5.9. Высокочастотные защиты линий.

Высокочастотные защиты наиболее современные и быстродействующие из всех существующих защит ЛЭП. Они применяются тогда, когда по условиям сохранения устойчивости и скорейшей ликвидации КЗ требуется быстрое двухстороннее отключение ЛЭП при КЗ в любой точке защищаемой линии. Данные защиты устанавливаются на длинных линиях напряжением выше 220 кВ.

Высокочастотные защиты состоят из двух комплектов, установленных по концам защищаемой линии. Высокочастотными защиты называются потому, что связь между комплектами защиты, установленными с обеих сторон ЛЭП, осуществляется с помощью токов высокой частоты. Эти токи передаются по проводам защищаемой линии.

По принципу действия высокочастотные защиты не реагируют на КЗ вне зоны (на соседних ЛЭП и присоединениях), поэтому их можно выполнять без выдержки времени, т.к. согласования по времени с соседними линиями не требуется. Существует два вида высокочастотных защит ЛЭП:

1. Направленные защиты с высокочастотной блокировкой.

2. Дифференциально-фазные защиты.

Направленная защита с высокочастотной блокировкой. Защита реагирует на направление (знак) мощности КЗ по концам защищаемой ЛЭП.

При внешнем КЗ (К1) направления мощности по концам линии разные: , а (рис. 5.32). При КЗ на защищаемой линии обе мощности и имеют одинаковое направление (рис. 5.32). Сравнение направления и производится с помощью реле направления мощности. На обеих сторонах линии установлены высокочастотные приемопередатчики, состоящие из генераторов высокой частоты (ГВЧ) и приемников высокой частоты (ПВЧ) (рис. 5.33). Сигнал ГВЧ1 (ГВЧ2) может воспринимать ПВЧ1 и ПВЧ2. Направление S определяется в «комплекте защиты». Если S имеет знак «+», то работает реле направления мощности и останавливает ГВЧ своего конца. Если S имеет знак «», то реле мощности не работает, ГВЧ посылает высокочастотные сигналы по ЛЭП, которые воспринимают оба ПВЧ. Наличие высокочастотного сигнала как от ГВЧ1, так и от ГВЧ2 запрещает работу комплектов защиты 1 и 2. Так при КЗ в точке K1 (рис. 5.32) есть высокочастотный сигнал от ГВЧ2, его воспринимают ПВЧ1 и ПВЧ2, и это служит запретом работы защиты на обоих концах линии. При КЗ в точке К2 (рис. 5.32) не работает ни ГВЧ1, ни ГВЧ2 и высокочастотный сигнал запрета отсутствует. Срабатывают оба комплекта защиты на отключение ЛЭП с двух сторон.

Упрощенная схема направленной защиты с высокочастотной блокировкой приведена на рис. 5.34.

В данной защите можно выделить две части - высокочастотную и релейную. К высокочастотной части защиты относятся:

ЗФ - заградительный фильтр, препятствующий протеканию токов высокой частоты за пределы защищаемой линии;

КС - конденсатор связи, пропускает в высокочастотный приемопередатчик токи высокой частоты и не пропускает токи с ;

ФП - фильтр присоединения - воздушный трансформатор с отпайками, служит для возможности подключения ВЧК - высокочастотного кабеля к фазе линии.

Через ВЧК подключается высокочастотный приемопередатчик. Канал циркуляции токов высокой частоты - «фазаземля».

Релейная часть защиты состоит из пусковых реле и . служит для пуска ГВЧ, а - для подготовки цепей отключения. Реле БР имеет две обмотки - рабочую и тормозную. Условием его срабатывания является наличие тока в рабочей обмотке Р и отсутствие тока в тормозной обмотке Т. При другом сочетании токов реле БР не работает. Тормозная обмотка Т реле подключена на выход высокочастотного приемника. Наличие тока высокой частоты в линии приводит к наличию тока в тормозной обмотке и запрещает работу защиты на отключение.

При КЗ на линии высокочастотный сигнал отсутствует, тока в тормозных обмотках реле нет и защита отключает поврежденную линию с обеих сторон без выдержки времени. Защита может быть установлена и на ЛЭП с односторонним питанием. Направленные защиты с высокочастотной блокировкой могут ложно срабатывать при качаниях в энергосистеме, когда электрический центр качаний попадает на защищаемую линию. В такой ситуации нет КЗ, но направление мощности по обоим концам защищаемой ЛЭП соответствует направлению «из шин в линию». При качаниях направленная защита с высокочастотной блокировкой выводится из действия. Ток срабатывания пускового реле ПО2 должен быть отстроен от тока нагрузки и надежно действовать при КЗ на противоположном конце линии, т.е.

, (5.44)

или

, (5.45)

где ; ; .

Чувствительность защиты проверяется по k_ч, который должен быть не меньше (1,52,0). Пусковой орган ПО1 по чувствительности в 2 раза выше, чем ПО2, поскольку от пуска или останова ГВЧ зависит правильность работы защиты.

Дифференциально-фазная защита. Защита основана на сравнении фаз тока по концам защищаемой линии. За «+» принято направление тока от шин в линию.

Схема ДФЗ приведена на рис. 5.35. Высокочастотная часть защиты аналогична описанной выше. Релейная часть состоит из пусковых реле и , реагирующих на трехфазные КЗ, и и , реагирующих на двухфазные КЗ и КЗ на землю. Реле и включены на фильтр токов обратной и нулевой последовательностей.

ОМ - орган манипуляции, управляет работой ГВЧ, запуская его в положительную полуволну тока.

ОСФ - орган сравнения фаз тока, осуществляет сравнение фаз тока, идущего по ЛЭП на основе совпадения или несовпадения высокочастотных импульсов по времени. В случае сплошного высокочастотного сигнала тока на выходе ОСФ нет и защита не работает.

Реле и служат для запуска ГВЧ, а реле и - для подготовки цепей отключения.

Чувствительность реле, запускающих ГВЧ, должна быть больше, т.к. четкость их запуска определяет правильную работу защиты.