книги из ГПНТБ / Сапир Е.Д. Лекция по курсу Релейная защита электрических систем. Высокочастотные защиты линий электропередачи

холостого хода). Соотношения между численными значениями

сопротивлений фильтра принимаются следующими:

Л. = ^; X, = R,; Я,-

Из фиг. 8а следует, что в первом случае при принятых со­ отношениях между сопротивлениями Х2, и R2 напряже­

ние на выходе фильтра равно нулю, так как точки т и п на потенциальной диаграмме совпадают.

Во втором случае, т. е. при подведении к фильтру симмет­

ричной системы обратной последовательности напряжение Отп на выходе фильтра определяется как основание тп рав­ нобедренного треугольника Uzb тп (U2b m=*U2B п) с углом при

вершине, равным 120°. В соответствии с фиг. 86 напряжение Отн при этом равно:

^=1,5/Г UlAe^\

При подведении к первичным зажимам фильтра напряжения, содержащего слагающие как положительной, так и отрица­ тельной последовательностей, напряжение на выходных зажи­ мах может’’ быть получено методом наложения двух рассмот­ ренных режимов и оказывается равным напряжению Umn,

получающемуся при подведении к фильтру только напряже­

ния обратной последовательности, так как для первого слу­ чая напряжение Umn=Q.

Схема трансформаторного фильтра тока обратной после­ довательности, применяемого в дифференциально-фазной за­ щите типа ДФЗ-2, приведена на фиг. 9. Фильтр состоит из трансформатора Т с воздушным зазором в его сердечнике и

взаимоиндукции Хм между каждой из первичных обмоток трансформатора Т и его вторичной обмоткой, определяемое

20

отношением э.д.с. вторичной обмотки к току в первичной, чис­

Фиг. 9. Схема трансформаторного фильтра тока обратной последова­ тельности и векторные диаграммы э.д.с. на его выходе от токов прямой последовательности (а), от токов обратной последовательности (б) и от токов нулевой последовательности (в).

мотке на сопротивление Хм, а по фазе эта э.д.с. будет сдви­ нута на 90° относительно тока в 1первичной обмотке.

Э.д.с. и ^отл на выходных зажимах фильтра соответственно от токов прямой, обратной и нулевой после­ довательностей на основании сказанного выше и учитывая, что /2——1 могут быть определены из следующих выражений:

=/■4»+^ {Я+Дл/37^ =0,

21

Eimn— liA-^R—(Лв + ^с) у/?+(Лс-/»в)/^- =

ъа 4/?+/2д|/?-/уз w 4—2/ja/? •

0 О r у 0

£отя = Ця-2/.у ЧЧ4-/о)/ ^ = 0-

Из изложенного следует, что только симметричныесостав-

ляющие токов обратной последовательности вызывают появ­

ление э.д.с. на выходных зажимах фильтра. Векторные диа­

граммы фиг. 9 иллюстрируют полученные выражения для

э.д.с. Ё1тп> Ё,тя и Ёйтп.

В дифференциально-фазной защите типа ДФЗ-2 рассмот­ ренный трансформаторный фильтр тока обратной последова­

тельности используется как основной элемент пускового ор­

гана. В этой же защите для манипуляции высокочастотным

С такого фильтра можно, следовательно, снимать напряже­ ние при всех видах несимметричных и симметричных повреж­ дениях, что обеспечивает манипуляцию высокочастотным пе­ редатчиком и действие защиты при всех видах коротких за­

мыканий.

симметричных коротких замыканиях она пускается от одно­ го реле, реагирующего на напряжение обратной последова­ тельности. В связи с этим защита не реагирует на качания,

возникшие в симметричной трехфазной сетц.

22

Второй особенностью является применение дистанционно­

поляризованное реле, включенное в анодной цепи выходной лампы приемника, срабатывает на другом конце линии и пус­ кает 'передатчик. Благодаря этому устраняется рассмотрен­ ная в § 4 необходимость дублирования пусковых органов для раздельного пуска высокочастотной и релейной частей за­ щиты.

Упрощенная схема защиты типа ПЗ-164 приведена на фиг. 10. Пуск защиты при всех видах коротких замыканий осуществляется от реле напряжения /ЭН2, включенного через фильтр напряжения обратной последовательности (72. При

несимметричных повреждениях реле 1ЭН2 срабатывает на все время длительности короткого замыкания, а при симметрич­ ных повреждениях — только кратковременно вследствие неодновременности замыкания фаз или благодаря переходным процессам, возникающим в самом фильтре напряжения об­ ратной последовательности U2.

При срабатывании реле 1ЭН2 цепь тока, питающего об­ мотку реле ЗКР1 прерывается и при возврате якоря последне­ го осуществляется пуск защиты. Реле ЗКР1 одновременно размыкает цепь своей обмотки и не может вновь сработать

до тех пор пока в его обмотку не будет подан ток через кон­

такты реле 5КР2. Якорь реле 5КР2 отпадает после действия

реле ЗКР1 с выдержкой времени порядка 0,3 сек, достаточ­

ной для действия защиты. Благодаря такой схеме включения реле ЗКР1 оно отзывается на любое, даже кратковременное действие реле 1ЭН2, фиксируя, таким образом, появление на­ пряжения обратной последовательности в начальный момент симметричного короткого замыкания.

Реле мощности 2ИМ фиг. 10 включается на фильтры тока

и напряжения обратной последовательности, реагируя при всех несимметричных повреждениях на мощность обратной последовательности. Для действия защиты при симметричных коротких замыканиях обмотки реле при этом виде повреж­

дения переключаются на ток /д—/д и напряжение О^с- Переключение выполняется контактами реле 5КР1 (переклю­ чаемые цепи на схеме фиг. 10 не показаны), которое управ­ ляется от реле ЗКР1 и 1ЭН2.

При каждом пуске защиты реле ЗКР1 замыкает свои контакты в цепи реле 5КР1. При несимметричных коротких замыканиях, однако, реле 5КР1 не работает, так как цепь

23

4>иг. 10. Упрощенная принципиальная схема фильтровой направленной защиты с вы­

сокочастотной блокировкой. Примечание. Контакты реле показаны при включенной защите.

его обмотки разомкнута нормально закрытым контактом ре­ ле 1ЭН2.

При симметричных коротких замыканиях реле 1ЭН2, по­ действовав от первоначальной несимметрии, быстро возвра­ щается в исходное положение и замыкает своим контактом

цепь реле 5КР1, после чего последнее срабатывает и пере­ ключает обмотки реле мощности 2ИМ.

Пуск высокочастотного передатчика осуществляется от контактов реле ЗКР1 и ЗКР2 данного комплекта и от контак­ тов блокирующего реле ЗКРЗ, включенного в анодную цепь приемника и управляемого дистанционно от комплекта дру­ гого конца линии.

При пуске высокочастотного передатчика на одном конце линии приемник другого конца линии принимает высокочас­ тотный сигнал, что вызывает срабатывание реле ЗКРЗ и пуск своего высокочастотного передатчика. После этого реле ЗКРЗ получает питание также за счет работы своего высокочастот­ ного передатчика и поэтому само по себе не может возвра­ титься в исходное положение. Для остановки работы своего высокочастотного передатчика и возврата реле ЗКРЗ служит реле 5КРЗ. Его якорь отпадает при срабатывании реле ЗКРЗ

с замедлением порядка 0,5 сек, что больше времени, на ко­

торое вводится защита при коротких замыканиях и размыкает цепь пуска высокочастотного передатчика.

Ниже кратко рассматривается поведение защиты при внешних коротких замыканиях и при повреждениях в защи­

щаемой зоне. В первом случае при срабатывании реле 1ЭН2 й ЗКР1 на одном или обоих концах линии пускаются высоко­ частотные передатчики обоих комплектов защиты. При этом на обоих концах линии появляется ток в обмотках реле

ЗКРЗ, которые срабатывают и размыкают цепи отключения до того, как срабатывает реле ЗКР2. На питающем конце ли­ нии, где мощность короткого замыкания направлена от шин

в линию, сработает реле направления мощности 2ИМ и оста­ новит работу своего высокочастотного передатчика. Защита при этом, однако, не сработает, так как на другом конце линии, где мощность короткого замыкания направлена к ши­ нам, реле 2ИМ не замкнет своего контакта, высокочастотный

передатчик будет здесь продолжать работать и блокировать оба комплекта.

При коротком замыкании на защищаемой линии срабо­ тают оба реле 2ИМ и остановят работу обоих высокочастот­ ных передатчиков. При этом токи высокой частоты, а, следо-

25

йательно, и токи в приемниках обоих комплектов исчезнут и реле ЗКРЗ, возвращаясь в исходное положение, замкнут на обоих концах линии цепи отключения, подготовленные контак­ тами реле ЗКР1 и ЗКР2.

Блок-контакт выключателя БК в цепи пуска высокочастот­

ного передатчика предусмотрен для исключения его дистан­ ционного пункта другим передатчиком при включении линии под напряжение. Этим предотвращается возможность отказа в работе защиты при включении поврежденной линии за счет высокочастотного сигнала, который мог бы приходить с ра­ зомкнутого конца линии.

Применение дистанционного пуска высокочастотного пе­ редатчика и вывод защиты из работы через время порядка

0,3 сек после появления в сети составляющих обратной пос­ ледовательности наряду с упрощением схемы обусловливают и некоторые недостатки защиты типа ПЗ-164, связанные с

возможностью ее отказа в работе при повреждениях на за­

щищаемой линии. Последнее может, например, иметь место в случае, если короткое замыкание возникает во время гро­ зы вслед за работой разрядников, а также при наличии в се­ ти несимметричного режима при работе какой-либо линии

двумя фазами.

Защита может, кроме того, неправильно срабатывать в

сети, где применяется несинхронное АПВ, так как в этом слу­ чае качаниям в системе, обусловленным несинхронным вклю­ чением, всегда будет предшествовать кратковременная не-

симметрия, обусловленная разновременностью включения фаз

линии.

8. Дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-2

Дифференциально-фазная высокочастотная защита типа ДФЗ-2 реагирует на все виды коротких замыканий и широ­ ко применяется для защиты линий ПО—220 в, как малой, так

и большой протяженности.

Основные органы защиты пуска, манипуляции высокочас­ тотным передатчиком и сравнения фаз токов, рассмотренные в общем виде в 5, показаны на схеме цепей постоянного тока фиг. И и схеме цепей переменного тока фиг. 12. Реле и аппараты защиты имеют на указанных схемах заводское обозначение.

Пусковой орган реагирует на симметричные составляющие токов обратной и нулевой последовательностей, отсутствую-

26

Щие в нормальном симметричном режиме и благодаря этому он обладает высокой чувствительностью при коротких замы­ каниях. Основными реле пускового органа являются поляри­ зованное реле 1ПР1 и 1ПР2, а для действия защиты при сим­

метричных повреждениях дополнительно предусмотрены то­ ковые реле ЗЭТ и 4ЭТ, пуска­

тывания реле 1ПР1 и 1ПР2 производится изменением числа

витков первичных обмоток промежуточных насыщающихся

трансформаторов 1ТН2 и 1ТНй.

Токи срабатывания реле ЗЭТ и 4ЭТ должны превышать

максимальный ток нагрузки линии и для их действия при симметричных коротких замыканиях требуется поэтому доста­

точно большие величины токов.

27

Пуск высокочастотного передатчика осуществляется ОТ контактов реле 2КР1, обмотка которого при включенной за­ щите обтекается постоянным током. При срабатывании реле 1ПР1 или ЗЭТ одновременно с замыканием контактов реле

2КР1 в цепи пуска высокочастотного передатчика размы­

кается его контакт в цепи своей обмотки, чем исключается

Фиг. 12. Принципиальная схема цепей переменного тока диф­ ференциально-фазной защиты типа ДФЗ-2.

мгновенный возврат в исходное положение после возврата реле 1ПР1 или ЗЭТ. Благодаря этому обеспечивается пуск высокочастотного передатчика при кратковременном размы­ кании нормально закрытого контакта реле 1ПР1 вследствие появления несимметрии, предшествующей симметричному ко­ роткому замыканию.

Остановка работы высокочастотного передатчика проис­ ходит через 0,5-г-0,6 сек после возврата реле 1ПР1 и ЗЭТ и

повторного замыкания цепи обмотки реле 2КР1 контактом реле 2КР2. Время 0,5-н 0,6 сек определяется временем воз­ врата реле 2К.Р2 в исходное положение после размыкания цепи его обмотки.

Подготовка цепей отключения защиты от реле 1ПР2, 4ЭТ и 1ЭН осуществляется подключением при помощи реле 2КРЗ

обмотки реле 2ПР4 к схеме сравнения фаз токов и подачей плюса на контакты этого реле. При несимметричных повреж­ дениях указанные операции выполняются реле 1ПР2, а при

28