РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ

ПО НАЛАДКЕ, ПРОВЕРКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ТИПА ДЗЛ-1

ГОСЭНЕРГОИЗДАТ

РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ

ПО НАЛАДКЕ, ПРОВЕРКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ТИПА ДЗЛ-1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА    1962    ЛЕНИНГРАД

автоматического контроля изоляции 2РП1 с добавочным сопротий-леннем 2R1, дроссель 2Д, микроампер метр 2 Г с шунтами 2R3 и 2R5 и добавочным сопротивлением 2R2 и кнопки переключения 2К1 -и 2/С2. Все элементы, входящие в устройство У2, имеют маркировку, начинающуюся цифрой 2.

Общий вес комплекта ^ 4,5 кг.

Устройство (рис. 1 -8а и 1-86) состоит из изолирующего трансформатора ЗТИ и разделительного конденсатора ЗС/.

Общий вес комплекта — 9 кг.

Остальные элементы защиты представляют собой стандартные заводские аппараты, которые монтируются с У1, У2 и УЗ на общей панели защиты.

Основные технические и конструктивные данные элементов защиты приведены в приложении П-1.

1-3. КОМБИНИРОВАННЫЙ ФИЛЬТР ТОКА 1ТФ, 3RJ—1R4

В защите применен активно-индуктивный комбинированный фильтр тока (рис. 1-9), с помощью которого трехфазная система токов преобразуется в однофазную. Фильтр подключается к транс-

Рис. 1-9. Схема комбинированного фильтра тока.

Тр—трансреактор; од и од— витки первичных обмоток трансреактора; од = 1/Зод; од—витки вторичной обметки трансреактора; #i и R₂—регулируемые сопротивления фильтра    Х_м — со

противление взаимной индукции между обмотками од и од.

форматорам тока защищаемой линии. Векторные диаграммы токов и напряжения фильтра приведены на рис. 1-10.

Электродвижущая сила на выходе фильтра пропорциональна составляющим прямой и обратной последовательности полного тока на его входе. Из векторной диаграммы рис. 1-10,а видно, что

12

В приведенных выражениях коэффициент к показывает, во сколько раз ток срабатывания защиты прямой последовательности больше тока срабатывания обратной последовательности. Коэффициент к фильтра принят отрицательным, что обеспечивает высокую чувствительность защиты при двухфазных замыканиях на землю.

Отрицательная величина^ фильтра получена вследствие того,

что для него принято V 3/?>Хм.

Для фильтра с выбранными соотношениями и отрицательным значением к .насыщение стали при больших токах трехфазного короткого замыкания и обусловленное этим некоторое снижение величины Х_н может вызвать только увеличение значения к\, т. е. увеличение чувствительности защиты к трехфазному току короткого замыкания.

Фильтр представляет собой трехобмоточный трансреактор с трехстержневым сердечником, с проволочными сопротивлениями 1R1—1R4, намотанными на фарфоровые трубки. Сопротивления IR3 и 1R4 имеют регулировку.

Обмотки трансреактора размещены на одном каркасе, расположенном на среднем сердечнике. В средней части этого сердечника имеется воздушный зазор, равный 3 мм, обеспечивающий большое магнитное сопротивление и почти линейную зависимость, магнитного потока от первичного намагничивающего тока. Первичные обмотки Wi и w₀ трансреактора выполнены с отпайками, с помощью которых можно:

.а) увеличить ток срабатывания защиты в 1,5 и 2 раза (в h раз);

б) применять защиту яри максимальных вторичных токах короткого замыкания 100, 450 и 200 а.

При максимальном вторичном токе короткого замыкания до 100 а используются все витки первичных обмоток —18 -и ш₀=6. Максимальная магнитная индукция в сердечнике фильтра составляет при этом 12 500 гс и защита имеет наименьший ток срабатывания.

При максимальном вторичном токе короткого замыкания до 150 а используются отпайки обмоток ац = 12 и а>₀—4; при этом ток срабатывания защиты возрастает в 1,5 раза; при токах до 200 а используются отпайки е£ц = 9 и wq = 3 и ток срабатывания возрастает в 2 раза.

Во всех случаях обеспечивается практически линейная зависимость э. д. с. ф^ИЛЬТР^а '^от первичного тока.

Коэффициент фильтра к регулируется изменением сопротивлений 1R3 и 1R4 фильтра.

Схема фильтра построена так, что при регулировании -величины & с помощью сопротивлений 1R3 л 1R4 изменяется только часть этих сопротивлений, обтекаемых током фаз С я А; полное сопротивление холостого хода фильтра г_х.ф (измеренное со стороны выхода фильтра) остается при этом неизменным. Отмеченная особенность фильтра обеспечивает стабильность характеристик защиты при различных значениях коэффициента к. Величина сопротивлений 1R3, 1R4 позволяет регулировать коэффициент к в пределах от —4 до —10. При регулировании величины к сопротивление, обтекаемое током фазы С, должно равняться сопротивлению, обтекаемому током фазы А. В табл. 1-1 приведены расчетные значения э. д, с. фильтра

14

Таблица IЛ

Зависимость э. д, с. фильтра и относительного тока срабатывания защиты от вида короткого

замыкания ¹

Вид короткого замыкания	Значение токов				£ф=/влгие~/90°+(Ы-^с)R+ + 3/.^-,-/*)•			Рл ** « = р - —		t I *** 1 _ 'ср ” *cp.S0
	•а	!в	'с	310		4 Я*=0,962^М	*=—10 P*-y,705*M	*=—з	*=—10	А = —4	*=-10
АО	ia	0	0	’К I ^ 1	/ р / _JL «-/иов __ -О—if •-да')/->	1,02^,/л	°.78*л/л	1,53	1.17	0,653	0,855
ВО	0		0	1 CQ i ^ 1	/ X е~№° — 1 е-№ = 1ВЛ м е 1В 3 е 2 =^^ме-/90°/д	0,607^,^	°.667*Л	I	1	I	I
СО	0	0	'с	~1с	(я +^з~ е~/К1 ) А:	'.°2А',/С	0.78ХМ/С	1 ,53	1.17	0,653	0,855

и относительной чувствительности защиты для различных видов короткого замыкания при k = —4 и k = —10.

Принятый тип фильтра прост в наладке, надежен в эксплуатации и обеспечивает более высокую чувствительность защиты при междуфазовых коротких замыканиях по сравнению с фильтром типа Л+ &/о.

Недостатком фильтра является пониженная чувствительность защиты при однофазных коротких замыканиях на землю по сравнению с двухфазны ми короткими замыканиями.

1-4. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ЛИ

Трансформатор служит для согласования низкоом-ного сопротивления вторичной цепи фильтра с остальной частью защиты и повышает напряжение, подводимое к газонаполненным стабилизаторам напряжения. Конструктивно трансформатор /777 представляет собой малогабаритный промежуточный трехобмоточный трансформатор, коэффициенты трансформации которого составляют;

w ₂

п_ТП! — — — 25 ли w_i

где w₂ и w_z — число витков соответственно первичной и вторичных обмоток трансформатора (см. рис. 1-1).

1-5. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ХСТ1 и 1СТ2

Газонаполненные стабилизаторы 1СТ1 и 1СТ2 служат в защите для ограничения напряжения, подаваемого в дифференциальное реле 1ПР1 и вспомогательные провода. Э. д. с. фильтра имеет линейную зависимость от тока короткого замыкания, и при отсутствии стабилизаторов напряжение на первичной обмотке изолирующего трансформатора ЗТИ могло бы достигнуть 400 в, что недопустимо по условию изоляции вспомогательных проводов. Тлеющий разряд стабилизаторов в схеме защиты начинается при токе короткого замыкания, кратность которого к току срабатывания составляет 2— 2,5. При максимально допустимых для защиты вторичных токах короткого замыкания /(³>=П00 а (при h='l) максимальное напряжение на первичной обмотке изолирующего трансформатора ЗТИ при применении стабилизаторов напряжения не превосходит 25 дейс т в, 3 на вторичной обмотке 68 в Дей с т в •

Стабилизация напряжения обеспечивает стабильность характеристики реле 1ПР1₁ облегчает отстройку реле контроля от вибраций, обусловленных переменным током, протекающим по его рабочей обмотке, и позволяет применять в качестве вспомогательных проводов защиты сравнительно дешевый телефонный кордельный кабель или кабель городского типа.

После зажигания стабилизаторов э. д. с. фильтра, а следовательно, ,и его мощность расходуются главным образом во вторичной цепи фильтра тока.

В каждом полукомплекте защиты применено до два газонаполненных стабилизатора напряжения типа СГ4С, тлеющий разряд в которых возникает при 108—110 в_действ переменного напряжения, У стабилизаторов этого типа напряжение зажигания зависит от по-лярности тока. В связи с использованием их в цепях переменного тока защиты стабилизаторы соединены между собой параллельно и разнополярно. При максимальных токах короткого замыкания ток в каждом стабилизаторе не превосходит 40 ма при длительно допустимом токе стабилизатора 30 ма.

1-6. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ РЕЛЕ 1ПГ1 И ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ МОСТЫ 1МВ1 и 1МВ2

В качестве дифференциального реле защиты 1ПР1 использовано двухобмоточное поляризованное реле типа РП-7. Реле этого типа имеют большую стабильность но току срабатывания и возврата и малую мощность срабатывания (5 Мет). Момент на подвижной системе реле пропорционален току в его обмотке.

Схема включения и действие реле 1ПР1 аналогичны схеме включения и действию дифференциальных <реле защит РДЛ и НС В.

Одна из обмоток реле 1ПР1 используется в качестве рабочей (обмотка напряжения), а вторая — тормозной (обмотка тока).

Каждая обмотка реле включена через свой выпрямительный мост (см. рис. 1-;1). Выпрямительный мост 1MBI и тормозная обмотка реле дключены на ток, пропорциональный току циркуляции во вспомогательных проводах. Магнитный поток этой обмотки создает на оси реле тормозной момент. Рабочая обмотка реле включена через выпрямительный мост 1МВ2 параллельно обмотке трансформатора ЗТИ на напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательных проводов.

Магнитный поток рабочей обмотки создает на оси реле момент, действующий на замыкание контактов. Ток срабатывания реле 1ПР1 при отключенной обмотке тока составляет 2,5 ма. ■ Коэффициент возврата реле равен 0,4—0,5; расстояние между контактами отрегулировано ил величину 0,4—0,5 мм. Выпрямительные .мосты 1МВ1 и 1МВ2 выполнены с помощью германиевых диодов типа Д7Г с одним диодом в каждом плече. Диоды этого типа допускают обратное напряжение 125 в (/=50° С) при длительном выпрямленном токе 0,3 а. Значительная величина сопротивления рабочей обмотки реле 1ПР1 (#раб = 1 250 ом) по сравнению с прямым сопротивлением диодов (200 ом -при токе 2 ма и /=s20° С) обеспечивает высокий коэффициент полезного действия схемы выпрямитель — реле и снижает зависимость напряжения срабатывания реле от колебаний температуры окружающей среды.

В нормальном режиме^- работы линии электропередачи и при внешних коротких замыканиях во вспомогательных проводах и тормозной обмотке реле 1ПР1 протекает значительный ток, а напряжения на рабочей обмотке реле и между вспомогательными проводами малы (см. рис. 1-11-г 1-13). При этом результирующий момент на реле является тормозным и реле не действует.

При коротком замыкании на защищаемой линии сравнительно с рассмотренным режимом ток в тормозной обмотке реле 1ПР1 и во вспомогательных проводах значительно снижается, а напряжения на рабочей обмотке и между вспомогательными проводами по-

18

вышаются, вызывая срабатывание реле 1ПР1 и действие защиты на отключение. Реле 1ПР1 можно рассматривать так же, как реле полного максимального сопротивления с круговой характеристикой в плоскости с осями R и }Х. При этом значительно упрощаются понимание работы реле и расчет его параметров. В полной схеме защиты реле 1ПР1 измеряет входное сопротивление кабельной линии вспомогательных проводов, приведенное к первичной обмотке трансформатора ЗТИ.

Анализ показал, что входное сопротивление кабельной линии вспомогательных проводов завиоит от ее сопротивления постоянно-

Рис. 1-11. Зависимость напряжения на рабочей обмотке реле 1ПР1 от тока короткого замыкания 1 дс> h =1; k— — 6; Rnр — 1 400 ом; СПр ~ 1,05 мкф. 1 — режим одностороннего питания, напряжение на питающем пол у комплекте; 2— режим одностороннего питания, напряжение на приемном полукомп-лекте; 3— режим внешнего короткого замыкания; 4 — режим двустороннего питания; короткое замыкание в зоне.

му току и рабочей емкости, сопротивления холостого хода фильтра, сопротивления цепей напряжения и тока реле 1ПР1, а также режима работы линии электропередачи.

В нормальном режиме работы линш и при внешних коротких замыканиях по вспомогательным проводам защиты циркулирует переменный ток, при этом их входное сопротивление определяется сопротивлением проводов постоянному току, которое обычно невелико. При коротком замыкании на защищаемой линии электропередачи с двусторонним питанием я равными токами по концам этой линии циркуляция токов во вспомогательных проводах прекращается и ее входное сопротивление определяется рабочей емкостью. Последняя обычно мала, и поэтому ее входное сопротивление велико. В режиме короткого замыкания на защищаемой линии с односторонним питанием входное -сопротивление вспомогательных проводов определяется ее сопротивлением постоянному току, рабочей емкостью, а также сопротивлением элементов защиты (сопротпвлени-

19

СОСТАВЛЕНО БЮРО ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ОРГРЭС

Авторы: канд. техн. наук М. Смородинский и инж. В. М. Волков Редактор инж. £. А. Семенов

ВВЕДЕНИЕ

Продольная дифференциальная защита линий типа ДЗЛ-1 предназначена служить в качестве основной защиты от всех видов коротких замыканий линий электропередачи небольшой протяженности (до 15 км) в сетях с большими и малыми токами замыкания на землю. Защита построена по известному принципу циркуляции тока во вспомогательных проводах в нормальном режиме работы электропередачи и при внешних коротких замыканиях.

В отличие от эксплуатируемых в энергосистемах Союза продольных дифференциальных защит типа НСВ фирмы Вестингауз и типа РДЛ Харьковского политехнического института, защита типа ДЗЛ-1 имеет более высокую чувствительность при трехфазных коротких замыканиях. В связи с этим в защите применен быстродействующий автоматический контроль исправности вспомогательных проводов, который при обрыве последних блокирует защиту.

В защите ДЗЛ-1 применены «поляризованные реле типа РП-7, германиевые выпрямители и газонаполненные стабилизаторы напряжения. Применение этих элементов обеспечивает стабильность характеристик защиты.

В настоящих руководящих указаниях дано подробное описание защиты, приведены рекомендации по выбору уставок и проведению типовых испытаний и эксплуатационных проверок защиты. Продольная дифференциальная защита типа ДЗЛ-1, серийное производство которой освоено -в начале 1961 г. Чебоксарским электроаппаратным заводом, разработана заводом совместно с релейными лабораториями «Теплоэлектропроекта» и ВНИИЭ. Разработка защиты на последних стадиях происходила с участием ЦЛЭМ Мосэнерго.

УТВЕРЖДАЮ Главный спецчалист-электрчк Союзглавэне рго

П, Устинов

Глава первая ОПИСАНИЕ ЗАЩИТЫ

1-1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

Защита построена по .принципу сравнения токов, протекающих по концам защищаемой линии электропередачи. При токах, до 2,5-крахных току срабатывания защиты, сравниваются величины и фазы токов, а при больших кратностях сравниваются только фазы этих

токов. С помощью комбинированных фильтров тока типа Л—kl₂ токи линии преобразуются в однофазные, что позволяет применять защиту в односистемном исполнении.

Для сравнения токов полукомплекты защиты двух концов защищаемой линии электропередачи соединяются между собой кабельной линией, в которой используются два вспомогательных провода. В .нормальном режиме работы линии и при внешних коротких замыканиях по вспомогательным проводам циркулирует переменный ток. При коротких замыканиях в защищаемой зоне при двустороннем питании величины циркулирующих токов резко снижаются.

Сравнение токов на каждом конце линии производит дифференциальное реле, имеющее две обмотки; рабочую и тормозную (аналогично защите РДЛ и НСВ).

Для ограничения напряжений и токов во вспомогательных проводах и стабилизации характеристик защиты применены газонаполненные стабилизаторы напряжения,

В защите применен быстродействующий автоматический контроль, .выводящий защиту из действия при обрыве вспомогательных проводов, что позволяет использовать высокую чувствительность защиты при междуфазовых повреждениях.

При обрыве вспомогательных проводов или при коротком замыкании их автоматический контроль действует также и на сигнал. Контроль исправности проводов осуществлен наложением выпрямленного тока па переменный то.к вспомогательных проводов с использованием быстродействующих реле.

В схеме защиты предусмотрен также автоматический и периодический контроль величины сопротивления изоляции вспомогательных проводов по отношению к земле.

Для отстройки защиты от действия разрядников в сетях с большими токами замыкания на землю при наличии заземленных нейтралей с обеих сторон защищаемой линии в защите используется реле тока нулевой последовательности. Принципиальная схема защиты линий в сетях с большими токами замыкания на землю приведена на рис. 1-1.

Для защиты линий в сети с изолированной нейтралью схема включения цепей тока дана на .рис. 1-1,е. Вся остальная часть схемы не изменяется.

3

Рнс. 1-1. Принципиальная развернутая схема продольной дифференциальной защиты линий типа ДЗЛ*1. При использовании защиты в сетях с малыми токами замыкания на землю реле 8РТ исключается, а обмотка w₀ фильтра Тока не используется. При питании защиты от двух трансформаторов тока средняя точка трансформаторов тока подводится к зажиму 5 устройства У1.

Схема включения цепей така по рис. 1-1 ,е отличается от схемы рис. 1-1 ,а тем, что в ней использованы два трансформатора тока вместо трех и произведена круговая замена фаз тока на входных зажимах защиты. Последнее обеспечивает оптимальную чувствительность защиты при двойных замыканиях на землю фаз СА * на участках, где протекают токи нулевой последовательности.

Из схемы рис. 1-1,е видно, что для линий с разрядниками реле 8РТ исключается. В этом случае вместо реле 8РТ необходимо применить реле напряжения ЭН-563/60Д, включенное на напряжение нулевой последовательности 3£Уо.

1-2. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Конструктивно пол у комплект защиты одного конца защищаемой линии состоит из комплектно поставляемых заводом устройств /, 2 и 3 (УД У 2 и УЗ), токового реле 8РТ, сигнальных реле 4РУ— 7РУ, переключающих устройств 9И и WH, накладки ПН и нспы-

№ т

Рпс. 1-2а. Общин вид устройства^/.

тательных блоков 12ИБ—17 И Б. На втором конце защищаемой линии устанавливаются такие же элементы, за исключением У2.

* См. «Электричество», Ц)37, ЛЬ 4 и 1959,    12.

5

Устройство У! (рис. 1-2а и 26, 1-3, 1-4) содержит следующие основные элементы защиты: комбинированный фильтр тока 1ТФ, JRI—1R4,    промежуточный трансформатор    /777,    дифференци-

альнре реле 1ПР1, выпрямительные мосты 1МВ1 и 1МВ2, реле контроля исправности вспомогательных .проводов 1ПР2, промежуточное выгодное реле /Р/7, газонаполненные стабилизаторы напряжения /С77 и /С72, конденсаторы /СУ—/С5, сопротивления //?5—//?£ и накладки 1Н1—1Н6. Все элементы, входящие в устройство У/, име-

Hgped»ee присоединим:

ют маркировку, начинающуюся цифрой /. Общий вес устройства ^12 кг.

Устройство У2 питания цепей контроля вспомогательных проводов и измерения их изоляции (рис. 1-5а, 1-56, 1-6 я 1-7) устанавливается на одном из двух концов защищаемой линии со стороны ее основного питания ² и подключается ко вторичной обмотке трансформатора напряжения с номинальным напряжением 100 в, присоединенного к шинам. Устройство У2 содержит: насыщающийся стабилизированный трансформатор 2ТН, последовательно с первичной обмоткой которого включен конденсатор 2С1, потенциометр 2R4_t выпрямительный мост 2МВ, одиночные выпрямители 2ДГ1 и 2ДГ2, электролитические конденсаторы 2С2 и 2СЗ, -поляризованное реле

Рис. 1-3. Монтажная схема цоколя устройства УК Соединения, показанные жирными линиями, выполнены проводом ЛПЛ-2 1,?; остальные^-проводом ЛПЛ-2 0,5.

1

} Л эд

* Величины R найдены из выражения /?= -для    *——4 и k — —10,

(* + i) У 3

^## Найдено из условия равных токов короткого замыкания для всех видов повреждении. *** Принято, что £ф /зо равно а. д. с. фильтра при срабатывании защиты.

2

Под этим термином понимается: кольцевая сеть, ция или подстанция, имеющая многостороннее питание.