Направленная защита с высокочастотной блокировкой

Короткие замыкания на мощных линиях электропередачи, как правило, необходимо отключать без выдержки времени с целью сохранения устойчивости энергосистемы. Защиты с относительной селективностью в общем случае обеспечить быстрое отключение поврежденной линии не могут, а продольная дифференциальная токовая защита линии, как отмечалось, имеет ограниченное применение. Для создания защиты с абсолютной селективностью необходимо иметь информацию с противоположного конца защищаемой линии.

При коротком замыкании в точке К (рис. 15.10) срабатывают органы направления мощности защиты 1, 3, 4, а защиты 2 не срабатывает, так как направление мощности короткого замыкания на этом конце линии от линии к шинам. Защита 2 посылает высокочастотный сигнал, запрещающий (блокирующий) срабатывание защиты 1, а защиты 3 и 4 срабатывают и отключают поврежденную линию.

Таким образом, рассматриваемая защита имеет две части: релейную и высокочастотную. Релейная часть защиты содержит измерительный орган направления мощности, два измерительных (пусковых) органа тока и логический орган. Ток срабатывания первого пускового органа отстраивается от рабочего тока линии, а ток срабатывания второго пускового органа превышает ток срабатывания первого на 10 %. Логический орган реализует пуск приемопередатчика высокочастотной части защиты при несрабатывании органа направления мощности и срабатывании первого пускового органа, а также обеспечивает действие защиты на отключение выключателя линии при срабатывании органа направления мощности, второго пускового органа тока и при отсутствии высокочастотного сигнала.

Пусковые органы тока могут быть заменены дистанционными пусковыми органами.

Высокочастотная часть защиты обеспечивает генерацию, передачу и прием высокочастотного сигнала. Высокочастотный сигнал связи организуется по контуру провод одной фазы защищаемой линии — земля. Для предотвращения распространения высокочастотного сигнала на соседние линии электропередачи и уменьшения затухания этого сигнала по концам выбранной фазы линии устанавливаются высокочастотные заградители ВЗ (рис. 15.11), представляющие собой большое сопротивление для тока высокой частоты (30—500 кГц) и практически нулевое сопротивление для тока промышленной частоты.

Высокочастотная аппаратура защиты (фильтр присоединения ФП и приемопередатчик ПП, содержащий генератор ГВЧ и приемник ПВЧ высокой частоты) подключаются к проводу линии через конденсатор связи С, изолирующий эту аппаратуру от высокого напряжения защищаемой линии. Конденсатор связи представляет собой очень большое сопротивление для тока промышленной частоты (> 1200 кОм) и малое сопротивление для тока высокой частоты. Приемопередатчик ПП связан с фильтром присоединения ФП посредством высокочастотного кабеля ВК. Фильтр присоединения состоит: из воздушного трансформатора ВТ и конденсатора С1. Обмотки ВТ имеют отпайки, что позволяет изменять число витков обмоток, а следовательно, и индуктивность ВТ. Назначением ФП является согласование (настройка в резонанс на частоте ПП) сопротивлений ВК и С. Обмотка ВТ, подключенная к конденсатору связи С, защищена разрядником Р, что предотвращает попадание высокого напряжения на аппаратуру защиты в случае пробоя конденсатора связи С.

Направленная защита с высокочастотной блокировкой обладает абсолютной селективностью и имеет хорошую чувствительность, что предопределило ее широкое использование для защиты линий электропередачи. Поскольку при качаниях в энергосистеме защита может ложно сработать, если центр качаний находится на защищаемой линии, защита оснащается устройством блокировки от качаний.

22 ВОПРОС

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
6-1. Принцип действия и область применения
Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты известен уже более 70 лет. Принципиальная схема дифференциальной защиты (в дальнейшем будем опускать слово «продольная») с циркулирующими токами показана на рис. 6-1 для одной фазы какого-то элемента, имеющего в начале и в конце одинаковые по значению первичные токи (/ы = /1-2). С обеих сторон защищаемого элемента установлены трансформаторы тока ITT и 2ТТ, ограничивающие зону действия дифференциальной защиты. Вторичные обмотки ITT и 2ТТ соединяются последовательно (конец ITT с началом 2ТТ), а токовое реле дифференциальной защиты ТД подключается к ним параллельно.
При к. з. в точке К за пределами зоны действия дифференциальной защиты (такое к.з. называется внешним или сквозным), а также в нормальном режиме нагрузки вторичные токи трансформаторов тока соответственно /2-1 и /2-2 циркулируют по соединительным проводам (плечам) защиты (рис. 6-1,а). При одинаковых коэффициентах трансформации трансформаторов

Рис. 6-1. Принципиальная схема продольной дифференциальной зашиты с циркулирующими токами: а — токо- распределение при внешнем к. з.; б — то же при к. з. в зоне действия защиты
тока ITT и 2ТТ и их работе без погрешностей значения вторичных токов /2-i и /2-2 равны между собой, а направления их в реле ТД — противоположны. Следовательно, в рассматриваемом идеальном случае ток в реле ТД
(6-1)
Таким образом, по принципу действия дифференциальная защита не реагирует на повреждения вне ее зоны действия, т. е. на соседних элементах (линиях, двигателях и т.п.), и поэтому может быть выполнена без выдержки времени. Эта защита относится к группе защит с абсолютной селективностью [2].
Практически в режиме нагрузки, и особенно при внешнем к. з., ток в реле ТД не может быть равен нулю, поскольку трансформаторы тока ITT и 2ТТ имеют разные значения погрешностей, и даже при равных первичных токах вторичные токи /2-1 и /2-2 не равны между собой. Ток в реле ТД в режимах нагрузки
и внешнего к. з. называется током небаланса /нб. И выражение (6-1) следует изменить:
(6-1 а)
Для обеспечения несрабатывания дифференциальной защиты в этих режимах ток срабатывания реле ТД выбирается большим, чем ток небаланса:
(6-2)
где kn — коэффициент надежности, принимаемый для современных дифференциальных защит около 1,3.
При к. з. в зоне действия дифференциальной защиты (рис. 6-1,6) в случае двустороннего питания защищаемого элемента, направления первичного тока /1-2 и вторичного тока /2-2 изменяются на 180°. При этом в реле ТД проходит сумма токов к. з.:
и реле ТД срабатывает на отключение поврежденного элемента от источников питания. В случае одностороннего питания в реле ТД проходит один из токов к. з.: /2-1 или /2-2. При этом дифференциальная защита также должна срабатывать на отключение. Режим одностороннего питания является расчетным при оценке чувствительности дифференциальной защиты, которая производится с помощью коэффициента чувствительности [1]
(6-3)
где /р. мин = /2-1 ИЛИ /2-2 (рис. 6-1,6).
В соответствии с Правилами [1] продольная дифференциальная защита должна устанавливаться на трансформаторах мощностью 6,3 MB-А и более, а также на трансформаторах 4 MB-А при их параллельной работе. Кроме того, дифференциальная защита устанавливается на трансформаторах 1—2,5 MB-А в тех случаях, когда токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности (§ 5-2), а максимальная токовая защита имеет время срабатывания более 0,6 с. Дифференциальная защита предусматривается также для трансформаторов 1—2,5 MB-А, устанавливаемых в районах, подверженных землетрясениям (поскольку газовая защита здесь может использоваться только с действием на сигнал).