7.7. Високочастотні захисти ліній

7.7.1. Загальна характеристика високочастотних захистів ліній

До високочастотних захистів ліній належать захисти, які за своїм принципом роботи використовують сигнали високої частоти.

Для організації високочастотного захисту лінії застосовують два півкомплекти захисту, які розміщені на протилежних кінцях лінії. До складу півкомплектів, крім релейної частини, входять і високочастотні комплекти – високочастотний (ВЧ) приймач та ВЧ передавач. ВЧ передавачі запускаються і починають генерувати ВЧ сигнали в лінію під час к.з. у мережі. ВЧ приймачі двох півкомплектів приймають ВЧ сигнали як від свого ВЧ приймача, так і від приймача іншого півкомплекту. На основі характеру ВЧ сигналів залежно від принципу роботи захисту, в його логічній частині відпрацьовується ситуація про наявність к.з. в зоні захисту чи поза межами лінії, яка захищається. У першому випадку релейною частиною захисту формується сигнал на вимкнення вимикачів, у другому випадку робота двох півкомплектів захисту на вимкнення блокується.

Лінії електропередачі залежно від класу напруг мають низку особливостей, які необхідно враховувати, коли застосовуються високочастотні захисти. З цього погляду ЛЕП діляться на дві групи: ЛЕП напругою 110–330 кВ; ЛЕП напругою 500–750 кВ. Проте, окремі ЛЕП напругою 330 кВ, в залежності від функцій, які вони виконують в енергосистемі, можна зарахувати до другої групи.

Для ЛЕП 110–330 кВ немає необхідності враховувати ємнісні струми. На них, як правило, не застосовуються пристрої однофазного автоматичного повторного ввімкнення (ОАПВ); ЛЕП 110–330 кВ досить часто виконуються багатокінцевими (з відгалуженнями).

Для ЛЕП 500–750 кВ характерним є високий рівень ємнісних струмів. На них застосовуються пристрої ОАПВ; як правило, відсутні відгалуження.

Залежно від особливостей ЛЕП різного класу напруг диференційні високочастотні захисти повинні задовольняти наступні вимоги.

Для ЛЕП напругою 110–220 кВ:

– час спрацювання захистів повинен становити не більше двох періодів промислової частоти;

– повинна враховуватись наявність відгалужень на ЛЕП;

– захисти повинні відлаштовуватись від к.з. за трансформаторами, встановленими на відгалуженнях, а також від стрибків струмів намагнічення під час увімкнення трансформаторів.

Захисти ЛЕП 500–750 кВ повинні враховувати такі особливості:

– мати час спрацювання до одного періоду промислової частоти;

– враховувати роботу пристроїв ОАПВ.

Тому в промисловості виготовляють пристрої високочастотних диференційних захистів для ЛЕП – 110–330 кВ і для ЛЕП – 500–750 кВ.

Залежно від принципу роботи, високочастотні захисти ліній можна розділити на два види:

– спрямовані захисти з високочастотним блокуванням;

– диференційно-фазові високочастотні захисти.

Детально розглянемо принцип роботи та особливості кожного з цих видів високочастотного захисту.

7.7.2. Організація високочастотного каналу захисту

Канал, за допомогою якого здійснюється передача ВЧ сигналів, називається високочастотним каналом. Особливістю організації високочастотного каналу є передача ВЧ сигналів по провідниках тієї самої лінії, для якої здійснюється захист. На рис. 7.58 показана принципова схема високочастотного каналу.

В енергетиці для організації високочастотного каналу використовується схема фаза – земля, тому що для цього потрібна мінімальна кількість апаратури, хоча в передачі високочастотних сигналів беруть участь провідники всіх трьох фаз.

Схема високочастотного каналу складається з двох півкомплектів, розміщених на кінцях ЛЕП. Кожний півкомплект складається з наступних елементів:

– загороджувач 1, який обмежує проходження високочастотних сигналів за межі лінії. Він представляє собою смуговий фільтр, який має в напрямку шин значний опір для струмів високої частоти і малий опір для струмів промислової частоти;

Рис. 7.58. Принципова схема високочастотного каналу

– конденсатор зв'язку 2 та фільтр приєднань 4 утворюють смуговий фільтр, який пропускає лише струми високої частоти і не пропускає струми промислової частоти. Крім того, він забезпечує узгодження вхідних опорів лінії та ВЧ кабеля 5;

– високочастотний кабель 5 призначений для приєднання фільтра до блока приймача-передавача;

– блок приймач-передавач 6 призначений для прийому високочастотного сигналу та генерування його за певним законом. Управління процесом генерування ВЧ сигналів здійснюється в релейній частині 7;

–  релейна частина 7 призначена для обробки ВЧ сигналів від приймача, керує передавачем та у випадку виконання певних умов передає сигнал на вимкнення вимикача лінії;

– захисні пристрої 3 призначені для захисту низьковольтного обладнання від попадання на нього високої напруги.

Передача високочастотного сигналу здійснюється на частотах 40–500 кГц. На пересилання високочастотного сигналу суттєвий вплив мають атмосферні умови. Наявність паморозі, обледеніння на провідниках ЛЕП спричиняє суттєве затухання високочастотного сигналу. Крім цього, на якість пересилання впливають і перехідні процеси, які виникають у високовольтній мережі. Це відбувається в настуних випадках: коронуванні провідників, виникннні дугових замикань, перемиканнях в силових колах, атмосферних розрядах, а також можливий вплив сусідніх високочастотних каналів та радіоканалів. Відлагодження від завад, які виникають у високовольтній мережі, здійснюється за рахунок вибору відповідного рівня високочастотних сигналів. Відлагодження від впливу сусідніх високочастотних сигналів та радіосигналів здійснюється за рахунок вибору певного спектра частот високочастотного сигналу.

Основним недоліком високочастотного каналу є його пошкодження під час обривів на лінії, яка захищається, та під час виникнення трифазного к.з.