего пуск защиты становится возможным не только при к. з., но и при кратковременной несимметрии без к. з., что может вызвать неправильное действие защиты в случае неисправности в. ч. канала.

Предусмотренная в схеме блокировка устраняет эту опасность. Срабатывая, реле ПЗ пускает реле КРЗ, которое с выдержкой времени шунтирует контакты пускового реле ПР2, не позволяя работать реле КР4, а следовательно, и защите при появлении несимметрии. Однако в результате такой блокировки защита не сможет действовать при трехфазных к. з. в зоне в случае повреждения ее цепей напряжения.

Этот недостаток частично устраняется при помощи реле РТ2, включенного, так же как и реле РТ1, на ток фазы. Реле РТ2 приходит в действие при трехфазных к. з., осуществляя пуск защиты помимо контактов ПЗ и КР4. Для отстройки от нагрузки уставка на реле РТ2 берется грубой, поэтому РТ2 работает только при к. з. с большим током.

Цепи переменного тока. Пусковые токовые реле ПР1 и ПР2 (рис. 12-21) выполняются при помощи поляризованных реле, питаемых токами I₂и 3I₀ через выпрямитель. Реле такой конструкции не имеют вибрации контактов и обладают незначительным потреблением. Последнее облегчает выполнение фильтра Ф₂, от которого питаются реле.

С целью повышения чувствительности пускового органа при однофазных к. з. реле ПР1 и ПР2 питаются кроме тока I₂ током I₀.

Векторные диаграммы фильтра Ф₂ при питании его токами I₁, I₂ и I₀ и соответствующие Е_ф, полученные на основе (12-4), показаны на рис. 12-22, 6.

Пусковые реле имеют две обмотки (рис. 12-21). Рабочие обмотки ПР1_раб, и ПР2_раб действуют на замыкание контактов, а тормозные ПР1_тор и ПР2_ТОр служат для улучшения возврата реле.

Пусковой орган, выполненный по рассмотренной схеме, имеет следующие особенности:

а) При несимметричных к. а. защита пускается на все время, пока длится к. з., а при симметричных вводится только на время, достаточное для ее действия.

При кратковременных несимметриях, не сопровождающихся к. з., передатчики пускаются на 0, 6 с, цепь же отключения остается разомкнутой контактами реле ПЗ, чем исключается неправильное действие защиты.

б) Пуск передатчика всегда продолжается дольше, чем время включения
реле РО. Благодаря этому при внешних к. з. цепь отключения защиты размыкается до прекращения блокирующего тока высокой частоты, что повышает надежность защиты при внешних к. з.

в) Защита готова к повторному действию при несимметричных к. з. в любой момент, а при трехфазных — через 0, 2 с после прекращения первого к. з., так как контакт реле КРЗ размыкается только через 0, 2 с после восстановления тока в обмотке реле КРЗ.

г) Во время неполнофазного режима пусковые органы защиты могут прийти в действие, если токи /₂ и /₀ превысят уставку реле ПР1 и ПР2. Однако защита блокируется, как при внешнем к. з.

В случае возникновения в этом режиме к. з. на защищаемой линии реле РО сработает и защита подействует па отключение.

Орган управления, или манипуляции (рис. 12-23 и 12-25), состоит из комбинированного фильтра Ф_М, трансформатора Т_м и электронной лампы Л₁, непосредственно управляющей лампой Л₂задающего генератора приемопередатчика ПВЗК.

Фильтр Ф_м не пропускает токов нулевой последовательности. Напряжение на его выходных зажимах _ф = ₁+k ₂. При помощи трансформатора Т_М оно подается на сетку лампы Л₁ и управляет ее работой. При отрицательной полуволне напряжения U_ф лампа Л₁ заперта. При положительной полуволне лампа Л₁ открывается и в ней появляется анодный ток I_а1. Проходя по сопротивлению r₁ ток I_а1 создает в нем падение напряжения U'_с = I_a₁^r_1, которое подводится к защитной сетке С_э лампы Л₂задающего генератора. Нормально на сетку С_ээтой лампы подано напряжение U" _с, создающее на сетке отрицательное смещение по отношению к катоду лампы. Напряжение U" _с запирает анодную цепь лампы Л_2,не нарушая колебаний в цепи самовозбуждения генератора, образующейся между катодом и экранной сеткой Сэ

Напряжение U'_с противоположно по знаку напряжению U" _с, и немного превосходит его по величине. Поэтому при появлении U'_с на защитной сетке лампы Л₂ возникает небольшой положительный по отношению к катоду потенциал U_c ⁼ U'_с - U" _с.Лампа Л₂ открывается, в ней появляется анодный ток I_a₂, и передатчик посылает в. ч. сигнал в линию. При появлении отрицательной полуволны напряжения U_ф в. ч. сигнал прекращается.

Таким образом, передатчик работает, когда лампа Л₁открыта, и останавливается, когда она закрыта. В соответствии с этим импульсы токов высокой частоты появляются в течение положительной полуволны напряжения U_м и тока ₁ + k ₂и исчезают во время отрицательной полуволны этого тока.

Для ограничения напряжения на сетке лампы Л₁при больших кратностях тока к. з. в схеме предусмотрены стабилизаторы (стабиливольты) СТ (рис. 12-21 и 12-23).

Векторные диаграммы напряжений на элементах фильтра и его выходе при прохождении токов прямой, обратной и нулевой последовательностей и соответствующие им U_ф показаны на рис. 12-24, б.

Из диаграммы следует, что токи нулевой последовательности не создают напряжения на выходе, в то время как U_ф₁ и U_ф2 отличны от нуля, поэтому

Орган сравнения фаз. Как указывалось, реле РО (обозначенное на рис. 12-25 ПР4) питается анодным током приемника и реагирует на разность фаз токов по концам линии в зависимости от характера в. ч. сигнала. В защите ДФЗ-2 в качестве реле ПР4 применено поляризованное реле, включаемое по схеме, показанной на рис. 12-25, а.

Анодный ток приемника I₂ при к. з. в зоне имеет прерывистый характер, изображенный на рис. 12-25, б. Если бы реле ПР4 питалось непосредственно анодным током, то его контакты замыкались бы ненадежно. Поэтому питание реле ПР4 осуществляется по особой схеме, преобразующей прерывистый анодный ток приемника в постоянный. Схема (рис. 12-25, а) состоит из трансформатора Т, выпрямителя В и конденсаторов С₃ и С₄. Для уяснения процесса преобразования представим, что кривая анодного тока разложена на гармоники с частотами, кратными 50 Гц. Токи высших гармоник (f > 50 Гц) замыкаются главным образом через конденсатор С₃, а токи основной частоты (f = 50 Гц) — через индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора Т, имеющей для токов основной гармоники меньшее сопротивление, чем конденсатор С₃. Вторичный ток трансформатора Т I_а1 выпрямляется выпрямителем В, сглаживается конденсатором С₄ и питает обмотку реле ПР4 в том случае, если контакты промежуточного реле КР5 замкнуты. Последнее срабатывает только при действии пусковых реле защиты при к. з. (см. рис. 12-20).

Величина тока в реле зависит от продолжительности импульсов высокой частоты. С уменьшением интервалов между импульсами тока высокой частоты уменьшается ток I_р_о, поступающий в реле ПР4 (РО). При токе I_р0 ≥ I_С _рреле ПР4 приходит в действие. Так как продолжительность перерыва между импульсами высокой частоты зависит от сдвига фаз ψ между токами 1_т и 1_ппо концам линии, то, следовательно, величина тока I_р0 зависит от угла ψ. Эта зависимость I_р0 = f(ψ )), называемая фазной характеристикой, изображена на рис. 12-26. Угол блокировки защиты β регулируется уставкой ПР4 в пределах ±45—60°.

Действие защиты при различных режимах. При внешнем несимметричном к. з. на обоих концах линии срабатывают реле ПР1 и ПР2, приводящие в действие в. ч. посты и разрешающие работать реле РО (рис. 12-20). Приемники постов принимают непрерывный ток высокой частоты. Поэтому в реле РО отсутетвует ток и его контакты в цепи отключения остаются разомкнутыми. Внешнее симметри ч н о е к. з. На обоих концах линии срабатывают пусковые реле ПЗ, РТ2 и кратковременно реле ПР1 и ПР2. Через контакты КР4, РТ2 и ПР2 подготавливается цепь отключения, но защита не действует, так как токи высокой частоты генерируются непрерывно и в реле РО отсутствует ток. Цепь отключения разрывается контактом реле КР4 через 0, 2 с, после чего защита готова к повторному действию. Пуск в. ч. постов продолжается 0, 5—0, 6 с.

Короткое замыкание в зоне защиты. При двустороннем питании токи к. з. проходят к месту повреждения с обоих концов линии. Под влиянием этих токов срабатывают пусковые органы, которые подготовляют цепь отключения и пускают генераторы в. ч.

Токи ₁ + k ₂ на выходе фильтров манипуляции совпадают по фазе. В линии возникает прерывистый ток в. ч. обусловливающий появление тока в реле РО после замыкания цепи его обмотки контактами реле КР5. Реле РО срабатывают на обоих концах линии и посылают импульсы на отключение выключателей.

При одностороннем питании линии ток повреждения проходит только с одного конца линии, связанного с источником питания. Под действием этого тока защита на питающем конце надежно пускается при всех к. з., но поведение защиты будет зависеть от приемного конца, где проходит только ток нагрузки. В случае несимметричного к. з. под влиянием напряжения обратной последовательности, возникающего в месте к. з., по обоим концам линии будет проходить ток I₂, замыкающийся на приемном конце через нагрузку. Под действием этих токов в линии появится прерывистый сигнал высокой частоты и защита сработает на отключение.

В случае симметричного трехфазного к. з. ток несимметрии появится только в первый момент. Пусковые реле ПР1 сработают кратковременно и пустят передатчики на обоих концах линии на время, определяемое замедлением реле КР2 и КРЗ. Передатчик на питающем конце, управляемый током к. з., будет посылать прерывистый ток высокой частоты. Передатчик же на приемном конце будет работать непрерывно, посылая сплошной сигнал, так как на этом конце линии напряжение будет равно нулю, вследствие чего ток в линии и манипуляция генераторной лампой отсутствуют. В результате этого защита откажет в действии. Короткое замыкание в этом случае должно отключаться резервной защитой линии.

Разработана и готовится к выпуску дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-201, она является усовершенствованной модификацией защиты ДФЗ-2.

⇐ Предыдущая 39 40 41 42 434445 46 47 48 Следующая ⇒