книги из ГПНТБ / Сапир Е.Д. Лекция по курсу Релейная защита электрических систем. Высокочастотные защиты линий электропередачи

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электрических сетей и систем

Е. Д. САПИР

Лекция

по курсу

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

высокочастотной защиты содержит, таким образом, две ос­

новные части: релейную часть, реагирующую на появление

короткого замыкания, и высокочастотную часть, генерирую­ щую и принимающую токи высокой частоты.

В энергосистемах применяются два вида высокочастотных защит:

1)направленные с высокочастотной блокировкой, основан­ ные на сравнении направлений мощности короткого замыка­ ния на концах защищаемой линии;

2)дифференциально-фазные, основанные на сравнении

фаз токов на концах линии.

Электротехническая и радиотехническая промышленности

СССР выпускают оба вида защит — фильтровую направлен­ ную защиту с высокочастотной блокировкой типа ПЗ-164, разработанную ВГПИ «Теплоэлектропроект» и дифференци­ ально-фазную высокочастотную защиту типа ДФЗ-2, разра­ ботанную ВНИИЭ (бывш. ЦНИЭЛ). На линиях 400 кв в ка­ честве основной быстродействующей защиты используется

дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-400, также раз­ работанная ВНИИЭ.

2. Высокочастотная часть защиты

Передача высокочастотных сигналов с одного конца линии на другой производится по каналу, который включает в себя провод защищаемой высоковольтной Линии, аппаратуру об­ работки и присоединения к линии и высокочастотный прие- мо-передатчик. 'Схема высокочастотного канала защиты по принятой в СССР системе фаза—земля, при которой приемо­ передатчик включается между одним проводом линии и зем­ лей, приведена на фиг. 1.

К аппаратуре обработки и присоединения относятся сле­ дующие элементы:

1) Высокочастотный заградитель ВЗ, ограничивающий распространение токов высокой частоты в пределах защищае­ мой линии. Индуктивность и емкость заградителя настраи­

ваются в резонанс на принятую для защиты данной линии частоту высокочастотного канала. Заградитель включается в провод высоковольтной линии непосредственно у шин подстан­ ции.

В настоящее время в СССР для каналов высокочастотных

защит используются рабочие частоты в пределах 50-4-300 тыс. гц. В связи с этим заградитель, обладая очень большим

4

сопротивлением для токов высокой частоты, имеет ничтожнб малое сопротивление при частоте 50 гц и он практически не влияет на работу линии электропередачи при токах промыш­ ленной частоты.

2) Конденсатор связи КС, через который токи высокой

частоты передаются в провод высоковольтной линии, изоли­ рующий низкочастотный приемо-передатчик от высоковольт­

ЗР

Фиг. 1. Принципиальная схема высокочастотного ка­ нала защиты. ВЗ—высокочастотный заградитель; КС— конденсатор связи; ФП—фильтр присоединения; Р— разрядник; ЗР—заземляющий разъединитель.

ной линии. Он обладает очень большим сопротивлением для токов промышленной частоты, а для токов высокой частоты его сопротивление резко уменьшается.

3) Фильтр присоединения ФП, служащий связывающим

звеном между высокочастотным кабелем и конденсатором связи. Он представляет собой воздушный трансформатор с

ответвлениями, позволяющими изменять самоиндукцию и взаимоиндукцию его обмоток.

Совместно с конденсатором связи фильтр присоединения образует полосовой фильтр, пропуская токи только в опре­ деленной полосе высоких частот. Фильтр присоединения осу­

ществляет кроме того согласование входного сопротивления кабеля с входным сопротивлением линии и через одну из его

5

и ВГ на ближайших к месту повреждения концах мощности короткого замыкания направлены к шинам, что и отличает

короткое замыкание вне зоны действия защиты от поврежде­ ния на самой защищаемой линии.

В применяемых на практике направленных высокочастот­ ных защитах пуск высокочастотных передатчиков, как прави­ ло, осуществляется от специальных пусковых органов неза­ висимо от ^рго, появилось ли короткое замыкание на защи­ щаемой линии или на каком-либо другом элементе электри­ ческой сети. Поврежденная линия при этом выявляется с по­ мощью реле направления мощности, которые при направлении мощности короткого замыкания от шин в сторону защищае­ мой линии срабатывают и останавливают работу высокочас­ тотных передатчиков.

При повреждении в точке К фиг. 2 срабатывают реле на­ правления мощности комплектов 1; 3; 4 и 6. Ток высокой час­ тоты при этом будет отсутствовать только в линии БВ, так

как на обоих ее концах реле направления мощности, срабо­ тав, остановят работу высокочастотных передатчиков, что обеспечит отключение поврежденной линии БВ с обеих сто­ рон.

На неповрежденных линиях АБ и ВГ реле направления мощности комплектов 2 и 5 не сработают, так как мощности короткого замыкания здесь направлены к шинам. Благодаря этому комплекты 2 и 5 будут посылать ток высокой частоты на другие концы линий соответственно к комплектам 1 и 6,

обеспечивая таким образом их блокировку.

Высокочастотные сигналы, принятые приемниками комп­ лектов 1 и 6, выпрямляются, усиливаются и подаются в об­ мотки блокирующих реле, которые при наличии тока в их об­ мотках блокируют цепь отключения защиты. При коротком замыкании на защищаемой линии токи высокой частоты не

циркулируют по высокочастному каналу, обмотки блоки­ рующих реле не обтекаются током приемника и защита поэ­ тому срабатывает, отключая выключатели линии.

Наряду с высокочастотными защитами, сравнивающими направления мощности в фазах линии, применяются также защиты, сравнивающие направления мощностей нулевой или

обратной последовательности. Реле направления мощности

при этом включаются через соответствующие фильтры сим­ метричных составляющих на токи и напряжения нулевой или обратной последовательностей.

7

4. Схема направленной высокочастотной защиты

На фиг. 3 приведена упрощенная схема, характеризующая принцип выполнения и работу направленных защит с высо­ кочастотной блокировкой.

Релейный комплект схемы фиг. 3 содержит три основных элемента: пусковой орган Ti и Т2, орган направления мощнос­

ти М и блокирующее реле Б.

Пусковой орган защиты выполняется при помощи двух комплектов реле, из которых более чувствительное реле пус­ кает высокочастотный передатчик, а более грубое реле уп-'

равляет цепью отключения защиты.

Уставки одноименных пусковых реле на комплектах за­ щиты обоих концов линии принимаются одинаковыми. Такое

выполнение пускового органа обеспечивает при внешних ко­ ротких замыканиях уверенный пуск высокочастотного пере­

датчика на конце линии, ближайшем к месту короткого за­ мыкания и блокировку комплекта защиты другого конца ли­ нии. При выполнении обеих функций при помощи одного ре­ ле имелась бы опасность неселективного действия защиты при внешнем коротком замыкании, если электрическая величина,

подведенная к зажимам реле, оказалась бы равной или близ­ кой к уставке его срабатывания.

При выполнении защиты в соответствии с фиг. 3 для пус­ ка защиты при междуфазных коротких замыканиях приме­ няются токовые реле, включенные на ток фазы. Из-за невоз­ можности обеспечения достаточной чувствительности посред­

ством таких реле во многих случаях в качестве пусковых ор­ ганов применяют реле сопротивления. Пуск защиты в комп­ лектах от замыканий на землю обычно осуществляется при помощи реле, реагирующих на ток нулевой последователь­ ности.

В качестве реле направления мощности М в высокочастот­ ных защитах, реагирующих на междуфазные и однофазные короткие замыкания, применяются такие же реле и схемы их включения как в соответствующих токовых направленных за­ щитах. Для действия защиты при всех видах несимметрич­ ных коротких замыканиях в некоторых схемах используются реле направления мощности, включаемые на ток и напряже­

ние обратной последовательности.

Блокирующее реле Б выполняется с двумя обмотками: ра­ бочей и тормозной. Условием срабатывания этого реле яв­ ляется наличие тока в рабочей обмотке при его отсутствии

8