7.6.7. Пристрої блокування дистанційного захисту від хитань

Опір на затискачах вимірних органів дистанційного захисту під час виникнення хитань у системі може змінюватись аналогічно, як і під час виникнення к.з. на лінії. Тому дистанційний захист хитання може сприймати, як к.з. на лінії і хибно працювати. Для запобігання хибної роботи захисту під час виникнення такого режиму в дистанційному захисті застосовують спеціальні блокувальні пристрої, які виводять захист з роботи (блокують його роботу).

Ці пристрої чітко розпізнають режим к.з. та режим хитань. Під час виявлення к.з. пристрій блокувань вводить у роботу захист на певний час.

Застосовують блокувальні пристрої, які враховують такі особливості:

– поява несиметрії під час виникнення к.з.;

– різна швидкість зміни координат режиму (струму, напруги) під час к.з. та під час хитань.

Пристрої блокування, виконані за першим принципом набули застосування в старіших пристроях дистанційного захисту, які виконувались в основному на електромеханічних елементах. На сучасних пристроях дистанційного захисту, особливо виконаних на цифрових принципах, пристрої блокування від хитань виконуються за другим принципом.

Розглянемо детальніше кожен з цих принципів.

Пристрій блокування від хитань, заснований на виявленні несиметрії під час к.з. Як показав досвід експлуатації, практично чистого трифазного к.з. відразу не виникає. Спочатку, як правило, замикаються дві фази, потім три. Навіть коли вмикається живлення на лінію, з якої забули зняти ремонтну закоротку, вимикач відразу не комутує всі три фази. Тому навіть у таких режимах виникає короткочасна несиметрія. Ця несиметрія запам’ятовується спеціальним пристроєм, який дозволяє працювати захисту.

Пристрій блокування повинен вводити в роботу захист тільки на час , який є достатній для спрацювання захисту. З іншого боку, цей час повинен бути меншим від часу , за який можуть виникнути хитання після вимкнення зовнішнього к.з. своїм захистом. Тому повинна бути витримана така нерівність:

(7.84)

Після закінчення часу робота захисту забороняється. Ця заборона повинна зніматись тільки після зникнення несиметрії (деблокуватись).

Отже, пристрій блокування повинен виконувати такі функції:

– виявляти короткочасну несиметрію;

– дозволяти захисту працювати лише на певному відрізку часу, після цього блокувати його роботу (виводити з роботи);

– після повторного виникнення несиметрії знову вводити в роботу захист.

В експлуатації принцип блокування оснований на несиметрії під час к.з. набув застосування в таких пристроях: в блоці КРБ-125 та в блоці КРБ-126. У пристрої КРБ-125 несиметрія виявляється за допомогою фільтра напруги оберненої послідовності. У пристрої КРБ-126 несиметрія виявляється за допомогою фільтра струму оберненої послідовності. Пристрій блокування КРБ-125 набув застосування лише в малорозгалужених мережах з малопотужними джерелами живлення. Пристрій блокування КРБ-126 набув більшого застосування в достатньо розгалужених мережах з потужними джерелами живлення. В Україні останні мережі зустрічаються частіше.

Принцип роботи пристрою блокування типу КРБ-125 ілюструється на рис. 7.51.

Рис. 7.51. Принцип роботи пристрою блокування типу КРБ-125

Вимірним органом пристрою блокування є поляризоване реле КV, яке може спрацьовувати як у випадку виникненні напруги оберненої послідовності , так і після появи струму нульової послідовності . Введення каналу за струмом нульової послідовності підвищує чутливість пристрою під час виникнення к.з. на землю. Саме в несиметричному режимі залежно від виду несиметрії з’являються напруга оберненої послідовності і (або) струм нульової послідовності. До пристрою підводяться три фазні напруги від трансформатора напруги. Ці напруги подаються на R-C фільтр напруги оберненої послідовності (на схемі не показаний). Напруга оберненої послідовності з фільтра оберненої послідовності та струм нульової послідовності підводяться до поляризованого реле через проміжні трансформатори TAL та TAV та випростувачі VS1, VS2 відповідно. Під час виникнення несиметрії, навіть короткочасної, спрацьовує чутливе поляризоване реле KV і подає сигнал у логічну схему пристрою (на схемі не показана). Внаслідок спрацювання логічної схеми пристрою на його виході формується сигнал, який подається на логічні елементи дистанційного захисту & DX1, DX2, DX3 (рис. 7.45), тим самим дозволяючи працювати пристрою дистанційного захисту. Сигнал на виході пристрою КРБ-125 утримується протягом часу , достатньому для спрацювання захисту. Після чого сигнал знімається і робота дистанційного захисту знову блокується до часу, поки не виникне нова несиметрія.

Пристроями КРБ-125, КРБ-126 комплектуються панелі дистанційного захисту ЭПЗ-1636, ПЗ-2, ПЗ-5.

Пристрій блокування від хитань, заснований на виявленні різниці в швидкості зміни електричних величин. Блокування, засноване на виявленні несиметрії, має такі недоліки:

– є нечутливим до к.з. в кінці довгої лінії, яка живиться від малопотужного джерела;

– може бути нечутливим за рахунок загрублення блокування для ліній, які живлять тягові підстанції, де в нормальному режимі є значний рівень струмів оберненої послідовності.

Наприклад, для дистанційних захистів ліній класу напруг 330 кВ та вище чутливість третіх ступенів за струмом повинна забезпечуватись за струмом . Пристрої блокування КРБ-125, КРБ-126 не можуть забезпечити необхідної чутливості, оскільки небаланс на виході фільтрів напруги та струму оберненої послідовності, від якого необхідно підлагоджуватись, є суттєво вищим від струму спрацювання.

Тому в сучасних пристроях дистанційних захистів, таких як ШДЭ-2801, ШДЭ-2802, ПДЭ-2001, ДЗ-750, ДЗ-751, а також у деяких цифрових пристроях, знайшли застосування пристрої блокування, засновані на оцінці швидкості зміни електричних величин.

В режимах к.з. швидкість зміни струмів, напруг та відповідно їх складових (прямої, оберненої, нульової) значно вища, ніж в режимах хитань. Ця особливість і використовується під час виконання пристроїв блокувань.

Блок-схема такого пристрою блокування зображена на рис. 7.52.

Рис. 7.52. Блок-схема пристрою блокування, виконана на принципі виявлення швидкості зміни електричних величин

Пристрій складається з перетворювача струму (ПС), до якого підводяться фазні струми. Після перетворення на виході ПС формується напруга, яка пропорційна різниці струмів та . Таке перетворення відфільтровує струм нульової послідовності. Далі сигнали подаються на фільтри струму оберненої (ФСОП) та прямої (ФСПП) послідовностей. На вході цих блоків формуються напруги, пропорційні струмам прямої та оберненої послідовностей , відповідно, які подаються в канали та . У цих каналах відбувається виділення співвідношень приростів струмів прямої та оберненої послідовностей до часу відповідно, які подаються на входи чутливого (РО₁) та грубого (РО₂) органів. У випадку повільної зміни , яка є під час хитань у системі, реагуючі органи не спрацьовують, і на виходах DX1, DX2 сигнали відсутні. Під час виникнення к.з. відбувається стрибкоподібна зміна величин , що зумовлює спрацювання реагуючих органів і на виходах DX1, DX2 з’являються напруги та . Чутливість органів та регулюється шляхом зміни уставки . Поява напруг чи говорить про виникнення к.з. в енергосистемі і захист вводиться в роботу на певний час.

У випадку спрацювання чутливого органа (наявність напруги ) вводяться в роботу на час до 12 с повільнодіючі ступені дистанційного захисту. У випадку спрацювання грубого органа (наявність напруги ), що свідчить про наявність близького к.з., на час до 0,6 с вводяться в роботу швидкодіючі ступені захисту.

Якщо за цей час не пройшло вимкнення лінії, що свідчить про те, що к.з. не в зоні дії даного захисту, то пристрій блокування повертається у вихідний стан і блокує роботу захисту до виникнення наступної несиметрії. Якщо ж захист спрацював, то пристрій блокування відразу ж повертається у вихідний стан за фактом вимкнення вимикача і готовий до наступної роботи.

Цікавим на наш погляд є алгоритм виявлення хитань, який застосовується в сучасних цифрових пристроях, наприклад, в пристроях фірми SIEMENS. Основна його ідея полягає у визначенні швидкості переміщення годографа повного опору в комплексній площині та у порівнянні його з прийнятою уставкою. Для цього задається характеристика зони блокування , рис. 7.53. Оцінка наявності хитань починається тільки тоді, коли вектор повного опору попадає в зону блокування . Якщо вектор покинув зону блокування від хитань (крива 2), то ніяких дій не відбувається. У випадку, коли вектор повного опору пройшов зону блокування і увійшов у пускову зону захисту (криві 1,3), оцінюється швидкість його проходження відстані між зоною блокування та пусковою зоною захисту. У випадку, коли ця швидкість є меншою від заданої уставки , це свідчить, що в системі наявні хитання і робота захисту блокується. У випадку, коли ця швидкість є більшою від заданої уставки, це вказує на те, що в системі є к.з. і дозволяється робота захисту. Якщо вектор пройшов через всю область блокування від хитань, це значить, що частини системи, які з‘єднує дана лінія, почали працювати асинхронно (крива 4).

Рис. 7.53. Блокування від хитань у мікропроцесорному захисті