7 Лекция. Высокочастотные защиты линий

          Содержание лекции: общие сведения о высокочастотных защитах и их принципе действия.

          Цель лекции: изучить принцип действия дифференциально-фазной высокочастотной защиты.

       

          Высокочастотные (ВЧ) РЗ являются быстродействующими и предназначаются для ЛЭП ПО, 220 кВ и линий СВН. Они при­меняются для быстрого отключения линии при. КЗ в любой ее точке с целью обеспечения устойчивости параллельной работы электрических станций и энергосистем в целом, а также в связи с ростом требований со стороны потребителей для со­хранения устойчивости технологического процесса.

         Высокочастотные РЗ (ВЧЗ) состоят из двух комплектов, рас­положенных по концам защищаемой ЛЭП. Особенность ВЧЗ заключается в том, что для их селективного действия необхо­дима связь между комплектами защиты, осуществляемая по­средством токов ВЧ, которые передаются по проводам защи­щаемой ЛЭП. По принципу своего действия ВЧЗ не реагируют на КЗ вне защищаемой ЛЭП и поэтому, так же как дифферен­циальные РЗ, не имеют выдержки времени.

         Применяются три вида ВЧЗ: направленные РЗ с ВЧ-блокировкой, основанные на сравнении направления знаков мощности по концам защи­щаемой ЛЭП; дифференциально-фазные ВЧЗ, основан­ные на сравнении фаз токов КЗ по концам ЛЭП; комби­нированные направленные и дифференциально-фазные ВЧЗ, сочетающие оба упомянутые выше принципа. В связи с указанными особенностями перечисленные РЗ состоят из двух частей - релейной и высокочастотной.

7.1 Принцип действия дифференциально- фазной высокочастотной

      В связи с указанными особенностями перечисленные РЗ состоят из двух частей - релейной и высокочастотной.

         Принцип действия. Дифференциально-фазная ВЧЗ (ДФЗ) основана на сравнении фаз тока по концам защищаемой ЛЭП. Считая положительными токи, направленные от шин в ЛЭП, находим, что при внешнем КЗ в К1 (рисунок7.1, а) токи I_т и I_n по концам защищаемой ЛЭП имеют различные знаки и, следова­тельно, их можно считать сдвинутыми по фазе на 180°. В слу­чае же КЗ на защищаемой ЛЭП (рисунок 7.1,б) токи на ее концах имеют одинаковые знаки и их можно принять совпадающими по фазе, если пренебречь сдвигом векторов ЭДС Е_т и Е_п по концам электропередачи и различием углов полных сопротив­лений Z_m и Z_n .

        Таким образом, сравнивая фазы токов по концам ЛЭП, мож­но установить местоположение КЗ. В обычных схемах диффе­ренциальных РЗ сравнение фаз токов осуществляется путем непосредственного сравнения токов, проходящих в начале и конце ЛЭП. В ВЧЗ (ДФЗ) сравнение фаз осуществляется кос­венным путем посредством ВЧ-сигналов. Упрощенная схема, иллюстрирующая работу ДФЗ, и диаграмма, поясняющая прин­цип ее действия, приведены на рисунке 7.2 и 7.3. Защита состоит из приемопередатчика (см. рисунок 7.2)  вклю­чающего в себя генератор ГВЧ, приемник ПВЧ, реле отключе­ния РО, питающегося током приемника, и двух пусковых ре­ле ПО1 и ПО2, одно из которых пускает ГВЧ, а второе контро­лирует цепь отключения ДФЗ.

Рисунок 7.3- Диаграммы токов в дифференциально-фазной ВЧЗ

 

         Особенность ДФЗ заключается в том, что ВЧ-генератор управляется (манипулируется) непосредственно токами промышленной частоты при помощи специального трансформатора Т. Генератор включен так, что при положи­тельной полуволне промышленного тока он работает, посы­лая в ЛЭП сигнал ВЧ, а при отрицательной запирается, и сиг нал ВЧ прекращается. В то же время приемник выполнен та­ким образом, что при наличии сигналов ВЧ, поступающих в его входной контур, выходной ток, питающий реле 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. При внешнем КЗ (рисунок 7.3, а) с учетом того, что фазы первич­ных токов по концам ЛЭП противоположны, генератор, на кон­це т работает в течение первого полупериода промышленного тока, а на конце n-в течение следующего полупериода. Ток ВЧ протекает по ЛЭП непрерывно и питает приемники на обеих сторонах ЛЭП. В результате этого выходной ток в цепи прием­ника и реле РО отсутствует, и реле (ДФЗ) не работает. При КЗ в зоне (рисунок 7.3,б) передатчики на обоих концах ЛЭП работают одновременно, поскольку фазы токов по концам ЛЭП совпадают. Высокочастотные сигналы, поступающие при этом в приемники, будут иметь прерывистый характер с интервалами времени, равными полупериоду промышленно­го тока. В этом случае приемник работает в промежутки вре­мени, когда ток ВЧ отсутствует, и заперт (не работает) во вре­мя его прохождения. В выходной цепи приемника появляет­ся прерывистый ток, который сглаживается специальным устройством и подается в реле РО. Последнее срабатывает и от­ключает ЛЭП.      

        Таким образом, сдвиг фаз между токами, про­ходящими по обоим концам ЛЭП, определяется по характеру ВЧ-сигналов (сплошные или прерывистые), на которые с по­мощью приемника реагирует реле РО. По принципу своего действия ДФЗ не реагирует на нагрузку и качания, так как в этих режимах токи на обоих концах ЛЭП имеют разные знаки.