5.2. Направленная защита с вч блокировкой

Направленные и дистанционные защиты с ВЧ блокировкой построены по принципу сравнения направления потоков мощности по концам защищаемой линии.

При внешнем КЗ мощность направлена на одном конце от шин в линию, а на другом – от линии к шинам. Сравнивая направления мощности по концам линии, можно определить, где возникло повреждение: на линии или за ее пределами.

Такое сравнение осуществляется при помощи реле мощности М, которые устанавливаются на обоих концах линии и включаются так, чтобы при КЗ на защищаемой линии они разрешали действие защит на отключение.

Рис. 5.2. Направление мощности по концам линии при КЗ

Поэтому при КЗ в т.К (рис. 5.2) подействуют на отключение только защиты 3 и 4, установленные на поврежденной линии БВ. На неповрежденной линии АБ реле мощности 1 замыкает свои контакты, разрешая ей действовать на отключение. Однако на приемном конце линии АБ реле мощности защиты 2 под влиянием мощности КЗ, направленной к шинам, размыкает свои контакты, чем запрещает действие на отключение своей защиты и одновременно блокирует действие защиты 1 посылкой блокирующего сигнала тока высокой частотой по проводам этой же линии. Блокирующий сигнал посылается специальными генераторами токов высокой частоты ГВЧ (рис. 5.3), управляемыми реле мощности М, и принимается специальными приемниками токов высокой частоты ПВЧ, настроенными на ту же частоту, что и генераторы. Приняв ВЧ сигнал, приемники выпрямляют полученный ток и подают его в обмотку блокирующего реле Б, которое размыкает цепь отключения своей защиты, не позволяя ей действовать на отключение.

Рис. 5.3. Принцип действия направленной защиты с ВЧ блокировкой

При КЗ на защищаемой линии ВЧ блокирующий сигнал отсутствует, т.к. реле мощности М, срабатывая, не позволяют действовать передатчикам высокой частоты ПВЧ. В этом случае контакты блокирующих реле остаются замкнутыми, разрешая реле мощности М действовать на отключение.

Таким образом, ВЧ блокирующий сигнал появляется в линии только при внешних КЗ, обеспечивая селективную работу защиты. Зона действия защиты ограничивается трансформаторами тока (ТТ), питающими реле мощности.

На рассмотренном принципе выполняются защиты, сравнивающие направления мощностей в фазах или мощности нулевой или обратной последовательности. Реле мощности в двух последних случаях включаются через соответствующие фильтры на токи и напряжения нулевой или обратной последовательности.

Упрощенная схема, поясняющая принцип выполнения и действия направленных ВЧ защит, показана на рис. 5.4. Защита состоит из трех основных элементов: пускового органа, органа направления мощности и блокирующего реле Б.

ПО выполняется при помощи двух комплектов реле, один из которых (реле П₂) пускает передатчик ВЧ поста, а второй (реле П₁) управляет цепью отключения защиты.

Орган направления мощности М осуществляется посредством обычных реле мощности.

Реле мощности замыкает свои контакты при мощности КЗ, 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.

Блокирующее реле Б управляется током высокой частоты. При наличии ВЧ 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 действует на замыкание контактов поляризованного реле. Тормозная обмотка питается выпрямленным током высокой частоты, получаемым из приемника, и действует на размыкание контактов реле. При одновременном питании рабочей и тормозной обмоток реле не действует, т.к. тормозной момент преобладает над рабочим.

При внешнем КЗ 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 КЗ 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 конце линии мощность КЗ 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 позволяют им действовать. Таким образом, при внешнем КЗ ВЧ блокирующий сигнал посылается с того конца линии, где контакты реле мощности разомкнуты, что и обеспечивает селективность защиты.

При КЗ в зоне и двустороннем питании места повреждения мощность КЗ 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 ВЧ 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 М, которое зависит от положения точки электрического центра качаний. Если электрический центр качаний окажется в пределах защищаемой линии, 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 защищаемой линии, направления мощности по их концам будут различными и защита будет блокироваться, как и в условиях внешних КЗ.

Для предотвращения неправильных отключений применяется специальная блокировка, запрещающая работать защите при качаниях.

Первая из них, наиболее простое, состоит в том, что параметры срабатывания пусковых реле защиты выбираются с таким расчетом, чтобы они не действовали при качаниях. С этой целью у токовых защит ток срабатывания выбирается больше максимального тока качания I_сз>I_кач, а у дистанционных защит Z_сз должно быть меньше минимальной величины сопротивления, возможной в данной точке сети при качаниях.

Второй способ – отстройка от качаний при помощи выдержки времени порядка 1-2 сек. Это мероприятие применимо в тех случаях, когда указанное замедление защит допустимо по условиям устойчивости и бесперебойного питания потребителей.

Третий способ – применение блокировок, выводящих защиту из действия при возникновении качаний.

Блокирующие устройства должны удовлетворять двум основным требованиям:

1. выводить защиту из действия при качаниях, возникших как в нормальном режиме, так и при КЗ;

2. не должны препятствовать работе защиты, если во время качаний на защищаемом ею участке возникает КЗ.

Рис. 5.4. Упрощенная схема направленной защиты с ВЧ блокировкой