Текст
                    biblem
elekbomonter

Библиотечка электротехника Н. И. Овчаренко ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО- ФАЗНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 110 - 220 кВ ДФЗ-201 ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ аниргЕтж
Вниманию специалистов Вышли в свет следующие выпуски “Бпоппотечкп электротехника Удрис А. П. Панель релейной защиты типа ЭПЗ-1636 для ВЛ 110- 220 кВ (часть 1 — устройство защиты, часть 2 —обслуживание защиты). Иноземцев Е. К. Ремонт высоковольтных электродвигателей электростанций (части I и 2). Шкарин Ю. П. Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи (части 1 и 2). Шуин В. А., Гусенков А. В. Защита от замыканий на землю в элект- рических сетях 6-10 кВ. Конюхова Е. А., Киреева Э. А. Надежность электроснабжения про- мышленных предприятий. Могузов В. Ф. Обслуживание силовых трансформаторов (части 1 и 2). Таубес И. Р., Удрис А. П. Использование реле ДЗТ-21 и ДЗТ-23 для защиты трансформаторов, автотрансформаторов и блоков. Киреева Э. А. Повышение надежности, экономичности и без- опасности систем цехового электроснабжения. Овчинников В. В. Защита электрических сетей 0,4 - 35 кВ (час- ти 1 и 2). Иноземцев Е. К. Ремонт турбогенераторов (части 1 и 2). Яковлев Л. В. Пляска проводов на воздушных линиях электропе- редачи и способы боьбы с нею Овчаренко Н. И. Дифференциально-фазная высокочастотная за- щита линий электропередачи напряжением 110 - 220 кВ ДФЗ-201. Подписку можно оформить в любом почтовом отделении связи по объединенному каталогу “ПРЕССА РОССИИ”. Том 1. Российские и зарубежные газеты и журналы. Индексы “Библиотечки электротехника” — приложения к журналу “Энергетик” 88983 — для предприятий и организаций; 88982 — для индивидуальных подписчиков. Адрес редакции журнала “Энергетик”: 109280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14/23. Телефон (095) 275-19-06 E-mail: energy@mail.magelan.ru
Библиотечка электротехника —- приложение к журналу "Энергетик” Основана в июне 1998 г. Выпуск 12(48) Н. И. Овчаренко ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО- ФАЗНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 110 - 220 кВ ДФЗ-201 Москва НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик” 2002
УДК 621.311.078(075.8) ББК 31.27-05 0-35 Главный редактор журнала “Энергетик” А. Ф. ДЬЯКОВ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ “Библиотечки электротехника” В. А. Семенов {председатель), И. И. Батюк (зам. председателя), Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев, В. А. Забегалов, В. X. Ишкин, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев, Н. В. Лисицын, Л. Г. Мамиконянц, Л. Ф. Плетнев, В. И. Пуляев, Ю. В. Усачев, М. А. Шабад Овчаренко Н. И. 0-35 Дифференциально-фазная высокочастотная защита ли- ний электропередачи напряжением 110 — 220 кВ ДФЗ-201. — М.: НТФ “Энергопрогресс”, 2002. — 72 с.; ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу “Энергетик”; Вып. 12(48)]. Описывается принцип действия и выполнение измерительной и логической функциональных частей защиты, выпускаемой промыш- ленностью в виде панелей ДФЗ-201. Приводятся указания по расчетам параметров настройки зашиты. Рассматриваются экспериментальная настройка, периодическая проверка функционирования и техниче- ского обслуживания защиты при ее эксплуатации. Приводятся сведения по разработанной микропроцессорной реали- зации защиты. ISSN 0013-7278 © НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”, 2002
Предисловие Ровно половину ушедшего XX века безупречно прослужил ше- девр отечественной техники автоматического отключения коротких замыканий (КЗ) — дифференциально-фазная высокочастотная за- щита (ДФЗ) линий электропередачи [1,2]. Созданная в первые по- слевоенные годы небывалого творческого подъема научного и ин- женерно-технического персонала бурно развивавшейся электро- энергетики она явилась и остается образцом как технического воплощения, так и уникальных эксплуатационных качеств. Дифференциально-фазный принцип ее функционирования ока- зался единственным, обеспечивающим быстрое и абсолютно селек- тивное отключение любого вида КЗ, в том числе и в неполнофазном режиме работы, в частности в цикле однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), линии электропередачи любого, включая и сверхвысокое, напряжения. Впервые именно в ДФЗ нашли практическое применение сим- метричные составляющие несимметричных систем токов КЗ, до тех пор представлявшие лишь теоретический интерес, в виде фильтра тока обратной последовательности и комбинированного фильтра токов прямой и обратной последовательностей, сравниваемых по фазе по высокочастотному каналу связи. Созданная впоследствии, считающаяся наиболее быстродейству- ющей и совершенной фильтровая высокочастотная защита линий сверхвысокого напряжения [1,6], функционирующая в полнофаз- ном режиме на основе сравнения направлений мощности обратной последовательности, обязана своим совершенством именно ДФЗ, обеспечивающей быстрое и селективное отключение КЗ в неполно- фазном режиме в цикле ОАПВ. У истоков идеи ДФЗ стояли корифеи отечественной релейной за- шиты: Г. И. Атабеков, В. И. Иванов, А. М. Федосеев, а ее создате- лем явился талантливый энтузиаст, посвятивший всю свою творче- скую жизнь ее совершенствованию, необходимому по мере повы- шения напряжения и протяженности линий электропередачи, один 3
из ведущих главных специалистов ВНИИЭ Евгений Давидович Сапир. Первая промышленная модификация — панель ДФЗ-2 [1,2] про- служила долгие годы, а ее усовершенствованная модель — панель ДФЗ-201 выпускается Чебоксарским электроаппаратным заводом по сей день [4, 5] как основная защита линий электропередачи на- пряжением 110 — 220 кВ. Группой руководимых им не менее творческих научно-техниче- ских сотрудников ВНИИЭ (Я. С. Гельфанд, А. И. Левиуш, Г. Г. Якуб - сон) впоследствии были доведены до промышленного выпуска в виде панелей ДФЗ-402 и ДФЗ-504 и дифференциально-фазные за- щиты линий более высокого напряжения. Но их основой остается защита ДФЗ-201, которой, как наиболее распространенной в электроэнергетических системах, и посвящает- ся настоящий выпуск. В связи с изменявшимися в течение полувека графическими и позиционными обозначениями в схемах защиты в настоящем ее описании приняты современные, соответствующие ГОСТ ЕСКД, обозначения, а также приведена таблица их соответствия обозначе- ниям, используемым в технической документации, на две модифи- кации панели ДФЗ-201. Замечания и пожелания по брошюре просим направлять по адресу: 109280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23. Редакция журнала “Энергетик”. Автор 4
ГЛАВА ПЕРВАЯ Принцип действия и функциональная схема защиты 1.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ Действие дифференциально-фазной высокочастотной (ВЧ) за- щиты (ДФЗ) основано на принципе сравнения фаз токов по концам защищаемой линии электропередачи [I; 2]. Функционирование при всех видах коротких замыканий (КЗ) обеспечивается сравнением по фазе суммы токов прямой и обратной последовательностей, форми- руемых соответствующими измерительными преобразователями несимметричных трехфазных токов воднофазные, пропорциональ- ные симметричным составляющим и их комбинациям — фильтрами симметричных составляющих токов. Для действия защиты: четкого срабатывания при КЗ на защищае- мой линии (КЗ в зоне зашиты) или несрабатывания при КЗ на дру- гих линиях (внешних КЗ) необходима передача информации о фазе тока на данном конце линии на противоположный ее конец. Передача производится информационной функциональной частью — передающей информацию частью зашиты. Она представ- ляет собой высокочастотный канал связи (КС) между полукомплек- тами ДФЗ, установленными на подстанциях, связываемых защища- емой линией электропередачи. Канал связи организуется по одному из трех проводов линии (и земле) установкой на нем по концам линии заградителей токов ВЧ в виде параллельных резонансных L3 С3 контуров (рис. I), настроен- ных на несущую сигналы информации частоту и не пропускающих ток ВЧ в электрические цепи подстанций; конденсаторов связи Ссв с изоляцией, соответствующей напряжениюлинии; фильтров присо- единения £ф Сф в виде последовательных резонансных контуров, реакторы £ф которых выполнены как воздушные трансформаторы, защищенные от перенапряжений разрядниками F, и кабелей связи 5
Рис. 1. Принципиальная схема высокочастотного канала связи фаза-земля Рис. 2. Временные графики токов короткого замыкания, ВЧ сигналов и выход- ных сигналов приемника и элемента сравнения фаз ДФЗ при внешнем КЗ (а ) и при КЗ на защищаемой линии (б) 6
И^.вс ВЧ приемопередатчиками П — П. Сведения о практическом их выполнении содержатся в [7]. На рис. 2 приведены временные графики электрических вели- чин, иллюстрирующие недействие ДФЗ при внешнем КЗ (рис. 2, а), и ее срабатывание при КЗ на защищаемой линии (рис. 2, б): показаны мгновенные токи КЗ Г по концам линии, импульсы ВЧ токов /вч, /вч, ток /вч в проводе линии (сигналы ин- формации), ток /п на выходе ВЧ приемника и дискретный потенциа- льный выходной сигнал ДВЬ|Х элемента сравнения фаз токов. При условных положительных направлениях векторов токов /" от шин в линии, токи /’, i" внешнего КЗ (рис. 2, а) находятся в проти- вофазе,апри КЗ на защищаемойлиниисовпадаютпофазе (рис. 2, б). Соответственно ВЧ сигналы i'B ч, i"B ч, генерируемые передатчика- ми только в течение положительных полупериодов токов КЗ, сме- щены во времени на интервал в половину периода промышленной частоты (рис. 2, а) или совпадают во времени (рис. 2, б). Сигналы в ВЧ канале представляют собой при внешнем КЗ дискретный потен- циальный сигнал /в ч п, а при КЗ в защищаемой зоне защиты — вре- мя-импульсный сигнал /в ч ви. Ток /п на выходе ВЧ приемника появ- ляется только при отсутствии тока /в ч в линии. Поэтому при внеш- нем КЗ ток /в = 0 и выходной сигнал (/вых — 0, т.е. отсутствуют (рис. 2, а), а при КЗ на защищаемой линии время-импульсный сиг- нал fn ВЧ приемника формирует дискретный выходной сигнал (/вь|х, определяющий отключающее воздействие защиты. Дифференциаль- но-фазная защита обладает свойством абсолютной селективности [1]. 1.2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЗАЩИТЫ Дифференциально-фазная ВЧ защита содержит все четыре фун- кциональные части автоматического устройства [1,3] (рис. 3, о): измерительную ИЧ, передающую информацию часть ПЧ, логиче- скую ЛЧ и исполнительную Ис. Ч. Она состоит из двух одинаковых полукомплектов(ИЧ1,Л41, Ис.Ч1и ИЧ2,ЛЧ2, Ис.Ч2), установлен- ных по концам линии И7 и связанных, как указывалось, передающей частью ПЧ. Измерительная часть защиты подключена к первичным измери- тельным преобразователям — трансформаторам напряжения TV и тока ТА и содержит пусковые и измерительные органы релейного действия, а именно: пусковые органы фазного тока (максимальные измерительные реле тока КА, токов обратной /2 и нулевой /0 последовательностей 7
оо Рис. 3. Функциональные схемы дифференциально-фазной высокочастотной защиты лннни электропередачи (а ) и ее измери- тельных органов (б)
(фильтр-реле тока KAZ2 0) и сопротивления (направленного изме- рительного реле сопротивления AZ); измерительный орган сравнения фаз токов КАО; измерительный орган управления (манипуляции) ВЧ передатчи- ком ZA\ 2- Пуск ВЧ передатчика, например GM1. производится дискретным сигналом фильтр-реле A71Z2 у, состоящим из фильтров токов обрат- ной Z42 (рис. 3, б) и нулевой ZAq последовательностей, сумматора токов AW и элемента сравнения амплитуды суммы токов (непре- рывного сигнала £7) с заданным запоминающим (установочным) элементов ЗЭ значением Е2 = Еу релейного действия — компарато- ром ЕА [2]. Ток обратной последовательности, как известно [ 1 ], по- является при любом несимметричном, а кратковременно и при трехфазном КЗ. Ток нулевой последовательности используется для повышения чувствительности пуска ВЧ передатчика при КЗ на зем- лю, а пусковое реле фазного тока КА — при симметричных КЗ. Как видно из упрощенной функциональной схемы логической части ЛЧ1, сигнал Хп на пуск управляемого ВЧ передатчика GM1 проходит через логический элемент DW1 (ИЛИ) от KAZ20, сигнал которого, если он кратковременный, запоминается на определен- ное время элементом памяти TD, или от реле тока КА. Орган управления (манипуляции) ВЧ передатчиком содержит комбинированный фильтр ZA\ 2 токов прямой и обратной последо- вательностей, обеспечивающий манипуляцию передатчиком током прямой последовательности при симметричных, и практически то- ком обратной последовательности при несимметричных КЗ. Его сигнал Аду представляет собой напряжение промышленной частоты, пропорциональное сумме токов Д + £/, прямой 1\ и обратной /7 по- следовательностей. Манипуляция генератором ВЧ колебаний GM1 состоит в формировании импульсов тока ВЧ лишь в течение, как указывалось, положительного полупериода тока на выходе ZA\ 2. Орган сравнения фаз КАО (рис. 3, а) токов на выходах фильтров Z4] 2 двух полукомплектов защиты представляет собой время-импу- льсный элемент сравнения фаз двух синусоидальных величин ре- лейного действия ЭСФ РД [4]. Он формирует дискретный потенци- альный сигнал t/ф при углах ф сдвига фаз между токами на выходах ZA\ 2, соответствующих КЗ на защищаемой линии (в частности при Ф = 0), сигнал поступает на верхний вход элемента DX (И) логиче- ской части ЛЧ, на нижний вход которого приходит дискретный по- тенциальный сигнал от элемента DW2 (ИЛИ) при поступлении на его вход одного (или двух) сигналов от пусковых фильтр-реле KAZ2 0 или измерительных реле КА или KZ. При этом электромагнитными 9
выходными реле KLlv\ KL2(на схеме не показано) формируются от- ключающие воздействия и Лу2 на отключение выключателей Q1 и (?2линии электропередачи. Измерительное реле сопротивления KZ предусматривается, как указывалось, для обеспечения чувствительности и надежности дейст- вия защиты на отключения при симметричных КЗ с относительно не- большим током, при котором реле фазного тока КА не срабатывает, а сигнал от KAZ} о отсутствует, ввиду симметрии трехфазных токов КЗ. Оно состоит (рис. 3, б) из вторичных измерительных преобра- зователей ИП1, ИП2 междуфазного напряжения Ер и разности то- ков соответствующих фаз / , подводимых от измерительных транс- форматоров напряжения ТУ и тока ТА, задающего (установочного) элемента ЗЭ, формирователей сравниваемых величин £7, Е2 — сум- матора А И7 и вычитателя АН и элемента сравнения релейного дейст- вия синусоидальных величин Е/, Е2 по амплитуде ЭСА или по фазе ЭСФ в зависимости от того, какими функциями Ер /р, являются ве- личины Е1 и Е2[1, 3]. В защите ДФЗ-201 применяется индукцион- ное электромеханическое, функционирующее по принципу сравне- ния фаз, или полупроводниковое, функционирующее по принципу сравнения амплитуд, направленное реле сопротивления. 10
ГЛАВА ВТОРАЯ Измерительная часть защиты 2.1. ПУСКОВОЙ ОРГАН Назначением пускового органа является пуск ВЧ передатчика и подготовка цепей отключения выключателей защищаемой линии. Как указывалось, в пусковой орган входят: фильтр-реле тока обрат- ной и нулевой последовательностей, максимальные реле фазного тока и направленное минимальное реле сопротивления. Фильтр-реле тока обратной и нулевой последовательностей KAZ2 о (см. рис. 3) состоит из собственно (вторичного) фильтра тока обратной I.ZF2 (рис. 4) последовательности и первичного фильтра тока нулевой последовательности, образуемого схемой соединения в “полную звезду” трех первичных измерительных трансформато- ров тока TAI, ТА2, ТАЗ: используется ток нулевой последовательно- сти в нулевом проводе указанной схемы. В фильтр-реле KAZ2 0 вхо- дят вторичные трансформаторы тока обратной l.TLA2 и нулевой I.TLAq последовательностей с насыщающимися (при токах, превы- шающих двухкратные токи срабатывания) магнитопроводами (для ограничений напряжений в их вторичных цепях); диодные выпря- мители 7. ИУ2, 1. VSOc простейшим сглаживающим (фильтром ниж- них частот) АС-фильтром (конденсатор 7 CI и прямое резисторное сопротивление диодов) и поляризованные электромагнитные реле постоянного тока, выполняющие функции двух измерительных максимальных реле арифметической суммы токов обратной и нуле- вой последовательностей 1.KAZ1 и 1.KAZ2. Два электромагнитных реле тока 1.КА1 и I.KA2, включенные в цепь вторичного тока фазы В, представляют собой измерительные максимальные реле фазного тока КА (см. рис. 3). Пуск защиты при несимметричных КЗ производится поляризо- ванными реле 1.KAZ1 и 1.KAZ2, а при симметричных — реле тока 1.КА1, 1.КА2и дополнително реле сопротивления KZ. Два пусковых 11
ьэ Рис. 4. Схема цепей переменного тока
реле разной чувствительности предусматриваются для предотвра- щения возможного излишнего срабатывания защиты при внешних КЗ. Более чувствительные (с меньшими токами срабатывания) 1.KAZ1 и l.KA 1 запускают ВЧ передатчик, а более грубые (с больши- ми токами срабатывания) 1.KAZ2 1.КА2 и реле сопротивления KZ подготавливают цепи отключения (см. ниже рис. 11). При одном пу- сковом реле и его срабатывании только на одном конце линии, за- щита может излишне сработать при внешнем КЗ, поскольку ВЧ сиг- нал одного передатчика практически не отличается от суммы ВЧ сигналов двух передатчиков при КЗ на защищаемой линии (см. рис. 2) При двух пусковых реле разной чувствительности и односто- роннем пуске ВЧ передатчика защита при внешнем КЗ не срабаты- вает, поскольку контактами более грубых реле разомкнуты цепи от- ключения (см. ниже рис. 11). Измерительное фильтр-реле KAZ2q содержит трансформатор- ный фильтр 1.ZF2 тока обратной последовательности [2] и состоит из трансреактора 1. ТА VI, резистора 1.R1 и вторичного трансформа- тора тока 1.TAL (рис. 4 и 5). Трансреактор представляет собой ком- бинацию реактора и трансформатора напряжения и конструктивно выполняется в виде трансформатора с разомкнутым (воздушным за- зором) магнитопроводом, магнитное сопротивление которого тако- во, что магнитопровод находится на грани насыщения лишь при максимальном вторичном токе КЗ. Вторичная его обмотка w2 нахо- дится в режиме, близком к холостому ходу, а его параметром являет- ся реактивное сопротивлением взаимоиндукции jXMмежду первич- ной W] и вторичной w2 обмотками. Выходной ток фильтра определяется его ЭДС, равной геометри- ческой сумме ЭДС трансреактора Егр и падения напряжения на ре- зисторе 1.R1: при показанных на схеме (рис. 5, а) условных положи- тельных направлениях Ejp и токов и обозначенных точками началах обмоток и разделении выводом сопротивления R{= R резистора 1.R1 на части 2/3 и 1/3: 2 1 £ф =UR -£тр = з L-(/о + £*)з Ry Лка (1) При соотношении R = 43Хм настройки фильтра тока обратной последовательности и указанном разделении 1.R1 ЭДС на его выхо- де Еф не содержит составляющих прямой и нулевой последователь- ностей и пропорциональна только току обратной последователь- ности [2]: 13
Рис. 5. Принципиальная схема и векторные диаграммы фильтра тока обратной последовательности 14
£Ф1 =|£i^4(^ + b)-(/ifl-/w)A^ = = |/lcA + |/lcA-V3(-j7k)^ = 0; 2 1 £:ФО = |/о^ 32 /о^ -0 = 0; 7 I Еф2 = -£ 2cR + {-l_2cR -j3jl_2cjR& = 1L2cR. (2) (3) (4) Соотношения (2) и (3) иллюстрируются векторными диаграмма- ми на рис. 5, б. Токи срабатывания пускового органа KAZ2 0 — сра- батывания поляризованных реле 1.KAZ1, 1.KAZ2 изменяются диск- ретно переключениями вторичных витков трансформатора /. TLA2 и I.TLAq (рис. 4). На панелях прежних выпусков ДФЗ-201 установлено [4, 5] элект- ромеханическое индукционное реле сопротивления, а на современ- ных панелях устанавливается статическое полупроводниковое реле сопротивления. Для получения идеальной (проходящей через нача- ло координат) характеристики срабатывания направленного изме- рительного реле сопротивления необходимо формирование двух ЭД С. Первая Ех — поляризующая, обеспечивает направленность действия, а вторая £2 — рабочая, обеспечивает действие реле как из- мерительного минимального сопротивления, срабатывающего, в частности при угле максимальной чувствительности <рм ч (рис. 6, б) при сопротивлении на зажимах реле | Zp | - | (/р //р | < | Д, |: напряже- ние Up = Uac (рис. 6, а), ток [р = [а — 1С (см. трансреактор /. ТА V2 на рис. 4 и 5, о). Индукционное реле сопротивления функционирует по принци- пу сравнения по фазе двух токов /,, 12 в его обмотках, возбуждаемых указанными ЭДС. Они формируются как следующие функции на- пряжения (/р и тока /р [1, 3]: *1=адр; Ь = ВДр-^м£р. (5) 15
Рис. 6. Схема включения индукционного направленного измерительного реле со- противления (а), характеристика срабатывания реле (б) и его установочная па- нель (в) Полупроводниковое реле сопротивления функционирует по принципу сравнения амплитуд — абсолютных действующих значе- ний ЭДС {см. (11.15) [3]} —2 = ^Q/2—р -JXmLp- Для некоторого смещения характеристики срабатывания в тре- тий квадрант комплексной плоскости (рис. 6, б) необходим ввод в 16
ЭДС £] соответствующей небольшой составляющей, пропорциона- льной току/р и напряжению (/ соответственно. Формирование ЭДС производится автотрансформатором 1.TLV (см рис. 6, о) или трансформатором /. 7’£И(рис. 7, а) напряжения и трансреактором 1.TAV2 (см. рис. 4, 6, а и 7, а). Установленное со- противление срабатывания |Z,| (см. рис. 6, а) определяется (при обычно постояннном Хм) коэффициентом их трансформации изменяемым дискретно штеккерными переключателями (см. рис. 6, ей 7, о) и непрерывно установочным резистором 1.R23. Резисторы нагрузки вторичных обмоток трансреактора /. ТА V2 служат для установки угла максимальной чувствительности реле. Полупроводниковое измерительное реле сопротивления состоит из диодной (выпрямители 1.VS1,1. Р32нарис. 7, а) схемы сравнения с необходимыми балластными резисторами и пассивным заграждаю- щим частотным £С-фильтром — параллельным резонансным кон- туром l.LR. 1.С4, настроенным на частоту 100 Гц, задерживающим основную (наибольшую по амплитуде) переменную составляющую выпрямленных ЭДС Е}, Е2, и активного на интегральных операци- онных усилителях (ИОУ) 1.А1, £Л2нуль-индикатора, фиксирующе- го изменение полярности напряжения на выходе схемы сравнения. В условиях срабатывания реле, т.е. согласно (6) {см. (11.16) [3]} Е\ = IJXM1РI I ЭД - Ал//р I = (7) нуль-индикатор выдает дискретный потенциальный сигнал в виде положительного напряжения U2 на выходе 1.А2, возбуждающего прямой ток эмиттерного перехода выходного транзистора /. VT, пе- реключающий его в открытое состояние. Током коллектора /к воз- буждаются электромагнитные реле I.KZ1 и 1.KZ2— реле сопротив- ления срабатывает. Нуль-индикатор выполнен по схеме (см. рис. 11.20 [3]) сравнива- ющей длительности прямоугольных импульсов положительного и отрицательного напряжений Ц (рис. 7, б) постоянного тока, сфор- мированных по моментам времени перехода через нуль мгновен- ного напряжения на выходе диодной схемы (элемента) сравнения ыэс, содержащего остаточную (после указанного заграждающего ча- стотного фильтра) переменную составляющую удвоенной промыш- ленной частоты — вторую гармонику и составляющие более высо- ких частот, характерные для выпрямленных напряжений. Указанные прямоугольные импульсы формируются интегральным усилителем 1.А1 (рис. 7, о), переключаемым мгновенным напряжением «эс, подведенным (через 1.RI) к его инвертирующему входу. При отри- 17
a)
40 Рис. 7. Схема полупроводникового направленного измерительного реле сопротивления (а) и временные графики, поясняющие его действие (б)
дательном иэс напряжение на его выходе Ц положительно, конден- сатор 1.С2 пассивного АС-интегратора через резистор ЛА2заряжа- ется. Его положительное напряжение ис подводится через резистор 1.R4 к инвертирующему входу 1.А2 и обусловливает отрицательное напряжение С2 на его выходе, создающее обратное напряжение на эмиттерном переходе транзистора 1. VT. он закрыт. Активный элемент, выполненный на ИОУ 1.А2, является, благо- даря положительной обратной связи (резистор 1.R3), элементом ре- лейного действия и характеризуется определенным значением отри- цательного напряжения срабатывания - Uc (рис. 7, б). Конденсатор 1. С2 перезаряжается до отрицательного напряже- ния — Uc в течение времени, когда напряжение иэс положительно, а напряжение Ц на выходе 1.А 1 отрицательно. При условии срабатывания (7) длительность /0 импульса отрица- тельного напряжения — Ц больше длительности /п импульса поло- жительного напряжения Ц. Поэтому конденсатор 1.С2 успевает перезарядиться до указанного отрицательного напряжения сраба- тывания — Uc релейного элемента, и он лавинообразно (релейно), за счет положительной обратной связи, переключается, поскольку |— ис | > |— Uc |, а напряжение — ис подводится к инвертирующему входу 1.А2, до положительного напряжения U2, при котором, как указывалось, транзистор 1. VTоткрывается и возбуждаются электро- магнитные реле LKZ1, 1.KZ2. Измерительное реле сопротивления срабатывает. При этом по цепи обратной связи на прямом (неинвер- сном) входе 1.А2 устанавливается положительное напряжение воз- врата UB релейного элемента (рис. 7, б). За время /п положительного импульса, меньшего /0 напряжение ис на перезаряжающемся кон- денсаторе не успевает дорасти до напряжения возврата UB, и реле остается в состоянии после срабатывания. Возврат измерительного реле сопротивления происходит после изменения соотношений между ЭДС на £j < £2 и длительностями импульсов на tn > t0, при котором напряжение ис достигает значе- ния напряжения возврата £в релейного элемента и измерительного реле сопротивления. Дальнейший возможный рост положительного ис ограничивается стабилитроном 1. VD1 на уровне £ст. Измерительное реле сопротивления имеет индивидуальный двухполярный источник питания ИП напряжениями — 15; 0; + 15 В, необходимый для интегральных операционных усилителей. Он пред- ставляет собой преобразователь постоянного напряжения 220 В опе- ративного тока в переменное необходимого значения с последую- щим его выпрямлением [7]. 20
2.2. ОРГАН МАНИПУЛЯЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ПЕРЕДАТЧИКОМ Орган манипуляции состоит из комбинированного трансреак- торного фильтра токов 2.ZF1,2 прямой Д и обратной /2 последова- тельностей (см. рис. 4), повышающего трансформатора напряжения 2.TLV и стабилитронного ограничителя наибольших мгновенных значений напряжения манипуляции, состоящего из газонаполнен- ных стабилитронов VL и балластного резистивно-емкостного со- противления 2.R2, 2.С1 нагрузки фильтра. Равное по абсолютному значению (модулю) и противоположное по знаку аргумента выход- ному (внутреннему за трансформатором 2.TLV) резистивно-индук- тивному сопротивлению фильтра токов оно стабилизирует фазу основной гармоники несинусоидального (с трапецеидальной фор- мой кривой) напряжения манипуляции при изменениях в широких пределах тока КЗ [2, 4]. ЭДС фильтра пропорциональна геометрической сумме токов /] + к[2. Коэффициент к фильтра определяется степенью наруше- ния указанного выше условия R = \ЗХм настройки фильтра тока обратной последовательности. При Rt * -!ЗХм согласно (2) на выхо- де фильтра появляется составляющая £ж| его ЭДС, пропорциональ- ная току прямой последовательности. Поэтому установка коэффи- циента к = 8,6,4, фильтра производится переключениями вторичных витков трансреактора 2. ТА Р(см. рис. 4), дискретно уменьшающими сопротивление Хм взаимоиндукции. В соответствии с (2) и (4) коэффициент к при R/ * 43Хм равен Равенство нулю составляющей £ф0 согласно (3) обеспечивается так же, как и в фильтре 1.ZF2 при отсутствии трансформатора тока (см. 1. TAL на рис. 4), поскольку фильтр 2ZF/,2 включен в конце це- пей тока. Как указывалось, манипуляция ВЧ передатчиком должна обеспе- чивать длительность импульсов тока ВЧ, равную половине периода Тп промышленной частоты соп (см. рис. 2). Однако при низком на- пряжении манипуляции UM (см. рис. 4) передатчик управляется не- четко, длительность импульсов уменьшается и они имеют трапецеи- дальную форму. Минимальное напряжение четкой манипуляции составляет = 10 В. 21
2.3. ОРГАН СРАВНЕНИЯ ФАЗ ТОКОВ Орган сравнения фаз токов действует по времяимпульсному спо- собу сравнения фаз (рис. 8, о), при котором производится сопо- ставление времени гсп совпадения по знаку мгновенных значений токов z’, i" (см. рис. 2) с постоянным установленным временем /у. Время совпадения равно времени наложения импульсов ВЧ и связа- но с углом <р сдвига фаз токов (напряжений манипуляции ВЧ передатчиками полукомплектов защиты) соотношением zcn = fr - 1<р|]/юп- (9) Среднее значение импульсного тока /Оп (рис. 8, 0на выходе каждого из ВЧ приемников — выпрямленного (диоды 2. VS2) вто- ричного тока трансформатора 2.TL2(рис. 9) при неизменном наи- большем значении /п = const (рис. 8,а) определяется углом <р сдвига фаз токов /*, /" 1 = I ^сп _ I 71 1*р| ' О П ‘ П -у 1 П Э _ 'п 2тг (10) Ток /0|1 сравнивается с током срабатывания /с поляризованного реле 2.KS4, моделирующим установленное время /у. На рис. 8, б по- казана зависимость тока /Оп в основной обмотке реле 2. KS4.1 от угла <р расхождения векторов токов и lL\ + ^/^2 по КОН17ам за- щищаемой линии. Она определяет фазную характеристику (рис. 8, в) защиты [2]. В диапазоне углов |<р| < |<р|стахток /Оп > /с р, и поляризованное реле 2.KS4 срабатывает, обеспечивая действие защиты на отключение линии. При углах |<p|cwax < |<р| < л ток /Оп < /с и защита не срабатывает — блокируется. Угол блокировки защиты [2, 4] 1*р1бл — 71 ~' 1*р1с/»аг (10 Установленное значение (уставка) угла |<p|6j] зависит от противо- положно проходящего тока в дополнительной обмотке поляризо- ванного реле 2.KS4.2. Она включена в цепи оперативного тока: угол блокировки переключается дискретными изменениями сопротив- лений балластных резисторов 2.R39 — 2.R41 в ее цепи (см. рис. 11). 22
Рис. 8. Временные графики, иллюстрирующие времяимпульсный способ сравне- ния фаз (а), зависимость среднего значения тока на выходе ВЧ приемника от угла сдвига фаз (б) и фазная характеристика дифференциально-фазной защиты (в) 23
Поляризованное реле 2.KS4 через выпрямитель 2. VS2 (рис. 9, а) и трансформатор 2.TL2 подключается к ВЧ приемнику DM (см. рис. 3) логической частью защиты (контакт реле 2.KL5.2) лишь по- сле пуска ВЧ передатчика. Показанное на схеме поляризованное реле 2. KS3 используется при ежедневной [2, 7] проверке исправно- сти ВЧ канала связи. Переключения в цепях первичных обмоток трансформаторов 2. ТЫ и 2.TL2 уменьшают интенсивность и длительность переход- ных процессов в органе сравнения фаз. 24
ГЛАВА ТРЕТЬЯ Логическая часть защиты 3.1. ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА Логическая часть защиты осуществляет переработку информации, поступающей в виде сигналов пусковых реле и органа сравнения фаз, и вырабатывает исполнительные сигналы, обеспечивая правильное действие защиты. Она выполнена на электромагнитных реле посто- янного тока — логических реле (см. ниже рис. 10) и выполняет типо- вые логические операции над дискретными сигналами: логические умножение И (логические элементы ЯУнарис. 10), сложение ИЛИ (элементы £>ГИ) и инверсию НЕ (DU), операцию ЗАПРЕТ (DX), временные операции ВРЕМЯ (DT) и ПАМЯТЬ (TD). Поскольку измерительная часть Я У содержит три комплекта пус- ковых реле KAZ^ о, АЛ и KZ, то пуск ВЧ передатчика GM и подготов- ка цепей отключения (прохождения сигнала в исполнительную часть Яс. У защиты) происходит через логические элементы DW1 и DW2 соответственно. Нормальная работа ВЧ передатчика (посылка в канал связи КС передающей части ПЧимпульсов тока ВЧ происходит после поступ- ления сигналов пуска и манипуляции от ОМ через логический эле- мент DX1. Пуск передатчика при кратковременном срабатывании (реле 1.KAZ1) обеспечивается элементом временной памяти TD1 (вход 5). Останов ВЧ передатчика производится с некоторой задер- жкой по времени элементом DT 1, снимающим память TD1 (вход R). Элемент DT1 запускается от 1.KAZ1 или 1.КА1 при их возврате, т.е. через элемент DWU(ИЛИ - НЕ) — комбинацию элементов DWи инвертора DU. Подача сигнала на исполнительную часть Яс. Ч—действие защи- ты на отключение, происходит при срабатывании, как указывалось, более грубых реле 1.KAZ2 или 1.КА2, или реле сопротивления KZ и появлении сигнала органа сравнения фаз ОСФ, что обеспечивается 25
Рис. 10. Функциональная схема логической части защиты 26
элементами DW2 и DX3. Причем подготовка цепей отключения от реле ЛУ возможна только при хотя бы кратковременном срабатыва- нии реле 1. KAZ2 через элемент временной памяти TD2, что обеспе- чивается элементом DX2. Память TD2снимается (вход R) элементом времени DT2, запускаемым при срабатывании реле сопротивления KZ. Элемент запрета DX предусмотрен для снятия сигнала информа- ции СИ о повреждениях в цепях напряжения, возникающего при излишнем (ложном) срабатывании реле KZ. Он снимается — инвер- сный вход DX — при пуске ВЧ передатчика, т.е. возникновении КЗ, когда срабатывание реле KZ может оказаться полезным. 3.2. СХЕМА ЦЕПЕЙ ОПЕРАТИВНОГО ТОКА Логическая часть ДФЗ реализуется релейно-контактными логи- ческими элементами — электромагнитными реле, входящими в схе- му цепей оперативного тока (рис. 11). Особенностью построения схемы является необходимость ее предварительной автоматической подготовки — “сборки схемы”, происходящей после включения оперативного тока. Указанная подготовка обеспечивает, в частно- сти, действие контактных логических элементов кратковременной памяти TD1 и TD2 (см. рис. 10). Сборка схемы при включении оперативного тока производится в следующем порядке: по цепям 1 и 2 через размыкающие контакты реле 1.KAZ1.1, 1.КА1.1 и 1.KL2.1 возбуждается реле 1.KL1', при этом его контакт 1.KL1.1 в цепи 2обусловливает возбуждение реле 1.KL2, реле 1.KL1 самоудерживается (остается в состоянии после срабатывания) через свой замыкающий контакт 1.KL1.4-, по цепям Зи "/через размыкающий контакт 2.KL3. / возбуждается реле 2.KL4 и, замыкая свой контакт 2.KL4.1 в цепи 3, возбуждает реле 2.KL3; его контакт 2.KL3. / в цепи -/размыкается, но реле 2.KL4 остается возбужденным (самоудерживается по цепи 4 через свой зам- кнувшийся контакт 2.KL4.2) и размыкающим контактом 2.KL4.5 возбуждает реле 2.KL8. Поскольку контакт 2.KS3замкнут, находится под током и обмотка реле 2.KL9. Таким образом, после подготовки схемы реле 1.KL1, 1.KL2, 1.KL3,2.KL4,2.KL8M 2.KL9 находятся в состоянии после срабатыва- ния; контакты 1.KL1.2 и 1.KL13 в цепи пуска ВЧ передатчика и контакты 2.КЬ4.3ъ цепи 6отключения разомкнуты. По вторым об- моткам 1.KAZ2.2 и 2.KS4.2 поляризованных реле 1.KAZ2 пускового органа и реле 2.KS4 органа сравнения фаз проходят постоянные 27
к; 23 (. SS6 SS5 1.530 1.5L 1.2 1.5L 1.3 1.5Z.1 2 .5 L 3.1 К К AZ 2.2 1.5A2 1.K2.2 1. К AZ 1.2 1.5A1-2 1.KL1.1 1*322.1 JC15 15 16 2.5 32 2.5 L 6.1 13 -O 25 77 O- 1.KL1 К В ¥ приёмопере- датчику 2.КН1 2,кзч (—. 1.KL1.4 tR22 1.KAZ1.1 1.5А1.1 2.235 83G К 543 1.51.2.1 106Б 2.5L 4.1 2.KL5.1 2.5U.2 2.5L6-4 2.5Щ 2.5L8.1 2.KL4-.3 2.KL3.2 13 2.K1J.5 2.КН1 —<г±-;о---------------- 35 23133 2.KLU.2 1.KL2 21 -q Пуск 6 У передатчика 22 _q От кнопки „ ИКС К 2.KL3 Z.KL4 2.5L5 2.KL5.3 2.VD13 2.К1Л Рис. 11. Схема цепей постоянного (оперативного) тока 28
(тормозные) токи, удерживающие их в исходном состоянии и уста- навливающие ток срабатывания более грубого пускового реле и угол блокировки защиты (см. рис. 8, в). Указанные электромагнитные реле выполняют следующие функ- ции при возврате в обесточенное состояние (отпускании): быстродействующий пуск ВЧ передатчика контактами LK.LI.2w 1.KLL3 хотя бы при кратковременном срабатывании измеритель- ных реле тока LKA1 или LKAZ1 — их размыкающими контактами 1.КА 1.1, LKAZL1, соединенными по схеме ИЛИ, обмотка реле /. KL1 обесточивается, и оно, размыкая свой контакт 1..KLL4, фиксирует (запоминает) обесточенное ее состояние; останов ВЧ передатчика после отключения КЗ и возврате реле тока l.KAIw 1.KAZ— их контактами LKAL2, /.AL4Z/.2, соединенны- ми по схеме И, обесточивается обмотка реле 1.KL2, и оно, замыкая с замедлением свой контакт 1.KL2.I, возбуждает реле LKL1, которое замыкающим контактом LKLL/снова возбуждает реле LKL2\ подготовка цепи отключения трехфазного КЗ от измерительного реле сопротивления (замыкающий контакт 1.KZ.2) на заданное время (0,25 с) — размыкающим, хотя бы кратковременно, контак- том измерительного реле тока 1.KAZ2. / обеспечивается отпускание реле 2.KL4, фиксируемое размыкающимся контактом 2.KL4.2, его контакт 2.KL4.3 в цепи отключения 6 замыкается; размыкающий контактLKZ. 1 обесточивает обмотку реле 2.KL3, что фиксируется размыкающимся контактом 2.KL4. /; спустя указанное время замед- ления замыкающего контакта 2.KL3. /реле 2. А7_4снова фиксируется в состоянии после срабатывания (контакт 2.KL4.2) и контактом 2.KL4.1 снова восстанавливает питание обмотки реле 2.KL3', цепь отключения контактом 2.KL4.3разрывается; запрет действия защиты при неисправности цепей напряжения, обусловливающей излишнее срабатывание измерительного реле со- противления — контактом 1.KZ.I реле 2.KL3 обесточивается и, за- мыкая контакт 2.KL3.1, не допускает отпускания реле 2.KL4\ кон- тактом 2.KL3.2 (при замкнутом 1.KL1.5) возбуждает указательные реле 2.КН4, выдающее сигнал о неисправности; запрет действия защиты при трехфазном КЗ в случае кратковре- менного перерыва питания цепей оперативного тока, необходимый в связи с указанной сборкой схемы после восстановления питания — обесточенное реле 2. размыкает контакт 2.KL8. / в цепи контакта 1.KZ.2. Реле 2.KL5 предназначено для: отключения реле 2.KS3 и подключения реле 2. KS4 органа сравне- ния фаз (см. рис. 9) к ВЧ приемнику при возникновении КЗ; 29
предотвращения возможных многократных переключений реле 2.KL3 и 2KL4 при внешних КЗ, отключаемых с выдержкой времени (контакт 2KL5. /). В схему оперативного тока входят и вторые (тормозные) обмотки поляризованных реле пускового органа 1.KZ2.2 и органа сравнения фаз 2.KS4.2. Токи в них устанавливаются резисторами 1.R38 и 2.R39— 2.R41. Переключениями резисторов (накладка 2.SX3) уста- навливаются три значения угла блокировки <рбл защиты (см. рис. 8, в). 3.3. СХЕМА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ Исполнительным (выходным) реле защиты является электромаг- нитное реле с обмоткой напряжения 2.KL6.1 (рис. 11) и удерживаю- щими токовыми обмотками 2.KL6.2 и 2.KL6.3 (рис. 12, а), обеспе- чивающими надежность исполнения управляющего воздействия за- щиты на включение выключателей Q1 или Q2(накладки SX3vi SX4). Предусмотрена и возможность отключения выключателя через выходные (исполнительные) реле резервных защит или через вы- ходное реле однофазного автоматического повторного включе- ния (ОАПВ) отключенного защитой выключателя. Перевод дей- ствия защиты через панель резервных защит или устройство ОАП В производится накладкой SX5. Перемычка между зажимами 22 и 23 (на схеме рис. 11 не показана) не устанавливается [4, 7] для исключения возбуждения реле 2.KL7, останов ВЧ передатчика при отключении одной фазы в цикле ОАПВ недопустим. При действии защиты на отключение через устройство ОАПВ удерживающие об- мотки реле 2.KL6 не используются. Пуск устройства резервирования отказа выключений (УРОВ) — при отсутствии устройства ОАПВ производится от выходного реле 2.KL6. При использовании на линии устройства ОАПВ пуск УРОВ осуществляется от его выходных реле. Испытательным блоком 12SG предусматривается возможность перевода действия защиты на обходной выключатель. В нормаль- ном режиме, когда защита подключается к трансформаторам тока линии, в испытательные блоки 6SG—8SG вставлены рабочие крышки, а в испытательные блоки 10SG— 12SG — холостые. При переводе защиты на обходной выключатель в испытательные блоки 7SGvi 8SG вставляются холостые крышки, а в испытательные блоки 10SG— 12SG— рабочие крышки. Снимается рабочая крышка с ис- пытательного блока 6SG. 30
Отключение Qi Отключение 02 956 13 2..KL6.2 ° 1 ‘ ~О 2.KL6.1 2ки6 2.КН7 0 ТгТГ * 2.KL63 2.KL6.J КИРОВ а) 014 017 О ЮЗ Отключение о б* од но го выключателя 1356 113 ч. —О| к К ИРОВ —о 111 3 Срабаты вание Пуск Вызов Неисправность ц елей Напряжения Неисправность в И приёмника. Отключение G1 Отклю чение Q 2 Напряжение питания Рис. 12. Схемы цепей отключения (в) и сигнализации (б) К исполнительной части относятся и указательные реле 2КНст- нализации — отображения информации о состоянии и действии за- щиты (рис. 12, б): пуске 2.КН2 и действии на отключение 2.КН1 и 2.КН6и 2.КН7, исправности ВЧ канала при его проверке персоналом — срабаты- вании реле 2.KS3 органа сравнения фаз 2.КНЗ\ повреждения цепей напряжения 2.КН4', вызова персонала при проверке ВЧ приемника 2.КНЗ', неисправность ВЧ приемника 2.КН5', невозбужденного состояния реле KL1 пуска передатчика КН9. 31
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ Действие защиты при коротких замыканиях 4.1. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ВНЕ ЗАЩИЩАЕМОЙ ЛИНИИ При возникновении несимметричных КЗ и появлении токов об- ратной и нулевой последовательности срабатывают реле 1.KAZ1 и 1.KAZ2 (см. рис. 4) Размыкание контакта 1.KAZ1.1 вызывает отпада- ние якоря реле 1.KL1 (рис. 11), замыкание 1.KAZ1.2 создает допол- нительную цепь питания обмотки реле 1.KL2. Контактами реле 1.KL1.21A 1.KL1.3 запускается ВЧ передатчик. При срабатывании реле 1.KAZ2отпадает якорь реле 2.KL4 и воз- буждается реле 2.KL5', подготавливаются цепи отключения защиты — подается плюс на контакты реле 2.KS4. Контактом реле 2.KL5.2 к элементу сравнения фаз подключается реле 2.KS4 (см. рис. 8). По- скольку повреждение (КЗ) вне защищаемой линии, ток в обмотке реле 2.KS4 отсутствует, защита на отключение не действует — не срабатывает. После отключения внешнего КЗ реле l.KAZlu 1.KAZ2 возвраща- ются. При этом “снимается” плюс оперативного тока с контакта реле 2.KS4 в цепи отключения защиты и обесточивается обмотка реле 1.KL2, после замыкания с выдержкой времени 0,5 — 0,6 с кон- такта реле 1.KL2.1 возбуждается реле 1.KL1: ВЧ передатчик останав- ливается. Задержка на указанное время работы передатчика после отключения внешнего КЗ необходима для предотвращения излиш- него срабатывания защиты на отключение, возможного в процессе возврата реле защиты. 32
4.2. СИММЕТРИЧНОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ ВНЕ защищаемой ЛИНИИ При возникновении трехфазного КЗ за счет появления на не- большое время несимметрии кратковременно срабатывают реле 1.KAZ1 и 1.KAZ2: их размыкающие контакты 1.KAZ1.1 и 1.KAZ2.1 вызывают отпадание якоря реле 1.KL1 и 2.KL4 соответственно (рис. 11). От контактов реле 1.KL1 запускается ВЧ передатчик, контактом 1.KZ. 1 сработавшего реле сопротивления обесточивается обмотка реле 2.KL3, а контактами 2.KL4.3 и 1.KZ.2 подготавливаются цепи отключения и возбуждается реле 2.KL5'. контактом 2.KL5.2 к эле- менту сравнения фаз подключаются обмотки реле 2.KS4(cm. рис. 8). Поскольку повреждение находится за пределами защищаемой линии, ток в обмотках реле 2.KS4отсутствует, и защита на отключе- ние не действует. При симметричных КЗ защита вводится в работу, как указыва- лось, лишь на время, достаточное для ее срабатывания — действия на отключение: цепи отключения подготавливаются на время 0,25 с, определяемое замедлением отпадания якоря реле 2.KL3, после чего замыкается цепь обмотки реле 2. KL4, которое возбуждается и своим контактом 2.KL4.3 размыкает цепь отключения защиты. Так как время отпадания реле 2 KL3меньше времени отпадания реле 1.KL2, то реле 2. АТ. 4 снова возбуждается до того, как, хотя бы на одном из концов линии, вновь возбудится реле 1.KL1, а следовательно, оста- новится передатчик. Этим предотвращается излишнее срабатыва- ние защиты, возможное при внешних симметричных повреждени- ях, отключаемых с выдержкой времени. При токах, достаточных для срабатывания реле l.KAlw 1.КА2(см. рис. 4), пуск защиты при внешних симметричных повреждениях происходит и от них аналогично рассмотренному выше случаю внешнего несимметричного КЗ. Реле 1.КА1 обеспечивает пуск ВЧ передатчиков на обоих концах линии, а следовательно, блокировку защиты в случае, если на одном из концов линии под влиянием тока небаланса сработают реле l.KAZlu 1.KAZ2, а повреждение отключа- ется с выдержкой времени. 4.3. КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА ЗАЩИЩАЕМОЙ ЛИНИИ Пуск защиты при симметричных и несимметричных КЗ на защи- щаемой линии происходит так же, как и в рассмотренных выше слу- чаях повреждений вне защищаемой зоны. 33
Однако в этом случае при подключении к элементу сравнения фаз реле 2.KS4 (см. рис. 8) в его основной рабочей обмотке 2.KS4.1 проходит ток, реле срабатывает и своим контактом 2. KS4 замыкает цепь обмотки 2.KL6.1 выходного реле защиты и вспомогательного реле 2KL7(cm. рис. 11). Контактами 2.KL7.1 восстанавливается питание обмотки реле I.KL1, что обеспечивает немедленную остановку ВЧ передатчика. При отсутствии такого останова передатчик продолжал бы работать в течение времени отпадания якоря l.KL2w посылал бы на противо- положный конец линии после отключения выключателя непрерыв- ный высокочастотный сигнал. При каскадной работе защиты это приводило бы к замедлению действия защиты на отключение про- тивоположного конца линии. Контактом 2.KL7.2 создается допол- нительная цепь питания выходного реле. 4.4. ДЕЙСТВИЕ ЗАЩИТЫ ПРИ ОБРЫВАХ В ЦЕПЯХ НАПРЯЖЕНИЯ При нарушениях в цепях напряжения защиты (например, отклю- чении защитного автомата измерительного трансформатора напря- жения) может сработать измерительное реле сопротивления 1.KZ (см. рис. 6 и 7). Однако неправильного действия защиты на отключение при этом не произойдет, поскольку не срабатывают реле 1.KAZ1,1.KAZ2,2.KS4. Размыкающий контакт 1.KZ. / (см. рис. 11) обесточивает обмотку реле 2.KL3: замыкается его контакт 2.KL3.1 в цепи обмотки реле 2.KL4, которое не сможет замкнуть свой контакт 2.KL4.3 в цепи от- ключения защиты даже при размыкании контакта 7.A/1Z2. /реле пу- ска защиты. Замыканием контакта 2.KL3.2 в цепи указательного реле 2.КН4 подается, как указывалось, сигнал о неисправности в цепях напряжения. 34
ГЛАВА ПЯТАЯ Конструктивное выполнение и технические данные защиты 5.1. КОНСТРУКЦИЯ ПАНЕЛИ Все элементы защиты ДФЗ-201, включая ВЧ приемопередат- чик, устанавливаются на лицевой стороне панели размерами 800 х 2400 х 490 мм (рис. 13). Элементы измерительной и логической частей смонтированы в комплектах аппаратов 7 и 2: на развернутых схемах зашиты они обо- значены соответственно цифрой 1 или 2перед буквами их условных позиционных обозначений. Элементы расположены на откидных гетинаксовых платах, укрепленных на специальных стойках. В комплекте 7 размещены: на лицевой стороне платы резистор 7. R 7, трансреактор l.TA VI и трансформатор 7. TAL фильтра тока обратной последовательности 1.ZF2{cm. рис. 4), трансформаторы 1. TLA-^ и 7. TLAq и измерительное реле сопротивления 1.KZ с трансреактором 1.TAV2 и трансформа- тором напряжения 1. TVL (см. рис. 7, а); на тыльной стороне — выпрямители 1. VS2,1. Т$0и поляризован- ные реле 1.KAZ1, 1.KAZ2 пускового органа тока обратной последо- вательности, электромагнитные измерительные реле тока 1.КА1, 1.КА2, исполнительные реле постоянного тока с герметизированны- ми контактами 1.KZ1, 1.KZ2 измерительного реле сопротивления и электромагнитные реле 1.KL1, 7 KL2 логической части (см. рис. 11). В комплекте 2 находятся резисторы 2.R1 (2.R25' + 2.R25" — см. табл. 2) и трансреактор 2. ТА V комбинированного фильтра токов 2.Z7*7.2(cm. рис. 4), трансформатор 2. TL Ии стабилитроны VL органа манипуляции ВЧ передатчиком, трансформаторы 2.TL1, 2.TL2, вы- прямители 2. VS1, 2. VS2 и поляризованные реле тока ВЧ приемника 2.KS3, 2.KS4 (см. рис. 9) органа сравнения фаз токов по концам за- 35
щищаемой линии, электромагнитные реле 1.KL3— 7.AZ5 логиче- ской части (см. рис. 11), выходное реле 2.KL6 цепей отключения и сигнальные (указательные) реле 2.КН1 — 2.КН9. Под комплектами аппаратов расположены сигнальная лампа 3 (HL на рис. 12), указательное реле 4 сигнализации неисправности источника питания нуль-индикатора измерительного реле сопро- тивления (на схеме рис. 7, а не показан) и накладки SX3 — SX5 пере- ключений в цепях отключения (см. рис. 12) [4]. В нижней части панели установлены испытательные блоки SG (см. рис. 4, 9 и 11) би согласующие автотрансформаторы 7токов трех фаз (на схеме рис. 4 не показаны). На рис. 4 не показаны и ис- 36
питательные блоки переключений цепей тока и напряжения при переводе защиты на обходной выключатель. Схемы соединений между элементами комплектов аппаратов 1 и 2, переключений в цепях тока и напряжения и цепей отключения и сигнализации приведены в [5]. 5.2. НОМИНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ЗАЩИТЫ 1. Переменный ток 5 А, 100 В, 50 Гц. Постоянный ток 110 или 220 В. 2. Пусковой орган имеет ступенчатое изменение токов срабаты- вания обратной и нулевой последовательностей. При выведенном трансформаторе l.TLA^ ток срабатывания реле 1.KAZ2 обратной по- следовательности /2 на входе панели может быть выбран /с^2 = И 1,5; 2,0 А. При включенном /. TLAq и уставке по току /2 равной 1,5 А ток срабатывания реле l.KAZ2npw однофазном токе на входе панели может быть выбран /с р 2 = 1; 1,5; 2,0 А. При других сочетаниях уста- вок /2 и /0 ток срабатывания реле 1.KAZ2определяется по специаль- ным кривым [41- Ток срабатывания реле 1.KAZ1 на любой уставке равен 4.р1 = 4.р2/(1’5-2)- 3. Направленное реле сопротивления /. AZ имеет характеристику срабатывания, приведенную на рис. 6, б. Угол максимальной чувст- вительности реле составляет <рм ч = 65 -г- 75°. Минимальное сопро- тивление срабатывания при <рм ч равно Zc pnjin = 3,5 Ом, ток точной работы — 2,5 А. Изменение уставки производится изменением ко- эффициента трансформации трансформатора 1. TVL, которое осу- ществляется перестановкой двух штепселей в гнездах панели уста- вок автотрансформатора (см. рис. 6, в и 7, а). 4. В качестве реле l.KAlv. 1.КА2 используются электромагнитные максимальные измерительные реле тока РТ 40/10 и РТ 40/20. 5. Коэффициент к фильтра + к12 имеет значения, равные 4,6,8. 6. Защита имеет уставки угла блокировки |<рбл| = л/4; 7л/24; л/3. Угол блокировки зависит от сопротивления балластного резистора 2.R39 — 2.R41 в цепи дополнительной тормозной обмотки 2.KS4.2 реле органа сравнения фаз 2.KS4 (см. рис. 9 и 11). 37
ГЛАВА ШЕСТАЯ Основные условия расчета параметров настройки защиты 6.1. ПАРАМЕТРЫ НАСТРОЙКИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА КОМБИНИРОВАННОГО ФИЛЬТРА Параметрами настройки защиты являются токи и сопротивление срабатывания пусковых фильтр-реле токов обратной /2 и нулевой /0 последовательностей, реле фазного тока и измерительного реле со- противления; коэффициент к комбинированного фильтра токов /] + к[2 органа манипуляции и угол блокировки зашиты. Поскольку зашита производит сравнение по фазе преимущест- венно токов обратной последовательности при несимметричных и токов прямой последовательности при трехфазных КЗ, то прежде всего определяется коэффициент к фильтра по условиям надежной манипуляции ВЧ передатчиком: при расчетном виде двухфазного КЗ на защищаемой линии, при котором абсолютное значение геометрической суммы токов | /| + kl2 \min минимальное; при наименьшем токе в защите трехфазного КЗ на защищаемой линии. По первому условию необходимо, чтобы при несимметричных КЗ в любой точке защищаемой линии на каждом из ее концов вы- полнялось неравенство (12) где к3 = 1,5 — коэффициент запаса. Согласно (12) 1,514//2и- (13) 38
Таблица 1 к................................ 4 6 8 ....... 0,5 0,47 0,45 6 а............................ 0,67 0,94 1,2 Отношение токов прямой и обратной последовательностей опре- деляется при двухфазном КЗ, между фазами ВС, при котором и при- нятой схеме подключения комбинированного фильтра 2.ZF1.2 (см. рис. 4) они арифметически вычитаются. Принимается наибольшее возможное отношение токов в соответствующем месте КЗ: при обычном равенстве сопротивлений прямой и обратной последова- тельностей отношение токов по концам ЛЭП равно их отношению в месте КЗ. Необходимо также, чтобы абсолютное значение меньшего из вто- ричных токов обратной последовательности /2нм в цепях полукомп- лектов защиты (ток в защите) при двухфазном КЗ в точках К1 или К2 (см. рис. 2), было больше минимального вторичного тока обратной последовательности /2т/п на входе фильтра, достаточного для четкой манипуляции ВЧ передатчиком (табл. 1) ^2нм > timin' (14) По второму условию должно выполняться неравенство _дЛп _^2нб - (15) из которого следует, что коэффициент к фильтра [4] не должен пре- вышать значение (16) где — наименьший вторичный ток в защите при трехфазном КЗ в начале или в конце защищаемой линии (см. точки К1 и К2 на рис. 2); Д/|п — абсолютная погрешность преобразования комбини- рованным фильтром тока прямой последовательности, Д/1п = — (0,05 — 0,1)/^; /2нб — ток обратной последовательности, появля- ющийся на выходе фильтра из-за несимметрии вторичных токов (ток небаланса), обусловленной погрешностями первичных изме- рительных трансформаторов тока (см. рис. 4); в худшем случае при относительной погрешности одного из них е = 0,1 и отсутствии по- 39
грешностей трансформаторов тока остальных фаз /2нб = hmin — наименьший ток прямой последовательности на входе филь- тра, при котором обеспечивается четкая манипуляция ВЧ передат- чиком (табл. 1). Как указывалось, коэффициент к может иметь значения, равные 4,6,8 и устанавливается переключением витков вторичной обмотки трансреактора 2.TAV(см. рис. 4), т.е. дискретным изменением со- противления Хм взаимоиндукции между его обмотками [см. (5)]. 6.2. РАСЧЕТ ТОКОВ И СОПРОТИВЛЕНИЯ СРАБАТЫВАНИЯ ПУСКОВЫХ РЕЛЕ ПРИ ТРЕХФАЗНЫХ КЗ Ток срабатывания измерительного максимального реле тока LKA1 (см. рис. 4), запускающего ВЧ передатчик, определяется усло- вием его возврата [ 1 ] после отключения внешнего КЗ без учета само- запуска электродвигательной нагрузки, т.е. при максимальном ра- бочем токе 1ртах линии . _к0 /ртах 1с^~кв К, ’ (1/) где ко = 1,2 — коэффициент отстройки; кв = 0,85 — коэффициент возврата максимального реле; А} — коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока 7/1 (см. рис. 4). Ток срабатывания реле 1.КА2, подготавливающего цепи отключения /с.р2 = b4.pl- 08) Пуск защиты при трехфазных КЗ только от реле I.KA Ih 7.Л142до- пустим, если коэффициент чувствительности — кратность тока в реле /.АХ2при КЗ в точках К1 и А2(см. рис. 2) (19) При недостаточной чувствительности реле используется измери- тельное реле сопротивления 7 KZ. Первичное сопротивление сраба- тывания выбирается из условия возврата реле после отключения внешнего КЗ без учета токов самозапуска Z =__________°^ном_________, (20) “ кокъ &1ртах cos(<p м ,ч -<рн) ’ 40
где ко = 1,2; кв = 1,65 — коэффициент возврата минимального реле; <рмч — угол максимальной чувствительности реле 1.KZ, <рм ч = 65 ч- 75° (см. рис. 6,6). Коэффициент чувствительности при КЗ в конце линии кч > 1,5ч-2,0. (21) При значительных кч целесообразно уменьшить Zc 3 до ZC 3 = (1,5 ч-2,0)ZJ1, (22) где Zn — сопротивление линии (обычно равно Х'л). Вторичное сопротивление срабатывания реле ^с.р=^с.э, (23) Ки где Кц— коэффициент трансформации измерительного трансфор- матора напряжения TV (см. рис. 3). 6.3. РАСЧЕТ ТОКОВ СРАБАТЫВАНИЯ ПУСКОВЫХ РЕЛЕ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ КЗ Ток срабатывания фильтр-реле тока обратной последовательно- сти 1.KAZ1 выбирается большим из двух условий. Отстройка от тока небаланса при токах, равных току срабатыва- ния реле 1.КАТ. -Н- I с р' 2c.pl 2нб т ! ном (24) где ко = 2,0; £ф — коэффициент пропорциональности между током в реле 1.KAZ1 и током обратной последовательности на входе филь- тра; /2нб — ток небаланса в реле 1.KAZ1 при токе прямой последова- тельности на входе фильтра /ном = 5 А. В [4] рекомендуется (см. табл. 2 на с. 54) отстройка тока возврата реле 1.KAZ1 оттока небаланса в максимальном нагрузочном режиме Производится согласование тока срабатывания реле 1.KAZ1 с наименьшим током обратной последовательности, при котором обеспечивается надежное управление передатчиком при двухфаз- 41
ном КЗ — согласование чувствительности пуска при несимметрич- ных КЗ с чувствительностью органа манипуляции: Ak.pl ^o^2mitr> (25) где ко = 1,2; /2mi„ приведен в табл. 1 [использован в (14)]. Ток срабатывания фильтр-реле I.KAZ2, подготавливающего цепи отключения: ^2с.р2 ~ 1’5/2с.р1- (26) По определенному значению /2с Р2 выбирается ближайшая боль- шая уставка /у р2 = 1,0; 1,5; 2,0 А, которая может быть установлена в защите (изменение /у р дискретное). Коэффициент чувствительности пускового органа при несим- метричных КЗ определяется по наименьшему вторичному току об- ратной последовательности в защите при двухфазном или однофаз- ном КЗ на землю: ZK.HM *Л.₽2 (27) Если чувствительность оказывается недостаточной, то использу- ется фильтр тока нулевой последовательности (1. TLAq на рис. 4), при этом рекомендуется [4] максимальная (грубая) уставка по току нулевой последовательности. Проверка чувствительности произво- дится по экспериментальным графикам, приведенным в [4]. Там же рассмотрен и пример (№ 1 на с. 63) подробного расчета параметров настройки защиты. 42
ГЛАВА СЕДЬМАЯ Эксплуатация защиты 7.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ Эксплуатация защиты, состоит в наладке после установки*, пла- новых периодических (1 раз в 3 года [5]) испытаниях ее на работо- способность и ежедневной проверке исправности ВЧ канала пере- дачи информации. Рекомендуется [6, 7] определенный объем работ при наладке и плановой проверке дифференциально-фазной защиты. Прежде всего производятся внешний осмотр и проверка состоя- ния монтажа панели, механической исправности первого и второго комплектов аппаратов (см. рис. 13) и измерительных реле и испыта- ния изоляции. Основой наладки и плановой проверки защиты являются снятие характеристик элементов и органов измерительной части и выстав- ление или корректировка уставок измерительных реле, а именно: электромагнитных максимальных реле тока и минимального на- правленного реле сопротивления; фильтр-реле пускового органа тока обратной и нулевой последовательностей; комбинированного фильтра токов прямой и обратной последова- тельностей /j + к12 и цепей стабилизации амплитуды и фазы напря- жения манипуляции ВЧ передатчиком; поляризованных реле и органа сравнения фаз токов в целом, сня- тие фазной характеристики и установка или корректировка угла сдвига фаз ее блокировки. * В [5] указывается, что “...все элементы и реле панели настраиваются на заводе...” 43
Таблица 2 Обозначение элементов зашиты Наименование по ГОСТ ЕСКД (рис. 4, 7, 9) на панелях ДФЗ-201 с индукцион- ным PC с полупровод- никовым PC Электромагнитные измерительные реле тока 1.КА1 1.КА2 1.1 РТ 1.2РТ 1.РТ1 LPT2 Измерительное реле сопротивления LKZ 1.РС 1.РС Вторичный измерительный трансформатор напряжения 1.TVL 1.Тн 1.Тн Трансреакгор I.TAV2 l.Tx l.Tx Фильтр-реле тока 12 1.ZF2 Не обозначен Не обозначен Трансреактор 1.TAVI 1.ТФП 1.ТФП Трансформатор компенсации тока /q 1.TAL 1.ТК 1.ТК Резистор 1.R1 1.20Z 1.R20 Насыщающиеся трансформаторы тока /2, А) l.TLA2; l.TLA0 l.TH2; 1.ТН0 1.ТН2; 1.ТН0 Поляризованные реле J.KAZ1; 1.KAZ2 1.1ПР; 1.2ПР 1.1ПР; 1.2ПР Выпрямители 1.VS2; 1.VS0 1.1В; 1.2В 1 ВМ5; 1.ВМ6 Комбинированный фильтр токов 1\ + 2.ZF1,2 Не обозначен Не обозначен Трансреактор 2.TAV 2.ТФМ 2.ТФМ Резистор 2.R1 2.25Z 2.R25 + 2.Л25" Трансформатор манипуляции 2.TL 2.ТМ 2.ТМ Трансформаторы органа сравнения фаз 2.TL 2. ТС; 2. ТО 2. ТС; 2. ТО Выпрямители 2. VS I, 2. VS2 2.3В; 2.4В 2.ВМ1; 2.ВМ2 Поляризованные реле 2.KS3 ; 2.KS4 2.3ПР, 2.4ПР 2.ПРЗ; 2.ПР4 Электромагнитные реле постоянного тока 2.KL1^2KL5 1.1РП, 1.2РП; 2.3РП 2.5РП 1.РП1, 1РП2; 2.РП3^2.РП5 Выходное реле 2.KL6 2.6РП 2.РП6 Реле останова ВЧ передатчика 2.KL7 2.7РП 2.РП7 Сигнальные реле KH 2. РУ 2. РУ Интегральные операционные усилители LAI, 1.A2 — 1.ОУ1; 1.ОУ2 Резисторы LR1;2R1 1.1Z;2.1Z 1.R1; 2.R1 Конденсаторы 1.C1; 2.C1 1.1С;2.1С 1.С1; 2.С1 Реактор (дроссель) l.LR — 1-Др Диод VD 1.Д 2.Д Транзистор 1 VT — 1.Т Ионные стабилитроны VL 2.1СТ;2.2СТ 2.СТ1;2.СТ2 44
В заключение производится проверка взаимодействия электро- магнитных реле логической части с определением и, при необходи- мости, корректировкой временных задержек при срабатывании и возврате реле, имеющих такие задержки, и проверка функциониро- вания защиты в нормальном режиме работы защищаемой линии — проверка защиты рабочим током линии. Составляется протокол на- ладочных и проверочных испытаний защиты [6]. Перед проведением испытаний панель защиты отключается от измерительных трансформаторов напряжения TV и тока ТА, от ВЧ передатчика и источника постоянного оперативного тока: снимают- ся крышки испытательных блоков 6SG, 7SG, 10SG, 11SG или 7SG, 8SG, 11SG, 12SG панелей прежних [4] или последующих [5] выпус- ков соответственно и 9SG, 13SG. Проверка производится при пита- нии защиты переменным и постоянным током от посторонних ис- точников через сборку зажимов панели: на ней установлены три па- кета, содержащие по 12 испытательных зажимов каждый, или через контрольные штепсели испытательных блоков. В связи с различными обозначениями элементов защиты и номе- ров на панелях ДФЗ-201 с индукционным [4] и с полупроводнико- вым [5] измерительным реле сопротивления (PC) используются обозначения в соответствии с ГОСТ ЕСКД: в табл. 2 приведен пере- чень соответствующих обозначений на панелях, на рис. 4,9 и 11 ука- заны номера зажимов. На рис. 13 показан план расположения эле- ментов и комплектов аппаратов панели ДФЗ-201 последних выпус- ков. В приложении приведены взятые из [5] схемы электрических соединений комплекта аппаратов 1 панели с полупроводниковым реле (блоком) сопротивления (БРС) с заводскими позиционными обозначениями (рис. П1 и П2). 7.2. НАСТРОЙКА И ПРОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ РЕЛЕ Электромагнитные максимальные реле тока 1.КА1, 1.КА2 пуско- вого органа при симметричных КЗ должны иметь установленные токи срабатывания, соответствующие второй половине шкалы уста- вок, поскольку при этом повышается контактное нажатие и умень- шается вибрация контактов. При расположении рычага уставок на первой половине шкалы реле 1.КА1, 1.КА2 переставляются на пане- ли (меняются местами) — они взаимозаменяемы, и переключаются две секции их обмоток так, чтобы максимальный ток срабатывания по шкале реле 1.КА1 соответствовал 7,5 А, а реле 1.КА2— 10 А. 45
При проверке индукционного реле сопротивления /,Х£рекомен- дуется [6] уделить внимание состоянию его контактов, особенно за- мыкающего (реле имеет и размыкающий контакт): зазор между не- подвижной и подвижной частями контакта должен быть не менее 1,5 мм, угол их встречи при замыкании контакта л/4 — л/3, а длина взаимного скольжения после соприкосновения до окончания пово- рота контактного вала, ограничиваемого упорным винтом, не менее 1 — 1,5 мм. Проверяется угол затяжки спиральной пружины, удер- живающей контакт в разомкнутом состоянии, который доводится до значения п (на заводе он устанавливается равным л/2). Сопротивление срабатывания реле устанавливается ввинчивани- ем штепселей в соответствующие гнезда автотрансформатора на- пряжения J.TVL (см. рис. 6, в), расположенного в первом комплек- те аппаратов (см. рис. 13). Положение штепселей, обозначенное в процентах числа витков обмотки автотрансформатора, определяет- ся по устанавливаемому сопротивлению срабатывания Zcp = Z? (см. рис. 6, б) и минимальному сопротивлению срабатывания реле Zmjn, получающемся при сумме цифр у штепселей N= 95. Установленная сумма цифр 7V= 100Zm,.„/4 Полупроводниковое измерительное реле сопротивления соглас- но [5] требует тщательной проверки его основных функциональных элементов: измерительных преобразователей входных напряжения и тока — вторичного измерительного трансформатора напряжения LTVL и трансреактора 1.TAV2 (см. рис. 7, а); элемента сравнения действующих значений ЭДС £ь £2 [см. (6)] релейного действия, а именно его диодной схемы сравнения с резонансным частотным фильтром и нуль-индикатора на интегральных операционных уси- лителях; источника питания. Вторичный измерительный трансформатор 1.TVL подключается к источнику номинального первичного напряжения Ux = 100 В, из- меряются напряжения £2 на ответвлениях от вторичной обмотки, которые с точностью 5 % должны соответствовать расчетным £2 1 100 где Xj. = 2 — номинальный коэффициент трансформации 1.TVL. 46
Проверяется сопротивление взаимоиндукции jXM между первич- ной и вторичными обмотками трансреактора 1. ТА И2при номиналь- ном токе в одной из его первичных обмоток: напряжения на рези- сторах 1.R18 и 1.R19 (см. рис. 7, а), подключенных ко вторичным обмоткам, должны быть практически одинаковыми и составлять 30,5 ± 1,5 В. При необходимости изменяется магнитное сопротив- ление воздушного зазора магнитопровода трансреактора “... под- бивкой крайних стержней” [5]. Изменением воздушного зазора магнитопровода реактора 1.LR настраивается резонансный частотный фильтр, задерживающий вторую гармонику напряжения иэс на выходе схемы сравнения: к за- жиму а снятой накладки 1.SX3 и контакту 12 разъема (на схеме рис. 7, о не показан) подводится напряжение от звукового генерато- ра 67 =30 В частотой 100 Гц. Изменением частоты на | + А/| = = | + 101 Гц проверяется, что минимальный ток нагрузки генератора имеет место при указанной частоте второй гармоники. При проверке диодной схемы сравнения штепсельные переклю- чатели ответвлений вторичной обмотки трансформатора 1.TVL устанавливаются в положение, соответствующее N= 95, резистор 1.R23 полностью вводится, а первичная обмотка закорачивается установкой перемычки на выходных зажимах 48, 50 первого комп- лекта аппаратов (см. рис. П1) [5]. Между зажимами аи б снятой на- кладки I.SX3 включается микроамперметр постоянного тока с внут- ренним сопротивлением не более 1 кОм. При номинальном токе в одной из первичных обмоток трансреактора 1. ТА V2 (практически одинаковых напряжениях на входах выпрямителей /. VS1,1. VS2) по- казания микроамперметра должны быть близки к нулю — не выхо- дить за пределы 15 мкА [5]. Проверка нуль-индикатора производится при снятых наклад- ках 1.SX1, 1.SX2 и 1.SX3 и подключенном источнике постоянного оперативного тока зашиты: зажимы 1,1 /испытательного блока 8SG (см. рис. 11). Ключом через внешний резистор сопротивлением 1 — 2 кОм зажим б накладки 1.SX3 соединяется с зажимом +£п = 15 В источника питания нуль-индикатора. Релейный нуль-ин- дикатор должен срабатывать — возбуждаются выходные электромаг- нитные реле 1.KZI и 1.KZ2(см. рис. 7, а). В инструкции по эксплуа- тации [5] рекомендуется проводить измерения напряжений на конт- рольных контактных точках печатной платы нуль-индикатора. Исправность источника питания нуль-индикатора реле сопро- тивления контролируется по реле контроля напряжения на его вы- 47
ходе РК (см. рис. П2) и соответствующему сигнальному (указатель- ному) реле панели защиты 15]. Рекомендуется измерить напряжения срабатывания и возврата реле контроля напряжения источника пи- тания [5]. При проверке действия измерительного реле сопротивления фиксируются сопротивления его срабатывания и возврата, снимает- ся характеристика срабатывания в комплексной плоскости сопро- тивления Z(b координатах R,jX) и график зависимости абсолютного значения сопротивления срабатывания от тока, по которому опре- деляется ток точной работы реле. Испытания являются типовыми, проводимыми при плановых проверках дистанционных защит и какими-либо особенностями не отличаются. 7.3. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУСКОВЫХ ОРГАНОВ ТОКОВ ОБРАТНОЙ И НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ Устанавливаются или проверяются токи срабатывания обратной и нулевой последовательностей по положениям накладок, переклю- чающих ответвления от первичных обмоток трансформаторов 1. TLA2 и 1- TLAq (см. рис. 4), расположенных в первом комплекте ап- паратов: цифровые обозначения на них соответствуют токам сраба- тывания фильтр-реле 1.KAZ2 в амперах. Испытания пускового органа включают: настройку фильтра тока обратной последовательности; проверку работы фильтр-реле тока обратной и фильтр-реле тока обратной и нулевой последовательностей; определение и установку токов срабатывания и возврата поляри- зованных реле 1.KAZ1, 1.KAZ2 и четкости замыкания и размыкания их контактов. Проверка настройки фильтра тока обратной последовательности 1.ZF2 производится подключением его входных зажимов 3 и 5 (см рис. 4) к источнику однофазного тока 1Ьс, т.е. созданием условий его работы при двухфазном КЗ между фазами В и С. При снятой наклад- ке 1.А2 подключенный к зажимам 12 и 13 вольтметр должен фикси- ровать ЭДС £ф2 = 1,7 В (с точностью 0,1) при токе [Ьс = = 5 А, измеряемом амперметром, подключенным к зажимам 8 м 10 перед снятием с них накладки (перемычки). 48
При положении накладки в нулевом проводе на зажимах 7, 9ток переключается на зажимы 5, 7, т.е. создаются условия работы филь- тра при однофазном КЗ: ток = ' Р. Указанная ЭДС фильтра £ф() при токе /от = 5 А должна быть в 41 раз меньше ЭДС £ф2; отноше- ние ЭДС £([)2/£фо должно соответствовать отношению токов обрат- ной и нулевой последовательностей /2//0 = при одинаковых то- ках = /<4 При необходимости перемещением подвижных за- жимов корректируется сопротивление резистора /.£/ (см. рис. 4) — R20 (см. рис. П1). По показаниям вольтметра, подключаемого поо- чередно к соответствующим зажимам, проверяется разделение со- противления резистора 1.R1 на 2/3 и 1/3. Устанавливаются накладки 1.А2, а к зажимам 58 и 60 или /<*? и 20 (панель прежнего выпуска) подключается миллиамперметр посто- янного тока с внутренним сопротивлением неболееЮО Ом для про- верки работы фильтр-реле тока обратной последовательности и определения токов срабатывания и возврата поляризованных реле, используемых в защите в качестве максимальных измерительных реле тока. Проверка совместной работы фильтра тока обратной последова- тельности и поляризованных реле 1.KAZ.I, I.KAZ.2(cm. ПР1, ПР2 на рис. П2) производится при подводе однофазного тока поочередно к трем сочетаниям фазных входных зажимов /, 3, 5(три вида двухфаз- ного КЗ) и трем сочетаниям фазного и нулевого зажима 7 входных зажимов (три вида однофазного КЗ). Однофазный ток на входе фи- льтра должен соответствовать току обратной последовательности срабатывания фильтр-реле 1.KAZ.2, установленному накладкой 1.А2 в цепи первичной обмотки трансформатора l.TLA} (1; 1,5; 2,0 А), а именно вл/3 раз больше его при междуфазном (двухфазном КЗ) и в 3 раза больше при фазном (однофазном КЗ) питании фильтра. Токи в обмотках поляризованных реле, измеряемые, как указывалось, включенным миллиамперметром, не должны отличаться в шести за- мерах более, чем на ± 7 %, а его среднее значение не должно быть ме- ньше тока срабатывания реле I.KAZ2, равного /с2 = 2,6 мА. Токи срабатывания поляризованных реле l.KAZl(Ic} = 1,7 мА) и J.KAZ2 (/с2 = 2,6 мА) и их возврата фиксируются по миллиампер- метру при непрерывном увеличении и уменьшении однофазного тока на входе фильтра 1.ZF2 и при отключенном, как указывалось, источнике оперативного постоянного тока. Определяется коэффи- циент возврата реле, который не должен быть меньше кв = 0,4 [6, 7]. 49
При срабатывания и возврате поляризованных реле необходимо обращать внимание на релейность их действия, т.е. на лавинообраз- ность перехода якоря из одного крайнего положения в другое и на замыкание контактов. Щупом проверяется межконтактный зазор замыкающего контакта, который не должен быть меньше 0,4 мм. Проверяется отсутствие металлической пыли (опилок) в зазоре по- стоянного магнита, которые удаляются стальной иглой. При необ- ходимости производится кропотливое регулирование поляризован- ного реле согласно указаниям [7]. При питании панели от источника постоянного тока в его цепь включена дополнительная (тормозная) обмотка реле I.KAZ2.2(cm. рис. 11). Токи срабатывания реле 1.KAZ1 и 1. KAZ2 должны различаться в 2 раза. 7.4. ПРОВЕРКА ФИЛЬТР-РЕЛЕ ТОКА ОБРАТНОЙ И НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ Проверка производится после перестановки накладки в нулевом проводе на зажимы 9 и 11 (см. рис. 4) однофазным током, подводи- мым к зажимам 5 и 7при включенном постоянном токе. Ток на вхо- де фильтра при срабатывании реле 1. KAZ2 при заданных уставках на переключателях 1.А2 и 1.А0 ответвлений от первичных обмоток трансформаторов l.TLA} и I.TLAq (см. 77/2 и THq на рис. П1) пото- кам обратной и нулевой последовательностей, указанным в табл. 3, не должен отличаться более, чем на 15 % [5 — 7]. В [7] рекомендуется проверить и степень насыщения магнитоп- роводов трансформаторов тока l.TLA^ и I.TLAq (см. рис. 4) токами 4с и 4о до 35 А. Выпрямленное напряжение на обмотках 1.KAZ1, 1.KAZ2 не должно превышать 70 В, а их контакты не должны вибрировать. Таблица 3 Уставка Ую току А Ток на входе фильтра при уставке по току 3/0, А 1,0 1,5 2.0 1,о 0,98 1,4 1,75 1,5 1,0 1,5 2,0 2,0 1,02 1,6 2,25 50
7.5. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРГАНА МАНИПУЛЯЦИИ В соответствии с указаниями [5 — 7] производится проверка: настройки комбинированного фильтра токов прямой и обратной последовательностей /( + к/у чувствительности органа манипуляции ВЧ передатчиком; угла сдвига фаз между однофазным испытательным мсждуфаз- ным током [Ьс на входе фильтра и напряжением UM (см. рис. 4) на выходе органа манипуляции и его независимости от абсолютного значения тока. Проверка настройки комбинированного фильтра токов 2.ZF1.2 производится измерением установленного коэффициента к филь- тра и положений подвижных зажимов на резисторе 2.RI (см. рис. 4) — резисторах 2.R2S + 2.R25' (см. табл. 2). Перед проверкой устанавливается заданное значение ку = 4, 6, 8 накладкой 2А1. К за- жимам 6, 8 или 26, 22 (панели прежнего выпуска) подключается миллиамперметр переменного тока, показания которого пропорци- ональны напряжению манипуляции £м (при его амплитуде, не пре- вышающей напряжения зажигания стабилитронов VL), а. следова- тельно и ЭДС фильтра. Коэффициент к определяется по соотношению токов /йси /л, по- очередно подводимых к зажимам 3, 5 и 5, 7, создающих одинаковые по абсолютному значению токи в нагрузке фильтра, фиксируемые указанным миллиамперметром, т.е. одинаковые ЭДС фильтра: _ Уз/6с + /с0 (28) Соотношение (28) следует из выражений для ЭДС фильтра, ана- логичных (2) и (4), абсолютные значения которых (см. рис. 4): £ф6с = Ibt2XM, £фЛ = /л • 2£/3. (29) При их равенстве согласно (29) lM/Ib^3XM/R, (30) 51
поэтому с учетом (8) и (30) h_R + 43XM J3 + 3XM/R R-J1XM J1-3XM/R _ + ^cO ! be _ y^bc + Л'О (31) ^-la/Ibc ^bc-^eo' Рекомендуется [6, 7] произвести не менее трех измерений при 1Ьс = (3 4- 5) А и определить среднее значение коэффициента к, ко- торое не должно отличаться от установленного значения ку более, чем на 5 %. , При большем отличии коэффициента кот установленного значе- ния ку производится перемещение сначала зажима 7 (см. рис. 4), а затем (при необходимости) и общего зажима Она резисторе 2 А7 при токе /со=^с^у-1)/(^у + 1) (32) до тех пор, пока показание миллиамперметра станет таким же, как и при токе 1Ьс = 3 А. Для проверки отстройки фильтра от тока нулевой последователь- ности, т.е. разделения сопротивления резистора 2.R1 зажимом 7на 2/3 и 1/3, на вход фильтра при отключенной нагрузке (снята наклад- ка между зажимами 16, 17) через входные зажимы 1, 3 подается ток 1Ьс = 5 А. Вольтметром переменного тока (со шкалой 5 В) измеряют- ся напряжения между зажимами общим Он 7 и 7, 16. Их отношение не должно отличаться от 2 более, чем на 10 %. При необходимости изменяется положение зажима 16 на резисторе 2.R1. Накладкой восстанавливается соединение зажимов 16, 17. Проверка чувствительности органа манипуляции производится при входном токе фильтра 1Ьс = 1^ — 2 А, поочередно подводимом к зажимам 3, 5 и 1, 7соответственно. При этом измеряются: или напряжения манипуляции и t/jp между зажимами 2, 6 вольтметром с высоким внутренним сопротивлением (не менее 200 кОм); или токи 1^ и 1^ использовавшимся ранее миллиамперметром, включенным между зажимами 6, 8, по которым и по известному со- противлению нагрузки фильтра (резистор 2.R2, конденсатор 2.CI) Z= 24 кОм вычисляются напряжения 52
Напряжения не должны отличаться более, чем на 10 % от указан- ных в табл. 4 расчетных значений. Вычисляется напряжение манипуляции создаваемое током прямой последовательности в симметричном режиме как (табл. 4): Та бл и ца 4 к............................................ 4 6 8 U№ В, при: 7Лс=7(2) = 2А................................40 44 45 7с0=7<О = 2А.................................39 35 34 7<3> = 2 А...................................23 15 11 = U^43(k -1) = (/^3/ (к +1). (33) Соотношения (33) между напряжениями и или 17^ по- лучаются из выражения для абсолютного значения ЭДС фильтра, аналогичного (31) £ф -43XM)+\1_2\(R + 4зхм) = LW-#xu)- =\L. + kl_2\(R-^XM), (34) и соотношений между составляющими прямой и обратной последо- вательностей входных токов /<2), /В) фильтра: А =/2 = ^/3; Ix = -I2^lbc/^- Ц=1^. В соответствии с (33) и (34) ЭДС равны: ^} = La0X-~{R-^xM), Ef=l^(R-^XM). (35) 53
При равенстве токов = 1Ьс = /(3) из (35) и получаются соотно- шения (31). Значения токов, равные 2 А, принимаются потому, что при максимальном к = 8 минимально необходимый для четкой ма- нипуляции ток симметричного режима равен именно Imin = 2 А (см. табл. 1). Он определяется минимально необходимым для достаточ- но четкого переключения входных электронной лампы или транзи- стора ВЧ передатчика напряжением U^min = 11 В (см. табл. 4). В методических указаниях [6] рекомендуется также определить коэффициенты трансформации 2.TLV при всех трех положениях переключателя 2.А 1 (см. рис. 4) коэффициента к и входной ток фи- льтра 1Ьс = /®, при котором зажигаются стабилитроны VL, и снять характеристику стабилизации амплитуды напряжения манипуля- ции — зависимости действующего значения напряжения UM от входного тока фильтра Ihc = (0 — 35) А. Проверка угла сдвига фаз между током /йс, = 3 А на входе фильтра и напряжением манипуляции UM и его практической неизменности при возрастании тока до Ihc тах = 35 А необходима, в связи с ограни- чением стабилитронами мгновенных значений им напряжения (ста- билизацией его амплитуды), при значительных кратностях тока КЗ.Ток подводится, как и в прежних испытаниях, ко входным зажи- мам 3 и 5, а напряжение UM снимается с зажимов 2 и 6. Угол сдвига фаз измеряется фазометром. При этом целесообразно использовать двухлучевой электронный осциллограф: напряжение, пропорциональное входному току и сов- падающее с ним по фазе снимается с резистора переменного сопро- тивления в связи с большим диапазоном его изменения. На экране наблюдаются синусоидальное напряжение, создаваемое входным током, и сначала (по мере увеличения входного тока) синусоидаль- ное, а затем (после зажигания стабилитронов VL) с трапецеидальной и даже близкой к прямоугольной формой кривой напряжение манипуляции. Стабильность угла сдвига фаз при ограничении амплитуды на- пряжения им обеспечивается равенством абсолютных значений и противоположных по знаку аргументов внутреннего (выходного) резисторно-реакторного сопротивления комбинированного филь- тра токов 2.ZF1.2, приведенного ко вторичной обмотке трансформа- тора 2.TLV {см. рис. 4), и резисторно-конденсаторного сопротивле- ния его нагрузки {2.R2, 2.С1) [4]. Однако при изменениях установ- ленных коэффициентов к фильтра переключателем 2.А 1 указанное соотношение сопротивлений может несколько нарушаться. 54
Поэтому рекомендуется произвести испытания при трех значе- ниях коэффициента к = 4,6,8. Угол сдвига фаз должен быть равным 24, 20 и 17° и изменяться при возрастании входного тока до указан- ного максимального значения не более, чем на± 5 — 8°. При измене- ниях угла сдвига фаз, превышающих 10°, рекомендуется [6] умень- шить на одну ступень угол блокировки <рбл защиты, а при неудовлет- ворительной его стабильности измерить сопротивление резистора 2.R2 и реактивное сопротивление конденсатора 2. С1 и при необхо- димости заменить их. 7.6. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРГАНА СРАВНЕНИЯ ФАЗ ТОКОВ Производятся: определение зависимости длительности импульсов тока на выхо- де ВЧ приемника от действующего значения напряжения манипу- ляции ВЧ передатчиком; снятие фазной характеристики защиты и определение угла ее блокировки; фиксирование токов срабатывания и возврата поляризованных реле 2.KS3, 2.KS4 (см. рис. 9), используемых в качестве измеритель- ных реле тока ВЧ приемника. Испытания производятся при снятых, как указывалось, крышках испытательных блоков /ASG или 9SG (панель прежнего выпуска) и У^Убили 13SG (см. рис. 4 и 9), т.е. при отсоединенном органе мани- Рис. 14. Зависимость длительности импульсов тока на выходе ВЧ приемника от напряжения манипуляции передатчика 55
пуляцзпз or ВЧ псрсдаггика. При пом к зажимам 6 и A I4SG или 13SG присоединяется вторичная обмотка разделительного гранс- форматорд* TL (рис. 14), подключаемою к источнику /Иизменяе- мою в пределах 10 — 100 В напряжения промышленной частоты. Орган сравнения фаз присоединяется к ВЧ приемнику перемыч- кой между зажимами // и /2 (см. рис. 9) и через миллиамперметр /м I, присоединяемый к зажимам 9ц 10ц\я и змерения среднего зна- чения юка ВЧ приемника: для создания цепи юка вобмогке 2.KS4. / (замыкания контакта 2.KL5.2) якорь реле 2.KL5механически фик- сируется в прижатом к магиигопроводу положении. Приемопередатчик отсоединяется от ВЧ кабеля: переключается накладка на сборке ею зажимов из положения “Пост-линия” в по- тожение “Пост-КМ) Ом". Прзз проверках ВЧ перелагзик запускается кнопкой Пуск на ею крышке (см. рис. 13). Ьвисимосзь ыигслызостзз импульсов юка на выходе ВЧ прием- ника от действующе го значения ззаззряженззя манипуляции опреде- ляется следующим образом. град: у - ЗбО/п//„р lin,|t где /||р = 10 мА — начальный ток при неработающем ВЧ пере игг- чике; /() — среднее значеззззе импульсного тока приемника прзз ма- нипуляции ВЧ передатчиком. При этом целесообразно использовать электронный осииллог- раф О для наблюдения изменения ширины импульсов, подключив его к резистору Я (рис. 14) небольшого сопротивления, установлен- ною вместо перемычки между зажимами //и 12. Строится график зависимости у=/(С„) и фиксируются макси- мальная длительность уты прзз 6М = 100 В и напряжение “полной манипуляции" при котором длительность импульсов снижа- ется не более, чем на 15 %, т.е. у = 0,85y/nar а т1„ = 20 В (рис. 15). Миллиамперметр отключается, перемычка между зажимами //и /2 снимается; ззетанляезгя крышка йены г а тельного блока I0.SGилзз 956; переключается накладка на сборке зажимозз ВЧ передатчика и з положения “Пост-100 Ом" в положение "Пост-линия". * Магнитопровод нлоиылью поперечного сечения 700 мм1 (например IU -20 при толщине пакета 35 мм); первичная обмотка 2200 витков с выводом от сере. зины. вторичная I КМ), провод П )-О,35. 56
Рис. 15. Схема снятия фазной характе- ристики защиты Фазная характеристика снимается поочередно на обеих подстан- циях, на которых установлены полукомплекты защиты. Как указы- валось (см. рис. 8, б) она представляет собой зависимость среднего значения тока в обмотке реле 2.KS4.1 (см. рис. 9) от угла <р сдвига фаз между напряжениями (/м1, (/м2 манипуляции ВЧ передатчиков на каждой подстанции. Ток изменяется миллиамперметром. Фаза на- пряжения манипуляции (/м1 изменяется фазорегулятором ФР (см. рис. 14) и фиксируется фазометром ФЛ/натой подстанции, где сни- мается фазная характеристика, а фаза напряжения (/м2 на другой подстанции остается неизменной. Запускаются оба ВЧ передатчика (персонал подстанций обменивается информацией по телефонному ВЧ каналу). Совпадение по фазе напряжений UMi, Um2 (начало отсчета угла сдвига фаз по фазометру) фиксируется по совмещению на экране осциллографа передних фронтов ВЧ импульсов обоих передатчи- ков. При этом, как указывалось, якорь реле 2.KL5должен быть меха- нически зафиксирован в прижатом к его магнитопроводу положе- нии. Среднее значение тока /0 (см. рис. 8, б) фиксируется при изме- нениях угла <р сдвига фаз через каждые 20 — 30° в полном диапазоне, равном 360°. Одновременно при медленном непрерывном изменении угла сдвига фаз в диапазонах 2л/3 — л — 4л/3 фиксируются токи срабаты- вания /с и возврата /в поляризованного реле 2.KS4. Строится фазная характеристика и определяется угол блокиров- ки защиты. Необходимо обращать внимание на симметричность ветвей характеристики (см. рис. 8, б). Фазная характеристика может и должна (при отсутствии фазорегулятора на второй из подстанций) 57
сниматься одновременно на обеих подстанциях. При этом угол сдвига фаз на второй подстанции определяется с учетом угла 2а (а = 6° на 100 км длины линии), обусловленного конечной скоро- стью движения по проводу линии ВЧ импульсов двух передатчиков. Знак угла а зависит от направления вращения рукоятки фазорегуля- тора: рекомендуется [6] принимать его таким, чтобы фазная характе- ристика на другой (на которой нет фазорегулятора) подстанции так- же получается симметричной. В специальной литературе [6, 7] имеются указания и по снятию фазной характеристики без использования фазорегулятора: мани- пуляция ВЧ передатчиками производится от измерительных транс- форматоров напряжения ТУшин 110 — 220 кВ при дискретных (на тс/6) изменениях угла сдвига фаз подключениями на одной из под- станции разделительного трансформатора TL к фазным и между- фазным напряжениям трех фаз трансформатора ТУ, непрерывное изменение угла сдвига фаз для фиксирования токов /с и 1В поляризо- ванного реле достигается изменениями абсолютного значения на- пряжения делителем, подключаемым поочередно к двум междуфаз- ным напряжениям Ucil}, Uca, которое геометрически суммируется с третьим междуфазным напряжением Ubc трансформатора TV. Допускается и отказ от снятия фазной характеристики при пла- новой проверке защиты, если полученная зависимость длительно- сти импульсов тока на выходе приемника от напряжения манипуля- ции (см. рис. 15) полностью совпадаете полученной во время налад- ки защиты при ее установке и первом включении в работу. Фиксирование токов срабатывания и возврата поляризованного реле 2.KS4 производится, как указывалось, при снятии фазной ха- рактеристики. Определяется коэффициент возврата реле, который не должен быть меньше къ = 1JIC = 0,6. Проверяется релейность (лавинообразность) движения якоря реле при срабатывании, замыкании контакта и отсутствии его виб- рации с искрением при изменениях тока в обмотке реле до максима- льного — при работе только одного из ВЧ передатчиков. Для про- верки отсутствия искрения устанавливается перемычка на зажимах 103 — 143 [5] замыкающего контакта электромагнитного реле тока 1.КА2, на обмотку 2.KS4.1 поляризованного реле подается постоян- ное напряжение. При его срабатывании возбуждается выходное реле защиты 2.KL6. Если фазная характеристика при плановой проверке не снимает- ся, то срабатывание и возврат поляризованного реле 2.ЛЗ^фиксиру- 58
ются при питании органа сравнения фаз (зажимы 9 и 11 на рис. 9) от источника непрерывно изменяемого переменного тока промыш- ленной частоты. Перед аналогичными испытаниями поляризованного реле 2.KS3 якорь реле 2.КL5освобождается. Фиксируются токи срабатывания и возврата. Необходимо обращать внимание на релейность его дейст- вия, а именно размыкания контакта при наличии постоянного тока на панели, т.е. размыкания контакта под нагрузкой. 7.7. ИСПЫТАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЛЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И ЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТЕЙ ЗАЩИТЫ Перед испытаниями взаимодействия измерительной и логиче- ской частей рекомендуется [6] произвести проверку: практической безынерционное™ быстродействующих логиче- ских реле 1.KL1, 2.KL4, 2.KL5 и выходного реле 2.KL&, времени задержек при возврате инерционных реле 1.KL2, 2.KL3, 2.KL7, напряжений их срабатывания, токов удержания выходного реле 2.KL6 и срабатывания указательных (сигнальных) реле КН. Проведение этой кропотливой работы подробно описывается в [6 и 7]. Здесь приводятся лишь взятые из [7] с учетом [6] таблица подго- товки схемы защиты к измерениям указанных времен действия и за- держек (табл. 5), таблица их значений (табл. 6) и таблица операций по определению напряжений и токов срабатывания и возврата реле (табл. 7). Проверка взаимодействия реле измерительной и логической час- тей защиты производится совместно с ВЧ приемопередатчиком при сниженном до 80 % напряжении оперативного постоянного тока (см. рис. 11). Измерительные реле переключаются от руки: 1) замыкания контактов поляризованного реле 1.KAZ1 (см. ПР1 на рис. П1) или электромагнитного реле 1.KAI (РТ1 нарис. П2) дол- жны вызывать отпускание (отпадание якоря) реле 1.KL1, возбужде- ние (притягивание якоря) 1.KL2 и пуск ВЧ передатчика (ток на вы- ходе ВЧ приемника — см. миллиамперметр mA на рис. 13 — снижа- ется до нуля). Возврат контактов 1.KAZ1 или 1.КА1 в исходное (разомкнутое) состояние должен приводить к отпусканию 1.KL2, возбуждению (притяшванию якоря) 1.KL1, новому возбуждению 59
Таблица 5 Реле Подготовка панели ля измерения времени срабатывания и возврата Подключение цепи пуска милли- секундомера Подключение цепи останова милли- секундомера Действие проверяемого реле 1 KL1 Закрепляют якорь реле I.KA I в положении после срабатывания К зажимам 23—33 комплекта 1 (см. рис. П1) К зажимам 27—34 Отпадание якоря до замыкания контактов I.KL2 Закладывают изоляцию между замкнутыми кон- тактами реле 1.КА1. Второй контакт оставляют разомкнутым К зажимам 23 — 14 К зажимам 33—39 То же 2.KL3 Закладывают изоляцию между замкнутыми кон- тактами реле 1.KZ1. Второй контакт оставляют разомкнутым К зажимам 23—30 комплекта 2 К зажимам 13 — 43 комп- лекта 2 То же 2.KL4 Вынимается из колодки реле l.KAZ2n якори реле 2.KL3vi 1. KZ закрепляют в положении после сраба- тывания. Якорь реле 2.KL4 подтягивают вручную К зажимам 23—35 К зажимам 39—43 То же 2.KL5 Закрепляют якорь реле 1.KZ в положении после срабатывания и отсоединя- ют провод, идущий от за- жима 23 к реле 2.КН2 К зажимам 23—39 К зажимам 25—23 Срабатывание реле до замыкания контактов 2.KL6 Закрепляют якорь реле l.KZv, положении после срабатывания Зажим 23 — анод диода 2.VD13 К зажимам 20 — 40 То же 2.KL7 Закрепляют якорь реле 1.KZ в положении после срабатывания и отсоеди- няют провод от зажима 25 Зажим 23 — анод диода 2.VD13 К зажимам 21 —25 То же Отпадание якоря до размыкания контактов 2.KL8 Закрепляют якорь реле 1.KZ в положении после срабатывания.Якорь реле 2.KL4 подтягивают вручную Зажим 21 — зажим реле 2.KL8 К зажимам 41—43 Срабатывание реле до замыкания контактов 2.KL9 Вынимают из колодки реле 2.KS3 и снимают перемычку между зажимами 30— 32 К зажимам 21—33 К зажимам 21—30 Отпадание якоря до замыкания контактов 60
Таблица 6 Реле Время, с срабатывания возврата 1.KL! — < 0,008 1.KL2 — 0,5 - 0,6 2.KL3 — 0,15-0,25 2.KL4 — 0,013 2.KL5 <0,013 — 2.KL6 <0,01 — 2.KL7 <0,015 0,1 -0,2 2.KL8 <0,02 — 2.KL9 — 0,2 - 0,3 Таблица 7 Реле Операции по подготовке схемы при измерении напряжения срабатывания возврата 1.KLI Якорь реле I.KL2закрепляют в отпавшем положении Якорь реле I.KL2закрепляют в подтянутом положении. Якорь реле 7.KL1 подтягивают вручную 1.KL2 Якорь реле 1.KLI закрепляют в подтянутом положении 2.KL3 Якорь реле 2.A7.-/закрепляют в подтянутом положении, якорь реле 2.KL5 в отпавшем положении 2.K.L4i\2.KH2 Якорь реле 2.KL3закрепляют в отпавшем положении Якорь реле 2X7,5 закрепляют в подтянутом положении. Реле 2. КL4 подтягива ют вручную 2.KL5 Закрепляют якорь реле I.KA2 в подтянутом положении 2.KL6 Закрепляют якорь реле I.KA2и 2.KL7B подтянутом положении 2.КН1 2.KL7 Соединяют зажим “плюс” с анодом диода 2. VDI3 (см. рис. 11) 2.KL8 Реле 2.KL4 подтягивают вручную 2.KL9 Подготовка не требуется 2.КНЗ Вынимают из колодки реле 2.KS3 2.КН4 Я кори реле 2.KLlw 2. KL5 закрепляют в подтянутом положении. Соединяются зажимы “Плюс” и //комплекта2 2.КН9 Минус оперативного тока соединяют с шиной минус ВН, а плюс — с зажи- мом 53 (см. рис. 12, б ) 2.КН6м2.КН7 Якорь реле 2.KL6 закрепляют в положении после срабатывания 61
l.KL2v\ останов ВЧ передатчика (восстановлению начального тока ВЧ приемника); 2) замыкание контактов I.KAZ2 поляризованного реле 1.KAZ2 (см. ПР2 на рис. П1) или электромагнитного реле 1.КА2 (см. РТ2на рис. П2) должны приводить к возбуждению реле 2.KL5 и отпуска- нию 2.KL3, вследствие размыкания контакта I.KAZ2.1 поляризован- ного реле должно произойти кратковременное отпускание 2.KL4, новое возбуждение которого происходит после отпускания 2.KL3 (см. рис. 11). После возврата контактов измерительных реле 1.КА2 или 1.KAZ2b исходное состояние отпускает якорь реле 2.KL5и при- тягивает якорь реле 2.KL3', 3) перевод измерительного реле сопротивления 1.KZв состояние после срабатывания: размыкание одного 1.KZ.1 и замыкание второ- го l.KZ.2cro контактов должны вызывать отпускание 2. KL3, удержа- ние якоря 2.KL4 в притянутом состоянии и возбуждение 2.KL5-, од- новременное переключение контактов 1.KAZ2 не должно вызывать отпускания 2.KL4. При переводе контактов реле I.KZb исходное со- стояние должно возбудиться 2.KL3', 4) перевод в состояние после срабатывания поляризованного реле 2.KS4 органа сравнения фаз токов (см. рис. 9) при переведен- ных в то же состояние поляризованного реле 1.KAZ2 или электро- магнитного реле 1.КА2 (см. рис. 4) должен приводить к возбуждени- ям выходного реле 2.KL6h реле 2. КL7 останова ВЧ передатчика; вы- падание флажка 2.КН1 и загорание сигнальной лампы HL “срабатывание защиты” (см. рис. 12, б); 5) при размыкании от руки контакта поляризованного реле 2.KS3 должны отпускать якоря реле 2.KL9 и выпадать флажок 2. КПЗ реле вызова персонала для ежедневной проверки ВЧ канала связи. 7.8. ИСПЫТАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТЫ ПРИ ИМИТАЦИИ КЗ Испытания производятся подачей ключом на входные зажимы 3 и /однофазноготока 11Л при подключенном к панели источнике по- стоянного тока: защита запускается несколько (до 5) раз. При испытаниях: проверяется поведение полязированного реле 2.KS4органа срав- нения фаз при КЗ вне защищаемой линии (внешних); измеряется время срабатывания защиты при несимметричном КЗ на защищаемой линии. 62
Условия действия защиты при внешнем КЗ создаются отключе- нием ВЧ передатчика от органа манипуляции (снятием крышки ис- пытательного блока /45’6'или 13SG): при пуске защиты ВЧ передат- чик не управляется, на вход приемника поступает непрерывный ВЧ сигнал, как и при внешнем КЗ после пуска двух ВЧ передатчиков и находящихся в противофазе токах/] + к12 по концам линии. Ток = дискретно изменяется от 1,05 тока срабатывания фильтр-реле I.KAZ2n,o 35 А; защита запускается несколько раз. Ведется наблюдение за якорем поляризованного реле, который не должен вздрагивать. Измерение времени срабатывания защиты в условиях КЗ на за- щищаемой линии производится электронным миллисекундомером по рекомендуемым в [6, 7] схемам: при подключенном ВЧ передат- чике к органу манипуляции передатчик управляется и на вход ВЧ приемника поступает импульсный ВЧ сигнал как при работе двух передатчиков и совпадении по фазе токов /t + к[2 по концам линии. Миллисекундомер запускается входным током (пропорциональ- ным ему напряжением) //ю = равным удвоенному току срабаты- вания фильтр-реле 1.KAZ2, а останавливается контактом выходного реле защиты 2.KL6. Схема испытаний и измерения времени срабатывания защиты при трехфазном КЗ содержит два электромагнитных реле тока: пер- вое из них включается на ток 1са = 6 А, подводимый к зажимам 7 и 5, запускает миллисекундомер и возбуждает второе быстродействую- щее (/с » 0,01 с) реле, которое одним размыкающим контактом сни- мает напряжение (/со, подводимое к зажимам 48 и 50 (см. рис. 9, а) или 51 и 53 (панель прежнего выпуска) измерительного реле сопро- тивления 1.KZ, а вторым, подключенным к зажимам 58 и 60 (см. рис. 4) или 18 и 20, разрывает цепь питания обмоток поляризован- ных реле 1.KAZ1 и 1.KAZ2(P1P1 и ПР2н'& рис. П2), создавая эффект кратковременного появления тока обратной последовательности при трехфазном КЗ. Ток /^должен отставать по фазе от напряжения //Cfl на угол л/3. 7.9. ПРОВЕРКА ЗАЩИТЫ ТОКОМ НАГРУЗКИ ЛИНИИ Перед проверкой все цепи защиты полностью восстанавливают- ся за исключением цепей отключения и сигнализации, контактные мостики которых на зажимах сборки панели остаются опущенными. Защита оставляется работающей “на сигнал”. 63
При первом включении защиты производится большая работа по проверке правильности подключения измерительной части защиты к трансформаторам напряжения TV и тока ТА. Испытания ведутся одновременно на обоих подстанциях согласно методическим указа- ниям [6]. При плановой проверке испытания защиты током нагрузки сво- дятся к наблюдениям за ее действием при совпадении по фазе токов по концам линии и нахождении их в противофазе. Совпадение по фазе токов достигается перекрещиванием на одной из подстанций проводов, подводящим к зажимам 26 и 27 ВЧ приемопередатчика напряжение манипуляции. Фиксируются токи на выходе ВЧ приемника и действие поляри- зованного реле 2. KS4 органа сравнения фаз, которое не должно сра- батывать при нормальном и срабатывать при указанном перекре- щенном подключении проводов к зажимам 26, 27. 7.10. ПРОВЕРКА ИСПРАВНОСТИ ВЧ КАНАЛА СВЯЗИ Ежедневно дежурный персонал одной из подстанций запускает ВЧ приемопередатчик кнопкой Пуск на его крышке (см. рис. II. 13). При исправном ВЧ канале связи на второй подстанции срабатывает поляризованное реле 2. /Ж?органа сравнения фаз: работает один пе- редатчик, управляемый током нагрузки линии. Реле 2. KS3обесточи- вает реле 2. KL9 (см. рис. 11), которое своим размыкающим контак- том включает сигнальное реле 2. КПЗ “вызова”. Дежурный персонал второй подстанции по этому сигналу запус- кает второй передатчик: реле 2.KS3 возвращается в исходное состояние. 7.11. МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНАЯ ЗАЩИТА Научно-производственное предприятие “ЭКРА” поставляет шкаф типа ШЭ2607 081 микропроцессорного исполнения диффе- ренциально-фазной высокочастотной защиты. Он имеет практиче- ски те же размеры, что и шкаф ДФЗ-201 (см. рис. 13). На передней его панели вместо комплектов аппаратов размещен микропроцес- сорный терминал типа БЭ2704 V081 с жидкокристаллическим дисп- леем, кнопками управления и табло светодиодной сигнализации. По показателям технического совершенства, в особенности вре- мени действия на отключение выключателя, микропроцессорная 64
зашита практически не превосходит аппаратную ДФЗ-201, но имеет целый ряд положительных особенностей и выполняет сервисные информационные функции, свойственные микропроцессорным автоматическим устройствам. Предусмотрены программные: дополнительный пусковой орган, реагирующий на дискретные приращения абсолютных значений векторов токов обратной и пря- мой последовательностей, обеспечивающий пуск защиты при трех- фазных КЗ в случаях, когда, вследствие, хотя и незначительной, инерционности пуск может не произойти от пусковых органов то- ков обратной и нулевой последовательностей, и возможность при- менения защиты на линиях с тяговой нагрузкой; дополнительные измерительные органы напряжения, тока и на- правления мощности нулевой последовательности, обеспечиваю- щие функционирование защиты на линиях с ответвлениями; измерительный орган напряжения для блокировки защиты при неисправностях цепей переменного напряжения, реагирующий на обрывы одной, двух и всех трех фаз напряжений и напряжения нуле- вой последовательности; измерительный орган тока УРОВ; логический орган, предотвращающий возможное неправильное действие защиты при изменении направления (“реверс”) мощности в процессе каскадного отключения КЗ на параллельной линии. Осуществляются: автоматический контроль высокочастотного канала; автоматический пуск высокочастотного передатчика при неисп- равности терминала; автоматическая проверка исправности выключателя при пуске УРОВ. Микропроцессорный терминал, выделяющий принужденные составляющие промышленной частоты напряжений и токов пере- ходных процессов КЗ, программно реализующий функции филь- тров симметричных составляющих и всех (традиционных и допол- нительных) пусковых и измерительных органов, программно вы- полняющий логические операции защиты, осуществляет также: программную настройку защиты; осциллографирование напряжений, токов и дискретных сигналов; измерение текущих значений напряжений и токов; измерительное преобразование активной и реактивной мощно- стей линии; 65
определение расстояния до места повреждения линии; регистрацию аналоговых и дискретных событий; непрерывную проверку функционирования и самодиагностику. Терминал выдает обширную информацию через дисплей и табло светодиодной сигнализации. Шкаф ШЭ2607 081 микропроцессорной ДФЗ рекомендуется для магистральных линий электропередачи и линий с ответвлениями напряжением 110 — 220 кВ и для линий с тяговой нагрузкой. 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Рис. ПI. Лицевая сторона платы комплекта аппаратов 1 67
Рис. П2. Оборотная сторона (плата откинута) 68
Список литературы 1. Федосеев А. М. Основы релейной защиты. — М.: Госэнергоиздат, 1961. 2. Сапир Е. Д. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий ПО — 220 кВ // Электричество. 1955. № 6. 3. Чернобровое Н. В., Семенов А. В. Релейная защита энергетиче- ских систем: Учеб, пособие для техникумов. — М.: Энергоатомиз- дат, 1998. 4. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 9. Дифференциа- льно-фазная высокочастотная защита линий ПО — 330 кВ. — М.: Энергия, 1972. 5. Панели защитные типов ДФЗ-201 УХЛ4 и ДФЗ-201 04. Техниче- ское.описание и инструкция по эксплуатации. 6. Методические указания по наладке и эксплуатации дифференци- онно-фазных зашит ДФЗ-504 и ДФЗ-201. — М.: Союзтехэнерго. 1982. 7. Будаев М. И. Высокочастотные защиты линий ПО — 220 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1989. 8. Шкаф ДФЗ линии типа ШЭ2607 — 081. Руководство по эксплуата- ции. — Чебоксары: ЭКРА. 9. Сборник докладов: XV научно-техническая конференция. Релей- ная защита и автоматика энергосистем. — М.: ЦДУ РАО ЕЭС Рос- сии, 2002. 69
Содержание Предисловие..............................................3 ГЛАВА ПЕРВАЯ. Принцип действия и функциональная схема защиты..........................5 1.1. Принцип действия.................................5 1.2. Функциональная схема защиты......................7 ГЛАВА ВТОРАЯ. Измерительная часть защиты..............11 2.1. Пусковой орган....................................11 2.2. Орган манипуляции высокочастотным передатчиком ...... 21 2 ,3. Орган сравнения фаз токов.......................22 ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Логическая часть защиты.....................25 3.1. Логическая схема................................. 25 3.2. Схема целей оперативного тока.....................27 3.3. Схема исполнительных цепей................. ..... 30 ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Действие защиты при коротких замыканиях...............................32 4.1. Несимметричные повреждения вне защищаемой линии .... 32 4.2. Симметричное повреждение вне защищаемой линии....33 4.3. Короткое замыкание на защищаемой линии..........33 4.4. Действие защиты при обрывах в цепях напряжения..34 ГЛАВА ПЯТАЯ. Конструктивное выполнение и технические данные защиты...........................35 5.1. Конструкция панели..............................35 5.2. Номинальные данные защиты.......................37 ГЛАВА ШЕСТАЯ. Основные условия расчета параметров настройки защиты...........................38 6.1. Параметры настройки. Определение коэффициента комбинированного фильтра.............................38 6.2. Расчет токов и сопротивления срабатывания пусковых реле при трехфазных КЗ.......................40 70
6.3. Расчет токов срабатывания пусковых реле при несимметричных КЗ....................................41 ГЛАВА СЕДЬМАЯ. Эксплуатация защиты..........................43 7.1. Общие указания......................................43 7.2. Настойка и проверка измерительных реле..............45 7.3. Проверка электрических характеристик пусковых органов токов обратной и нулевой последовательностей .... 48 7.4. Проверка фильтр-реле тока обратной и нулевой последовательностей............................50 7.5. Проверка электрических характеристик органа манипуляции..............................................50 7.6. Проверка электрических характеристик органа сравнения фаз токов......................................55 7.7. Испытания взаимодействия реле измерительной и логической частей защиты...............................58 7.8. Испытания действия защиты при имитации КЗ...........62 7.9. Проверка защиты током нагрузки линии................63 7.10. Проверка исправности ВЧ канала связи...............63 7.11. Микропроцессорная дифференциально-фазная защита ... 64 Приложение..................................................(Л Список литературы...........................................69 71
Библиотечка электротехника Приложение к производственно-массовому журналу "Энергетик ” ОВЧАРЕНКО НИКОЛАЙ ИЛЬИЧ Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий электропередачи напряжением 110-220 кВДФЗ-201 АДРЕС РЕДАКЦИИ: 109280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23 Телефоны. (095) 275-19-06, тел. 275-00-23 доб. 22-47; факс: 234-74-21 Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская Худож.-техн. редактор Т. Ю. Андреева Корректор 3. Б. Драновская Сдано в набор 16.11.2002 г. Подписано в печать 18.12.2002 г. Формат 60x84 Ук,. Печать офсетная. Печ. л. 4,5. Тираж 1060 экз. Заказ БЭТ/12(48)-2002 Макет выполнен издательством “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58. Отпечатано типографией издательства “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское ш„ 58.
Журнал “Энергетика за рубежом” — приложение к журналу “Энергетик” Подписывайтесь на специальное приложение к жур- налу “Энергетик” — “Энергетика за рубежом”. Это приложение выходит один раз в два месяца. Журнал “Энергетика за рубежом” знакомит читателей с важнейшими проблемами современной зарубежной электроэнергетики, такими, как: — развитие и надежность энергосистем и энергообъединений; — особенности и новшества экономических и рыночных отношений в электроэнергетике; — опыт внедрения прогрессивных технологий в энерге- тическое производство; — модернизация и реконструкция (перемаркировка) оборудования электростанций, электрических и теп- ловых сетей; — распространение нетрадиционных и возобновляе- мых источников энергии; — энергосбережение, рациональное расходование топлива и экологические аспекты энергетики. Подписку можно оформить в любом почтовом от- делении связи по объединенному каталогу “ПРЕССА РОССИИ”. Том 1. Российские и зарубежные газеты и журналы. Индексы журнала “Энергетика за рубежом” — приложения к журналу “Энергетик” 87261 — для предприятий и организаций; 87260 — для индивидуальных подписчиков.
Об авторе Николай Ильич Овчаренко — доктор технических наук, профессор кафедры “Релейная защита и автоматизация энергосистем” Московского энергетического института (технического университета). Н. И. Овчаренко — автор ряда научно-технических моно- графий, учебных пособий и учебников по теории и технике автоматики и релейной защиты электрических станций, се- тей и систем Наиболее крупные из них: монография “Ана- логовые и цифровые элементы автоматических устройств энергосистем” (1989 г.) и учебники для вузов “Элементы автоматических устройств энергосистем” (1995 г.), “Авто- матика электрических станций и электроэнергетических систем” (2000 г.). Дифференциально-фазная высокочастотная защита — шедевр техники автоматики защитного отключения