В) Искажение фаз сравниваемых токов (фазовые погрешности)



При рассмотрении принципа действия защиты предполага­лось, что при внешних к. з. токи 1т и In по концам защищаемой линии сдвинуты по фазе на угол φ= 180, а при к. з. в зоне — совпадают по фазе, т. е. ψ = 0 (рис. 12-16 и 12-18).

В действительности из-за погрешности трансформаторов тока и ряда других причин (отмечаемых дальше) фазы вторичных токов искажаются, и поэтому сдвиг фаз ψ между токами на обоих концах линии отличается от указанных выше значений. При больших искажениях фаз токов 1т и 1п возможны неправильные действия защиты при внешних к. з. и отказ в работе — при к. з. в зоне. В связи с этим параметры защиты выбираются так, чтобы она блокировалась в условиях внешнего к. з. при ψ = 180 — β иработала при к. з. в зоне при ψ> 0. Предельное значение угла β, при котором защита должна блокироваться, называется углом блокировки защиты (см. рис., 12-26). Для уменьшения искажений фаз Im и In трансформаторы тока, питающие дифферен­циально-фазную защиту, должны выбираться по 10%-ным харак­теристикам, при этом угловая погрешность каждого трансформатора тока не будет превышать 7%.

При к. з. в зоне кроме погрешности трансформаторов тока, искажающих фазы токов, имеется расхождение фаз первичных токов т и п вследствие различия фаз между э. д. с. т и п эквивалентных генераторов (рис. 12-19, а); разницы углов полных сопротивлений z т и z п в схемах замещения прямой, обратной инулевой последовательностей (рис. 12-19, а, б, в) и наложения токов нагрузки на токи к. з.

 

 

Токи прямой последовательности (рис. 12-19, а)

m1=  , а In 1= Их фазы зависят от фаз э. д.с. т и п .

С учетом их различия, а также влияния нагрузки и несовпадения углов z и z п1 сдвиг фаз ψ1 между 1 и 11п отличается от нуля ψ1≠0.

Фазы токов обратной и нулевой последо­вательности на обоих концах линии определяются одним и тем же напряжением в месте к. з. ( К2 или ко), расхождение фаз т и п на эти составляющие не влияет.

Искажение, обусловленное различием углов сопротивлений, не велико, поэтому практически токи I 2 m и I 2 n , а также 1 и 10п можно считать совпадающими по фазе.

Таким образом, сдвиг фаз между сравниваемыми токами 1 + k 2 или 1 + к 0 на каждом конце линии определяется в основ ном различием фаз токов прямой последовательности 1 и /1п. Учитывая это, коэффициент к выбирается возможно большим с тем, чтобы при несимметричных к. з. влияние тока I 1 на фазу суммар­ного тока было наименьшим. Искажение фаз токов Im и In при внешних к. з. рассмотрено в § 12-8.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЗАЩИТА ТИПА ДФЗ-2

Защита типа ДФЗ-2 [Л. 55, 57] предназначена для линий 110 в 220 кВ в качестве основной быстродействующей защиты от всех видов к. з. Принцип действия защиты основан на сравнении фаз токов 1+k 2 по концам защищаемой линии. Схема защиты по­строена аналогично принципиальной схеме, приведенной на рис. 12-17. Защита имеет три органа: пусковой, ма­нипуляции и срав­нения фаз.

Пусковой орган состоит из двух комплектов — один, более чувствительный пуска­ет в. ч. пост, а второй уп­равляет цепью отключения и реле сравнения РО. Оба комплекта приходят в дейст­вие только при появлении токов обратной и нулевой последовательностей, благо­даря этому они не реагируют на нагрузку и обладают высо­кой чувствительностью.

Пусковые реле реагируют на ток обратной и нулевой последовательностей I 2 и I 0. Такой пуск обеспечивает вы­сокую чувствительность при к. з. и недействие защиты при нагрузке и качаниях.

Для обеспечения их дей ствия при трехфазных к. з. пусковой орган выполнен по схеме, позволяющей фиксировать кратковременную несимметрию, возникающую в первый момент трехфазного к. з. Фиксация осуществляется по схеме, аналогичной применяемой в фильтровой защите (рис. 12-14). В схеме защиты предусмотрены дополнительные пусковые реле, обеспечивающие правильное действие защиты при трехфазных к. з. Эти реле реа­гируют на ток фазы и сопротивление z1. Орган манипуляции подключается на токи линии через комбинированный фильтр Фм (рис. 12-21), на выходе которого появляется напряжение U М = к' ( 1+ k 2), управляющее работой генератора высокой частоты.

Релейная часть может работать совместно с в. ч. постом типа ПВЗК — на электронных лампах или с постом ПВЗП — на полу­проводниках [Л. 55, 57].

Ниже более подробно рассматриваются устройства отдельных элементов защиты и ее схема (рис. 12-20—12-22).

Пусковой орган защиты. Комплект, пускающий в. ч. пост, состоит из двух реле ПР1 и РТ1 и промежуточных реле КР1 и КР2 (рис. 12-20), осуще­ствляющих фиксацию появления /2 и /0. Комплект, управляющий релейной частью защиты, выполняется с помощью трех реле ПР2, РТ2, ПЗ и промежу­точных реле КР4 и КРЗ, служащих для осуществления схемы фиксации.

Реле ПР1 и ПР2 являются основными пусковыми реле, дей­ствующими при всех видах к. з. Они питаются выпрямленным током от фильтра тока обратной и нулевой последовательностей (рис. 12-21).

Реле РТ1, РТ2 и ПЗ являются дополнительными и пред­назначены для действия при трехфазных к. з. На длинных линиях в качестве ПЗ применяется направленное реле сопротивления типа КРС-131. На сред­них и коротких линиях используется реле минимального напряжения, если оно обеспечивает необходимую чувствительность.

Реле РТ1 и РТ2 являются токовыми типа РТ-40, включенными на ток одноименной фазы.

Пуск в. ч. генератора производится от контактов реле КР1 которое приводится в действие пусковым реле ПР1 или РТ1. Обмотка КР1 п нормальных условиях обтекается током, а контакты в цепи пуска генера­тора разомкнуты (рис. 12-20). При появлении несимметрии (т е токов / и /0) реле ПР1 размыкает цепь обмотки КР1, реле КР1 отпадает и пускает генератор, подавая на него плюс. Одновременно вторым контактом реле КР1 размыкает цепь своей обмотки, исключая этим возмож­ность возврата реле при исчез­новении кратковременной несим­метрии и фиксируя, таким обра­зом, ее появление.

Возврат реле КР1 и прекра­щение работы высокочастотного генератора происходят при по­мощи реле ЕР2. Это реле сраба­тывает через 0,5—0,6 с после разрыва тока, нормально проходящего по его обмотке через кон­такт КР1, а при к. з. — через контакты ПР1 или РТ1. При срабатывании реле КР2 замыкает цепь обмотки реле КР1, восстанавливая в ней ток, под влиянием которого реле КР1 возвращается, прекращая пуск генератора. Таким образом, пуск высокочастотного генератора осуществляется мгно­венно при работе реле ПР1, а прекращение его действия происходит с замед­лением через 0,50,6 с после возврата ПР1 и РТ1.

При повреждении в зоне действия защиты прекращение работы передат­чика в. ч. производится одновременно е подачей импульса на отключение выключателя от реле КР6.

Реле КР6 исключает задержку отключения поврежденной линии при «каскадном» действии защиты. При отсутствии реле КР6 передатчик на конце линии, отключившемся быстрее, продолжал бы работать,, посылая из-за прекращения манипуляции сплошной импульс высокой частоты, в результате чего защита на противоположном (еще не отключившемся) конце линии была бы заблокирована до тех пор, пока не возвратится реле КР1.

Пусковое реле РТ1 предназначено для исключения односторон­него пуска высокочастотных постов при трехфазном к. з. вне зоны защиты, возможного под влиянием токов небаланса в фильтре, питающем реле ПР1 и ПР2.

Реле РТ1, срабатывая при трехфазных к. з. на обоих концах линии, обеспечивают двусторонний пуск передатчика.

Пуск цепи отключения защиты при несиммет­ричных к. з. производится реле ПР2. Оно срабатывает при появлении несимметрии и своим нормально открытым контактом пускает реле КР5, а нормально закрытым — приводит в действие КР4, которое подводит плюс к контактам реле РО. При симметричных к. з. пуск защиты осу­ществляется совместным действием реле ПР2 и ПЗ. В этом случае реле ПР2 срабатывает кратковременно и разрывает цепь обмотки реле КР4, приводя • его в действие. Одновременно срабатывает вспомогательное пусковое реле ПЗ, действующее в течение всего времени, пока длится трехфазное к. з. Цепь пуска защиты образуется через соединенные последовательно контакты реле КР4 и ПЗ. Такая схема исключает пуск защиты при симметричных перегрузках, так как в этом случае не действуют реле ПР2 и ИР4, и кратко­ временных несимметриях, не сопровождающихся короткими замыканиями, по­скольку при этом не работает, реле ПЗ. Возврат реле КР4, срабатывающего при действии ПР2, осуществляется при помощи реле КРЗ, которое замыкает контакт через 0,25 с после срабатывания реле КР4, разрывающего ток в его обмотках.

Таким образом, цепь отключения при трехфазных к. з замыкается только на 0,25 с, это замедление достаточно для действия защиты при повреж­дении линии. При несимметричных к. з. цепь обмотки КР5 остается замкну­той контактами ПР2, пока продолжается к. з.

Кроме реле КР4, цепью пуска реле КРЗ управляют реле ПЗ и КР5. Контакты реле КР5 введены в эту цепь для устранения пульсирующей работы реле КРЗ и КР4 в случае несимметричного к. з., продолжительность которого превышает время действия реле КРЗ, а контакт реле ПЗ служит для блоки­ровки защиты при нарушении цепи напряжения, питающей защиту.

При обрыве цепи напряжения пусковое реле ПЗ срабатывает, в резуль­тате чего пуск защиты становится возможным не только при к. з., но и при кратковременной несимметрии без к. з., что может вызвать неправильное действие защиты в случае неисправности в. ч. канала.

Предусмотренная в схеме блокировка устраняет эту опасность. Сраба­тывая, реле ПЗ пускает реле КРЗ, которое с выдержкой времени шунтирует контакты пускового реле ПР2, не позволяя работать реле КР4, а следова­тельно, и защите при появлении несимметрии. Однако в результате такой блокировки защита не сможет действовать при трехфазных к. з. в зоне в случае повреждения ее цепей напряжения.

Этот недостаток частично устраняется при помощи реле РТ2, включен­ного, так же как и реле РТ1, на ток фазы. Реле РТ2 приходит в действие при трехфазных к. з., осуществляя пуск защиты помимо контактов ПЗ и КР4. Для отстройки от нагрузки уставка на реле РТ2 берется грубой, поэтому РТ2 работает только при к. з. с большим током.

Цепи переменного тока. Пусковые токовые реле ПР1 и ПР2 (рис. 12-21) выполняются при помощи поляризованных реле, питае­мых токами I2  и 3 I0 через выпрямитель. Реле такой конструкции не имеют вибрации контактов и обладают незначительным потреблением. Последнее облегчает выполнение фильтра Ф2, от которого питаются реле.

С целью повышения чувствительности пускового органа при однофазных к. з. реле ПР1 и ПР2 питаются кроме тока I2 током I0.


 

Векторные диаграммы фильтра Ф2 при питании его токами I1, I2 и I0 и соответствующие Еф, полученные на основе (12-4), показаны на рис. 12-22,6.

Пусковые реле имеют две обмотки (рис. 12-21). Рабочие об­мотки ПР1раб, и ПР2раб действуют на замыкание контактов, а тормозные ПР1тор и ПР2ТОр служат для улучшения возврата реле.

Пусковой орган, выполненный по рассмотренной схеме, имеет следующие особенности:

а) При несимметричных к. а. защита пускается на все время, пока длится к. з., а при симметричных вводится только на время, достаточное для ее действия.

При кратковременных несимметриях, не сопровождающихся к. з., передатчики пускаются на 0,6 с, цепь же отключения остается разомкнутой контактами реле ПЗ, чем исключается неправильное действие защиты.

б) Пуск передатчика всегда продолжается дольше, чем время включения
реле РО.
Благодаря этому при внешних к. з. цепь отключения защиты размы­кается до прекращения блокирующего тока высокой частоты, что повышает надежность защиты при внешних к. з.

в) Защита готова к повторному действию при несимметричных к. з. в любой момент, а при трехфазных через 0,2 с после прекращения первого к. з., так как контакт реле КРЗ размыкается только через 0,2 с после восста­новления тока в обмотке реле КРЗ.

г) Во время неполнофазного режима пусковые органы защиты могут прийти в действие, если токи /2 и /0 превысят уставку реле ПР1 и ПР2. Од­нако защита блокируется, как при внешнем к. з.

В случае возникновения в этом режиме к. з. на защищаемой линии реле РО сработает и защита подействует па отключение.

Орган управления, или манипуляции (рис. 12-23 и 12-25), состоит из ком­бинированного фильтра ФМ, трансформатора Тм и электронной лампы Л1, непосредственно управляющей лампой Л2  задающего генератора приемопере­датчика ПВЗК.

Фильтр Фм не пропускает токов нулевой последовательности. Напряже­ние на его выходных зажимах ф = 1+k 2. При помощи трансформатора ТМ оно подается на сетку лампы Л1 и управляет ее работой. При отрицатель­ной полуволне напряжения Uф лампа Л1 заперта. При положительной полу­волне лампа Л1 открывается и в ней появляется анодный ток Iа1. Проходя по сопротивлению r1 ток Iа1 создает в нем падение напряжения U'с = Ia1 r1, которое подводится к защитной сетке Сэ лампы Л2  задающего генератора. Нормально на сетку Сэ  этой лампы подано напряжение U"с, создающее на сетке отрицательное смещение по отношению к катоду лампы. Напряжение U"с запирает анодную цепь лампы Л2,  не нарушая колебаний в цепи самовоз­буждения генератора, образующейся между катодом и экранной сеткой Сэ

Напряжение U'с противоположно по знаку напряжению U"с, и немного прево­сходит его по величине. Поэтому при появлении U'с на защитной сетке лампы Л2 возникает небольшой положительный по отношению к катоду потенциал Uc = U'с - U"с .Лампа Л2 открывается, в ней появляется анодный ток Ia2, и передатчик посылает в. ч. сигнал в линию. При появлении отрицательной полуволны напряжения Uф в. ч. сигнал прекращается.

Таким образом, передатчик работает, когда лампа Л1  открыта, и оста­навливается, когда она закрыта. В соответствии с этим импульсы токов высокой частоты появляются в течение положительной полуволны напряже­ния Uм и тока  1 + k  2  и исчезают во время отрицательной полуволны этого тока.

Для ограничения напряжения на сетке лампы Л1  при больших кратностях тока к. з. в схеме предусмотрены стабилизаторы (стабиливольты) СТ (рис. 12-21 и 12-23).

Векторные диаграммы напряжений на элементах фильтра и его выходе при прохождении токов прямой, обратной и нулевой последовательностей и соответствующие им Uф показаны на рис. 12-24, б.


Из диаграммы следует, что токи нулевой последовательности не создают напряжения на выходе, в то время как Uф1 и Uф2 отличны от нуля, поэтому

Орган сравнения фаз. Как указывалось, реле РО (обозначенное на рис. 12-25 ПР4) питается анодным током приемника и реагирует на разность фаз токов по концам линии в зависимости от характера в. ч. сигнала. В за­щите ДФЗ-2 в качестве реле ПР4 применено поляризованное реле, включае­мое по схеме, показанной на рис. 12-25, а.

Анодный ток приемника I2 при к. з. в зоне имеет прерывистый характер, изображенный на рис. 12-25, б. Если бы реле ПР4 питалось непосредственно анодным током, то его контакты замыкались бы ненадежно. Поэтому питание реле ПР4 осуществляется по особой схеме, преобразующей прерывистый анодный ток приемника в постоянный. Схема (рис. 12-25, а) состоит из транс­форматора Т, выпрямителя В и конденсаторов С3 и С4. Для уяснения процесса преобразования представим, что кривая анодного тока разложена на гармо­ники с частотами, кратными 50 Гц. Токи высших гармоник (f > 50 Гц) замы­каются главным образом через конденсатор С3, а токи основной частоты (f = 50 Гц) — через индуктивное сопротивление первичной обмотки трансфор­матора Т, имеющей для токов основной гармоники меньшее сопротивление, чем конденсатор С3. Вторичный ток трансформатора Т Iа1 выпрямляется выпрямителем В, сглаживается конденсатором С4 и питает обмотку реле ПР4 в том случае, если контакты промежуточного реле КР5 замкнуты. Последнее срабатывает только при действии пусковых реле защиты при к. з. (см. рис. 12-20).

 

 

Величина тока в реле зависит от продолжительности импульсов высокой частоты. С уменьшением интервалов между импульсами тока высокой частоты уменьшается ток Iро, поступающий в реле ПР4 (РО). При токе Iр0IС р реле ПР4 приходит в действие. Так как продолжительность перерыва между импульсами высокой частоты зависит от сдвига фаз ψ между токами 1т и 1п по концам линии, то, следовательно, величина тока Iр0 зависит от угла ψ. Эта зависимость Iр0 = f(ψ)), называе­ мая фазной характеристикой, изобра­жена на рис. 12-26. Угол блокировки защиты β регулируется уставкой ПР4 в пределах ±45—60°.

Действие защиты при различных ре­жимах. При внешнем несимметричном к. з. на обоих концах линии срабаты­вают реле ПР1 и ПР2, приводящие в действие в. ч. посты и разрешающие работать реле РО (рис. 12-20). Прием­ники постов принимают непрерывный ток высокой частоты. Поэтому в реле РО отсутетвует ток и его контакты в цепи отключения остаются разомкнутыми. Внешнее симметри ч н о е к. з. На обоих концах линии срабаты­вают пусковые реле ПЗ, РТ2 и кратко­временно реле ПР1 и ПР2. Через кон­такты КР4, РТ2 и ПР2 подготавливается цепь отключения, но защита не действу­ет, так как токи высокой частоты генери­руются непрерывно и в реле РО отсут­ствует ток. Цепь отключения разрыва­ется контактом реле КР4 через 0,2 с, после чего защита готова к повторному действию. Пуск в. ч. постов  продолжается 0,5—0,6 с.

Короткое замыкание в зоне защиты. При двусто­роннем питании токи к. з. проходят к месту повреждения с обоих концов линии. Под влиянием этих токов срабатывают пусковые органы, которые подготовляют цепь отключения и пускают генераторы в. ч.

Токи 1 + k 2 на выходе фильтров манипуляции совпадают по фазе. В линии возникает прерывистый ток в. ч. обусловливающий появление тока в реле РО после замыкания цепи его обмотки контактами реле КР5. Реле РО срабатывают на обоих концах линии и посылают импульсы на отклю­чение выключателей.

При одностороннем питании линии ток повреждения проходит только с одного конца линии, связанного с источником питания. Под действием этого тока защита на питающем конце надежно пускается при всех к. з., но поведение защиты будет зависеть от приемного конца, где проходит только ток нагрузки. В случае несимметричного к. з. под влия­нием напряжения обратной последовательности, возникающего в месте к. з., по обоим концам линии будет проходить ток I2, замыкающийся на приемном конце через нагрузку. Под действием этих токов в линии появится прерыви­стый сигнал высокой частоты и защита сработает на отключение.

В случае симметричного трехфазного к. з. ток несимметрии появится только в первый момент. Пусковые реле ПР1 сработают кратковременно и пустят передатчики на обоих концах линии на время, определяемое замедлением реле КР2 и КРЗ. Передатчик на питающем конце, управляемый током к. з., будет посылать прерывистый ток высокой частоты. Передатчик же на приемном конце будет работать непрерывно, посылая сплошной сигнал, так как на этом конце линии напряжение будет равно нулю, вследствие чего ток в линии и манипуляция генераторной лампой отсутствуют. В результате этого защита откажет в действии. Короткое замыкание в этом случае дол­жно отключаться резервной защитой линии.

Разработана и готовится к выпуску дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-201, она является усовершенствованной модификацией защиты ДФЗ-2.


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 316; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!