Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий

Дифференциально-фазные защиты применяются в сетях 220 кВ и выше в качестве основных защит от всех видов повреждений. Защиты, имеющие абсолютную селективность, то есть отключающие только защищаемый участок, называются основными.

Работая в пределах установленных полукомплектов по концам линий, защиты ДФЗ являются основными. Способность дифференциально-фазных защит реагировать на все виды симметричных и несимметричных повреждений, основывается на сравнении комплексных токов по обоим концам линии. Учитывается фаза токов прямой и обратной последовательности.

При настройке защит принимают положительное направление токов от шин в линию, и отрицательное от линии к шинам. При коротком замыкании в защищаемой зоне, токи коротких замыканий (КЗ) стекаются к месту замыкания, при этом они положительны и имеют одинаковую фазу. В этом случае происходит отключение линии.

При повреждении вне защищаемого участка, направление токов по обоим концам линии совпадает, они сдвинуты по фазе на электрический угол 180º. Таким образом, место повреждения и работа устройства определяется сравнением фаз токов.

Так как защищаемые высоковольтные линии имеют достаточно большую протяженность, появляется необходимость в мгновенном обмене информации между полукомплектами. Для этого используют высокочастотную связь, каналы которой организуются по проводам защищаемой линии.

Для обмена сигналами между полукомплектами защиты применяют приемо-передатчики типа АВЗК или ПВЗУ. Они предназначены для обработки сигналов высокой частоты, по средствам которых полукомплекты обмениваются блокирующими или отключающими сигналами. Для контроля исправности тракта ВЧ канала на каждой стороне линии устанавливают аппаратуру контроля типа АК или КВЧ.

С периодичностью в 5,5 часов аппаратура проверяет уровень прохождения сигнала и запас по затуханию. При высоком уровне затухания сигнала по ВЧ каналу, имеется возможность ввести ускоренную проверку через каждые 33 минуты.

Каждый полукомплект ДФЗ состоит из следующих основных устройств: пусковой орган, генератор высокочастотных импульсов, орган сравнения фаз, орган манипуляции и приемник ВЧ сигналов. Принцип и последовательность работы устройств, следующая: при коротком замыкании в защищаемой зоне, передатчики начинают работать одновременно, в момент положительной полуволны тока КЗ.

На приемники обоих сторон действует прерывистый сигнал, так как фазы токов совпадают, и положительные полуволны накладываются друг на друга. При прерывистом сигнале на входе приемников, на их выходе появляется ток, и реле органа сравнения фаз подает импульс на отключение выключателей.

При повреждении вне защищаемой линии, токи по концам линии сонаправлены и сдвинуты по фазе на 180º. На приемниках появляется сплошной сигнал, так как промежутки импульсов одного передатчика, заполняются серией импульсов второго комплекта. При сплошной серии импульсов на входе приемника, ток на выходе отсутствует, и реле органа сравнения фаз не действует на отключение выключателей.

Пусковой орган, при любых возмущениях в электрической сети, запускает генератор высокочастотных сигналов, активизирует орган сравнения фаз и готовит цепи к предстоящему отключению. Орган манипуляции обеспечивает избирательную работу передатчиков только при положительной полуволне токов КЗ.

Для защиты линий, имеющих два конца, устанавливают два полукомплекта. Для более разветвленной линии устанавливают столько комплектов, сколько у линии питающих концов. На тупиковых отпайках устанавливаются неполные полукомплекты, которые не имеют выходных цепей на отключение коммутационных аппаратов.

Токи нагрузки и токи качаний в энергосистеме не приводят к срабатыванию защиты, так как направление их по концам линий совпадает, что равносильно внешнему КЗ. В случаях, когда линия находится под напряжением только с одной стороны, то есть работает в режиме холостого хода, и на ней возникает КЗ, происходит ее отключение одним полукомплектом, находящимся в работе. Отключение происходит, так как отсутствует блокирующий сигнал второго полукомплекта.

Некоторые виды дифференциально-фазных защит сравнивают токи обратной и нулевой последовательности; к ним относятся ДФЗ-2, ДФЗ-201, ДФЗ-402, ДФЗ-504. При неисправности цепей напряжения эти защиты загрубляются по отношению к симметричным повреждениям, однако ложного срабатывания не происходит.

Защиты оставляют в работе. На время повреждения цепей напряжения, необходимо организовать временные защиты от симметричных замыканий, или ввести резервные, при наличии. ДФЗ-2 и ДФЗ-504 имеют блокировку от ложного срабатывания при потере оперативного тока, ДФЗ-2 и ДФЗ-402 такой блокировки не имеют, поэтому при потере опертока они должны быть выведены немедленно.

Надежность основных дифференциально-фазных защит очень высока. Ложное срабатывание может произойти лишь в случае нарушения непрерывности входного сигнала на приемнике. Причиной такого нарушения может стать релейная часть или нарушения в работе ВЧ части.