Панель защиты дфз-201.
8.8.1.Пояснить назначение и принцип действия панели защит ДФЗ-201.
Дифференциальная фазная высокочастотная защита (ДФЗ-201) – основная быстродействующая защита с абсолютной селективностью, работает при всех видах КЗ и не реагирует на токи нагрузки и качания, так как в этих режимах токи на обоих концах ЛЭП имеют разные знаки, при неполнофазном режиме может пускаться, но на отключение не действует.
ДФЗ-201 основана на сравнении фаз тока по концам защищаемой ЛЭП. Сравнивая фазы токов по концам ЛЭП, можно установить местоположение КЗ. Сравнение фаз осуществляется косвенным путем посредством ВЧ - сигналов. Защита состоит из трех основных органов: пускового органа, органа манипуляции высокочастотным передатчиком и орган сравнения фаз токов.
Применяется на линиях 110 кВ и выше, т. е. на тех линиях, где повышенные требования в отношении быстродействия, чувствительности и селективности.
Работает совместно с приемопередатчиками типов УПЗ-70, АВЗК-80, ПВЗУ и другими. В отличие от практически всех высокочастотных защит, ДФЗ остается в работе при неисправности цепей напряжения.
При возникновении КЗ срабатывает пусковой орган, который реагирует на ток обратной последовательности при несимметричных КЗ и на ток прямой последовательности или сопротивление при трехфазных КЗ. Может использоваться пуск от суммы токов обратной нулевой последовательности. Пусковой орган запускает генератор высокой частоты. Работа которого управляется органом манипуляции. Генератор работает, когда напряжение на выходе комбинированного фильтра органа манипуляции отрицательно. Это напряжение пропорционально сумме токов прямой и обратной последовательности. Таким образом, передатчик генерирует импульсы высокой частоты длиной в половину периода (пауза тоже половина периода).
Приемник принимает свои сигналы и сигналы с противоположного конца (концов). За счет затухания сигналы противоположного конца имеют меньшую амплитуду. Если суммарный принимаемый сигнал имеет паузы (см.рис.8.8.1.), то КЗ на защищаемой линии. Если паузы достаточно большие (определяется органом сравнения фаз), защита срабатывает.
Рис. 8.8.1. Пояснение работы защиты ДФЗ.
Особенностью ДФЗ заключается в том, что ВЧ - генератор управляется (манипулируется) непосредственно токами промышленной частоты при помощи специального трансформатора. Генератор включен так, что при положительной полуволне промышленного тока он работает, посылая в ЛЭП сигнал ВЧ, а при отрицательной запирается, и сигнал ВЧ прекращается. В то же время приемник выполнен таким образом, что при наличии сигналов ВЧ, поступающих в его входной контур, выходной ток, питающий реле реагирующего органа (РО), равен нулю, а при отсутствии ВЧ – сигнала появляется выходной ток, поступающий в РО. Таким образом, генератор ВЧ работает только в течение положительных полупериодов тока промышленной частоты, а приемник – при отсутствии ВЧ – сигналов . Сдвиг фаз между токами, проходящими по обоим концам ЛЭП, определяется по характеру ВЧ – сигналов (сплошные, при внешнем КЗ или прерывистые, при КЗ в зоне), на которые с помощью приемника реагирует реле РО. [9].
8.8.2 Почему в защите ДФЗ применяется комбинированный фильтр ?
Комбинированные фильтры J1 + к J2 или J1 +k J0 обеспечивают действие ДФЗ при всех видах КЗ. В случае симметричных КЗ ток фильтра обуславливается составляющей J1, а при несимметричных составляющими J1 и J2 или J1 и J0. Фильтры преобразуют трехфазную систему токов в однофазную.[9].
8.8.3. Почему в ДФЗ применяются два органа с разной чувствительностью ?
Пусковой орган состоит из двух комплектов – один, более чувствительный, пускает ВЧ – пост, а второй управляет цепью отключения и реле сравнения реагирующего органа. Оба комплекта приходят в действие только при появлении токов обратной последовательности и нулевой последовательности, благодаря этому они не реагируют на нагрузку и обладают высокой чувствительностью.[9].
8.8.4. Требуется ли выводить ДФЗ в тупиковом режиме ?
При одностороннем питании ток повреждения проходит только с одного конца ЛЭП. Под воздействием этого тока ДФЗ на питающем конце пускается при всех видах КЗ, но поведение защиты будет зависеть от приемного конца, где проходит только ток нагрузки. В случае несимметричного КЗ под влиянием напряжения обратной последовательности, возникающего в месте КЗ, по обоим концам ЛЭП будет проходить ток J2, замыкающийся на приемном конце через нагрузку. Под воздействием этих токов в ЛЭП появится прерывистый сигнал ВЧ, и ДФЗ сработает на отключение.
В случае симметричного трехфазного КЗ ток несимметрии появится только в первый момент. Пусковое реле 1.КАZ1 сработают кратковременно и пустят передатчики на обоих концах ЛЭП на время, определяемое замедлением реле 2. КL2 и 2.КL3. Передатчик на питающем конце, управляемый током КЗ, будет посылать прерывистый сигнал ВЧ. Передатчик же на приемном конце будет работать непрерывно посылая сплошной сигнал, так как направление у потребителя при металлическом КЗ будет равно нулю, вследствие чего ток и манипуляция отсутствуют. В результате этого ДФЗ откажет в действии, поэтому КЗ должно отключаться резервной защитой.
В тупиковом режиме защиту выводить не требуется. При внешнем КЗ через защиту, возможно, будут протекать токи только нулевой последовательности. См. на рис.8.8.2.
Рис.8.8.2. Протекание токов нулевой последовательности.
ДФЗ может запуститься, но орган манипуляции, реагирующий на сумму токов прямой и обратной последовательности, будет выдавать сплошной (не манипулированный) сигнал и защита работать не будет.[9].
8.8.5. Дайте пояснение фазной характеристики и углу блокировки .
Благодаря наличию емкости 2.С12 (в органе сравнения фаз) через трансформатор 2.ТL трансформируется главным образом основная гармоника 50 Гц, выделяемая из прямоугольных импульсов тока (на выходе приемника). В обмотке реле 2.КS4 появляется ток, реле срабатывает и вызывает действие защиты, Значение тока в обмотке реле 2.КS4 органа сравнения фаз токов зависит от угла сдвига фаз между ВЧ импульсами обоих концов линии на входе приемника. Зависимость тока в обмотке реле 2.КS4 от угла между суммарными векторами токов J1 + к J2 на концах линии называется фазной характеристикой. Предельное отклонение угла сдвига по фазе между токами обоих концов ЛЭП от 180º, при котором защита еще блокируется, называется углом блокировки. Угол блокировки соответствует определенный ток в обмотке реле 2.КS4. Значение тока срабатывания этого реле можно изменять углы блокировки защиты, т. е. углы сдвига фаз между ВЧ импульсами обоих передатчиков, при которых защита блокируется.
.
Рис.8.8.3. Фазная характеристика. Где: β-угол блокировки, составляет 40-50°
Если паузы между импульсами, в приемнике, выраженные в градусах превышают угол блокировки, то защита срабатывает (рис. 8.8.3.)
Для исключения ложного действия защиты при удаленных внешних КЗ, когда пусковые органы работают на пределе чувствительности и возможен пуск передатчика с одного конца, предусматриваются грубые органы, которые управляют цепью отключения (пусковые органы защиты).
Для надежного блокирования защиты при внешних КЗ передатчик пускается до начала сравнения фаз токов, а останавливается после отключения КЗ. При отключении выключателя, передатчик останавливается мгновенно.
Защита может отказать при несимметричных КЗ, если сумма токов прямой и обратной последовательности окажется меньше 2 А вторичных (для исполнения 5 А), в этом случае будет выдаваться не манипулированный сигнал. Аналогично, для правильной работы защиты при трехфазных КЗ ток прямой последовательности должен быть больше 2 А. Указанное возможно на длинных линиях, питающихся от маломощного источника.[63].
8.8.6. Назовите особенности эксплуатации ДФЗ-201,
К особенностям эксплуатации ДФЗ-201 можно отнести следующее:
требуется постоянный или периодический контроль каналов ВЧ связи (непрерывный – с помощью специальных устройств или периодически – оперативным персоналом). При приеме смены дежурный персонал должен проверить исправное состояние ВЧ поста по показаниям приборов. Один раз в сутки, в условленное время, независимо от того, выведена ДФЗ или нет, дежурный персонал должен производить обмен сигналами для проверки исправности ВЧ канала и приемопередатчика. Обмен должен производиться при токах нагрузки не менее указанных в журнале по объекту;
Защита с обеих сторон должна вводиться и выводиться одновременно, кроме случаев, когда защита выводится кратковременно;
Защита немедленно выводится из действия в следующих случаях (с немедленным сообщением диспетчеру):
• при выпадении блинкера «Накал», если он не поднимается; (при выпадении блинкера «Пуск защиты», если его не удается поднять и причина длительного пуска неизвестна, защиту следует оставить в работе, так как возможной причиной длительного пуска может быть неполнофазный режим в сети);
• при исчезновении оперативного тока на защите или ВЧ посту, Обратный ввод защиты может быть произведен не ранее, чем через 5 минут после восстановления питания ВЧ поста, это требуется для прогрева ламп; последнее не требуется для новых типов постов;
• при резком отклонении величин тока приема от допустимых значений (при наличии достаточного тока нагрузки);
• при неисправности ВЧ канала. Признаки: уменьшение тока приема при запуске передатчика с одной стороны ниже определенной величины ( 5 мА); снижение тока покоя при нормальном напряжении оперативного тока ниже (16 мА); отсутствие снижения тока покоя при обмене ВЧ сигналами; наличие тока приема (более 0,5 мА) при запуске передатчиков с обеих сторон.
• перед операциями с токовыми блоками ДФЗ; при выводе защиты в проверку;
• при необходимости заземлить конденсатор связи.
при неисправности цепей напряжения или выпадении блинкера «Вызов» защиту выводить из работы не требуется. Неисправность цепей напряжения контролируется блинкером «Напряжение», но он может не выпадать, если ток нагрузки по линии небольшой. Выпадение блинкера «Вызов» при отсутствии сигнала «Пуск защиты» говорит о том, что с вами хотят связаться с противоположного конца.
8.8.7. Какие меры возможно применить для исключения излишней работы ДФЗ-201 при внешних КЗ ?
В ряде энергосистем имели место случаи излишней работы ДФЗ – 201 в момент отключения внешних КЗ. При расследовании этих случаев было установлено, что излишняя работа защиты происходит из-за переходных процессов в органе манипуляции при разных напряжениях манипуляции в органах полукомплектов ДФЗ по концам линии.
При уровне токов КЗ на грани срабатывания – возврата реле пуска защиты при несимметричных КЗ 1-ПР2 (1-2ПР) размыкание нормально открытого контакта приводит к возникновению помехи, которая по цепи останова передатчика (клемма П8/4 АВЗК-80) вызывает кратковременные открытие транзистора Т8 (узел УПР-1). Вследствие этого происходят остановы передатчика, появление скважности ВЧ сигнала и возможное излишнее срабатывание ДФЗ.
Для исключения в дальнейшем излишнего срабатывания или отказа по указанным причинам предлагается для ВЛ с ДФЗ-201 независимо от наличия блокирующих комплектов выполнить следующее:
замедление срабатывания защиты на 50-60 мсек по рис 8.8.4;
в защитах с ВЧ аппаратурой АВЗК-80, отключить внешний монтаж с клемм приемопередатчика П8/4, П7/5; в узле УПР1 запаять перемычку 6-7;
на ВЛ-110-220 кВ с защитами типа ДФЗ-201, с использованием ВЧ аппаратуры УПЗ-70, АВЗК-80 или ПВЗУ безынерционный пуск ВЧ передатчиков не использовать. .
Рис. 8.8.4. Схема изменения в принципиальной схеме панели защит ДФЗ-201.
Примечания:
вновь монтируемые цепи показаны утолщенными линиями;
реле РП – установить дополнительно, тип РП-23, Uном = 220 В;
обозначения показаны согласно технического описания ОБК.469.521 на панели типа ДФЗ-201, издание 07, (издание 05);
согласно техническому описанию ОБК.469.521 издание 05, колки 10 и 12 второго комплекта заняты, В таких панелях для монтажа контакт дополнительно установленного реле необходимо, освободить колок 27 второго комплекта. Для этого снять перемычку 27-29 и провод с адреса 2-R35:1 с колка 27 переключить на колок 29. Освобожденный колок 27 использовать для монтажа вновь монтируемых цепей.
8.8.8. Каким должен быть ток нагрузки на ЛЭП, обеспечивающий проверку исправности защиты ДФЗ?
При проверке ДФЗ необходимо по показанию щитового амперметра определить достаточность тока нагрузки для надежной манипуляции передатчика . Этот ток составляет примерно 10-20% номинального тока измерительных трансформаторов тока, к которым подключена защита. [63].
8.8.9. Для чего панель ДФЗ-201 комплектуется промежуточными трансформаторами тока?
Панель защиты типа ДФЗ-201 в части наличия промежуточных трансформаторов тока в цепях переменного тока выпускаются в двух модификациях:
- с промежуточными ТТ, имеющими коэффициент трансформации 1/5. Они используются, когда панель приключается к ТТ со вторичным током 1 А;
- с промежуточными ТТ, имеющими коэффициент трансформации 4-2,2/5 (регулировка коэффициента трансформации ступенчатая). Они используются, когда по концам защищаемой линии или линии и обходном выключателе установлены ТТ (со вторичным номинальным током 5 А), имеющие разные коэффициенты трансформации. В этом случае использование промежуточных ТТ может дать возможность выполнить на полукомплектах, включаемых на ТТ с разными коэффициентами трансформации, одинаковые уставки при равных первичных токах срабатывания.
Для возможности включения указанных промежуточных ТТ в цепях тока защиты на ряде зажимов панели предусмотрены специальные зажимы.[73]
8.9. Как выполнить ускорение защит от замыканий на землю на параллельных линиях ?
Ускорение токовой защиты нулевой последовательности параллельных ВЛ можно выполнить с проверкой направления мощности в параллельной линии или линиях. В ряде энергосистем применяется другое название – «поперечная защита».
Защита выполняется индивидуальной для каждой линии, в ней используется реле направления мощности и токовые органы 3-х ступеней (реже 2-х) всех параллельных линий. Время срабатывания защиты составляет 0-0,4 с.
Принцип действия защиты основан на сравнении направлений протекания мощности на параллельных линиях при КЗ на одной из них (рис.8.8.5.)
Рис.8.8.5.
При КЗ на Л-2 сработает поперечная защита Л-2 на ПС А по факту протекания мощности по Л-2 от шин в линию, а по Л-1 от линии к шинам. После отключения Л-2 на ПС А, не обязательно от поперечной защиты, создадутся условия для срабатывания поперечной защиты Л-2 на ПС Б и, Л-2 быстро окажется отключенной с двух сторон.
Защиты необходимо выводить с помощью соответствующих накладок в следующих случаях:
при отключении СВ на ПС А должны выводиться защиты Л-1 и Л-2 на ПС А и ПС Б, при этом, как правило, на ПС А защиты выводятся автоматически. В противном случае при КЗ показанном на рис.8.8.6. произойдет отключение Л-2 на ПС А и Л-1 на ПС Б;
Рис.8.8.6.
при выводе защиты нулевой последовательности (например, для проверки) на одной из линий, должны выводиться поперечные защиты на обеих линиях с той стороны, где выведена защита нулевой последовательности;
при неисправности цепей напряжения разомкнутого треугольника должны быть выведены защиты на той ПС, где возникла неисправность;
при отключении одной из линий требуется выводить защиту на параллельной линии;
для обеспечения правильной работы защиты необходимо, чтобы во время параллельной работы защищаемых линий на отпаечных ПС не было трансформаторов с заземленными нейтралями;
Если линия работает в тупиковом режиме, на питающем конце защиту выводить не требуется.[30]