Таким образом, защита применяется на параллельных линиях с одинаковым сопротивлением, включенных на одну систему шин или на разные системы шин при включенном шиносоединительном выключателе.
В схемах поперечной токовой направленной защиты двух параллельных линий вторичные обмотки ТТ соединяются между собой разноименными зажимами. Параллельно вторичным обмоткам ТТ включаются токовый орган и токовые обмотки органа направления мощности. Токовый орган выполняет функцию пускового органа, а орган направления мощности служит для определения поврежденной линии.
В зависимости от того, какая линия повреждена, орган направления мощности замыкает соответствующий контакт и подает импульс на отключение соответствующего выключателя. Напряжение к органу направления мощности подводится от ТН той системы шин, на которую включены параллельные линии.
Для двухстороннего отключения поврежденной линии с обеих сторон защищаемых цепей устанавливаются одинаковые комплекты защит.
Недостатком защиты является наличие «мертвой» зоны по напряжению, когда при КЗ на линии у шин ПС напряжение, подводимое к органу направления мощности, близко к нулю и защита не работает. Протяженность мертвой зоны мала, а отказы в действии защит по этой причине редки.
На практике имеют место случаи излишнего срабатывания защиты, например, когда мощность КЗ направлена от шин, а в поврежденной линии ток отсутствовал.
Когда одна из параллельных линий находится под нагрузкой, а другая опробуется под напряжением, накладки на защите должны находиться в положении «Отключено» — на линии, опробуемой под напряжением, и «Сигнал» — на линии, находящейся под нагрузкой. При таком положении накладок защита будет действовать на отключение опробуемой под напряжением линии, если в момент подачи напряжения на ней возникнет КЗ.
При обслуживании защит необходимо проверять исправность цепей напряжения, подключенных к органу направления мощности, поскольку в случае их обрыва к зажимам органа подводится искаженное по фазе и значению напряжение, вследствие чего он может неправильно сработать при КЗ.
8.8. Дифференциально-фазная высокочастотная защита
Дифференциально-фазная ВЧ защита является основной быстродействующей защитой линий напряжением 110 кВ и выше.
Принцип действия защиты основан на сравнении фаз токов присоединений. Токи, направленные от шин в линию, считаются положительными. Эти токи сравниваются защитой, и, если они совпадают по фазе, подается импульс на отключение выключателей.
При внешнем КЗ токи по концам линии имеют разные фазы и сдвинуты на угол, близкий к 180°. В этом случае защита блокируется и на отключение не действует.
Фазы токов сравниваются при помощи ВЧ сигналов, передаваемых по защищаемой линии. На каждом конце линии защита имеет однотипные органы — полукомплекты, действующие на ее пуск и отключение выключателей.
В полукомплект защиты входят следующие основные органы:
пусковой орган, состоящий из быстродействующих реле, запускающий ВЧ передатчик — генератор высокой частоты;
орган манипуляции, который управляет работой передатчика так, что он генерирует импульсы тока ВЧ лишь при положительной полуволне проходящего по линии тока КЗ, а при отрицательной полуволне передатчик не работает;
орган сравнения фаз, который сравнивает ВЧ сигналы, получаемые приемником ВЧ сигналов от передатчиков обоих полукомплектов. Если на вход приемника поступает сплошной ВЧ сигнал, ток в выходной цепи приемника отсутствует и реле органа сравнения фаз не действует на отключение выключателя. Если же ВЧ сигнал прерывистый, то на выходе приемника появляется ток и реле органа сравнения фаз срабатывает на отключение выключателя линии.
К ТТ подключают органы формирования, от которых поступает информация о фазе (направлении) тока в каждом присоединении. В качестве формирователей используются фильтры симметричных составляющих, промежуточные ТТ и т. д. Сигналы органов формирования поступают на вход органа сравнения фаз, который устанавливает режимы КЗ: в зоне действия защиты или вне ее. При КЗ на шинах сравниваемые токи примерно совпадают по фазе и защита срабатывает на отключение выключателей. При внешнем КЗ сдвиг по фазе между током в поврежденном присоединении и токами остальных присоединений будет близок к 180°, и защита в этом случае не действует.
При внешнем КЗ оба приемника принимают сплошной ВЧ сигнал, поскольку промежутки между сериями одного передатчика заполнены серией импульсов другого.
При КЗ в защищаемой линии оба передатчика работают одновременно. Их ВЧ импульсы накладываются друг на друга, а промежутки между сериями импульса остаются незаполненными. Перерывы ВЧ сигнала приводят к срабатыванию выходного реле защиты.
Если на линии, включаемой или отключаемой с одной стороны, произойдет КЗ, защита на этом конце линии воздействует на отключение, так как от защиты другого конца линии блокирующего сигнала не поступит.
Таким образом, срабатывание защиты возможно при внешнем КЗ, если нарушается непрерывность ВЧ сигнала на входе приемника.
К нарушению ВЧ сигнала могут привести повреждения в релейной части защиты и повреждения ВЧ каналов. Во избежание неправильного действия защиты исправность ее ВЧ части проверяется оперативным персоналом или автоматически.
Для автоматического контроля исправности ВЧ каналов применяются устройства серий КВЧ. Они измеряют соответствующие параметры с каждого конца линии, причем одна часть параметров контролируется постоянно, а другая — периодически при пуске устройства контроля от контактных часов.
При периодическом контроле устройство КВЧ измеряет параметры схемы защиты с одного конца линии и посылает сплошной неманипулированный ВЧ сигнал защите противоположного конца. Этот сигнал принимается дополнительным приемником устройства КВЧ, которое посылает в линию ответный неманипулированный сигнал. При исправности ВЧ канала через 0,2 с схема устройств КВЧ обоих полукомплектов защиты возвращается в исходное положение.
Если при контроле обнаружится отклонение от уставок реле, с помощью которых осуществлялась проверка, устройство КВЧ автоматически отключит свой полукомплект защиты и подаст сигнал о его неисправности. С другого конца линии защита отключается вручную.
Перед включением дифференциально-фазной защиты в работу должен проверяться ее ВЧ канал. Для этого кратковременно нажимают кнопки «Пуск» устройств КВЧ с обоих концов линии.
При КЗ в сети и срабатывании пусковых органов защиты начатый цикл контроля канала ВЧ мгновенно прерывается, устройство КВЧ блокируется и схема защиты восстанавливается для нормальной работы.
8.9. Дифференциальная токовая и другие виды дифференциальной защиты
В качестве защиты сборных шин электростанций и ПС напряжением 35 кВ и выше предусматривается дифференциальная токовая защита, охватывающая все элементы, которые присоединены к системе или секции шин.
Защита осуществляется с применением специальных органов тока, отстроенных от переходных и установившихся токов небаланса (например, органов, включенных через насыщающиеся ТТ, органов с торможением и др.).
При присоединении трансформатора (автотрансформатора) напряжением 220 кВ и выше более чем через один выключатель рекомендуется предусматривать для защиты ошиновки отдельную дифференциальную токовую защиту, а при присоединении к сборным шинам (например, при схеме «шины — трансформатор») использовать дифференциальную защиту шин.
Для электроустановок напряжением 500–750 кВ предусматриваются две дифференциальные токовые защиты шин (ошиновки).
В отдельных случаях допускается установка двух защит шин (ошиновок) напряжением 35-330 кВ по условию сохранения устойчивости нагрузки, обеспечения надежной работы атомных станций, а также предотвращения нарушения технологии особо ответственных производств и обеспечения требований экологии.
Дифференциальная токовая защита предназначена для быстрого отключения цепей, включенных на сборные шины, при КЗ на сборных шинах или на другом оборудовании. Зона ее действия ограничивается ТТ, к которым подключены реле защиты.
Принцип действия защиты основан на сравнении токов цепей при КЗ и других режимах работы.
Для выполнения защиты дифференциальное реле КА подключают к ТТ так, как это показано на рис. 8.9. При таком включении ток в реле будет равен геометрической сумме вторичных токов присоединений.
На рисунке также показаны токи в реле дифференциальной токовой защиты цепи при КЗ на шинах (рис. 8.9, а) и внешнем КЗ (рис. 8.9, б).
