Перейти к содержимому
E ECHE16.PRO
ДФЗ дифференциально-фазная защита линии 110 кВ ВЧ-канал защита линий релейная защита 110 кВ и выше линии

ДФЗ линий 110–220 кВ: дифференциально-фазная защита — принцип, каналы связи, проверка

Как работает дифференциально-фазная защита линии: сравнение фаз токов по концам, высокочастотный канал, органы манипуляции и пуска, проверка полукомплектов.

Л

Лев Яковлевич

2 мин. чтения

Дифференциально-фазная защита (ДФЗ) — один из основных видов защиты линий 110–220 кВ с двусторонним питанием. Её идея: сравнить не величины токов по концам линии, а их фазы. При внешнем КЗ токи по концам направлены согласно (от линии к шинам с обеих сторон), при КЗ на защищаемой линии — встречно. Именно это различие и используется.

Разберу принцип, зачем нужен высокочастотный канал, как устроены полукомплекты и что проверяют на наладке.

Принцип: сравнение фаз, а не величин

На каждом конце линии стоит полукомплект защиты. Полукомплекты обмениваются сигналами по каналу связи (высокочастотному по проводам ЛЭП или по волоконно-оптическому каналу).

Логика:

  • при внешнем КЗ токи по концам соизмеримы по фазе (сдвиг близок к нулю) — защита не срабатывает;
  • при КЗ на линии токи направлены встречно (сдвиг близок к 180°) — защита срабатывает на обоих концах.

Ключевое отличие от дифференциальной защиты с проводами: ДФЗ не требует передачи точных значений токов — достаточно передать информацию о фазе (манипулированный сигнал). Поэтому требования к каналу связи ниже, и ДФЗ исторически стала основной защитой длинных линий.

Органы ДФЗ

Типовой полукомплект содержит:

  • пусковой орган — определяет, что есть повреждение (по току, по сопротивлению, по сочетанию), и разрешает работу;
  • орган манипуляции — формирует сигнал, фаза которого отражает фазу тока на данном конце;
  • орган сравнения фаз — сравнивает принятый сигнал с собственным и принимает решение;
  • орган выдержки времени — минимальная выдержка для отстройки от переходных процессов;
  • логика — действие на отключение, пуск УРОВ, запрет АПВ при определённых условиях.

Важная деталь: пусковой орган должен не пускаться при нагрузке и качаниях, иначе защита будет «сравнивать фазы» в режимах, где это не имеет смысла.

Каналы связи

КаналОсобенности
Высокочастотный по проводам ЛЭП (ВЧ-канал, «по фазе/по тросу»)классика; зависит от состояния ЛЭП, требует ВЧ-заградителей, конденсаторов связи, фильтров присоединения
Волоконно-оптическийсовременный вариант (ДЗЛ и ДФЗ на оптике); не зависит от коммутаций ЛЭП, выше скорость и надёжность
Высокочастотный по специальным линиямредко, для особых случаев

Особенность ВЧ-канала по проводам: он «пропадает» при обрыве провода или при замыкании на землю, а также при работах на ЛЭП. Поэтому в логике предусматривается контроль исправности канала и поведение при его неисправности (обычно — вывод защиты или переход в режим с дополнительными блокировками).

ДФЗ и дифференциальная защита линии (ДЗЛ)

Сегодня всё чаще вместо классической ДФЗ применяют ДЗЛ — дифференциальную защиту линии с передачей точных значений токов по оптоволокну. Преимущества ДЗЛ:

  • сравнение величин, а не только фаз — выше чувствительность;
  • торможение по току — устойчивость к небалансу;
  • не нужны ВЧ-заградители и конденсаторы связи.

Но ДФЗ остаётся в эксплуатации на большом количестве линий, и понимать её нужно: пока такие защиты работают, их проверяют и обслуживают.

Проверка при наладке

Проверка ДФЗ сложнее, чем у защит одного конца, потому что требует работы с двумя полукомплектами и каналом связи.

  1. Проверка измерительных входов — токи, напряжения, углы между каналами.
  2. Проверка пусковых органов — срабатывание/несрабатывание при разных режимах, отстройка от нагрузки и качаний.
  3. Проверка органа манипуляции — правильность формирования сигнала (фаза отражает фазу тока).
  4. Проверка сравнения фаз — подача сигналов, имитирующих внешнее КЗ и КЗ на линии: защита должна вести себя соответственно.
  5. Проверка канала связи — затухание, уровни сигналов, исправность ВЧ-тракта (заградители, конденсаторы связи, фильтры) или оптического канала.
  6. Проверка «сквозного» сценария — с двух концов имитируется внешнее КЗ и КЗ на линии: оба полукомплекта должны сработать (или не сработать) согласованно.
  7. Проверка логики — действие на отключение обоих выключателей, пуск УРОВ, запрет/разрешение АПВ.
  8. Проверка поведения при неисправности канала — защита должна либо выводиться, либо работать по заданной логике.

[практика] Сквозная проверка двух полукомплектов — самый важный и самый пропускаемый этап. Проверить каждый полукомплект по отдельности недостаточно: ошибка часто живёт именно в согласовании (например, неверная фазировка манипуляции с одной стороны). При реальном КЗ такая защита не сработает или сработает ложно — причём на обеих сторонах сразу.

Типовые ошибки

  • Неверная фазировка манипуляции на одном из концов — ДФЗ срабатывает на внешние КЗ или не срабатывает на внутренние.
  • Не проверен канал связи — затухание выше нормы, зимой/летом поведение меняется.
  • Не проверена работа при неисправности канала — защита либо молчит, либо ложно работает.
  • Пусковой орган пускается при качаниях — ложное сравнение фаз в нерасчётном режиме.
  • Проверка только по одному концу — согласованность полукомплектов не подтверждена.
  • Не согласовано с АПВ — после срабатывания ДФЗ АПВ включается там, где это недопустимо.

Частые вопросы

Чем ДФЗ отличается от ДЗЛ? ДФЗ сравнивает фазы токов (передаётся манипулированный сигнал по ВЧ-каналу), ДЗЛ сравнивает точные значения токов (передаются цифровые данные по оптоволокну) и имеет торможение. ДЗЛ чувствительнее и надёжнее, ДФЗ — историческая и распространённая.

Почему для ДФЗ нужен канал связи? Потому что решение принимается по сравнению величин с двух концов линии. Без канала каждый конец «не знает», что происходит на другом.

Что будет при обрыве ВЧ-канала? Зависит от логики: обычно предусматривается контроль исправности канала, и при неисправности защита выводится или блокируется, чтобы не работать ложно.

Можно ли проверить ДФЗ без второго конца? Полноценно — нет. Поэлементная проверка одного полукомплекта возможна, но согласованность и сквозная работа проверяются только с обоими концами и каналом.

Почему ДФЗ не ставят на линии 6–35 кВ? Для распределительных сетей это дорого и избыточно: там достаточно токовых и дистанционных защит. ДФЗ применяют на длинных линиях 110–220 кВ с двусторонним питанием, где нужна быстрая и селективная защита всей линии.

Итог

ДФЗ сравнивает фазы токов по концам линии через ВЧ- или оптический канал. Её сильная сторона — быстродействие и селективность на длинных линиях, слабая — зависимость от канала связи и сложность наладки. Проверка включает органы (пуск, манипуляция, сравнение), канал связи и обязательно сквозной сценарий с двух концов.

Нужна наладка ДФЗ/ДЗЛ, проверка канала или сквозные испытания двух полукомплектов — напишите, организуем по схеме линии.


Источники: фонд библиотеки РЗА по дифференциально-фазным защитам линий и высокочастотным каналам (ЭПЗ-1636 и аналогичные панели); документация производителей устройств защит линий 110–220 кВ; практика наладки.

Назад к статьям
Поделиться:

Читайте также

АПВ: автоматическое повторное включение — виды, время, пуск и запреты

Как работает АПВ на линиях: однократное и двукратное, из чего складывается выдержка времени, от чего пускается, когда запрещено и как проверяется при наладке.

Л Лев Яковлевич
2 мин. чтения
АПВ автоматика линии выключатели наладка релейная защита 6-35 кВ 110 кВ и выше

Дистанционная защита линий: принцип, ступени, зоны и проверка при наладке

Как работает дистанционная защита: замер сопротивления, зоны действия, почему первая ступень 85%, влияние дуги и качаний, проверка ступеней и зон.

Л Лев Яковлевич
1 мин. чтения
дистанционная защита ДЗ линии ступени уставки наладка релейная защита 110 кВ и выше

ТЗНП: токовая защита нулевой последовательности — принцип, ступени, уставки, проверка

Как работает ТЗНП в сетях с глухозаземлённой нейтралью: 3I0, ступени, направленный орган, расчёт уставок, отстройка от несимметрии и проверка на наладке.

Л Лев Яковлевич
2 мин. чтения
ТЗНП нулевая последовательность 3I0 защита линий уставки 110 кВ релейная защита 110 кВ и выше

Будьте на связи

Новые статьи и практические разборы по РЗА — в блоге и в RSS.