Дифференциально-фазная защита

Это основная быстродействующая защита от всех видов коротких замыканий – высокочастотная дифференциально-фазная защита. ДФЗ есть трех больших серий – это ДФЗ-2 и ДФЗ-201; ДФЗ-401, 402; ДФЗ-503, 504. Обычно ДФЗ двухсотой серии устанавливаются на линиях 110-330кВ, серии четырехсотой и пятисотой – линиях 500кВ и выше. Самая надежная и при этом не слишком сложная защита – ДФЗ-504, которая и получила сейчас наибольшее распространение.

Защита ДФЗ - двухсторонняя, поэтому полноценная работа ее возможна лишь при установке двух одинаковых комплектов на двух концах линии. Структурная схема одного полукомплекта:

Пусковой орган 1 реагирует на любое нарушение нормальной работы в сети, получая информацию от трансформаторов тока и напряжения, установленных на линии. Пусковой орган выполняет следующие функции:

- пускает орган сравнения фаз 3;

- пускает высокочастотный передатчик 4;

- готовит цепи отключения выключателя и сигнализирует о пуске защиты (двух последних функций рисунок не отражает).

Орган манипуляции 2, получая также токи с трансформатора тока линии, преобразует трехфазный ток сети в однофазное напряжение со строгим соблюдением полярности (т.е. когда ток был положительным, и напряжение будет положительным). Манипулированный сигнал подводится к передатчику, который формирует в соответствии с подводимой полярностью пачки высокочастотных импульсов (во время положительной полуволны – пачка, во время отрицательной полуволны – пауза). С высокочастотного тракта приходит от чужого передатчика точно такой же сигнал, который вместе с сигналом нашего передатчика поступает на приемник 5, в котором сигналы складываются. В результате на выходе приемника либо нуль (если КЗ внешнее), либо прерывистые сигналы (если КЗ на линии). Орган сравнения фаз 3 при наличии прерывистого сигнала на его входе срабатывает и дает команду на отключение выключателя.

Как ДФЗ определяет свое или внешнее КЗ?

Защита срабатывает только при коротких замыканиях в пределах защищаемой линии, когда на обоих концах её ток короткого замыкания направлен от шин в линию. Фазу тока на противоположном конце линии каждый полукомплект защиты определяет с помощью высокочастотной части защиты. Если на любом конце линии направление тока короткого замыкания будет от линии на шины, то ДФЗ блокируется на обеих сторонах линии.

Из рисунка видно, как ДФЗ определяет какое короткое – свое или внешнее. Теперь нам надо понять, за счет чего ДФЗ реагирует на все виды коротких. У ДФЗ сигнал на отключение линии – результат суммирования двух сигналов – сигнала с вч приемника, который мы с Вами уже посмотрели и сигнала с пусковых органов. Так вот – пусковых органов у ДФЗ несколько. Во-первых, это пусковой орган по току обратной последовательности, во-вторых, реле сопротивления и два токовых реле, которые все вместе действуют при симметричных КЗ. У некоторых типов ДФЗ есть блокировка при неисправности цепей напряжения, у некоторых – только сигнализация. Однако неисправность цепей напряжения (кратковременно) в общем случае нам нестрашна, т.к. ложной работы ДФЗ при отсутствии вч сигналов не будет.

Из всего вышесказанного, а также помня об ее быстродействии, можно сделать вывод об идеальности ДФЗ. Однако ДФЗ считается не абсолютно надежной защитой, поскольку зависит от состояния ВЧ канала. Из чего состоит ВЧ канал?

Это сама линия от высокочастотного заградителя на одной подстанции до заградителя на другой подстанции. Функция заградителя – не пропускать на подстанцию частоту нашего приемопередатчика, чтобы та частота, на которой мы работаем оставалась в пределах линии. Полосу пропускания частот определяет элемент настройки. Далее в нашем ВЧ канале стоит конденсатор связи, который состоит из нескольких набранных последовательно конденсаторов. Конденсатор связи включен прямо в фазу линии, поэтому на его верхней обкладке первичное напряжение, а нижняя обкладка конденсатора связи заземлена через фильтр присоединения. Функция конденсатора связи – соединение первичной сети с высокочастотной аппаратурой. Благодаря чему это происходит? Свойства конденсатора связи в том, что он имеет высокое сопротивление токам промышленной частоты (т.е. токам нагрузки) и низкое сопротивление токам высокой частоты, которые и нужны нам для передачи сигналов на разные концы линии. К нижней обкладке конденсатора присоединяется фильтр присоединения, имеющий дополнительный заземляющий нож для безопасности обслуживающего персонала. Этот нож нужно включать при работах на фильтре присоединения, когда приходится отсоединять первичный вывод фильтра, являющийся одновременно точкой присоединения к конденсатору связи. Почему эта точка опасна? Конденсатор связи – это по сути делитель фазного напряжения линии. Если посчитать этот делитель, то получится напряжение на нижней обкладке конденсатора связи порядка 6-12 кВ, несомненно опасное напряжение для работающего человека. Функция фильтра присоединения – согласование ВЧ канала и приемопередатчика. Как работает аппаратура?

Передатчик имеет какую-то мощность выходного сигнала, который он отправляет своему приемнику на другой конец линии. Но сигнал это доходит в ослабленном виде изи-за затухания в канале. Понятно, что мощность передатчика ограничена возможностями аппаратуры и не может быть бесконечной. Затухание в канале определяется степенью несогласованности аппаратуры и канала, потому что идеальной настройки не бывает и затуханием в линии, определяющееся параметрами линии.

А= Анес +Авч тракта,

где А – затухание сигнала

Анес – затухание несогласованности

Авч тракта – затухание в вч тракте линии

На линиях сверхдлинных аппаратура работать не будет. Сигнал просто не дойдет до адресата.

Затухание несогласованности можно убрать, настроив при наладке аппаратуру в канале максимально качественно.

Затухание в вч тракте линии происходит из-за наличия волнового сопротивления самой линии и из-за помех, которые постоянны и их невозможно убрать.

Помехи бывают трех видов:

- Помехи от короны;

- Помехи от разрядов в искровых промежутках грозотросов линии;

- Помехи от другой аппаратуры в этом канале.

В общем случае, когда канал хорошо настроен запас по затуханию, т.е. превышение мощности нашего сигнала над мощностью суммарной помехи достаточно большой:

А=Рпрд-Рпом=45-10=35 дб

Однако в процессе эксплуатации параметры ВЧ канала могут ухудшится – могут быть плохо отрегулированы искровые промежутки, может сгореть элемент настройки на ВЧ заградителе, может повредиться ВЧ кабель и т.д. и помеха вырастет до больших размеров. ВЧ приемники перестанут слышать друг друга. Самое же страшное для ВЧ канал – это гололед. При образовании гололеда на тросе линии ВЧ канал может пропасть в течение нескольких часов, даже десятков минут. Поэтому для гололедных районов, во-первых, увеличен запас по затуханию, во-вторых при угрозе гололеда все приемопередатчики переводятся на ускоренный автоконтроль (на некоторых устройствах – до 15 минут).

Чем нам страшна потеря ВЧ канала при введенной в работу ДФЗ?

При внешнем КЗ оба комплекта ДФЗ пускаются от пусковых органов, ВЧ передатчики отправляют друг другу пачки импульсов, но из-за гололеда не получают их. Приемники принимают только свой сигнал и воспринимают это как свое КЗ, защита работает ложно на отключение.

Автоконтроль ВЧ канала (либо ручной обмен импульсами) нужен именно для проверки исправности ВЧ канала.

ДФЗ нормально действует на отключение линии через панель ОАПВ. Если ОАПВ выводится в ремонт, или неисправно, тогда переводим накладку на действие через ТАПВ.

ВЧ постов существует великое множество. В рамках данной лекции охватить их невозможно. Функция у них общая – уплотнение импульсов высокой частоты, передача их в канал, прием из канала, автоматических контроль канала. Поговорим только об их оперативном обслуживании.

Нормально питание постоянного тока должно быть подано. Сетевые тумблеры на всех блоках включены. Должны гореть светодиоды на блоках питания. Даже не зная должен гореть какой-либо светодиод или нет, легко это определить по цвету – все аварийные диоды красного цвета, все нормальные диоды – зеленые. Если на посту есть табло или ЖК экран, на них должны быть написаны шифры нормальной работы. На приборе-индикаторе, при отжатой кнопке мы видим ток приема, при нажатой кнопке – ток выхода передатчика. На блоке приемника могут загораться или мигать зеленые светодиоды «ПРМ ОСН» или «ПРМ ГРУБ» это означает, что в канале сильные помехи. В такой ситуации желательно провести дополнительный автоконтроль или ручной обмен и убедится, что приемники слышат друг друга.

Нормально ВЧ посты введены с автоконтролем. Если автоконтроль выявил неисправность, необходимо запустить автоконтроль, если он опять показывает неисправность, провести ручной обмен импульсами. Если ручной обмен прошел удачно, блок автоконтроля надо считать неисправным и вывести его из работы.

Кроме того, автоконтроль может выдавать неисправность, если на противоположенном конце линии не сброшена сигнализация неисправности или снято питание с поста. Если же результаты ручной проверки свидетельствуют о неисправности в ВЧ канале, необходимо вывести защиту накладками и сообщить об этом вышестоящему диспетчеру и релейному персоналу.

Итак, при наличии автоконтроля ничего делать с постами не требуется. При отсутствии автоконтроля ручной обмен производится в следующем порядке:

- Посмотреть нагрузку на линии (по щитовым приборам), ток покоя приемников по приборам постов (около 18-20мА для линии 500кВ);

- На первом конце канала связи диспетчер пускает передатчик, при этом должны гореть светодиоды «ПРМ. ОСН.», «ПРМ. ГРУБ.», ток приема должен быть 7-9 мА. На другом конце канала связи диспетчер контролирует ток приема, который также должен быть 7-9 мА, при этом должны гореть светодиоды «ПРМ. ОСН.», «ПРМ. ГРУБ.» На первом конце канала связи диспетчер определяет ток выхода передатчика, сравнивает его с табличкой и отпускает кнопку " ПУСК";

- На втором конце канала связи диспетчер делает все аналогичные действия;

- Диспетчера на обеих концах ВЛ одновременно нажимают кнопки " ПУСК". При этом с каждой стороны ток приема должен быть равен 0 мА. При этом должны гореть светодиоды «ПРМ. ОСН.», «ПРМ. ГРУБ.». Если ток приема более 0 мА хотя бы на одном из концов ВЛ, то защита считается неисправной и должна быть выведена со всех сторон.

- При малых нагрузках на линии токи приема по концам ВЛ могут быть от 0 до 5-7 мА, причем они могут быть разной величины по концам ВЛ при пуске одного из передатчиков;

- При отключенной линии или очень малых нагрузках ток приема может быть равен " 0" мА даже при пуске только одного передатчика. В этом случае диспетчер обязан проверить значение тока приема на всех концах линии при пуске только одного передатчика. При этом ток приема с каждой стороны должен быть " 0" мА, если при этом на одной из сторон прибор покажет значение больше нуля, то защита считается неисправной и должна быть выведена со всех сторон.

Оперативные указания по обслуживанию ДФЗ:

- ДФЗ должна отключаться с двух сторон линии одновременно.

- Перед отключением по любой причине ДФЗ необходимо проверить, что устройства АНКА-АВПА, передающие команды ТО и ТУ резервных защит данной линии в обоих направлениях, исправны, находятся в работе. При выполнении этого условия никакие операции с другими устройствами РЗА выполнять не требуется.

- Перед отключением ДФЗ, если отключён хотя бы один из двух комплектов АНКА-АВПА, по которым передаются команды ТО и ТУ резервных защит, необходимо включить с двух сторон линии оперативное ускорение II ступени дистанционной защиты этой линии и вывести ОАПВ с двух сторон линии.

- Проверка ВЧ каналов ДФЗ должна производиться ежесуточно вручную, либо на автоконтроле; после каждого автоматического отключения ВЛ; перед вводом ДФЗ в работу; перед включением ВЛ после ремонта.

Защита выводится на сигнал на обоих концах линии:

- при неисправности релейной или ВЧ части защиты;

- при неисправности токовых цепей или при работах в токовых

- цепях ОАПВ;

- при работах на релейной или ВЧ части защиты по оперативным заявкам;

- при работах на конденсаторах связи или фильтрах присоединения фазы, используемой для ВЧ канала ДФЗ;

- при неисправностях ВЧ канала, обнаруженных при периодической проверке ВЧ канала.