1、高頻閉鎖方向保護的基本原理
目前廣泛套用的高頻閉鎖方向保護,是以高頻通道經常無電流而在外部故障時發出閉鎖信號的方式構成的。此閉鎖信號由短路功率方向為負的一端發出,這個信號被兩端的受信機所接收,而把保護閉鎖,故稱為高頻閉鎖方向保護。
這種保護的工作原理是利用非故障線路的一端發出閉鎖該線路兩端保護的高頻信號,而對於故障線路的兩端則不需要發出高頻信號使保護動作於跳閘,這樣就可以保證在內部故障並伴隨有通道的破壞是(例如通道所在的一相接地或是斷線),保護裝置仍能夠正確動作,這是它的主要優點,也是這種高頻信號工作方式得到廣泛套用的主要原因之一。
現將各種故障時,保護的工作情況分述如下。
(1)、外部故障
(2)、兩端供電線路內部故障
(3)、單端供電線路內部故障。當只叢一端供電的線路內部故障時,在受電端的半套保護不起動,也不傳送高頻閉鎖信號,而在電源端的保護動作情況則和上述分析相同,此時能夠立即動作使電源端的斷路器跳閘。
(4)、系統振盪。對接於相電流和相電壓(或線電壓)上的功率方向元件,當系統發生振盪且振盪中心位於保護範圍以內時,由於兩端的功率方向均為正,保護將要誤動, 這是一個嚴重的缺點。而對於反應負序或另序的功率方向元件,則不受振盪的影響。
由以上分析可以看出,距故障點較遠一端的保護所感覺到的情況,和內部故障時完全一樣,此時主要是利用靠近故障點一端的保護髮出的高頻閉鎖信號,來防止遠端保護的誤動作。因此,在外部故障時保護正確動作的必要條件是靠近故障點一端的高頻發信機必須起動,而如果兩端起動元件的靈敏度不相配合時,就可能發生誤動作。
例如,在圖4-11中,線路A、B每端只有一個起動元件,其整定值為 Id =100A,由於電流互感器和繼電器存在誤差,因此,兩端起動元件的實際起動電流可能不同,一般允許誤差是 %,故A端的實際起動電流可能是95A,B端的則可能是105A。當保護範圍外部故障且短路電流又恰為95A〈 Id 〈105A時,則A端的保護1起動,而B端的保護2不起動由於B端不能發出高頻閉鎖信號,因此,保護1在起動之後就會出現誤動作。為防止這種誤動作的發生,如上面所述的每端採用了兩個靈敏度不同的起動元件,一般選擇 Idzj2=(1.6-2)Idzj1 ,使靈敏的起動元件1動作後,只起動高頻發信機,而不靈敏的起動元件2動作後才能夠去跳閘。這樣,在遇有上述情況發生時。保護就不可能誤動作了。
由於採用了兩個靈敏度不同的起動元件,在內部故障時,必須起動元件2動作後才能跳閘,因而降低了整套保護的靈敏度,同時也使接線複雜化。
此外,對於這種工作方式,當外部故障時在遠離故障點一端的保護,為了等待對端發來的高頻閉鎖信號,還必須要求起動元件2的動作時間大於起動元件1的動作時間,這樣就降低了 保護裝置由以下主要元件組成:起動元件1和2,其靈敏度選擇得不同,靈敏度高的起動元件1隻用來起動高頻發信機以發出閉鎖信號,而靈敏度較低的起動元件2則準備好跳閘迴路,功率方向元件3用以判別短路功率的方向;中間繼電器4ZJ用在內部故障是停止發出高頻信號;帶有工作線圈和制動線圈的極化繼電器5ZJ用以控制保護的跳閘迴路。在正方向短路時,5ZJ的工作線圈由線路本端的保護動作後供電,制動線圈在受信機收到高頻信號時,由高頻電流整流後供電。繼電器做成只當工作線圈中有電流時才動作,而當制動線圈或兩組線圈同時有電流時均不工作。這樣,只有在內部故障,兩端均不傳送閉鎖信號的情況下,5ZJ才能動作。
(1)、外部故障。在A端保護1的功率方向為正,在B端保護2的功率方向為負。此時,兩側的起動元件1均動作,經過4ZJ的常閉觸電將起動發信機的命令加於發信機上。發信機發出的閉鎖信號一方面為自己的受信機所接收,一方面經過高頻通道,被對端的受信機接收。當收到信號後,5ZJ的制動線圈中有電流,即把保護閉鎖。此外,起動元件2也同時動作閉合其觸電,準備了跳閘迴路。在短路功率方向為正的一端(保護1),其方向元件3動作,於是使4ZJ起動,停止發信,同時給5ZJ的工作線圈中加入電流。在方向為負的一端(保護2),方向元件不起動。因此,發信機繼續傳送閉鎖信號。在這種情況下,保護1的5ZJ中是兩個線圈均有電流,而保護2的5ZJ中只有制動線圈有電流。如上所述,兩個繼電器均不能動作,保護就一直被閉鎖。待外部故障被切除,起動元件返回後,保護即恢復原狀。
(2)、兩端供電線路內部故障。兩端供電的線路內部故障時,兩端的起動元件1和2均動作,其作用同上。之後兩端的方向元件3和4ZJ也動作,即停止了發信機的工作。這樣5ZJ中就只有工作線圈中有電流。因此,它們能立即動作分別使兩端的斷路器跳閘。
整套保護的動作速度。以上就是這種保護的主要缺點。