Дифференциально-фазная защита.
ДФЗ основана на сравнении фаз токов по концам ЛЭП, считая положительным направлением тока от шин в линию. Следовательно при внешних К.З. в точке К1 токи I1 и I2 по концам линии имеют различные знаки (сдвинуты относительно друг друга на 180О).
В случае К.З. на линии токи имеют одинаковые знаки и их принимают совпадающими по фазе, если пренебречь сдвигом углов ЭДС Е1 и Е2 и различием Z1 и Z2. Таким образом сравнивая фазы токов по концам линии можно установить место К.З. Сравнение фаз происходит косвенным путем посредством сравнения токов высокой частоты.
Защита состоит:
приемопередатчик (ГВЧ, ПВЧ);
реле отключения РО;
два пусковых органа П1 и П2 (П1 пускает ГВЧ, П2 контролирует цепь отключения);
орган манипуляции (Тм).
Ток высокой частоты проходит по каналу, образованному линией и землей. Выход токов высокой частоты за пределы линии ограничиваются заградителями. Подключение ВЧ постов осуществляется через конденсатор связи С. ГВЧ управляется непосредственно током промышленной частоты при помощи Тм.
При положительной полуволне Тм работает, ГВЧ посылая в линию ток высокой частоты, приемник запирается. ПВЧ выполнен так, что при наличии тока высокой частоты, поступающий в его входной контур, выходной ток, питающий РО равен нулю, а при отсутствии ВЧ сигнала появляется выходной ток. Таким образом ГВЧ работает в течении положительных полупериодов, а ПВЧ – при отсутствии ВЧ сигналов.
При внешних К.З. ток высокой частоты протекает по линии непрерывно и питает приемники на обеих сторонах линии. В результате выходной ток в цепи РО отсутствует.
При К.З. в зоне ГВЧ работают одновременно. ВЧ ток имеет прерывистый характер с t=0,01с(Т/2). В выходной цепи приемника протекает прерывистый ток, который сглаживается специальным устройством и подается в реле РО.
Сдвиг фаз между токами, проходящими по обоим концам линии, определяется по характеру ВЧ сигналов, на которые при помощи приемников реагируют реле РО.
ДФЗ не реагирует на нагрузку и качания, так как в этих режимах токи на обеих концах имеют разные знаки.
Основные органы ДФЗ:
пусковой орган П1 и П2, пускающий ГВЧ и разрешающий действовать защите при к.з;
орган манипуляции, управляющего (Тм) ГВЧ в зависимости от знака сравниваемых токов;
органа сравнения фаз токов, действующего на отключение при совпадении фаз токов, проходящих по концам линии.
Особенности ДФЗ:
Одновременный пуск ВЧ передатчиков на обеих концах защищаемой линии при внешних К.З. При удаленных внешних К.З. когда пусковое реле, пускающие ВЧ передатчик работает на пределе своей чувствительности возможна работа пускового органа только с одной стороны линии. Защита может подействовать ложно. Для исключения этого пусковой орган состоит из двух комплектов: чувствительного (ГВЧ) и грубого (в 1,5-2раза), управляющего цепью отключения.
Нарушение непрерывности ВЧ сигнала при и внешних К.З. и качаниях может возникнуть вследствие неодновременного действия реле, пускающего передатчиками. Поэтому пуск ГВЧ должен осуществляться несколько раньше, чем срабатывает РО, а останов их – позже возврата пусковых реле, управляющих цепью отключения.
Выполнение ДФЗ, сравнивающих токи в каждой фазе, - сложно и дорого. Вместо токов фаз сравнивают их симметричные составляющие, получаемые от фильтров преобразующих 3-х фазную систему в однофазную. Это выполняют комбинированные фильтры, на выходе которых
Подобные фильтры работают при всех видах К.З.
Искажение фаз сравниваемых токов из-за погрешности ТТ фазы. При этом фазы вторичных токов искажаются, возникает сдвиг фаз между токами на обеих концах линии. При больших искажениях возможны неправильные действия. Для исключения этого выбирают параметры так, чтобы ДФЗ блокировалась в условиях внешнего К.З. (ψ=180-β) и работает при К.З. в зоне при Ψ>0. Предельное значение угла β – это угол блокировки. При К.З. в зоне возможно расхождение фаз токов вследствие различия фаз между ЭДС Е1 и Е2.
Дифференциальные реле серии РНТ-560 (РНТ-565, РНТ-566, РНТ-567) предназначены для использования в схемах дифференциальных токовых защит двух и трёхобмоточных трансформаторов, автотрансформаторов, сборных шин. Реле типа РНТ-565 предназначено для дифференциальной защиты одной фазы силовых трансформаторов. Реле состоит из исполнительного органа (реле тока РТ-40) и быстронасыщающегося трансформатора .На трёхстержневом магнитопроводе быстронасыщающегося трансформатора расположены обмотки: рабочая (вторичная), уравнительные (две шт.), короткозамкнутые (две шт.) и дифференциальная.
На среднем стержне магнитопровода расположены уравнительные, дифференциальные обмотки и первая секция короткозамкнутой обмотки; на правом стержне – вторая секция короткозамкнутой обмотки, а на левом – рабочая (вторичная).
Уравнительная и вторичная имеют отводы для регулирования числа витков. Изменение числа витков (тока срабатывания) можно производить при помощи регулировочных винтов, устанавливаемых в гнёзда, а также (в небольших пределах) с помощью сопротивления Rш, включённому параллельно обмотке исполнительного реле (РТ-40).
Числа, нанесённые у гнёзд, соответствуют числу витков. Отстройка от переходных режимов, а следовательно от апериодической составляющей тока, осуществляется короткозамкнутыми обмотками и регулированием сопротивления Rк в их цепи.
Реле имеет один замыкающий контакт. Ток срабатывания реле должен быть в пределах 0,16ч0,17 А при напряжении на обмотке 3,5ч3,6 В. Схема реле позволяет производить ступенчатую регулировку токов срабатывания в пределах 1,45 Ач12,5 А.
Реле РНТ-565 применяется в дифференциальных токовых отсечках для защиты трансформаторов. По обе стороны защищаемого трансформатора устанавливаются трансформаторы тока. При номинальном режиме сумма токов в уравнительных и дифференциальной обмотках регулируется и должно быть равно нулю (реле не срабатывает).
Быстронасыщающийся трансформатор служит для предотвращения срабатывания защиты от бросков намагничивающего тока при включении силового трансформатора, а также от увеличенных токов небаланса при переходных режимах со значительной апериодической составляющей (регулируется Rк).
При этом ток намагничивания защищаемого трансформатора практически не трансформируется, и выходное реле не срабатывает. Таким образом, наличие апериодической составляющей «тормозит» реле. При коротком замыкании баланс токов нарушается, создаётся электродвижущая сила (ЭДС) и выходное реле срабатывает.
Испытание реле ДЗТ-11
Основные понятия.
Реле серии ДЗТ с магнитным торможением применяются для дифференциальных защит силовых трансформаторов (автотрансформаторов), генераторов, крупных электродвигателей в тех случаях, когда применение реле серии РНТ недостаточно обеспечивает выполнение функций защиты.
Принцип действия реле серии ДЗТ аналогичен реле серии РНТ. Особенностью первых является наличие тормозных обмоток, которые включаются на токи отдельных групп трансформаторов тока дифференциальной защиты и обуславливают зависимость тока срабатывания защиты от тока в её плечах, то есть торможения, благодаря чему обеспечиваются лучшие характеристики реле.
Реле серии ДЗТ состоит из двух основных элементов: исполнительного органа (реле тока РТ-40) и промежуточного быстро-насыщающегося трансформатора тока (БНТ). Магнитопровод БНТ выполнен трёхстержневым. На среднем стержне расположены дифференциальная и уравнительная обмотки, а на крайних – вторичные и тормозные. Вторичная обмотка шунтируется сопротивлением Rк. К вторичной обмотке подсоединено исполнительное реле (РТ-40). Рабочие и тормозные обмотки имеют ответвления для регулирования токов срабатывания и степени торможения. Переключения числа витков осуществляется при помощи регулировочных витков (аналогично реле РНТ-565).
Принцип действия реле ДЗТ-11 аналогичен реле РНТ-565, за исключением наличия тормозной обмотки, в которой тормозной ток, создавая тормозной поток, «ухудшает» условия трансформации и тем самым увеличивает ток срабатывания («тормозит» срабатывание реле).