Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

13.12. Характеристика дистанци-

онной РЗ с ВЧ-блокировкой

+ кгк

КТЛ1

/а _

Х^щГи

приемник

ёч

ПО! Я

КУ1 П02

Рис.

13.13.

Принципиальная схема

дистанционной РЗ в сочетании с

ВЧ-блокировкой (для одной фазы)

1 ^

-Щ

_Щ т

| I. 84- ,\

ВдокивоЙяа *

I 1(2)

~п ш Т*

иг ш'

КБ

От приемника

ВЧ кщ 2

?а(\

Остановка

передатчика

к и о ; КТО! 1

/(ГОД 1

КТ0Ш1

КТШ !

КТП

{Ь

ктш

Рис.

13.14. Принципиальная схема направленной МТЗ нулевой последователь-

ности с ВЧ-блокировкой

рис.

13.13.

Пусковые реле П01 и П02 и ОНМ

КУ71

(или направ-

ленный ДО) ДЗ управляют работой ВЧ-поста и блокирующего ре-

ле КБ, как показано на схеме. При КЗ на защищаемой ЛЭП,

когда передатчики с обеих сторон ЛЭП остановлены, контакт

блокирующего реле КБ. 1 шунтирует контакты КТП.1 реле

времени КТ.П второй зоны ДЗ, и она срабатывает без выдержки

времени. При внешнем КЗ блокирующее реле не действует,

и РЗ работает как дистанционная, резервируя следующий

участок сети с помощью второй и третьей зон.

Для предупреждения неправильной работы при качаниях

цепь блокирующего реле заведена через контакты блокиров-

ки при качаниях АКВ.1 ДЗ. Поскольку ДЗ используется в Рос-

сии только как защита от междуфазных КЗ, необходимо преду-

сматривать аналогичное сочетание резервной МТЗ нулевой

последовательности с ВЧ-блокировкой. Схема подобной РЗ

приведена на рис. 13.14.

501

Рис.

13.15. Фильтровая направленная

ВЧЗ с двусторонним реле направления

мощности

Преимущество комбинированного исполнения направлен-

ной ВЧЗ с резервной РЗ заключается в уменьшении числа ре-

ле.

Недостатком совмещения резервной и основной РЗ явля-

ется отсутствие взаимного резервирования между ними.

Фильтровая направленная

защита с

ВЧ-блокировкой.

фильт-

ровых ВЧЗ орган направления мощности и пусковой орган

реагируют на составляющие ОП. Такое исполнение РЗ дает

ряд преимуществ. Фильтровые ВЧЗ получаются односистем-

ными, они не реагируют на нагрузку и качания в симметрич-

ных режимах. Фильтровые ВЧЗ от несимметричных поврежде-

ний отличаются простотой. Они могут выполняться с одним

РНМ, совмещающим функции ОНМ и ПО. На рис. 13.15 пред-

ставлена схема с реле направления мощности

/СК

двусторон-

него действия. РелеКИ

включено на ток и напряжение ОП.

Вторым элементом является блокирующее реле КБ , дейст-

вующее, как и в предыдущих схемах. При внешнем КЗ РНМ

на приемном конце ЛЭП замыкает контакты КК.2 и пускает

ВЧ-передатчик, который посылает блокирующий сигнал на

противоположный конец ЛЭП, где К\У замыкает контакт

КУ/.1.

Блокирующее реле КБ не позволяет ВЧЗ сработать на отключе-

ние.

При КЗ в зоне РНМ на обоих концах ЛЭП замыкают кон-

такты

КУ/.1,

ВЧ-передатчики бездействуют, и реле КБ срабаты-

вают на отключение с обеих сторон. При симметричных КЗ ВЧЗ

не действует. Для устранения этого недостатка ВЧЗ нужно

дополнить комплектом от трехфазных КЗ. Известно два вари-

анта выполнения такой защиты: с РНМ ОП, переключаемым

при симметричных КЗ на мощность фазы, и с трехфазным

быстродействующим РНМ ОП, реагирующим и при симметрич-

ных КЗ на мощность ОП, возникающую в начальный момент.

Последний вариант разработан ВНИИЭ для ЛЭП 750 кВ.

502

г^

7***:

* 5,

КЫ-1

утл '"ГН •** ^у

"уск

13.6.

СХЕМА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ВЧ-ЗАЩИТЫ

Основные органы дифференциально-фазной защиты и осо-

бенности их выполнения. Диффазная защита (рис. 13.16) со-

состоит из следующих основных органов: пусковых ор-

ганов тока П01 (1.КА21) и П02 (1.КА22), пускающих передат-

чик и разрешающих РЗ действовать при КЗ; органа манипу-

ляции, управляющего (с помощью 2-ТМ) ВЧ-пере датчиком в

зависимости от знака сравниваемых токов, и органа срав-

нения фаз токов, действующего на отключение при совпаде-

нии фаз токов, проходящих по концам ЛЭП. ДФЗ не реаги-

рует на нагрузку, поэтому ПО в схемах этой защиты не являет-

ся обязательным. Однако при его отсутствии любое нарушение

непрерывной циркуляции токов ВЧ будет приводить к сраба-

тыванию РО и ложному отключению ЛЭП. Поэтому во всех

схемах ДФЗ применяются ПО, отстроенные от токов нагрузки.

К особенностям выполнения ДФЗ относится одновременный

пуск передатчиков на обоих концах защищаемой ЛЭП при

внешних КЗ. При удаленных внешних КЗ, когда пусковые

реле,

пускающие ВЧ-передатчик, работают на пределе своей

1.КЛ11 1.КЛ12 Ч

»'

Рис.

13.16. Схема цепей переменного тока дифференциально-фазной ВЧЗ

503

чувствительности, возможна работа ПО только с одной сторо-

ны ЛЭП. Тогда ток ВЧ будет прерывистым, и ДФЗ подействует

ложно. Для исключения этого ПО ДФЗ выполнен из двух

комплектов: одного чувствительного, пускающего ВЧ-пере-

датчик, и второго - более грубого (в 1,5-2 раза), управляющего

цепью отключения.

Непрерывность ВЧ-сигнала при внешних КЗ и качаниях мо-

жет быть нарушена вследствие неодновременного действия

реле,

пускающих передатчики, установленные на противопо-

ложных концах ЛЭП. Поэтому пуск ВЧ-передатчиков при внеш-

них КЗ должен осуществляться несколько раньше, чем сраба-

тывает реле РО, замыкающее цепь отключения РЗ, а останов

их должен происходить несколько позже возврата пусковых

реле,

управляющих цепью отключения

. Выполнение ДФЗ,

сравнивающих токи в каждой фазе, сложно и дорого.

Защита значительно упрощается и становится более надеж-

ной, если вместо токов фаз сравнивать их симметричные со-

ставляющие, получаемые от фильтров, преобразующих трех-

фазную систему токов в однофазную. В качестве фильтра в

ДФЗ этого типа используются комбинированные фильтры, на

выходе которых получается ток 1ф, пропорциональный 1

+ к1

или /

+ к1

Подобные фильтры обеспечивают действие ДФЗ при всех

видах КЗ. В случае симметричных КЗ ток фильтра обусловли-

вается составляющей 7

а при несимметричных КЗ - состав-

ляющими 1

и 1

или 1

и 1

Дифференциально-фазная высокочастотная защита типа

ДФЗ-201.

Защита типа ДФЗ-201 выполняется на электромеха-

нических реле, является усовершенствованной модификацией

РЗ ДФЗ-2 и предназначена для ЛЭП ПО и 220 кВ в качестве

основной быстродействующей защиты от всех видов КЗ. Прин-

цип действия ДФЗ основан на сравнении фаз токов 1

+ к1

по концам защищаемой ЛЭП. Схема ДФЗ построена аналогич-

но принципиальной схеме, приведенной на рис. 13.4, имеет

три органа: пусковой, манипуляции и сравнения фаз.

При КЗ в зоне передатчик на отключившемся конце ЛЭП должен немед-

ленно останавливаться для предупреждения блокировки ДФЗ противополож-

ной стороны.

504

Пусковой орган состоит из двух комплектов - один, более

чувствительный, пускает ВЧ-пост, а второй управляет цепью

отключения и реле сравнения РО. Оба комплекта приходят в

действие только при появлении токов ОП и НП, благодаря

этому они не реагируют на нагрузку и обладают высокой чув-

ствительностью.

Для обеспечения их действия при трехфазных КЗ ПО выпол-

нен по схеме, позволяющей фиксировать кратковременную

несимметрию, возникающую в первый момент трехфазно-

го КЗ. Фиксация осуществляется по схеме, аналогичной при-

меняемой в фильтровой ВЧЗ.

В схеме ДФЗ предусмотрены дополнительные пусковые

реле,

обеспечивающие правильное действие защиты при трех-

фазных КЗ. Эти реле реагируют на ток фазы и сопротивле-

ние 2. Орган манипуляции подключается на токи ЛЭП через

комбинированный фильтр (рис. 13.16), на выходе которого по-

является напряжение И

= Х'Ц^ + к1

), управляющее работой

генератора ВЧ.

Релейная часть может работать совместно с ВЧ-постом типа

УПЗ-70 или ПВЗК на электронных лампах и на полупроводни-

ковых элементах. Ниже более подробно рассматриваются

устройство отдельных элементов ДФЗ и ее схема (рис. 13.16—

13.19)

Пусковой орган защиты. Комплект, пускающий ВЧ-пост,

состоит из двух реле 1.КА21 и 1.КА1 и промежуточных реле

1.КЫ и 1.КЬ2 (рис. 13.17), осуществляющих фиксацию появле-

ния 1

и /

. Комплект, управляющий релейной частью ДФЗ,

'выполняется с помощью трех реле 1.КА22, 1.КА2, 1.К2 и проме-

жуточных реле 2.КЬЗ и 2.КЬ4, служащих для осуществления

схемы фиксации. Реле 1.КА2.1 и 1.КА2.2 являются основными

пусковыми реле, действующими при всех видах КЗ. Они пита-

ются выпрямленным током от фильтров токов ОП и НП

(рис.

13.16).

Реле 1.КА1, 1.КА2 и

1.К2.

являются дополнительными и пред-

назначены для действия при трехфазных КЗ. На длинных

ЛЭП в качестве 1.К2, применяется направленное реле сопро-

тивления типа КРС-2. На средних и коротких ЛЭП допустимо

На этих рисунках принято двойное обозначение элементов и контактов

ДФЗ:

вне скобок указаны обозначения, соответствующие ГОСТ и принятые

в других главах книги; в скобках

—

по заводским чертежам.

505

г.киб.г

Г.каГГ-РСГ) 2.К1Ч.П2-РПЧ) 2М.5.3(2-РП1)

—^Р—:

'. ^

2.К13.Ц2-РПЗ)

7.КЛШ0-ПП)

1.К/Н.Ю-РТ1) 1.Я17

1.К11.Н1-РП1)

1.К11(1-РП1)

1КА1.2(1-РТ!)

1КЛ11.2(1-РП1)

^—

с>

-пГггЧ}-^

•1»

1.Ш2(1-РПг)Г

1.Ш.Н7-РП2)

•О-

1.Я28

\2(1-РП2)

от

Ыа12(1-РП1)

[^^~|

Пуск ВЧ-переватчика

2.Ш.312-РПЗ)

2МЧ/2-Р"*}

Я33

2. Я1Ч. 212-РПЧ)

1.хлгг.К)-пР1)

у.

-СЗ-

•о-

2.ЯЛ

КЛ2Н-РТ2)

2.К181 2.К1Ч.1

икунт-га)'*-"")

(2-РПЧ)

у.

А'Ч'•!

(2-РП8)

К $41

(2-ПРЧ)

2.ка(г-рпв)

2ЙЗЧ

—а—•=>

2.КН1 2-Ки€(2-РП6)

(2-РУ1)

2*1.7.1

(2-РПТ)

'-гЕРЧЗ

2.К17

2-4013

2-ШЧ 2

ЯЗЗ (2-РП7)

а—И

м—а—[]-

г.К132(2-РПЗ) 1ХИЧП-РП1)

—

2.КНЧ(2Р*Ч)

"У

2К18.3(2-РП8) 2.К1ЧЧ(2-РПЧ)

"ч—

2.Ш5.Ч(2-РШ)

{}

2.К18/2-РП8)

2. ЯЗВ

2.К5312-ПРЗ)

К 1.9.1(2-РП9)

{}

2.К19/2-РП91

2КН2/2-РУ2)

1Я37

-о-

; нл12

п-пп^-*

г.

кип

—О

2 К5Ч

(2-ПРЧ

)

—а—

На отключение

2.Н1Л.2

Рис. 13.17. Схема цепей постоянного тока дифференциально-фазной

ВЧЗ

ДФЗ-201

использовать реле минимального напряжения, если оно обес-

печивает необходимую чувствительность. Реле 1.КА1 и 1.КА2

являются токовыми реле типа РТ-40, включенными на ток

одноименной фазы. Пуск ВЧ-генератора производится от реле

1.КЫ, которое приводится в действие пусковыми реле 1.КА21

или 1.КА1. Обмотка 1.КЫ в нормальных условиях обтекается

током, а контакты в цепи пуска генератора разомкнуты

(рис.

13.17). При появлении несимметрии (т. е. токов

и /

) реле

1.КА2.1 размыкает цепь обмотки 1.КЫ, которое, возвращаясь,

пускает ВЧ-генератор, подавая на него "плюс" контактами

1.КЫ.2 и 1.КЫ.З. Одновременно вторым контактом реле

1.КЫ.1

размыкает цепь своей обмотки, исключая этим возмож-

ность возврата реле при исчезновении кратковременной не-

симметрии и фиксируя, таким образом, ее появление. Возврат

реле 1.КЫ и прекращение работы ВЧ-генератора происходит

при помощи реле 1.КЬ2. Это реле срабатывает через 0,5-0,6 с

после разрыва тока, нормально проходящего по его обмотке

через контакт 1.КЫ.1, а при КЗ - через контакты 1.КА21Л

и 1.КА1.1. При срабатывании реле 1.КЬ2 замыкает контактом

1.КЬ2.1 цепь обмотки реле 1.КЫ, которое возвращается, пре-

кращая пуск генератора ВЧ. Таким образом, пуск ВЧ-генера-

тора осуществляется мгновенно, при срабатывании 1.КЫ,

а прекращение его действия - с замедлением 0,5-0,6 с после

возврата 1.КЬ2 и 1.КЫ. При повреждении в зоне действия

ДФЗ прекращение работы ВЧ-передатчика производится одно-

временно с подачей импульса на отключение выключателя

от реле 2.КЬ6, которое исключает задержку отключения по-

врежденной ЛЭП при каскадном действии ДФЗ. При отсутствии

реле 2.КЬ6 передатчик на конце ЛЭП, отключившемся быст-

рее,

продолжал бы работать, посылая из-за прекращения ма-

нипуляции сплошной ВЧ-сигнал, в результате чего ДФЗ на

противоположном (еще не отключившемся) конце ДФЗ была

бы заблокирована до тех пор, пока не возвратилось реле 1.КЬ.1.

Пусковое реле 1.КА1 предназначено для исключения одно-

стороннего пуска ВЧ-постов при трехфазных КЗ вне зоны ДФЗ,

возможного под влиянием токов небаланса в фильтре, питаю-

щем 1.КА21 и 1.КА22.

Пуск цепи отключения ДФЗ при несимметричных КЗ произ-

водится реле 1.КА22. Оно срабатывает при появлении несим-

метрии и своим замыкающим контактом пускает реле 2.КЬ5,

а размыкающим - приводит в действие 2.КЬ4, которое подводит

507

контактом 2.КЬ4.3 "плюс" к контактам 2.К34.1 реле 2.К54.

При симметричных КЗ пуск ДФЗ осуществляется совместным

действием реле 1.КА22 и 1.К2. В этом случае реле 1.КА12 сра-

батывает кратковременно и разрывает контактом 1.КА2.2.1

цепь обмотки реле 2.КЬ4, приводя его в действие. Одновремен-

но срабатывает вспомогательное пусковое реле 1.К2., дейст-

вующее в течение всего времени, пока длится трехфазное КЗ.

Цепь пуска ДФЗ образуется через соединенные последователь-

но контакты реле 1.К22 и 2.КЬ8.1. Реле 2.КЬ8 срабатывает пос-

ле размыкания контакта 2.КЬ4.4.

Такая схема исключает пуск ДФЗ при симметричных пере-

грузках, так как в этом случае не действуют реле

1.КА2.2

и 1.К2,

и кратковременных несимметриях, не сопровождающихся КЗ,

поскольку при этом не работает реле 1.К2. Возврат реле 2.КЬ4,

срабатывающего при действии 1.КА22, осуществляется при

помощи реле 2.КЬЗ, которое замыкает контакт через 0,25 с

после срабатывания реле 2.КЬ4, разрывающего контактом

2.КЬ4.1 ток в его обмотках.

Таким образом, цепь отключений при трехфазных КЗ замы-

кается только на 0,25 с, этого замедления достаточно для дей-

ствия ДФЗ при повреждении ЛЭП. При несимметричных КЗ

цепь обмотки 2.КЬ5 остается замкнутой контактами 1.КА22.1,

пока продолжается КЗ.

Кроме реле 2.КЬ4, цепью пуска реле 2.КЬЗ управляют реле

1.К2 и 2.КЬ5. Контакты реле 2.КЬ5 введены в эту цепь для

устранения пульсации реле 2.КЬЗ и 2.КЬ4 в случае несиммет-

ричного КЗ, продолжительность которого превышает время

действия реле 2.КЬЗ, а контакт реле

1.К2..1

служит для блоки-

ровки ДФЗ при нарушении цепи напряжения.

При обрыве цепи напряжения пусковое реле 1.К2 срабаты-

вает, в результате чего пуск ДФЗ становится возможным не

только при КЗ, но и при кратковременной несимметрии без

КЗ,

что может вызвать неправильное действие защиты в слу-

чае неисправности ВЧ-канала.

Предусмотренная в схеме блокировка устраняет эту опас-

ность. Срабатывая, реле 1.К2 пускает реле 2.КЬЗ, которое с

выдержкой времени шунтирует контакты пускового реле

1.КА2.2.1, не позволяя сработать реле 2.КЬ4, а следовательно,

и ДФЗ при появлении несимметрии. Однако в результате та-

кой блокировки ДФЗ не сможет действовать при трехфазных

КЗ в зоне в случае повреждения ее цепей напряжения.

508

Этот недостаток частично устраняется при помощи реле

1.КА2, включенного, так же как и реле 1.КА1, на ток фазы.

Реле 1.КА2 приходит в действие при трехфазных КЗ, осуще-

ствляя пуск ДОЗ помимо контактов 1.К22 и 2.КЬ4.3. Для от-

стройки от нагрузки уставка реле 1.КА2 берется грубой, поэто-

му 1.КА2 работает только при КЗ с большим током.

Цепи переменного тока. Пусковые токовые реле 1.КА21

и 1.КА2.2 (рис. 13.16) выполняются при помощи поляризован-

ных реле, питаемых токами 1

и 7

через выпрямители. Реле

такой конструкции не имеют вибрации контактов и обладают

незначительным потреблением. Последнее облегчает выпол-

нение фильтра, от которого питаются реле.

В целях повышения чувствительности пускового органа

при однофазных КЗ реле 1.КА21 и 1.КА22 могут питаться кро-

ме тока 1

током /

Реле 1.КА22 имеет две обмотки. Рабочая обмотка 1.КА22

(рис.

13.16) действует на замыкание контактов, а тормозная

обмотка 1.КА22

(рис. 13.17) служит для улучшения возврата

реле.

Пусковой орган, выполненный по рассмотренной схеме,

имеет следующие особенности:

а) при несимметричных КЗ ДФЗ пускается на все время, пока

длится КЗ, а при симметричных вводится только на время,

достаточное для ее действия. При кратковременных несим-

метриях, не сопровождающихся КЗ, передатчики пускаются

на 0,6 с, цепь же отключения остается разомкнутой контак-

тами реле 1.К7..2, чем исключается неправильное действие

ДФЗ;

б) пуск передатчика всегда продолжается дольше, чем вре-

мя включения реле 2.К54. Благодаря этому при внешних КЗ

цепь отключения ДФЗ размыкается до прекращения блоки-

рующего сигнала ВЧ, что повышает надежность ДФЗ при внеш-

них КЗ;

в) ДФЗ готова к повторному действию при несимметричных

КЗ в любой момент, а при трехфазных - через 0,2 с после прекра-

щения первого КЗ;

г) во время неполнофазного режима пусковые органы ДФЗ

могут прийти в действие, если токи 1

и /

превысят уставку

реле 1.КА21 и 1.КА2.2. Однако ДФЗ блокируется, как при

внешнем КЗ.

509

2X15.1 2.П

(2РП5)

2 К1.5.2

(2РП5)

(2-ТС)

— ^

2К$3

Ус!Л7\

2С

<2т)

П П П

'7КГ7 5ЛЦМ1)

(2МВ7)

2 У58

^гтв) 5Х21Н2)

:*С» С3<2/1Г*1

^г.тч

Рис.

13.18. Орган сравнения фаз:

—

принципиальная схема; б

—

диаграмма работы

В случае возникновения в этом режиме КЗ на защищаемой

ЛЭП реле 2.К54 сработает, и ДФЗ подействует на отключение.

Орган сравнения фаз. Как указывалось, реле 2.К84 питается

анодным током приемника и реагирует на разность фаз токов

по концам ЛЭП в зависимости от характера ВЧ-сигнала. В РЗ

ДФЗ-201 в качестве реле 2.К84 применено поляризованное

реле,

включаемое по схеме, показанной на рис. 13.18, а.

Анодный ток приемника /

при КЗ в зоне имеет прерывистый

характер, изображенный на рис. 13.18, б. Если бы реле 2.К84

питалось непосредственно анодным током, то его контакты

замыкались бы ненадежно. Поэтому питание реле 2.К84 осу-

ществляется по особой схеме, преобразующей прерывистый

анодный ток приемника в постоянный. Схема (рис. 13.18, а) со-

стоит из трансформатора 2.ТЬ, выпрямителя 2.У88 и конденса-

тора 2.С12. Для уяснения процесса преобразования предста-

вим, что кривая анодного тока разложена на гармоники с час-

тотами, кратными 50 Гц. Токи высших гармоник (/ > 50 Гц)

замыкаются главным образом через конденсатор 2.С12, а токи

основной частоты (/ = 50 Гц) - через индуктивное сопротивле-

ние первичной обмотки трансформатора 2.ТЬ, имеющей для

токов основной гармоники меньшее сопротивление, чем кон-

денсатор 2.С12. Вторичный ток трансформатора 2.ТЬ выпрям-

ляется выпрямителем 2.У88, сглаживается конденсатором

2.С12 и питает обмотку реле 2.К84. В том случае, если контакты

промежуточного реле 2.КЬ5.2 замкнуты, последнее срабатыва-

ет только при действии пусковых реле ДФЗ при КЗ (см.

рис.

13.17)

510