Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий (ДФЗ)

Принцип действияДФЗ основан на сравнении фаз токов по концам защищаемой линии. Считая положительными токи, направленные от шин в линию, находим, что при внешних КЗ в точке К₁ (рис.13.5,а) токи I_m и I_n по концам защищаемой линии имеют различные знаки и, следовательно, их можно считать сдвинутыми по фазе на 180⁰. В случае КЗ на защищаемой линии (рис.13.5,б) токи на ее концах имеют одинаковые знаки и их можно принять совпадающими по фазе. Таким образом, сравнивая фазы токов по концам линии, можно установить место расположения КЗ.

Принципиальная схема, иллюстрирующая работу ДФЗ, и диаграмма, поясняющая принцип ее действия, приведены на рис.13.5 и 13.6.

Защита состоит из приемопередатчика, включающего в себя ВЧ генератор ГВЧ, приемник ПВЧ, реле отключения РО, питающегося током приемника, и двух пусковых реле П1 и П2, одно из которых пускает ГВЧ, а второе контролирует цепь отключения защиты

Рис.13.5. Принцип действия ДФЗ

m n

Рис.13.6. Принципиальная схема ДФЗ

Особенность защиты заключается в том, что ГВЧ управляется непосредственно токами промышленной частоты при помощи специального трансформатора Т_м (рис.13.6). Генератор включен так, что при положительной полуволне промышленного тока он работает, посылая в линию ток высокой частоты, а при отрицательной – запирается и ток высокой частоты прекращается. В то же время приемник выполнен таким образом, что при наличии токов высокой частоты, поступающих в его входной контур, выходной ток, питающий реле РО, равен нулю, а при отсутствии ВЧ сигнала появляется выходной ток, который поступает в реле РО. Таким образом, генератор ВЧ работает только в течение положительных полупериодов тока примышленной частоты, а приемник – при отсутствии ВЧ сигналов.

При внешнем КЗ (рис.13.7,а), когда фазы первичных токов по концам линии противоположны, генератор на конце линии m работает в течение первого полупериода промышленного тока, а на конце n - в течение следующего полупериода. Ток ВЧ протекает по линии непрерывно и питает приемники на обеих сторонах линии. В результате этого выходной ток в цепи приемника и реле РО отсутствует, и реле (защита) не работает.

При КЗ в зоне (рис.13.7,б) генераторы на обоих концах линии работают одновременно, поскольку фазы токов по концам линии совпадают. Ток ВЧ, поступающий при этом в приемники, будет 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, которое срабатывает и отключает линию.

Рис.13.7. Диаграмма токов ДФЗ

Таким образом, сдвиг фаз между токами, проходящими по обоим концам линии, определяется по характеру ВЧ сигналов (сплошные или прерывистые), на которые при помощи ВЧ приемника реагирует реле РО.

Дифференциально-фазная защита обладает абсолютной селективностью и срабатывает без выдержки времени при КЗ в любой точке защищаемой линии. Она не реагирует на качания и неполнофазные режимы. ДФЗ применяется на линиях напряжением 110 кВ и выше в качестве основной защиты. Резервная защита – дистанционная или направленная МТЗ.