Kako je relejna zaštita vodova

Kontinuiran i pouzdan transport električne energije do potrošača jedan je od glavnih zadataka koje energetici neprestano rješavaju. Da bi se to osiguralo, izgrađene su električne mreže koje se sastoje od distribucijskih trafostanica i priključnih dalekovoda. Za prijenos energije na velike udaljenosti koriste se nosači na koje su obješene spojne žice. Izolirani su između sebe i tla slojem okolnog zraka. Takvi vodovi se prema vrsti izolacije nazivaju nadzemni vodovi.

Ako je udaljenost prometne magistrale mala ili je iz sigurnosnih razloga potrebno sakriti dalekovod u zemlju, tada se koriste kabeli.

Nadzemni i kabelski vodovi stalno su pod naponom čija je vrijednost određena strukturom električne mreže.

Namjena relejne zaštite vodova

U slučaju kvara izolacije na bilo kojem mjestu na kabelu ili produženom nadzemnom vodu, napon primijenjen na vod stvara curenje ili struju kratkog spoja kroz oštećeni dio.

Razlozi pucanja izolacije mogu biti različiti čimbenici koji mogu eliminirati ili nastaviti njihov razorni učinak. Na primjer, roda koja leti između žica nadzemnog dalekovoda svojim krilima stvara fazni krug i gori, padajući u blizini.

Ili je stablo koje raste vrlo blizu nosača, za vrijeme oluje, nalet vjetra oborio na žice i izazvao kratki spoj.

U prvom slučaju, kratki spoj se dogodio u kratkom vremenskom razdoblju i nestao, au drugom, povreda izolacije bila je dugotrajne prirode i zahtijevala je uklanjanje od strane osoblja za održavanje.

Takva oštećenja mogu izazvati velike štete na elektranama. Struje kratkih spojeva koje nastaju imaju ogromnu toplinsku energiju, koja može spaliti ne samo žice dalekovoda, već i uništiti elektroenergetsku opremu trafostanica.

Iz tih razloga, sva oštećenja na električnim vodovima moraju se odmah popraviti. To se postiže uklanjanjem napona s pokvarenog voda na opskrbnoj strani. Ako takav dalekovod prima struju s obje strane, tada se obje moraju isključiti.

Funkcije stalnog praćenja električnih parametara stanja svih vodova i uklanjanja napona s njih sa svih strana u slučaju izvanrednih situacija dodijeljene su složenim tehničkim sustavima, koji se tradicionalno nazivaju relejna zaštita.

Pridjev "relej" izveden je iz elementarne osnove koja se temelji na elektromagnetskim relejima, čije su konstrukcije nastale pojavom prvih dalekovoda i usavršavaju se do danas.

Modularni zaštitni uređaji, široko uvedeni u praksu inženjera energetike temeljen na mikroprocesorskoj tehnici i računalnoj tehnici ne isključuju potpunu zamjenu relejnih uređaja i, prema ustaljenoj tradiciji, također se uvode u uređaje relejne zaštite.

Principi relejne zaštite

Tijela za nadzor mreže

Za praćenje električnih parametara vodova potrebno je posjedovati instrumente za njihovo mjerenje, koji su u stanju stalno pratiti eventualna odstupanja od normalnog režima u mreži i pritom zadovoljiti uvjete za siguran rad.

U dalekovodima svih napona ova funkcija je dodijeljena mjernim transformatorima koji se dijele na transformatore:

• struja (TT);

• napon (VT).

Budući da je kvaliteta zaštitnog rada od primarne važnosti za pouzdanost cjelokupnog elektroenergetskog sustava, to se pred mjerne CT i VT postavljaju povećani zahtjevi za točnost rada, koji su određeni njihovim metrološkim karakteristikama.

Klase točnosti mjernih transformatora za uporabu u uređajima relejne zaštite i automatizacije (relejna zaštita i automatika) standardizirane su vrijednostima «0,5», «0,2» i «P».

Instrumentalni naponski transformatori

Opći prikaz instalacije naponskih transformatora na nadzemnom vodu 110 kV prikazan je na slici ispod.

Ovdje se može vidjeti da VT nisu instalirani nigdje duž produžnog voda, već na rasklopnom postrojenju električne podstanice. Svaki transformator je svojim primarnim stezaljkama spojen na odgovarajući vodič nadzemnog voda i uzemljenja.

Napon pretvoren iz sekundarnih namota izlazi preko prekidača 1P i 2P kroz odgovarajuće vodiče kabela za napajanje. Za upotrebu u zaštitnim i mjernim uređajima, sekundarni namoti su spojeni prema shemi "zvijezda" i "trokut", kao što je prikazano na fotografiji za VT-110 kV.

Smanjiti gubitak napona i preciznog rada relejne zaštite, koristi se poseban energetski kabel i postavljaju se povećani zahtjevi za njegovu instalaciju i rad.

Mjerni VT stvaraju se za svaku vrstu mrežnog napona i mogu se prebacivati ​​prema različitim shemama za obavljanje specifičnih zadataka. Ali svi oni rade na općem principu pretvaranja linearne vrijednosti napona dalekovoda u sekundarnu vrijednost od 100 volti, točno kopirajući i naglašavajući sve karakteristike primarnih harmonika u određenom mjerilu.

Omjer transformacije VT određen je omjerom linijskih napona primarnog i sekundarnog kruga. Na primjer, za razmatrani nadzemni vod 110 kV piše se kako slijedi: 110000/100.

Mjerni strujni transformatori

Ovi uređaji također pretvaraju opterećenje primarne linije u sekundarne vrijednosti s maksimalnim ponavljanjem svih promjena u harmonicima primarne struje.

Radi lakšeg rada i održavanja elektroopreme ugrađuju se i na razvodne uređaje trafostanica.

Strujni transformatori Oni su uključeni u strujni krug nadzemnog voda na drugačiji način od VT: oni su svojim primarnim namotom, koji je obično predstavljen samo jednim zavojom u obliku žice istosmjerne struje, jednostavno urezani u svaku žicu faze voda.To se jasno vidi na gornjoj fotografiji.

Omjer transformacije CT određen je omjerom odabira nominalnih vrijednosti u fazi projektiranja dalekovoda. Na primjer, ako je vod za napajanje projektiran za prijenos 600 ampera i 5 A će biti uklonjeno iz CT sekundara, tada se koristi oznaka 600/5.

U elektricitetu su prihvaćena dva standarda za vrijednosti sekundarnih struja koje se koriste:

• 5 A za sve CT-ove do i uključujući 110 kV;

• 1 A za vodove 330 kV i više.

Sekundarni TT namoti spojeni su za spajanje na zaštitne uređaje prema različitim shemama:

• puna zvijezda;

• nepotpuna zvijezda;

• trokut.

Svaki spoj ima svoje specifične karakteristike i koristi se za određene vrste zaštite na različite načine. Primjer spajanja strujnih transformatora i svitaka strujnih releja u krug pune zvijezde prikazan je na fotografiji.

Ovo je najjednostavniji i najčešći harmonijski filtar koji se koristi u mnogim krugovima zaštitnih releja. U njemu se struje iz svake faze kontroliraju zasebnim relejem istog imena, a zbroj svih vektora prolazi kroz zavojnicu uključenu u zajedničku neutralnu žicu.

Metoda korištenja strujnih i naponskih mjernih transformatora omogućuje prijenos primarnih procesa koji se odvijaju na energetskoj opremi u sekundarni krug u točnom mjerilu za njihovu upotrebu u hardveru relejne zaštite i stvaranje algoritama za rad logike uređaji za uklanjanje procesa hitne opreme.

Tijela za obradu primljenih informacija

U relejnoj zaštiti glavni radni element je relej — električni uređaj koji obavlja dvije glavne funkcije:

• prati kvalitetu promatranog parametra, na primjer, struje, au normalnom načinu rada stabilno održava i ne mijenja stanje svog kontaktnog sustava;

• kada se dosegne kritična vrijednost koja se naziva zadanom točkom ili pragom odziva, odmah mijenja položaj svojih kontakata i ostaje u tom stanju dok se promatrana vrijednost ne vrati u normalni raspon.

Načela oblikovanja sklopova za preklapanje strujnih i naponskih releja u sekundarnim krugovima pomažu u razumijevanju prikaza sinusoidnih harmonika vektorskim veličinama s njihovim prikazom u kompleksnoj ravnini.

U donjem dijelu slike prikazan je vektorski dijagram za tipičan slučaj raspodjele sinusoida u tri faze A, B, C u režimu rada napajanja potrošača.

Praćenje stanja strujnih i naponskih krugova

Djelomično je princip obrade sekundarnih signala prikazan u krugu za uključivanje namota CT i releja prema shemi pune zvijezde i VT ORU-110. Ova metoda vam omogućuje dodavanje vektora na sljedeće načine.

Uključivanje svitka releja u bilo koji od harmonika ovih faza omogućuje vam potpunu kontrolu procesa koji se odvijaju u njemu i isključivanje kruga iz rada u slučaju nesreća. Da biste to učinili, dovoljno je koristiti odgovarajuće dizajne relejnih uređaja za struju ili napon.

Gore navedene sheme poseban su slučaj svestrane upotrebe različitih filtara.

Metode upravljanja snagom koja prolazi kroz vod

Relejni zaštitni uređaji kontroliraju vrijednost snage na temelju očitanja svih istih strujnih i naponskih transformatora.U ovom slučaju koriste se dobro poznate formule i omjeri ukupne, djelatne i jalove snage između njih i njihovih vrijednosti izraženih vektorima struja i napona.

Podrazumijeva se da je strujni vektor formiran primijenjenom emf na otpor vodova i podjednako svladava njegov aktivni i reaktivni dio. Ali u isto vrijeme, u dijelovima s komponentama Ua i Up, dolazi do pada napona prema zakonima opisanim trokutom napona.

Snaga se može prenositi s jednog kraja vodova na drugi, pa čak i obrnutim smjerom prilikom prijenosa električne energije.

Promjene u njegovom smjeru rezultat su:

• prebacivanje opterećenja od strane operativnog osoblja;

• fluktuacije snage u sustavu zbog učinaka prijelaznih pojava i drugih čimbenika;

• pojava hitnih načina rada.

Releji snage (PM) koji rade kao dio sustava relejne zaštite i automatizacije uzimaju u obzir fluktuacije u svojim smjerovima i konfigurirani su za rad kada se dosegne kritična vrijednost.

Metode kontrole otpora vodova

Relejni zaštitni uređaji koji izračunavaju udaljenost do mjesta kratkog spoja na temelju mjerenja električnog otpora nazivaju se distantna ili skraćeno DZ zaštita. U radu koriste i sklopove strujnih i naponskih transformatora.

Za mjerenje otpora koristite Izraz Ohmovog zakonaopisan za dio strujnog kruga koji se razmatra.

Kada sinusoidna struja prolazi kroz aktivni, kapacitivni i induktivni otpor, vektor pada napona na njima odstupa u različitim smjerovima. To se uzima u obzir ponašanjem zaštitnog releja.

Prema ovom principu, mnoge vrste otporničkih releja (RS) rade u uređajima za relejnu zaštitu i automatizaciju.

Metode kontrole mrežne frekvencije

Da bi se održala stabilnost perioda osciliranja harmonika struje koja se prenosi kroz dalekovod, koriste se releji za kontrolu frekvencije. Rade na principu usporedbe referentnog sinusnog vala koji proizvodi ugrađeni generator s frekvencijom dobivenom linearnim mjernim transformatorima.

Nakon obrade ova dva signala, frekvencijski relej utvrđuje kvalitetu promatranog harmonika i kada se postigne zadana vrijednost, mijenja položaj kontaktnog sustava.

Značajke upravljanja vodnim parametrima digitalnim zaštitama

Razvoj mikroprocesora koji zamjenjuje relejne tehnologije također ne može raditi bez sekundarnih vrijednosti struja i napona, koji se uklanjaju iz mjernih transformatora TT i VT.

Za rad digitalnih zaštita, informacije o sekundarnom sinusnom valu obrađuju se metodama uzorkovanja, koje se sastoje u superponiranju visoke frekvencije na analogni signal i fiksiranju amplitude kontroliranog parametra na sjecištu grafova.

Zbog malog koraka uzorkovanja, brze metode obrade i korištenja metode matematičke aproksimacije, postiže se visoka točnost mjerenja sekundarnih struja i napona.

Ovako izračunate numeričke vrijednosti koriste se u algoritmu za rad mikroprocesorskih uređaja.

Logički dio relejne zaštite i automatike

Nakon što se početne vrijednosti struja i napona električne energije koja se prenosi duž dalekovoda modeliraju mjernim transformatorima odabranim za obradu pomoću filtara i primaju ih osjetljivi organi relejnih uređaja za struju, napon, snagu, otpor i frekvenciju, na redu su sklopovi logičkih releja.

Njihov dizajn temelji se na relejima koji rade iz dodatnog izvora konstantnog, ispravljenog ili izmjeničnog napona, koji se također naziva radnim, a krugovi koje napaja su operativni. Ovaj izraz ima tehničko značenje: vrlo brzo, bez nepotrebnih odgoda, izvršiti svoje sklopke.

Brzina rada logičkog kruga uvelike određuje brzinu hitnog isključivanja, a time i stupanj njegovih destruktivnih posljedica.

Po načinu obavljanja svoje zadaće releji koji rade u radnim krugovima nazivaju se posrednici: primaju signal od mjernog zaštitnog uređaja i prenose ga prebacivanjem svojih kontakata na izvršne organe: izlazne releje, solenoide, elektromagnete za isključivanje ili zatvaranje energetskih sklopki. .

Srednji releji obično imaju nekoliko pari kontakata koji rade na uspostavljanju ili prekidanju kruga. Koriste se za istovremenu reprodukciju naredbi između različitih uređaja relejne zaštite.

U algoritam rada relejne zaštite često se uvodi kašnjenje kako bi se osigurao princip selektivnosti i formirao slijed određenog algoritma. Blokira rad zaštite tijekom postavljanja.

Ovaj ulaz kašnjenja stvara se pomoću posebnih vremenskih releja (RV) koji imaju mehanizam sata koji utječe na brzinu njihovih kontakata.

Logički dio relejne zaštite koristi jedan od mnogih algoritama dizajniranih za različite slučajeve koji se mogu dogoditi na dalekovodu određene konfiguracije i napona.

Kao primjer možemo navesti samo neke nazive rada logike dviju relejnih zaštita baziranih na kontroli struje dalekovoda:

• prekid struje (indikacija brzine) bez odgode ili s odgodom (jamči RF selektivnost), uzimajući u obzir smjer snage (zbog RM releja) ili bez njega;

• Prekostrujna zaštita može se osigurati s istim kontrolama kao i rastavljač, zajedno sa ili bez provjera niskog napona linije.

Često se u rad logike relejne zaštite uvode elementi automatizacije raznih uređaja, npr.

• ponovno uključivanje jednofaznog ili trofaznog prekidača;

• uključivanje rezervnog napajanja;

• ubrzanje;

• učestalost rasterećenja.

Logički dio zaštite vodova može se izvesti u malom relejnom odjeljku neposredno iznad sklopke za napajanje, što je tipično za vanjske kompletne rasklopne uređaje (KRUN) s naponom do 10 kV, ili zauzeti nekoliko ploča 2x0,8 m u relejnoj prostoriji .

Na primjer, zaštitna logika za vod od 330 kV može se postaviti na zasebne zaštitne ploče:

• pričuva;

• DZ — daljinski;

• DFZ — diferencijalna faza;

• VCHB — blokiranje visoke frekvencije;

• OAPV;

• ubrzanje.

Izlazni krugovi

Izlazni krugovi služe kao završni element linearne relejne zaštite, a njihova se logika također temelji na korištenju međureleja.

Izlazni krugovi formiraju redoslijed rada linijskih prekidača i određuju interakciju sa susjednim priključcima, uređajima (na primjer, zaštita od kvara prekidača — hitno isključivanje prekidača) i drugim elementima relejne zaštite i automatizacije.

Jednostavne zaštite vodova mogu imati samo jedan izlazni relej koji isključuje prekidač. U složenim sustavima s razgranatom zaštitom stvaraju se posebni logički sklopovi koji rade prema određenom algoritmu.

Konačno uklanjanje napona s linije u slučaju nužde provodi se pomoću sklopke za napajanje, koja se aktivira silom okidačkog elektromagneta. Za njegov rad isporučuju se posebni pogonski lanci koji mogu izdržati snažna opterećenja.Ki.