Проверка защиты током нагрузки линии
Проверка защиты током нагрузки производится одновременно с обеих сторон линии при полностью собранных цепях (сняты только контактные мостики в цепях отключения выключателей и в цепях сигнализации), переключающее устройство находится в положении «сигнал».
Проверка производится в следующем объеме:
проверка правильности подведения к защите цепей тока и напряжения;
проверка правильности включения реле сопротивления;
проверка правильности настройки фильтра тока (напряжения) обратной последовательности пускового органа и включения его компенсирующего устройства (последнее — только для защиты типа ДФЭ-503);
проверка правильности включения комбинированного фильтра органа манипуляции ВЧ приемопередатчиком;
проверка правильности включения, настройки и уставки устройства компенсации емкостных токов в органе манипуляции;
проверка действия блокировки защиты при неисправностях цепей напряжения;
снятие фазной характеристики и определение углов блокировки защиты;
проверка правильности фазировки цепей тока и напряжения по обеим сторонам линии;
проверка исправности цепей отключения выключателей линии;:
проверка обмена ВЧ импульсами на нормально работающей линии. Проверка правильности подведения к защите цепей тока и напряжения. При проверке измеряются вторичные напряжения на панели защиты стороны звезды и разомкнутого треугольника и производится их фазировка с действующими зажимами цепей напряжения. Затем измеряются вторичные токи в фазах защиты, снимается их векторная диаграмма и измеряется ток небаланса в нулевом проводе.
Анализом снятой векторной диаграммы на основании показаний щитовых ваттметров защищаемой линии и сведений от диспетчера о распределении активной и реактивной мощности определяется направление вектора первичных токов и правильность подведения цепей тока к защите.
Рис. 9.7. Векторные диаграммы, поясняющие проверку правильности включения компенсирующего устройства пускового органа защиты ДФЭ-503 током нагрузки линии:
й —векторная диаграмма первичных токов и напряжения линии; б — отключено напряжение фазы А; в — отключено напряжение фазы В; г — отключено напряжение фазы С
Проверка правильности включения реле сопротивления производится путем перевода реле сопротивления в режим работы органом направления (см. § 9.2). Поведение контактов реле должно соответствовать данным векторной диаграммы (подробнее см. разд. 1).
Проверка правильности настройки фильтра тока (напряжения) обратной последовательности. При проверке настройки фильтра тока обратной последовательности измеряется ток в обмотках исполнительных реле миллиамперметром магнитоэлектрической системы при прямом и обратном чередованиях фаз токов, подаваемых на защиту. Ток небаланса при прямом чередовании не должен превышать (при максимальной нагрузке; при других нагрузках производится пропорционально пересчет) тока возврата более грубого исполнительного реле; ток в обмотках исполнительных реле при обратном чередовании бывает, как правило, достаточным для срабатывания этих реле.
При проверке настройки фильтра напряжения обратной последовательности (в защите типа ДФЭ-503) измеряется ток в обмотках реле 1-КР1 и 1-КР2 (см. рис. 9.2) при прямом и обратном чередованиях фаз напряжения, подаваемого на защиту. При прямом чередовании ток небаланса не должен превышать 0,3 мА, при обратном чередовании ток в реле должен быть примерно 25—30 мА.
При повышенных значениях тока небаланса выясняются причины повышенного небаланса (подробнее см. § 6.8).
Для проверки правильности включения компенсирующего устройства пускового органа защиты ДФЭ-503 на защиту подается обратное чередование фаз токов и напряжений (перекрещиваются фазы В я С) и при поочередном отсоединении фаз Л, В и С от защиты с заменой отсоединенной фазы нулевым проводом измеряются токи в обмотках реле 1-КР1 и 1-КР2 при подключении только цепей тока, только цепей напряжения и при одновременном подключении цепей тока и напряжения. Измерённые токи в реле при одновременном подключении тока и напряжения сопоставляются с построенными на векторной диаграмме величинами U2p (где U2v = U2a—jI2aZ2K) для данной нагрузки и заданной уставки Z2K (рис. 9.7) и должны быть соответственно пропорциональны. Векторные диаграммы построены с учетом соотношений и углов между составляющими обратной последовательности токов и напряжений (подробнее см. § 6.2). Четкие результаты обеспечиваются при соблюдении условий /ф22к^0,05 Uф, где /ф и С/ф — фазные значения тока и напряжения при проверке. Для получения более четких результатов при небольших токах нагрузки иногда устанавливают максимальную уставку по Z2K (расчет в этом случае ведется на это значение Z2K).
Проверка правильности включения комбинированного фильтра h + kl2 органа манипуляции. При проверке измеряется ток во вторичной обмотке трансформатора 2-ТЬж (см. рис. 9.1) органа манипуляции чувствительным миллиамперметром переменного тока или напряжение на выходе органа манипуляции вольтметром с малым потреблением (можно использовать вольтметр прибора ВАФ-&5) при подаче на панель защиты обратного и прямого чередований фаз токов. Отношение напряжения (тока), измеренного при обратном чередовании, к напряжению (току), измеренному при прямом чередовании, должно быть примерно равно коэффициенту k комбинированного фильтра. При больших нагрузках, когда загораются стабилитроны, и при очень малых нагрузках, когда сильно проявляется нелинейность цепей со сталью, полученные при проверке значения коэффициента k различаются значительно. При проверке защиты ДФЭ-503 цепи напряжения отсоединяются от трансформаторов напряжения и закорачиваются на входе панели.
Проверка правильности включения, настройки и уставки устройства компенсации емкостных токов в органе манипуляции. При первом включении защиты необходима проверка соответствия заданных уставок устройства компенсации фактическим емкостным токам линии при отключении ее с противоположного конца.
При таком режиме в линии со стороны, где она включена, проходит чисто емкостный ток, равный полному емкостному току линии (при наличии на линии реакторов они должны быть отключены только на противоположной стороне).
Для проверки компенсации емкостных токов обратной последовательности на входе панели перекрещиваются фазы тока В и С и фазы напряжения В и С. На выходе органа манипуляции подключается электронный вольтметр. При поочередной подаче на панель только тока обратной последовательности, только напряжения обратной последовательности и совместной подаче тока и напряжения измеряются напряжения на выходе органа манипуляции. При подаче только тока обратной последовательности вольтметр измеряет напряжение Um, соответствующее полному емкостному току линии, при подаче только напряжения обратной последовательности — напряжение компенсации; при совместной подаче — напряжение С/м с учетом компенсации. Если уставками задана компенсация половины емкостных токов, то два последних измерения должны быть примерно равны между собой, а сумма их должна быть равна первому измерению.
Для проверки компенсации емкостных токов прямой последовательности на. вход панели поочередно подаются только ток прямой последовательности, только напряжение прямой последовательности и ток и напряжение вместе. Особенностью проверки являются значительно меньшие значения 1/„ и искажение результатов при имеющейся несимметрии первичных токов или напряжений.
Дополнительно проверяется правильность включения устройства компенсация емкостных токов обратной последовательности под рабочим токам. Электронным вольтметром измеряется напряжение па выходе органа манипуляции также при подведении к панели тольво напряжения обратной последовательности (перекрещены фазы В и С), при поочередном подведении только тока одной из фаз тока в фазу А панели и при их совместном подведении к панели.
При одновременной подаче на панель напряжения обратной последовательности и тока одной из фаз напряжения f/M во всех трех сочетаниях будут значительно отличаться друг от друга и будут за* висеть от значения тока и угла сдвига фаз нагрузки:
где /2а — составляющая тока обратной последовательности фазы А от соответствующего тока, подводимого к панели защиты; jUiaUvtZit,— напряжение компенсации обратной последовательности (при перекрещенных фазах напряжения В и С); U2м.— результирующее напряжение обратной последовательности на выходе органа манипуляции.
Если данные построения векторной диаграммы (рис. 9.8) и результаты измерений совпадают, значит, устройство компенсации емкостных токов включено правильно.
Проверка действия блокировки защиты при неисправностях в целях напряжения (только в ДФЗ-50&). При проверке измеряется ток небаланса в обмотке исполнительного реле блокировки 2-К.Р5 (см. рис. 9.2) миллиамперметром магнитоэлектрической системы с малаш потреблением при нормальной схеме. Ток небаланса обычно бывает менее 0,1 мА. Затем при поочередном снятии всех фаз комплекта заезды трансформаторов напряжения (Л, В, С, 0 и ABC) и всех фаз комплекта разомкнутого треугольника трансформаторов напряжения (а*, Ьн, сп и а„bi,cB) измеряют также ток в обмотке исполнительного реле (миллиамперметр на пределах до 40 мА) и наблюдают за поведением контактов исполнительного реле. Реле при всех комбинациях снятия фаз должно четко срабатывать (кратность тока к току срабатывания при самых неблагоприятных случаях — не менее четырех).
Снятие фазной характеристики и определение углов блокировки защиты. При снятии фазной характеристики определяется зависимость тока в обмотке отключающего выходного реле органа сравнения фаз от угла сдвига между ВЧ импульсами приемопередатчиков. Фазная характеристика снимается при номинальных напряжениях постоянного тока. Защищаемая линия при этом может быть отключена. Приемопередатчики с обеих сторон запускаются кнопками.
Рис. 9.8. Векторные диаграммы, поясняющие проверку правильности включения компенсирующею устройства емкостных токов обратной последовательности органа манипуляции защиты ДФЗ-50Э током нагрузки линии:
cl — векторная диаграмма первичных токов и напряжений линии; б— к защите подведен ток фазы А, в — к защите подведен ток фазы В\ г — к защите подведен ток фазы С
На выходе приемопередатчиков (параллельно ВЧ кабелям) подключаются электронные осциллографы. К манипуляторным лампам приемопередатчиков через изолирующие трансформаторы подводится напряжение t/M — 100 В (рис. 9.9). Последовательно с обмоткой отключающего реле органа сравнения фаз включается миллиамперметр магнитоэлектрической системы. Угол напряжения манипуляции регулируется с одной стороны линии фазорегулятором и контролируется фазометром (фазоиндикатор ром). С помощью фазорегулятора устанавливается нуль отсчета — такое положение ВЧ импульсов, когда середины их совпадают. Изменяя угол между ВЧ импульсами от 0 до 360° через каждые 15—30°, по миллиамперметрам, измеряющим ток в обмотках отключающих реле, определяют токи для различных значений углов. По полученным данным строится фазная характеристика защиты. При снятии обеих ветвей фазной характеристики измеряют токи срабатывания и возврата отключающих реле и соответствующие им углы блокировки. При отклонении измеренных углов блокировки от заданных производится подстройка переключением дополнительных секций обмоток или непосредственно механической регулировкой самих реле. При несимметричной фазной характеристике за угол блокировки принимается меньший из углов. Несимметрия вызывается различием ВЧ сигналов своего и удаленного приемопередатчиков, искажением формы импульсов и отраженными импульсами (при одночастотной настройке). При несимметрии 5—8° защиту можно включать в работу, при больших отклонениях необходимо найти и устранить причину.
Рис. 9.9. Схема снятия фазной характеристики дифференциально-фазной ВЧ защиты типа ДФЗ-201 при помощи фазорегулятора:
UV — фазорегулятор; ВАФ-85 — вольтамперфазоиндикатор; TL — изолирующий трансформатор; ЭО — электронный осциллограф; 1 — ВЧ кабель
Снятие фазной характеристики производится только при первом включении защиты (или при каких-либо изменениях, касающихся блока сравнения фаз и приемопередатчика). При нормальных эксплуатационных проверках ее не снимают. Для контроля за состоянием органа сравнения фаз измеряют только токи срабатывания и возврата обоих поляризованных реле при питании органа сравнения фаз переменным напряжением от постоянного источника (см. § 9.4). В связи с тем что форма кривой тока органа сравнения фаз при снятии фазной характеристики значительно отличается от синусоидальной, токи срабатывания и возврата поляризованных реле, определенные по фазной характеристике, будут отличаться от измеренных при питании органа фаз переменным напряжением от постороннего источника.
- Проверка правильности фазировки тока и напряжения по обеим сторонам линии. При проверке приемопередатчики пускаются кнопками. Проверка соответствия фазировки цепей тока каждой стороны производится по току в обмотках отключающих поляризованных реле органов сравнения фаз. Дополнительно контролируются токи приема пф миллиамперметрам приемопередатчиков. На выходе приемопередатчков включают электронные осциллографы. При подаче на одной из подстанций в защиту тока только одной фазы на другой подстанции в защиту подаются поочередно токи всех трех фаз в одну и ту же фазу. При подаче в защиты одноименных фаз токи в обмотках отключающих поляризованных реле и токи приема должны быть равны нулю на обоих комплектах защиты. На экранах осциллографов середины импульсов обоих передатчиков будут сдвинуты примерно на 180°, т. е. будут отсутствовать перерывы между импульсами токов ВЧ.
Такая же проверка производится при поочередном подключении к защите на первой подстанции токов двух других фаз. На питающем конце линии могут иметь место небольшие токи в отключающих поляризованных реле и на выходе приемника, обусловленные конечной скоростью распространения ВЧ сигналов (6° на каждые 100 км линии) и сдвигом фаз между токами на концах линии, который вызывается ее емкостной проводимостью (особенно при малых нагрузках). На экране осциллографа можно измерить и оценить эти сдвиги (подробнее см. § 9.8). Для защиты ДФЭ-503 дополнительно проводится фазировка при включенной компенсации емкостных токов.
После проверки соответствия фазировки цепей тока на обоих полукомплектах к защитам подводятся все три фазы тока по нормальной схеме. Измеряются токи в обмотках отключающих поляризованных реле органа сравнения фаз и токи приема при нормальном подведении манипуляции (от органа манипуляции к приемопередатчику) и при перекрещенных проводах цепей манипуляции на одной из подстанций. В первом случае токи должны быть равны нулю (за исключением случаев, описанных выше), во втором случае при достаточной нагрузке линии могут срабатывать реле. Фазировка проверяется только при новом включении или при изменениях в токовых цепях защиты. При плановых проверках защиты измеряются токи в реле и в приемнике при всех фазах тока.
Для защиты типа ДФЭ-503 (при использовании емкостной компенсации) дополнительно производится фазировка цепей напряжения на обеих подстанциях. Цепи тока от защит отключаются, на обоих полу- комплектах защиты перекрещиваются фазы В и С напряжения, таким образом, на защиту подается напряжение обратной последовательности, измеряется ток на выходе приемников и в обмотках реле 2-КР4 (см. рис. 9.2). При правильной фазировке цепей напряжения ток в обмотках реле 2-КР4 должен быть не менее 2 мА при длине линий 100 км и больше.
Проверка исправности цепей отключения выключателей линии производится опробованием действия защиты на отключение выключателей. Действие защиты имитируется нажатием вручную на якорь выходного реле защит или подачей плюса оперативного тока на переключающее устройство защиты.
Проверка обмена ВЧ импульсами на нормально работающей линии. При проверке измеряется ток приема и ток выхода приемопередатчика по его приборам. При запуске передатчика только с одной стороны (при достаточном токе нагрузки линии) ток приема и ток выхода имеют определенные значения (указываются на табличке), срабатывает сигнальное реле органа сравнения фаз и выпадает сигнальное реле «вызов». При одновременном запуске обоих передатчиков ток приема падает до нуля, ток выхода имеет максимальное значение.
Особенности проверки защит на линиях с ответвлениями и на протяженных линиях 220—500 кВ
Панели дифференциально-фазных ВЧ защит в заводском исполнении не приспособлены для использования на линиях с ответвлениями. Для использования защит на таких линиях в них вносятся изменения. Изменения зависят от количества ответвлений, наличия или отсутствия питания со стороны ответвления и других факторов и вносятся по указанию служб релейных защит. Основные изменения следующие.
загрубление отключающего реле, включенного на выходе фильтра токов обратной последовательности в пусковых органах защит;
установка дополнительных пусковых органов (дополнительные реле тока, реле сопротивления, реле мощности обратной последовательности и т. д.).
Загрубление реле 1-2КР (защит ДФЗ-201 и ДФЗ-504) производится одним из двух способов при сохранении прежней чувствительности реле 1-ЩР;
изменением рабочего и тормозного моментов реле. Для этого рабочая обмотка, имеющая большее число витков, используется как тормозная, а тормозная — как рабочая. Величина загрубления определяется, тормозным током, который регулируется подбором нужного сопротивления добавочного резистора;
шунтированием рабочей обмотки реле 1-2КР резистором. Оба способа позволяют затрубить реле в 2,25 раза по сравнению с заводской регулировкой.
При необходимости общего загрубления реле 1-1КР и 1-2КР на выходе выпрямительного моста устанавливается дополнительный конденсатор, при этом можно получить загрубление в 1,5 раза.
Возможно применение общего загрубления обоих реле и дополнительного загрубления реле 1-2КР.
При фазировке цепей тока на линиях с ответвлениями проверяется фазировка попарно между отдельными полукомплектами при отключенных других концах. При невозможности отключения линии с других концов фазировка производится с предварительным определением угла между токами, подаваемыми на полукомплекты защит на разных подстанциях.
При фазировке цепей тока протяженных линий 220—500 кВ емкостные токи их значительно влияют на фазовый сдвиг между токами по концам линии, причем чем меньше нагрузка линии, тем сильнее влияние. В предельном случае при активной мощности, равной или близкой к нулю, и большей разнице по уровню напряжений на концах линии направление токов по концам линии будет одинаковым, угол & будет примерно равен нулю, защита может ложно сработать (если нет устройства емкостной компенсации в органе манипуляции).
Для исключения ошибок при фазировке необходимо предварительно оценить угол сдвига между ВЧ импульсами "ф. При значительных углах сдвига (20° и более) угол if подсчитывается по формуле г|1= = 0±ос, где 0 — угол между токами по концам линии, вызванный емкостными токами; а — угол, вызванный запаздыванием ВЧ сигналов (6° на 100км длины линии); знак плюс принимается на питающем конце, минус — на приемном.
Методика определения направления мощности приведена в разд. ,1. При фазировке тока защит ДФЗ-503 дополнительно к проверкам, изложенным в § 9.7, целесообразно провести фазировку при включенных устройствах компенсации емкостных токов в органе манипуляций. При включенных устройствах угол ф будет компенсироваться полностью.
