ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 9

при обычно используемых ПО последние иногда могут сработать с приемной стороны, например, от бросков тока двигателей потребителей, от тока несимметрии, и запустить свой передатчик, который будет посылать сплошные БС. Для предотвращения затягивания отключения КЗ в таких случаях приходится принимать специальные меры.

Некоторые особенности выполнения пусковых органов. Защита

выполняется для действия при всех видах КЗ в сетях с глухозаземленными нейтралями, в том числе и при К(3). Однако основные ПО защиты· включаются на составляющие токов обратной последовательности 12 или сумму абсолютных значений | 2| + ’| 0|. Для повышения их чувствительности иногда используются также компенсированные напряжения обратной последовательности; тогда органы включаются на| 2 − 2 2| + ′| 0|, где Z2к - сопротивление компенсации,

соответствующее части защищаемого участка. Действие при K(3) обеспечивается за счет хотя бы кратковременно появляющейся в начальный момент несимметрии; при этом кратковременное срабатывание указанных органов фиксируется при K(3) дополнительным ПО сопротивления, включаемым, как это принято в дистанционных защитах, на UмФ и соответствующее ему IмФ. В защите предусматриваются также дополнительные органы ОТ, включаемые на фазные токи IФ, отстраиваемые от Iраб max линии. Более чувствительный ОТ обеспечивает пуск ВЧ передатчика и поэтому позволяет облегчить выполнение фильтров I2 ПО,

поскольку не требуется ограничение их небалансов при внешних K(3) и качаниях с токами, превышающими Iраб max. Более грубьrй ОТ позволяет обеспечить срабатывание защиты при K(3) без предварительной несимметрии, когда фильтровый ПО может отказать.

Логическая часть.

301

Особенности логической части защиты определяются рассмотренными принципами ее действия и выполнения. Она осуществляет логические операции ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, ВРЕМЯ, ПАМЯТЬ (см. рис. 8.11). Пуск передатчика и подготовка цепей отключения от ПО происходит через логические элементы ИЛИ 1 и ИЛИ2. Посылка передатчиком ВЧ импульсов имеет место при наличии сигнала от ПО и напряжения от органов манипуляции через логический элемент И, который выполнен в собственно передатчике. Передатчик должен запускаться даже при кратковременном срабатывании основных ПО; это обеспечивается элементом временной памяти П1. Остановка передатчика с некоторой задержкой осуществляется элементом времени В1, запускаемым чувствительными элементами ПО I2 и IФ при их возврате, т. е. через элемент ИЛИ-НЕ. Работа защиты на отключение происходит при срабатывании более грубых элементов ПО и появлении сигнала на выходе органа сравнения фаз, что обеспечивается элементом И2. Подготовка цепей отключения указанными ПО осуществляется с помощью логического элемента ИЛИ2; при этом подготовка этих цепей от органа сопротивления возможна при хотя бы кратковременном срабатывании более

чувствительного элемента основного ПО I2 через элемент временной памяти П2, 302

что обеспечивается элементом И 1. Память П2 снимается элементом времени В2,

пускаемым органом сопротивления.

Учет поперечной емкостной проводимости защищаемой линии. При рассмотрении дифференциальных токовых защит выше предполагалось, что от влияния поперечной емкостной проводимости защита может отстраиваться соответствующим выбором ее параметров срабатывания. Однако для длинных линий сверх- и ультравысокого напряжения, имеющих значительные емкостные проводимости, такое решение вопроса оказывается неприемлемым. Емкостные проводимости обусловливают емкостные слагающие токов, наличие которых приводит к неравенству токов в полукомплектах защит в случаях внешних КЗ и рабочих режимов. Это неравенство может даже определять направление токов с двух сторон внутрь неповрежденной линии, как при внутреннем КЗ (в случае повреждения на одной из параллельных цепей или на обходной связи). В

результате при внешних КЗ возникает возможность излишнего срабатывания защиты при выполнении ее с требуемой чувствительностью. Для обеспечения правильного действия защиты при внешних КЗ применяется искусственное выравнивание вторичных сравниваемых токов в полукомплектах защиты компенсацией емкостного тока. Условие выравнивания токов записывается в виде I1+I1к=I11+I11к, где I1к и I11к -комплексы токов компенсации соответственно на сторонах с токами I1 и I11, определяемыми I1 +kI2. Учитывая, что для четырехполюсника, которым может быть заменена защищаемая линия, U1=АU11+ВI11 и I1=CU11+DI11; AD-BC=1, получаем следующую связь между токами компенсации: 1к − 11к = (1 − ) 1/ − ( − 1) 11/В . Приведенное соотношение может иметь множество реализаций. Конкретные решения принимаются с учетом сложности выполнения и того, что компенсация может снижать результирующую чувствительность защиты. Так, например, простое решение получается при питании компенсирующих устройств только от TV в

месте включения полукомплектов защиты. В этом случае токи компенсации определяются выражениями 1к = (1 − ) 1/ и 11к = ( − 1) 11/В. Однако

303

такое выполнение компенсации может быть не лучшим с точки зрения чувствительности защиты.

Общая оценка защиты. Как указывалось выше, дифференциально-

фазные защиты разных исполнений с общим названием ДФЗ зарекомендовали себя с хорошей стороны. Их недостатками по сравнению с направленными защитами с ВЧ блокировкой являются несколько меньшее быстродействие

(определяемое тем, что в момент начала сравнения фаз при внутреннем КЗ ВЧ импульсы с двух сторон могут оказываться временно блокирующими защиту),

более высокие требования к ВЧ каналу, меньшая приспособленность для защиты линий, имеющих ответвления. Необходимо также отметить, что при происходящем переходе на новую элементную базу (интегральную микроэлектронику) потребовалась бы существенная переработка защиты.

Поэтому было принято решение перейти на использование направленных защит.

Однако они не приспособлены для защиты линий в цикле ОАПВ. В связи с этим в направленных защитах для ответственных линий сверхвысоких напряжений предусматривается их перевод в дифференциально-фазные на время этого цикла.

АТАБЕКОВ, будет позднее интегрирован в первую часть билета 7-9. ФАЗОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ ТОКОВ ПРИ ПОВРЕЖдЕНИЯХ В

ЗАЩИЩАЕМОЙ ЗОНЕ Рассмотрение фазовых соотношений полных токов или их симметричных

составляющих по концам защищаемого участка в общем случае представляет трудоемкую работу ввиду большого многообразия схем и параметров электрических систем, режимов их работы и видов коротких замыканий. В том случае, когда защита проектируется применительно к конкретным условиям,

схема электрической системы, ее параметры и расчетные режимы являются заданными. В этом случае фазовые сдвиги токов в линии получаются, в

результате численных расчетов коротких замыканий. При теоретическом же рассмотрении данного вопроса приходится в основном· ориентироваться на некоторые типовые случаи работы электропередачи, параметры которой

304

задаются в общем виде Исследуются фазовые сдвиги токов по концам поврежденной линии при различных nолнофазных и неполнофазных. режимах работы электропередачи. В приводимом ниже анализе сопротивления прямой и обратной последовательностей электропередачи приняты. одинаковыми,

положительные направления токов приняты от шин в сторону линии.

1. Симметричное Короткое замыкание на линии электропередачи с двусторонним питанием

При симметричном трехфазном коротком замыкании на защищаемой линии токи по концам линии сдвинуты, по фазе на угол, близкий к фазовому сдвигу э. д. с. эквивалентных источников. Этот угол составляет ориентировочно

30-50°.

2. Несимметричное короткое замыкание на линии электропередачи с односторонним питанием

При несимметричном коротком замыка

н и и на линии, имеющем одностороннее питание, токи прямой

последовательности сдвинуты на 180°; токи обратной последовательности, так же как и токи нулевой последовательности,. совпадают по фазе.

3. Работа электропередачи с отключенной одной фазой В соответствии с фиг. 5-16 ток. одноименных последовательностей по·

концам линии электропередачи, работающей с одной отключенной фазой.

сдвинуты по фазе на 180°.

4. Однофазное короткое замыкание с разрывом фазы С точки зрения распределения токов. и их фазовых соотношений случай

разна землю (фиг. 7,17, а) аналогичен случаю однофазного короткого замыкания при неполнофазном режиме, например в цикле ОАПВ при неодновременном включении фазы с двух концов линии -электропередачи. Исследования показали,

что при указанном виде повреждения в зависимости от параметров системы могут иметь место неблагоприятные с точки зрения чувствительности

305

дифференциально-фазной высокочастотной защиты фазовые соотношения между токами одной и той же последовательности по обе стороны от места повреждения. При равенстве э. д. с. эквивалентных источников фазовый сдвиг между одноименными симметричными составляющими тока всецело зависит от соотношения сопротивлений прямой (Z11) и нулевой (Z01) последовательностей участка электропередачи с той стороны, где заземлена фаза. Распределение токов в схеме фиг. 7 -17, б не изменится, если промежуточные трансформаторы, через которые протекает ток i, заменить источниками тока i. При этом комплексная схема замещения для рассматриваемого случая, когда Е1 = Е11, примет вид,

изображенный на фиг. 7-18, а . Пользуясь методом наложения, можно найти распределение токов в этой схеме, поочередно включая источник тока i в схему

прямой, обратной: и нулевой последовательностей.

Формулы (7-1) и (7-2) наглядно показывают следующее:

а) при z1,>z01 токи прямой (и обратной) последовательности по концам поврежденного участка совпадают по фазе, а токи нулевой последовательности сдвинуты на 180°;

б) при z11<z01 токи нулевой последовательности совпадают по фазе, а

токи прямой (и обратной) последовательности сдвинуты на 180°. Для определения угла сдвига между токами по концам линии удобно пользоваться отношением комплексных токов, так как при делении их друг на друга фазы

306

токов вычитаются и, следовательно, аргумент (угол) комплексной дроби получается равным углу сдвига между токами. В табл. 7-1 приведены соотношения между одноименными симметричными составляющими токов по концам линии в случае. однофазных коротких замыканий фаз А, В и С, при условии, что фаза А разомкнута. Поскольку Е1 принято равным Е11, то ток i,

входящий в выражения симметричных составляющих при делении исключается.

Выражения для случаев замыканий фазы В или С получены на основе комплексных схем замещения (фиг. 7-18, б и в). Из табл. 7-1 видно, что в случае замыкания на землю фазы В или С условия для работы дифференциально-фазной высокочастотной защиты получаются более благоприятными, чем в случае замыкания фазы А (когда угол может достигать 180°). Для сравнения фаз токов,

получаемых на выходных зажимах комбинированных фильтров тока, можно аналогичным образом воспользоваться соотношениями комплексных величин,

определяемых типом фильтра.

5. Двухфазное короткое замыкание в цикле ОАПВ

При работе линии электропередачи с отключенной фазой А возможны двухфазные короткие замыкания фаз АВ, ВС или СА. На фиг. 7-19, б изображена

307

комплексная схема замещения для расчетного случая двухфазного короткого замыкания (ВС), представленного на фиг. 7-19, а. Распределение токов в схеме на фиг. 7-19, 6 не изменится, если промежуточные трансформаторы, через которые протекает ток I, заменить источниками тока I. При этом схема замещения в случае Е1 = Е11 примет вид, изображенный на фиг. 7-20, 6. На фиг.

7-20, а и в показаны схемъ1 замещения для случаев замыканий фаз АВ и СА.

Пользуясь методом наложения, находим симметричные составляюшие токов по концам линии электропередачи. Затем, деля друг на друга одноименные составляющие токов, получаем комплексные выражения, приведенные в табл. 7-

2, аргументы 1<0торых и определяют величину сдвига фаз токов по концам линии. Из табл. 7-2 видно, что дифференциально-фазная защита, основанная на сравнении фаз токов нулевой последовательности, в рассматриваемом случае отказывает в действии (токи сдвинуты на 180о)

Выражения для 2 , приведенные в табл. 7-2, позволяют исследовать

2

фазовые соотношения в случае защиты, сравнивающей фазу токов обратной последовательности.

308

309

Если Z111 мало по сравнению с Z1 и им можно пренебречь, то при замыкании фаз А В:

Следует заметить, что углы сдвига фаз токов прямой последовательности при замыканиях фаз АВ и СА соответственно равны углам сдвига токов обратной последовательности при замыканиях фаз СА и АВ. При расхождении э. д. с. Е1 и

Е11 по фазе абсолютная величина угла между токами I1 и I11 может быть больше или меньше 90о. В общем случае сдвиг фаз токов, получаемых на выходных зажимах комбинированных фильтров по концам поврежденной линии, может быть найден при помощи круговых диаграмм этих токов (см. § 2-8). На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1.Защита, сравнивающая фазу токов прямой последовательности при двусторонней работе приемо-передатчиков, нечувствительна к несимметричным коротким замыканиям на линии, питающей нагрузку, при отсутствии источников энергии на приемном конце (такой режим работы линии электропередачи возможен в условиях эксплуатации как временный). Во избежание отказа защиты

вдействии передатчик на приемном конце линии не должен быть в данном случае запущен.

2.Защита, сравнивающая фазу токов прямой, обратной или нулевой последовательности, может быть нечувствительна к однофазным коротким замыканиям с обрывом фазы. Это приводит к отказу защиты в действии при

обрыве провода с односторонним замыканием на землю или к задержке действия

310