Високочастотні захисту ЛЕП - студопедія

На лініях електропередачі напругою 110 кВ і вище середньої і великої довжини (кілька десятків і навіть сотень кілометрів) поздовжні диференціальні захисту з сполучними проводами не можуть бути застосовані внаслідок високої вартості і неприпустимого збільшення опору з'єднувального кабелю. У зв'язку з цим на таких лініях в якості швидкодіючих захистів, що забезпечують відключення без уповільнення пошкоджень на всьому протязі лінії, використовуються високочастотні захисту. У цих захистах обмін інформацією між комплектами, встановленими по кінцях захищається лінії, здійснюється за допомогою організованого по ній спеціального високочастотного каналу.

На рис. 49 показана схема організації високочастотного каналу по лінії електропередачі. Струм високої частоти в цій схемі передає по одній з фаз лінії і повертається через землю. На кожному кінці лінії встановлюється високочастотний апарат (ВЧА) 1, що складається з передавача (генератора) сигналів високої частоти ГВЧ і приймає їх приймача ПВЧ. Вихідні ланцюги ВЧА підключаються одним затискачем до землі, а другим - до лінії електропередачі через кабель 2, фільтр приєднання 3 і конденсатор зв'язку 4.

Опір конденсатора зв'язку, через який ВЧА підключається до лінії електропередачі, залежить від частоти проходячи-ного через нього струму. Для струмів промислової частоти 50 Гц воно велике (більше 1 МОм) і тому струм витоку дуже малий. При високих частотах (великих 10 кГц) опір конденсатора різко зменшується. В результаті струм високої частоти, що проходить по лінії, буде відгалужується в конденсатор і далі через фільтр приєднання проходити в ВЧА.

Для того щоб струми високої частоти не виходили за межі захищається лінії, по кінцях її встановлюються спеціальні загороджувачі 5. Загороджувач є резонансний контур, що складається з силової індуктивної котушки L і елемента настройки (регульованої ємності Ск). Значення ємко-сти підбирається так, щоб контур загороджувача був налаштований в резонанс (струму) на частоту настройки ВЧА. Такий загороджувач називається резонансним, або одночастотним. При резонансної частоті опір контуру має максимальне значення, завдяки чому запобігається розтікання струму високої частоти. Резонансне опір загороджувача повинно бути не менше 1000 Ом. Для захисту конденсатора Ск від грозових і комутаційних-них перенапруг передбачається розрядник FV.

Як високочастотного кабелю 2 використовується кордельно кабель типу ФКБ, вхідний опір якого близько до 100 Ом.

Мал. 49. Принципова схема високочастотного каналу

За допомогою фільтра приєднання узгоджується (зрівнюється) вхідний опір високочастотного кабелю і лінії. Фільтр приєднання утворює замкнутий контур для струмів високої частоти і компенсує ємність конденсатора зв'язку, що дозволяє зменшити до мінімуму опір конденсатора для струмів високої частоти. Фільтр приєднання є повітряний трансформатор з відгалуженнями, що дозволяють змінювати самоіндукції його обмоток і взаємну індуктивність між ними.

Високочастотними захистами оснащено більшість ліній напругою 220 кВ і вище, а також велике число ліній 110 кВ. Найбільшого поширення набули диференційно-фазні високочастотні захисту.

Принцип дії диференційно-фазної високочастотного захисту (ДФЗ) заснована на порівнянні фаз струмів по кінцях захищається лінії. На ріс.50 показані схеми токораспределения при зовнішньому КЗ (точка К.1 на ріс.50а) і при пошкодженні на захищається лінії (точка К2 на ріс.50б). Вважаючи позитивними струми, спрямовані від шин в лінію, можна сказати, що при зовнішньому КЗ струми і зрушені на 180 ° (мають протилежні знаки), а при КЗ в зоні - збігаються. Останнє твердження справедливо, якщо знехтувати зрушенням по фазі між векторами ЕРС і по кінцях електропередачі і відмінністю кутів повних опорів і.

Таким чином, порівнюючи фази струмів по кінцях захищається лінії, можна визначити місце пошкодження. На відміну від звичайних диференціальних захистів, в яких значення струмів порівнюються безпосередньо в реле, в диференційно-фазної захисту для передачі інформації про фазу струмів, що проходять по кінцях захищається лінії, використовується канал високої частоти.

Структурна схема захисту показана на ріс.51. Захист складається з високочастотного апарату ВЧА, що включає в себе ГВЧ і ПВЧ. реле відключення РВ, який ласує струмом приймача, і пускових реле ПО1 і П02, перше з яких пускає ГВЧ, а друге замикає ланцюг відключення.

Особливість ДФЗ як високочастотного захисту полягає в тому, що ГВЧ управляється безпосередньо струмом промислової частоти. Генератор високочастотних коливань включений так, що при позитивній напівхвилі промислового струму він працює, посилаючи в канал струм високої частоти, а при негативній - закривається, припиняючи видачу високочастотних сигналів. Приймач ВЧА виконаний таким чином, що при наявності струмів високої частоти, що надходять в його вхідний контур, вихідний струм, що живить реле РВ, дорівнює нулю, а при відсутності високоча-стотние сигналу з'являється вихідний струм, що надходить в реле РВ.

При зовнішньому КЗ (ріс.50а), коли фази привчає-них струмів по кінцях лінії протилежні, ГВЧ на кінці т лінії працює протягом першого напівперіоду промислового струму, а на кінці п - протягом наступного напівперіоду. В результаті по лінії НЕ-безперервно проходить струм ви-сокой частоти, живлячи прийом-ники, встановлені на обидві-їх сторонах захищається лінії. При цьому в вихідних ланцюгах ПВЧ струм відсутній, реле РВ не працює і захист на отклю-чення не діє. При КЗ в зоні (ріс.50б) ГВЧ на обох кінцях лінії працюють одночасно, оскільки фази струмів промислової частоти збігаються. Високочастотний струм, що надходить при цьому в приймачі, матиме переривчастий характер з інтервалами, рав-ними напівперіоду промислового струму. В цьому випадку приймач рабо-тане в проміжки часу, коли струм високої частоти відсутня і замкнений під час його проходження. У вихідний ланцюга приймача з'являється переривчастий струм, який згладжується і надходить в реле РВ, останнім спрацьовує і замикає ланцюг вклю-чення. Таким чином, зрушення фаз струмів промислової частоти, що проходять по обох кінцях захищається лінії, визначається за характером високочастотних сигналів, що приймаються ПВЧ (суцільно-ні або переривчасті). За принципом дії ДФЗ не реагує на навантаження і коливання, так як в цих режимах фази порівнюваних струмів по кінцях захищається лінії протилежні.

Ріс.50. Діаграма струмів ДФЗ

Правильна поведінка захисту при зовнішніх КЗ буде забезпечено лише в разі роботи ГВЧ на обох кінцях захищається лінії. Якщо один з ГВЧ НЕ буде за-пущений або виявиться несправним, захист подіє неправильно і відключить неушкоджену лінію, так як ПВЧ прийматимуть переривчастий струм тільки одного передавача. Для запобігання цьому в схемі захисту (див. Ріс.51) є два пускових органу різної чутливості: П01 - більш чутливий, здійснюва-ляющий пуск ГВЧ, і П02 - більш грубий, який замикає цепьотключенія.

Ріс.51. Структурна схема ДФЗ

Переваги високочастотних захистів:

- можливість використання в мережах будь-якої конфігурації;

Основний недолік високочастотних захистів - висока вартість.