Za zaštitu slijepih kablova ili nadzemnih vodova s jednosmjernim napajanjem dovoljna je maksimalna strujna zaštita ili strujni prekid. Ali, ako su ovi vodovi povezani serijski jedan za drugim ili spoje nekoliko izvora napajanja, nemoguće je takvu zaštitu učiniti selektivnom.
Zamislimo da linija polazi od autobusa trafostanice br. 1, napajajući drugu trafostanicu - br. I još jedna linija napušta autobuse ove sljedeće trafostanice.
Kada se koristi MTZ u trafostanici br. 1, treba da radi kada je na prvoj liniji, ali da dozvoli da zaštita trafostanice broj 2 radi na sledećoj.
Ali u isto vrijeme mora rezervisati i drugu zaštitu, za koju također mora raditi na liniji 2. Da bi se to postiglo, trajanje zaštite mora biti podešeno tako da brzina zatvarača na prvoj trafostanici bude veća. Osim toga, morat ćete podijeliti radnu logiku prekostrujne zaštite na dva ili više stupnjeva, postavljajući za prvi od njih radnu struju jednaku izračunatoj struji na kraju prvog reda.
Sada pretpostavimo da se na suprotnoj strani linija br. 2 napaja drugim izvorom energije, nezavisno od prvog. Sada zadatak postaje složeniji: struje kratkog spoja se mijenjaju. Osim toga, linije će morati biti usmjerene.
Postoji još jedna vrsta zaštite koja može pomoći da efikasno isključite liniju sa oštećenjem - diferencijalna zaštita. Ali za dalekovode dalekovoda to je vrlo teško implementirati.
Prilikom upotrebe prekostrujne zaštite i strujnih prekida, zaštitni uređaji su složeni i, osim toga, nedovoljno efikasni. Izlaz iz situacije je korištenje zaštite na daljinu.
Princip zaštite
Distance protection (DP) je naziv koji označava da reaguje na udaljenost do tačke kratkog spoja. Da budemo precizniji: logika njegovog rada zavisi od lokacije tačke zatvaranja, koja je određena zaštitom.
Ona to radi pomoću uređaja koji se zovu otporni releji.
Njihov zadatak: indirektno mjerenje otpora od mjesta zaštite do mjesta kratkog spoja. A za to je, prema Ohmovom zakonu, potrebna ne samo struja, već i napon primljen od naponskog transformatora instaliranog na sabirnicama trafostanice.
Otporni relej se aktivira pod sledećim uslovima:
Evo Zust– podešavanje otpora odziva releja. Izmjerena veličina je fiktivna, jer se u nekim režimima rada (na primjer, tokom zamaha) gubi njeno fizičko značenje kao otpor.
Radne postavke, a samim tim i otporni releji DZ-a, u pravilu su najmanje tri.
Zaštićeno područje je podijeljeno na dijelove koji se nazivaju zonama. Vrijeme odziva za svaku zonu je različito. I postavka releja otpora je jednaka otporu do tačke na kraju odgovarajuće zone. Da pojasnimo, prisjetimo se primjera trafostanica i vodova.
Postavljanje prve DZ zone
Izračunato je tako da štiti samo svoju odlaznu liniju. Ali ne do samog kraja, već uzimajući u obzir grešku u mjerenju otpora - 0,7-0,85 njegove dužine. Kada se aktivira prva zona daljinskog otkrivanja, linija se isključuje sa minimalnim mogućim vremenskim kašnjenjem, jer se tamo zagarantovano nalazi.
Daljinsko ispitivanje druge zone
Neispravnost zaštite rezervi sljedeće trafostanice. Zašto ona reaguje na kraj reda broj 2. I prva zona kvara za drugi linijski prekidač iz trafostanice broj 2 je postavljena na otpor na istu tačku kratkog spoja, ali sa sabirnica ove trafostanice. Ali vremensko kašnjenje 2 zone daljinskog upravljanja trafostanice br. 1 je duže od 1 zone daljinskog otkrivanja trafostanice br. 2.
Ovo osigurava potrebnu selektivnost: prekidač drugog voda iz trafostanice br. 2 će se isključiti prije nego proradi zaštitni vremenski relej na trafostanici br. 1.
Daljinsko ispitivanje treće zone
Neophodno je rezervisati zaštitu za sljedeću liniju, ako je dostupna. Nije predviđen dodatni broj zona.
U nastavku pogledajte zanimljiv video o postavljanju zaštite na daljinu:
Dizajn i rad kompleta za zaštitu na daljinu.
Međutim, takva zaštita se ne može postići samo otpornim relejima i vremenskim relejima. U praksi uključuje nekoliko funkcionalnih blokova.
Početni elementi daljinske detekcije
To su strujni releji ili impedansni releji. Njihov zadatak je utvrditi prisutnost u zaštićenom kolu i pokrenuti rad drugih zaštitnih uređaja.
Udaljene vlasti.
Skup otpornih releja za određivanje zone rada i udaljenosti do kratkog spoja. Uređaj koji generiše vremenska kašnjenja za zaštitne zone. Ovo su obične.
Relej smjera snage
U stvari, rijetko se koristi, jer su otporni releji strukturno dizajnirani da imaju svoj vlastiti uzorak zračenja, koji ne dopušta da se zaštita aktivira kada je „iza leđa“. Kao rezultat, zaštita je spriječena od aktiviranja tijekom kratkih spojeva u smjeru suprotnom od zaštićene linije.
Vlasti za blokiranje
Jedna od njih je zaštita od nestanka napona. U slučaju kvara u VT krugovima, DZ se isključuje. Sljedeće blokiranje radi kada postoje promjene u sistemu. Kada se pojave, obično dolazi do smanjenja napona na sabirnicama i povećanja struje u zaštićenim vodovima. Ove promjene elementi daljinske zaštite percipiraju kao smanjenje, zbog čega je moguć i lažan rad zaštite.
Primjena zaštite na daljinu
Zaštita na daljinu se koristi u mrežama sa napajanjem iz dva ili više izvora.
To su komunikacioni vodovi napona 35, 110 kV i više, kroz koje se vrši tranzit električne energije.
Daljinska detekcija je posebno efikasna i neophodna u prstenastim šemama napajanja, čija je upotreba vrlo uobičajena za jedinstveni energetski sistem zemlje.
Za sve mreže u kojima je instalirana daljinska detekcija, jeste glavna odbrana.
Dizajn daljinskog upravljača na elektromehaničkoj osnovi pretpostavlja prisustvo velikog broja elemenata: transformatora. Cijeli panel je dodijeljen da ga smjesti. Moderne verzije mikroprocesorskih zaštita se uklapaju u jedan terminal, uz njihove druge tipove, kao i mogućnost snimanja aktiviranja zaštite, operacija blokiranja i snimanja oscilograma hitnih procesa. Kombinacija nekoliko uređaja u jednom terminalu osigurava ne samo kompaktnost, već i jednostavnost rada releja zaštite linije.
Još jedan zanimljiv kratak video o analizi rada zaštite na daljinu:
anotacija
Relejna zaštita je najvažniji i najkritičniji dio automatizacije koji se koristi u savremenim elektroenergetskim sistemima. Relejna zaštita proučava pitanja automatskog otklanjanja oštećenja i nenormalnih stanja.
Zadaci relejne zaštite, njena uloga i značaj u obezbeđivanju pouzdanog rada elektroenergetskih sistema i nesmetanog snabdevanja potrošača električnom energijom. To je zbog sve veće složenosti kola i rasta električnih mreža. S tim u vezi povećavaju se zahtjevi za brzinom djelovanja, selektivnošću, osjetljivošću i pouzdanošću relejne zaštite. Uređaji za relejnu zaštitu koji koriste poluvodičke uređaje postaju sve rasprostranjeniji. Njihova upotreba otvara više mogućnosti za stvaranje zaštite velike brzine.
Trenutno se razvijaju mikroprocesorski uređaji za relejnu zaštitu, koji će dodatno povećati brzinu zaštite.
Parametri zaštićene opreme
Parametri zaštićenog generatora.
Primjenjuju se sljedeće oznake:
T - turbogenerator;
VF - prinudno hlađenje vodikom;
63 - aktivna snaga, MW;
2 - broj polova rotora;
E - jedinstvena jedinstvena serija;
U - klimatska verzija - umjerena klima;
Parametri zaštićenog nadzemnog voda.
Izbor zaštite dalekovoda 110 kV
2.1 Zaštita dalekovoda 110 kV W 5.
Na pojedinačnim vodovima sa jednosmernim napajanjem, prema PUE (klauzula 3.2.110), obezbeđena je stepenasta strujna zaštita:
1. Od faznih kratkih spojeva set koji se sastoji od:
a) od strujnog prekida i maksimalne strujne zaštite sa vremenskim odgodom (za slijepe vodove)
2. Komplet za zaštitu od zemljospoja, koji se sastoji od:
a) od strujnog prekida nulte sekvence i maksimalne strujne zaštite sa vremenskom odgodom nulte sekvence (za mrtve linije)
Proračun zaštite dalekovoda 110 kV.
3.1 Ekvivalentno kolo pozitivne sekvence
Proračun se vrši u imenovanim jedinicama na U bazi = 115 kV
Aneks 1
Otpor sistema:
Otpor generatora:
Otpor linije:
Otpor transformatora bez regulacije napona
Otpor transformatora T1, T2 uzimajući u obzir izmjenjivač slavina pod opterećenjem
TDTN–40000/110/10
U naziv NN =11 kV
U c.m in =9,52%= U c(–PO)
U k.nom =10,5%
U k.m ax =11,56%= U k (+PO)
Otpor transformatora T1, T2 u ekstremnoj fazi „negativne“ regulacije
gdje je =1-0,12=0,88
Otpor transformatora T1, T2 u 10. stepenu “pozitivne” regulacije
gdje je =1+0.1=1.1
Otpor transformatora T5
TDTN–25000/110/10
U nazivno interno =115 kV ±12% (±12 koraka)
U naziv NN =11 kV
U k(–PO) =9,99%
U k.nom =10,5%
U k(+PO) =11,86%
Otpor transformatora T5 pri nazivnim podacima
Otpor transformatora T5 u ekstremnoj fazi „negativne“ regulacije
gdje je =1-0,12=0,88
Otpor transformatora T5 na 10. stepenu “pozitivne” regulacije
gdje je =1+0.1=1.1
3.2 Ekvivalentno kolo nulte sekvence.
Izbor načina rada neutralnih 110 kV transformatora:
1. Termoelektrana je usvojila režim čvrsto uzemljenih neutrala T1 i T2.
2. Na tranzitnoj trafostanici prihvatamo način rada: jedan transformator 25 MVA sa čvrsto uzemljenim neutralom, drugi transformator - nul je uzemljen kroz iskrište (T3 i T4)
3. U ćorsokaku trafostanice, transformator T5 radi sa nultom uzemljenom kroz iskrište..
Prilikom sastavljanja kruga uzima se u obzir otpor onih elemenata kroz koje prolaze struje nulte sekvence (krug je prikazan u Dodatku 2)
Dodatak 2
Otpor nulte sekvence sistema:
Otpor nulte sekvence linije:
K dalekovod =3,0 za 2 strujna voda sa gromobranskim kablom
K dalekovod =2,0 za jednostruke vodove sa gromobranskim kablom
Otpor transformatora
3.3 Proračun struja kratkog spoja u tačkama K 1, K 2, K 3 za odabir postavke zaštite od prekomjerne struje za vod W 5.
Kolapsiramo ekvivalentno kolo direktnog niza svedeno na tačke K3
Tačka K1
Tačka K2
X 21 =X rez =X 20 +X 11 =12,5+15=22,5 Ohm
Tačka K3
normalan način rada:
X 22 =X res =X 21 +X 12 srednji =22,5+55,5=78 Ohm
Maksimalni način rada:
X 22 =X rez =X 21 +X 12 min =22,5+74,4=96,9 Ohm
Odabiremo komplet KZ-9 za 1. stepen (TO) i biramo dva seta KZ-14 za 2. i 3. stepen MTZ-a sa vremenskim kašnjenjem.
1. faza
Radna struja I cf se bira iz uslova odstupanja od struje 3-faznog kratkog spoja u tački K 3 u maksimalnom režimu.
prihvatamo:
Odabiremo relej RT 140/50 sa serijskim spajanjem namotaja.
Osjetljivost 1. stupnja sa 2-faznim kratkim spojem na kraju linije
t av =0,1 sek – za depodešavanje odvodnika postavljenih na liniji od t ap.
2. faza
Radna struja I cf se bira iz uslova odstupanja od maksimalne radne struje štićenog voda
Do depodešavanja =1,2÷1,3 – koeficijent depodešavanja
K sz =2÷3 – koeficijent samopokretanja elektromotora
K voz =0,8 – povratni koeficijent releja RT-40 (RT-140)
Osetljivost faze II na 2-fazni kratki spoj u tački K 3 u minimalnom režimu:
Isto kao u normalnom načinu rada
Vrijeme odziva se bira iz uvjeta koordinacije sa prekostrujnom zaštitom transformatora na strani 110 kV
prihvatamo:
3. faza
Radna struja I cf se bira iz uslova osiguravanja K h ≥ 1,2 tokom kratkog spoja u tački K 3 u maksimalnom režimu.
Odaberite relej RT-140/10 sa paralelnim priključkom namotaja
Odabir vremenskog releja RV-132
3.4 Proračun zemljospojne zaštite
Kolapsiramo ekvivalentno kolo nulte sekvence i određujemo jednofazne struje kratkog spoja u tačkama K 1 i K 2 u različitim modovima
| Maksimalni režim | Minimalni način rada |
 |
|
Ekvivalentno kolo ima oblik
| Maksimalni režim | Minimalni način rada |
 |  |
| Za tačku kratkog spoja K 1 | |
 |  |
| Za tačku kratkog spoja K 2 | |
| Tačka kratkog spoja K 1 | |
  |  |
| Tačka kratkog spoja K 2 | |
 |  |
Odabiremo set KZ-115 koji sadrži 3 strujna releja i dva vremenska releja. Ne koristimo relej smjera snage nulte sekvence.
3.5 Odabir postavke zaštite struje zemljospoja
I stage
Radna struja se bira prema uslovu osiguranja potrebne osjetljivosti prilikom kratkog spoja na masu na kraju voda u minimalnom režimu (tačka K 2)
K 4 =1,5 – potrebni koeficijent osjetljivosti.
Prihvatamo
Odabiremo relej RT-140/50 sa paralelnom vezom namotaja.
II faza
Postavku 2. faze biramo iz uslova koordinacije sa našom 1. fazom (rezervacija zaštite)
Prihvatamo
Odabiremo relej RT-140/20 sa paralelnom vezom namotaja.
III faza
Podešavanje trećeg stepena biramo prema uslovu odstupanja od maksimalne struje debalansa koja teče kroz zaštitu pri 3-faznom kratkom spoju iza transformatora (tačka K 3).
Do depodešavanja =1,25 – koeficijent depodešavanja
K per =1,0 – koeficijent koji uzima u obzir povećanje struje debalansa u prelaznom režimu
K nb =0,05÷1 – koeficijent neuravnoteženosti
I (3) =852 (A) – izračunata struja kratkog spoja
I nom.tr-ra =125 (A)
Prihvatamo
Odabiremo relej RT-140/10 sa paralelnom vezom namotaja.
Trenutno su razvijeni i počinju se aktivno koristiti mikroprocesorski uređaji za relejnu zaštitu, što omogućava dalje povećanje brzine i pouzdanosti zaštite i smanjenje troškova njihovog popravka i održavanja.
1.2.2 Parametri transformatora su sažeti u tabeli 2.
TABELA 1.2
IZBOR VRSTA UREĐAJA RELEJNE ZAŠTITE
Relejna zaštita nadzemnog voda 110 kV.
| Promjena |
| List |
| Dokument br. |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
| Promjena |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
3.1 Proračun otpora direktnog niza elemenata kola.
Proračun otpora se vrši u nazivnim jedinicama (Ohm), pri baznom naponu Ub=115 kV.
Ekvivalentno kolo je prikazano na sl.
C1: X 1 = X *s * = 1,3* = 9,55 Ohma
X 2 =X otkucaja *l* =0,4*70* =28 Ohm
X 3 = X otkucaja. *l* =0,4*45* = 18 Ohm
X 4 = X otkucaja *l* =0,4*30* = 12 Ohm
X 5 = X otkucaja *l* =0,4*16* = 6,4 Ohma
T 6 = * = * =34,72 Ohma
T 7 = * = * =220,4 Ohma
X 3,4 =18+12=30 Ohm
| Promjena |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2,4 = = 14,48 Ohm
X 1-4 =9,55+14,48=24,03 Ohma
X 1-5 =24,03+6,4=30,34
| Promjena |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
I (3) (k 2) = = =2,18 kA
I (3) (k 3) = = =0,26 kA
3.2 Proračun jednofaznih struja kratkog spoja na masu u tački K-2.
C1: X 1 = X *s * = 1,6* = 11,76 Ohm
X 2 =X otkucaja *l* =0,8*70* =56 Ohm
X 3 = X otkucaja. *l* =0,8*45* = 36 Ohm
X 4 = X otkucaja *l* =0,8*30* = 24 Ohma
X 5 = X otkucaja *l* =0,8*16* = 12,8 Ohma
X 3.4 =36+24= 60 Ohm
| Promjena |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2,3,4 =(60*56)/(60+56)= 28,97 Ohm
X 1-4 =11,76+28,97 Ohma
| Promjena |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 1-6 =18,74+12,8=31,54 Ohma
X res.0 (k2) = 31,54 Ohm
3I 0(k2) = = = 2,16 kA
3.6 Proračun struja kratkog spoja u tačkama K-4 i K-5.
| Ub=Umin=96,6 kV | Ub=Umax=126 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X 10 = X s1.2 = X s1.2 pros. * = 24,03* = 16,96 Ohma | X 10 = X s1.2 = X s1.2 pros. * = 24,03* = 28,85 Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Xc = Xc av* = = 16,96 Ohm | Xc = Xc av* = = 28,85 Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X T(-PO) = * = =41,99 | U do (+ N) =U do nom. + =17,5+ = 18,4 Xt (+ N) = * * =71,44 Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Z nw =0,3*1,5* = 38,01 Ohm | Z nw =0,3*1,5* = 64,8 Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tačka K-4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hrez(k4)=Xs+Htv(-ro)=16,96+41,99=58,95 Ohm | Hrez(k4)=Xs+Xtv(+N)=28,85+71,44=100,29 Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) na max = =0,95kA | I (3) pri max = =0,73 kA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stvarna vrijednost struje kratkog spoja u tački K-4 u odnosu na napon od 37 kV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) pri max = 0,95* =8,74 kA | I (3) pri max =0,73* =8,76 kA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tačka K-5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 Zaštita linije sa jednosmjernim napajanjem. 4.1.1 Proračun dvostepene strujne zaštite od međufaznih kratkih spojeva voda W. Proračun strujnog prekida bez vremenskog kašnjenja od međufaznih kratkih spojeva (I stepen). 1)I 1 sz Kots.*I (3) k-3max=1,2*0,26=0,31 kA 2)Kch=I (2) k-1min/Is.z. 1 =2,76*0,87/0,31=7,74 Kch = I (2) k-2min/Is.z. 1 1,5=2,18*0,87/0,31=6,12 3)I (1) c.r.=I (1) cz*Ksh/K1=0,31*1/(100/5)=0,02 kA 4) Pretpostavlja se da je vrijeme odziva trenutnog prekida 0,1s Proračun maksimalne strujne zaštite sa vremenskim kašnjenjem od međufaznih kratkih spojeva (II stepen). 1)I II sz Kots*Ksz/Kv)*Iload.max=(1,2*2/0,8)*0,03=0,09 kA Iload.max=Snom.t./ =6,3/ =0,03 kA 2) Kch= I (2) k-3min/Is.z. I 1 1,2=0,26*0,87/0,09=2,51 3) I (11) c.r.=I (11) cz*Ksh/K1=0,09*1/(100/5)=0,0045 kA 4) Vrijeme odziva MTZ-a se bira prema uslovu dogovora sa MTZ-om tr-ra. t II sz=tsz(mtz t-raT)+ t=2+0,4=2,4s 4.1.2. Proračun dvostepene strujne zaštite od kratkog spoja na masu linije W. Proračun nulte sekvence graničnih struja bez vremenskog kašnjenja (1 stepen). 1)I (1) 0cz 3I0 (1) k-2min/Kch=2,16/1,5=1,44 kA 2) I (1) 0sr I0 (1) sz*Ksh/K I =1,44*1/(100/5)=0,072 kA 3) Pretpostavlja se da je vrijeme odziva trenutnog prekida 0,1 s. Proračun strujne zaštite nulte sekvence s vremenskim kašnjenjem (2. stupanj). 1)I 11 0sz Kots*Inb.max=Kots*Kper*Knb*Icalc.=1,25*1*0,05*0,26=0,02 kA Prihvatam I 11 0sz=60A 4.2 Proračun zaštite transformatora.
Postavka se mora odabrati između dva uslova: - odstupanje od udarne struje struje magnetiziranja energetskog transformatora. - odstupanje od maksimalne primarne debalansne struje tokom prelaznog režima izračunatog eksternog kratkog spoja. Određivanje od udarne struje magnetiziranja. Kada se energetski transformator uključi sa strane višeg napona, odnos udarne struje magnetiziranja i amplitude nazivne struje štićenog transformatora ne prelazi 5. Ovo odgovara odnosu amplitude udarne struje magnetiziranja prema efektivna vrijednost nazivne struje prvog harmonika jednaka je 5 = 7. Granica reaguje na trenutnu vrijednost i jednaka je 2,5*Idif./Inom. Minimalno moguće podešavanje za prvi harmonik je Idiff/Inom = 4, što doprinosi 2,5 * 4 = 10 u smislu odnosa amplituda. Poređenje dobijenih vrijednosti pokazuje da je granica za trenutne vrijednosti prilagođena mogućim naletima struje magnetiziranja. Proračuni pokazuju da efektivna vrijednost prvog harmonika naleta struje magnetiziranja ne prelazi 0,35 amplitude naleta. Ako je amplituda jednaka 7 rms vrijednosti nazivne struje, tada je efektivna vrijednost prvog harmonika 7*0,35=2,46. Stoga, čak i uz minimalnu postavku od 4 In. Prekid se podešava prema naponima struje magnetiziranja i kada se reguliše na prvi harmonik diferencijalne struje. Depodešavanje od struje debalansa tokom eksternog kratkog spoja.
Idiff/Inom Kots*Knb(1)*Ikz.in.max gdje je Knb(1) omjer amplitude prvog harmonika struje debalansa i smanjene amplitude periodične komponente vanjske struje kvara. Ako se CT sa sekundarnom nazivnom strujom od 5A koristi na VN i NN strani, može se uzeti Knb(1)=0,7. Ako se na VN strani koristi CT sa sekundarnom nazivnom strujom od 1A, tada treba uzeti Knb(1)=1,0. Pretpostavlja se da je koeficijent depodešavanja (Cots) 1,2. Is.in.max je omjer eksterne izračunate struje kratkog spoja i nazivne struje transformatora. Ako prolazna struja Irms prolazi kroz zaštićeni transformator, on može voditi diferencijalnu struju. Idif.=(Nper*Kodn*E+ Urpn+ fadd.)*Iskv=(2*1.0+0.13+0.04)*Iskv=0.37*Iskv. Prilikom izvođenja ove formule, pretpostavljeno je da jedan CT radi tačno, a drugi ima grešku jednaku Idiff. Uvedemo pojam koeficijenta redukcije struje kočenja. Ksn.t.=Ibr./Iskv.=1-0.5*(Nper*Codn.*E + Urpn+ fadd)/Ksn.t.=100*1,3*(2*1*0,1+0,13+0,04)/0,815=59 Druga tačka prekida kočne karakteristike: It 2 /Inom određuje veličinu drugog dela kočne karakteristike. U opterećenju i sličnim režimima, struja kočenja je jednaka prolaznoj struji. Pojava kvarova na skretanju samo neznatno mijenja primarne struje, tako da struja kočenja ostaje gotovo nepromijenjena. Za visoku osjetljivost na smetnje skretanja, drugi odjeljak treba da sadrži način nazivnog opterećenja (Im/Inom=1), režim dozvoljenih dugotrajnih preopterećenja (Im/Inom=1,3). Poželjno je da drugi dio uključuje i načine mogućih kratkotrajnih preopterećenja (samopokretanje motora nakon automatskog prebacivanja, startne struje snažnih motora, ako ih ima).
Uzimam I g2/I g1=0,15 Izračunavamo koeficijent osjetljivosti za razmatranu mrežu. Primarna zaštitna struja u odsustvu kočenja: Is.z=Inom*(I 1/Inom)=208*0,3=62,4 A. Prilikom provjere osjetljivosti zaštite vodimo računa da zbog smjera kočenja nema struje kočenja prilikom unutrašnjih kvarova. Osjetljivost na dvofazni kratki spoj na strani NN Kch=730*0,87/62,4=10,18 Zaključak: osjetljivost je dovoljna. 4.3 Zaštita od preopterećenja “Sirius-T”. Pretpostavlja se da je postavka signala preopterećenja: Isz=Kots*Inom/Kv=1,05*3,4/0,95=3,76, gdje je koeficijent depodešavanja Kots=1,05; koeficijent povrata u ovom uređaju je Kv=0,95. Preporučljivo je odrediti nazivnu struju Inom uzimajući u obzir mogućnost njenog povećanja za 5% prilikom regulacije napona. Za transformator od 40 MVA, nazivne sekundarne struje na srednjoj grani na VN i NN strani su 3,4 i 3,5 A. Izračunate vrijednosti podešavanja opterećenja su jednake. HV strana:Ivn=1,05*1,05*3,4/0,95=3,95 A LV strana: Inn=1,05*1,05*3,5/0,95=4,06 A Ako transformator ima podijeljeni NN namotaj, tada kontrolu preopterećenja treba izvršiti pomoću ulaznih zaštitnih uređaja instaliranih na NN bočnim prekidačima. Zaštita radi na gumama sa tsz=6s.
Proračun radnih parametara (podešavanja) nadstrujne zaštite sastoji se od odabira radne struje zaštite (primarne); radna struja releja. Osim toga, vrši se proračunska provjera strujnog transformatora. Odabir radne struje. Trenutne postavke maksimalne strujne zaštite moraju osigurati da zaštita od isključivanja ne radi tijekom uzastopnih preopterećenja i potrebnu osjetljivost za sve vrste kratkih spojeva u glavnoj i rezervnoj zoni. Isz=Ksz*Ksh/Ktt=265*1/(300/5)=4,42 A Provjera osjetljivosti nadstrujne zaštite. Kch I (3) k.min.in/Isz=0,87*730/265=2,4 Kch I (3) k.min.in/Isz=0,87*5,28/265=1,73 1,2
Ic.nn.=Ic.in*Uin/Unn=730*(96.58/10)=7050 A Počnite od napona. Proračun nadstrujne zaštite sa kombinovanim naponskim startom instaliranim na strani 10,5 kV. Reakcioni napon primarne zaštite za relej minimalnog napona pod uslovom odstupanja od napona samopokretanja pri uključivanju kočenih motora opterećenja iz AR ili AR i pod uslovom da se osigura povratak releja nakon isključivanja eksternog kratkog spoja je prihvaćeno: Usz=0.6 Unom=0.6*10500=6300V U ovom slučaju, radni napon releja minimalnog napona bit će: Usr=Usz/Kch=0,6*10500/(10500/100)=60 V. Relej RN-54/160 je prihvaćen za ugradnju Za naponski filtar-relej, obrnuti redoslijed napona zaštitnog odziva uzima se prema uvjetu odstupanja od neravnotežnog napona u režimu opterećenja. U2sz 0.06*Unom=0.06*10500=630V Napon negativnog niza napon releja filter-relej. U2sr=U2sz/K U =630/(10500/100)=6V Filter relej RSN-13 je prihvaćen kao postavka. Provjera osjetljivosti na napon tokom kratkog spoja u tački 5 za relej minimalnog napona. KchU=Usz*Kv/Uz.max=6.3*1.2/4.1=1.84 1.2 gdje je Uz.max= 3*I (3) k-4max*Zkw.min= *5280*0,45=4,1 kV ovdje I (3) k-4max je trofazna struja kratkog spoja na kraju kablovske linije u maksimalnom radnom modu (režim 9) -za filter releja negativne sekvence.
gdje je U2z.min=0.5*Unom.nn.- *I 2 max*Zkw.min=0.5*10.5-( 2)*0.3*1.5=5.25-2.05 =3.2kV ovdje je I 2 max struja negativne sekvence na mjestu gdje je postavljena zaštita pri kratkom spoju između dvije faze na kraju kablovske linije u maksimalnom režimu rada. Može se prihvatiti: I 2 max=I (3) k-4.max/2=I (2) k-4.max/2 Odabir vremenskih kašnjenja zaštite vrši se po stepenastom principu tsz MTZ-10=tsz.sv-10+ t=1+0,5=1,5s (RV-128) tsz MTZ-110=tsz.MTZ-35+ t=2,3+0,3=2,6 (RV-0,1) gdje je tsz.sv-10 vrijeme odziva zaštite na 10 kV sekcijskom prekidaču Nivo selektivnosti t je usvojen za vremenski relej RV-0,1 t=0,3s, za vremenski relej RV-128 t=0,5s.
6. Proračun 10 posto greške strujnih transformatora TFND-110. Omjer transformacije =100/5 Procijenjeni faktor greške od 10 posto: K (10) kalc.=1,1*Is/I1nom.=1,1*1440/100=15,84 Dozvoljeno sekundarno opterećenje Z2add određuje se pomoću krivulje greške od 10 posto. Z2add.=2 Ohm Z2add.=Zp+Rpr+R 0,05 trans. Zp=0.25Ohm Z2add.=Zp+Rpr+Rtrans. Rpr=2-0,25-0,05=1,7 Ohm q= *l/ Rpr=0,0285*70/1,7=1,17 |
Mreže napona od 110 -220 kV rade u režimu sa efektivno ili čvrsto uzemljenom neutralom. Stoga je kvar uzemljenja u takvim mrežama kratki spoj sa strujom koja ponekad prelazi struju trofaznog kratkog spoja i mora se isključiti s minimalnim mogućim vremenskim odgodom.
Nadzemni i mješoviti (kablovsko-nadzemni) vodovi opremljeni su uređajima za automatsko ponovno zatvaranje. U nekim slučajevima, ako je korišteni prekidač napravljen s upravljanjem fazom po fazu, koristi se fazno isključivanje i automatsko ponovno zatvaranje. To vam omogućava da isključite i uključite oštećenu fazu bez isključivanja opterećenja. Budući da je u takvim mrežama neutralan napojni transformator uzemljen, opterećenje praktički ne osjeća kratkotrajan rad u otvorenom faznom režimu.
Po pravilu, autorecloser se ne koristi samo na kablovskim vodovima.
Visokonaponski vodovi rade sa velikim strujama opterećenja, što zahtijeva korištenje zaštite sa posebnim karakteristikama. Na tranzitnim linijama koje mogu biti preopterećene, po pravilu se koristi distanciona zaštita za efikasnu izolaciju od struja opterećenja. Na mrtvim linijama, u mnogim slučajevima, može se koristiti strujna zaštita. Zaštita se u pravilu ne smije aktivirati prilikom preopterećenja. Zaštita od preopterećenja, ako je potrebno, provodi se na posebnim uređajima.
Prema PUE, uređaji za sprečavanje preopterećenja moraju se koristiti u slučajevima kada je dozvoljeno trajanje strujnog toka za opremu manje od 1020 minuta. Zaštita od preopterećenja treba da deluje na istovar opreme, prekid tranzita, isključivanje tereta i samo na kraju, ali ne i najmanje važno, na isključivanje preopterećene opreme.
Visokonaponski vodovi obično imaju značajnu dužinu, što otežava traženje lokacije kvara. Stoga, vodovi moraju biti opremljeni uređajima koji određuju udaljenost do mjesta oštećenja. Prema materijalima CIS direktive, linije dužine od 20 km ili više trebale bi biti opremljene oružjem za masovno uništenje.
Kašnjenje u isključenju kratkog spoja može dovesti do narušavanja stabilnosti paralelnog rada elektrana; zbog dugotrajnog pada napona oprema može stati i proizvodni proces može biti poremećen; dodatno oštećenje linije na kojoj se nalazi može doći do kratkog spoja. Stoga se na takvim linijama vrlo često koriste zaštite koje isključuju kratke spojeve u bilo kojem trenutku bez vremenskog odlaganja. To mogu biti diferencijalne zaštite postavljene na krajevima vodova i povezane visokofrekventnim, provodničkim ili optičkim kanalom. To mogu biti obične zaštite, ubrzane po prijemu signala za omogućavanje, ili uklanjanje blokade sa suprotne strane.
Strujna i daljinska zaštita se obično izvode u fazama. Broj koraka je najmanje 3, u nekim slučajevima potrebno je 4 ili čak 5 koraka.
U mnogim slučajevima, sva potrebna zaštita se može implementirati na osnovu jednog uređaja. Međutim, kvar ovog jednog uređaja ostavlja opremu nezaštićenom, što je neprihvatljivo. Stoga je preporučljivo izvršiti zaštitu visokonaponskih vodova iz 2 seta. Drugi set je rezervni i može se pojednostaviti u odnosu na glavni: nemaju automatsko zatvaranje, oružje za masovno uništenje, imaju manji broj faza itd. Drugi set se mora napajati iz drugog pomoćnog prekidača i seta strujnih transformatora. Ako je moguće, napaja se drugom baterijom i transformatorom napona, djeluje na poseban solenoid prekidača.
Uređaji za zaštitu vodova visokog napona moraju uzeti u obzir mogućnost kvara prekidača i imati uređaj za zaštitu od kvara prekidača, ugrađen u sam uređaj ili organiziran zasebno.
Za analizu nesreće i rada relejne zaštite i automatike potrebna je registracija analognih vrijednosti i diskretnih signala tokom vanrednih događaja.
Dakle, za visokonaponske vodove, kompleti za zaštitu i automatizaciju moraju obavljati sljedeće funkcije:
Zaštita od kratkih spojeva faza-faza i kratkih spojeva na masu.
Jednofazno ili trofazno automatsko ponovno zatvaranje.
Zaštita od preopterećenja.
NIVO
Određivanje lokacije oštećenja.
Oscilografija struja i napona, kao i snimanje diskretnih signala zaštite i automatike.
Zaštitni uređaji moraju biti redundantni ili duplirani.
Za vodove koji imaju sklopke sa faznom regulacijom potrebno je imati zaštitu od rada otvorene faze, koja djeluje na isključivanje vlastite i susjedne sklopke, budući da u CIS mrežama nije dozvoljen dugotrajan rad u otvorenoj fazi.
7.2. KARAKTERISTIKE PRORAČUNA STRUJA I NAPONA ZA VRIJEME KRATKIH SPOJOVA
Kako je navedeno u pogl. 1, u mrežama s uzemljenim neutralom moraju se uzeti u obzir dvije dodatne vrste kratkog spoja: jednofazni i dvofazni kvarovi na zemlji.
Proračuni struja i napona za vrijeme kratkih spojeva na masu izvode se metodom simetričnih komponenti, vidi poglavlje. 1. Ovo je važno, između ostalog, jer zaštite koriste simetrične komponente, kojih nema u simetričnim modovima. Upotreba struja negativne i nulte sekvence omogućava da se zaštita od struje opterećenja ne podešava, a da se podesi struja manja od struje opterećenja. Na primjer, za zaštitu od zemljospoja, glavna upotreba je strujna zaštita nulte sekvence, koja je uključena u neutralnu žicu tri strujna transformatora spojena zvijezdom.
Kada se koristi metoda simetričnih komponenti, ekvivalentni krug za svaku od njih se sastavlja zasebno, a zatim se spajaju zajedno na mjestu kratkog spoja. Na primjer, napravimo ekvivalentno kolo za kolo na slici 7.1.
X1 syst. =15 Ohm |
||
X0 sist. =25 Ohm |
L1 25km AS-120 |
L2 35 km AS-95 |
T1 – 10000/110
UK = 10,5 T2 – 16000/110 UK = 10,5
Rice. 7.1 Primjer mreže za konstruiranje ekvivalentnog kola u simetričnim komponentama
Prilikom izračunavanja parametara voda od 110 kV i više za ekvivalentno kolo, aktivni otpor voda se obično zanemaruje. Induktivna reaktanca pozitivne sekvence (X 1 ) linije prema referentnim podacima je jednaka: AC-95 - 0,429 Ohm po km, AC-120 - 0,423 Ohm po km. Otpor nulte sekvence za liniju sa torzoima čelične sajle
sami su jednaki 3 X 1, tj. odnosno 0,429 3 =1,287 i 0,423 3 = 1,269.
Definirajmo parametre linije:
L 1 = 25 0,423 = 10,6 Ohm; |
L 1 = 25 1,269 = 31,7 oma |
||
L 2 = 35 0,423 = 15,02 Ohm; |
L 2 = 35 1,269 = 45,05 oma |
Odredimo parametre transformatora:
T1 10000kVA.
X 1 T 1 = 0,105 1152 10 = 138 Ohm;
X 1 T 2 = 0,105 1152 16 = 86,8 Ohm; X 0 T 2 = 86,8 Ohm
Otpor negativne sekvence u ekvivalentnom kolu jednak je otporu pozitivne sekvence.
Obično se pretpostavlja da je otpor transformatora nulte sekvence jednak otporu pozitivne sekvence. X 1 T = X 0 T. Transformator T1 nije uključen u ekvivalentno kolo nulte sekvence, jer je njegova nulta neuzemljena.
Izrađujemo šemu zamjene. |
||||||||||||||||
X1C =X2C =15 Ohm |
X1L1 =X2L1 =10,6 Ohm |
X1L2 =X2L1 =15,1 Ohm |
||||||||||||||
X0C =25 Ohm |
X0L1 =31,7 Ohm |
X0L2 =45,05 Ohm |
||||||||||||||
X1T1 =138 Ohm |
X1T2 =86,8 Ohm |
|||||||||||||||
X0T2 =86,8 Ohm |
||||||||||||||||
Proračun trofaznih i dvofaznih kratkih spojeva vrši se na uobičajen način, vidi tabelu 7.1. Tabela 7.1
otpornost do mjesec dana |
Trofazni kratki spoj |
Kratki spoj dvofazni |
||||||
ta kratki spoj X 1 ∑ = ∑ X 1 |
= (115 3) X 1 |
0,87 I |
||||||
15+10,6 = 25,6 Ohm |
||||||||
25,6+15,1 =40,7 Ohm |
||||||||
25,6+ 138=163,6 Ohm |
||||||||
40,7+86,8 =127,5 Ohm |
||||||||
Za izračunavanje struja zemljospoja potrebno je koristiti metodu simetričnih komponenti.Prema ovoj metodi izračunavaju se ekvivalentni otpori pozitivnog, negativnog i nultog niza u odnosu na tačku kvara i serijski se spajaju u ekvivalentno kolo za jednostruku -fazni kvarovi na zemlji Slika 7.2, i serijski/paralelno za dvofazne kvarove na zemlju Slika 7.2, b.
X 1E |
X 2E |
X 0E |
|||||||||||||||||||||
X 1E |
X 2E |
||||||||||||||||||||||
X 0E I 0 |
|||||||||||||||||||||||
I 0b |
|||||||||||||||||||||||
Rice. 7.2. Dijagram za povezivanje ekvivalentnih otpora pozitivnog, negativnog i nultog niza za izračunavanje struja kratkog spoja u zemlji:
a) – jednofazni; b) – dvofazni; c) – raspodjela struja nulte sekvence između dvije neutralne tačke uzemljenja.
Izračunajmo zemljospoj, vidi tabele 7.2, 7.3.
Krug pozitivnog i negativnog niza sastoji se od jedne grane: od izvora napajanja do kratkog spoja. U krugu nulte sekvence postoje 2 grane od uzemljenih neutrala, koji su izvori struje kratkog spoja i moraju biti povezani paralelno u ekvivalentnom kolu. Otpor paralelno povezanih grana određuje se formulom:
X 3 = (X a X b) (X a + X b) |
||||||||||||
Raspodjela struje duž paralelnih grana određena je formulama: |
||||||||||||
I a = I E X E X a; I u = I E X E |
||||||||||||
Tabela 7.2 Jednofazne struje kratkog spoja |
||||||||||||
X1 E |
X2 E |
X0 E = X0 a //X0 b * |
HE |
Ikz1 |
Ikz2 |
Ikz0 |
Ikz0 a * |
Ikz0 b |
Imam kratak spoj |
|||
I1 +I2 +I0 |
||||||||||||
*Bilješka. Otpor dva paralelno spojena dijela kruga nulte sekvence određuje se pomoću formule 7.1.
**Bilješka. Struja se raspoređuje između dva dela nulte sekvence prema formuli 7.2.
Tabela 7.3 Dvofazne struje kratkog spoja na masu
X1 E |
X2 E |
X0 E * |
X0-2 E** = |
HE |
I KZ1 |
kratak spoj 2 *** |
I KZ0 |
kratak spoj 0 a **** |
I KZ0 b |
IKZ *****≈ |
|
X0 E //X2 |
I1 +½ (I2 +I0) |
||||||||||
*Bilješka. Otpor dvaju paralelno spojenih sekcija kola nulte sekvence određuje se pomoću formule 7.1, a proračun se vrši u tabeli 7.2.
**Bilješka. Otpor dva paralelno povezana otpora negativnog i nultog niza određuje se pomoću formule 7.1.
***Bilješka. Struja je raspoređena između dva otpora negativne i nulte sekvence prema formuli 7.2.
****Bilješka. Struja se raspoređuje između dva dela nulte sekvence prema formuli 7.2.
*****Bilješka. Struja dvofaznog kratkog spoja na masu prikazana je približnom formulom, tačna vrijednost je određena geometrijski, vidi dolje.
Određivanje faznih struja nakon izračunavanja simetričnih komponenti
Kod jednofaznog kratkog spoja cijela struja kratkog spoja teče u oštećenoj fazi, a u preostalim fazama ne teče struja. Struje svih nizova su međusobno jednake.
Da bi se ispunili takvi uslovi, simetrične komponente su raspoređene na sledeći način (slika 7.3):
Ia 1 |
Ia 2 |
I a 0 I b 0 I c 0 |
Ia 0 |
||||||||||
Ia 2 |
|||||||||||||
Ib 1 |
Ic 2 |
Ia 1 |
|||||||||||
Ic 1 |
Ib 2 |
||||||||||||
Direktne struje |
Reverzne struje |
Nulte struje |
Ic 1 |
Ib 1 |
|||||||||
Ic 0 |
Ib 0 |
||||||||||||
sekvencijalno |
sekvencijalno |
sekvencijalno |
Ic 2 |
||||||||||
Ib 2 |
|||||||||||||
Sl.7.3. Vektorski dijagrami za simetrične komponente sa jednofaznim kratkim spojem
Za jednofazni kratki spoj, struje su I1 = I2 = I0. U oštećenoj fazi su jednake po veličini i poklapaju se u fazi. U neoštećenim fazama, jednake struje svih nizova formiraju jednakostranični trokut i rezultirajući zbir svih struja je 0.
Kod dvofaznog kratkog spoja na masu, struja u jednoj neoštećenoj fazi je nula. Struja pozitivne sekvence jednaka je zbroju struje nulte i negativne sekvence suprotnog predznaka. Na osnovu ovih odredbi konstruišemo struje simetričnih komponenti (slika 7.4):
Ia 1 |
Ia 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
Is 2 |
Ib 2 |
|||||||||||||
Ia 0 |
||||||||||||||
I a 0 I b 0 I c 0 |
Is 2 |
Ib 2 |
||||||||||||
Is 1 |
Ib 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
Ic 0 |
Is 1 |
Ib 1 |
Ib 0 |
|||||||||||
Rice. 7.4 Vektorski dijagrami simetričnih komponenti dvofaznih struja kvara na masu
Iz konstruisanog dijagrama se vidi da je fazne struje tokom zemljospoja prilično teško konstruisati, jer se ugao fazne struje razlikuje od ugla simetričnih komponenti. Treba ga konstruisati grafički ili koristiti ortogonalne projekcije. Međutim, s dovoljnom preciznošću za praksu, trenutna vrijednost se može odrediti pomoću pojednostavljene formule:
I f = I 1 + 1 2 (I 2 + I 0 ) = 1,5 I 1 |
Struje u tabeli 7.3 su izračunate pomoću ove formule.
Ako uporedimo struje dvofaznog kratkog spoja na masu prema tabeli 7.3 sa strujom dvofaznog i trofaznog kratkog spoja prema tabeli 7.1, možemo zaključiti da su struje dvofaznog kratkog spoja -spoja prema zemlji su nešto niže od struje dvofaznog kratkog spoja na masu, stoga osjetljivost zaštite treba odrediti strujom dvofaznog kratkog spoja. Trofazne struje kratkog spoja su odgovarajuće veće od dvofaznih struja kratkog spoja za
uzemljenja, pa se određivanje maksimalne struje kratkog spoja za postavljanje zaštite vrši trofaznim kratkim spojem. To znači da za proračune zaštite nije potrebna dvofazna struja kratkog spoja na masu, niti je potrebno računati. Situacija se donekle mijenja pri proračunu struja kratkog spoja na sabirnicama moćnih elektrana, gdje je otpor negativne i nulte sekvence manji od otpora direktne sekvence. Ali to nema nikakve veze s distributivnim mrežama, a za elektrane se struje izračunavaju na računalu pomoću posebnog programa.
7.3 PRIMJERI ODABRA OPREME ZA SLUČAJNE NADLOGE 110-220 kV
Šema 7.1. Slepa vazdušna linija 110–220 kV. Nema napajanja sa PS1 i PS2. T1 PS1 je spojen preko separatora i kratkog spoja. T1 PS2 se uključuje preko prekidača. Neutralna strana HV T1 PS2 je uzemljena, dok je na PS1 izolirana. Minimalni zahtjevi zaštite:
Opcija 1. Mora se koristiti trostepena zaštita od kratkih spojeva faza-faza (prvi stepen, bez vremenskog odlaganja, postavlja se protiv kratkih spojeva na PS2 HV sabirnicama, drugi, sa kratkim vremenskim odgodom, protiv kratkih spojeva na PS1 i PS2 LV sabirnice, treća faza je maksimalna zaštita). Zaštita od zemljospoja - 2 stepena (prvi stepen, bez vremenskog kašnjenja, se odvaja od struje koju autobusima šalje uzemljeni transformator PS2, drugi stepen sa vremenskim kašnjenjem, obezbeđujući njegovu koordinaciju sa spoljnim mrežnim zaštitama, ali ne depodešen od struje kratkog spoja koju šalje transformator PS2). Mora se primeniti dvokratni ili jednokratni autorecloser. Osetljive faze se moraju ubrzati tokom ponovnog zatvaranja. Zaštite izazivaju kvar prekidača na dovodnoj trafostanici. Dodatni zahtjevi uključuju zaštitu od prekida faze, utvrđivanje lokacije kvara na nadzemnom vodu i praćenje vijeka trajanja prekidača.
Opcija 2. Za razliku od prvog, zaštita od zemljospoja je usmjerena, što omogućava da se ne podešava od obrnute struje kratkog spoja i da se na taj način izvede osjetljivija zaštita bez vremenskog kašnjenja. Na ovaj način je moguće zaštititi cijelu liniju bez ikakvog vremenskog odlaganja.
Bilješka: Ovaj i naredni primjeri ne daju precizne preporuke o izboru postavki zaštite; reference na postavljanje zaštite koriste se da opravdaju izbor tipova zaštite. U realnim uslovima može se primeniti drugačija zaštitna postavka, što je ono što treba da se odredi tokom specifičnog projektovanja. Zaštite se mogu zamijeniti drugim tipovima zaštitnih uređaja odgovarajućih karakteristika.
Set zaštita, kao što je već pomenuto, treba da se sastoji od 2 seta. Zaštita se može implementirati na 2 uređaja odabrana između:
MiCOM P121, P122, P123, P126, P127 od ALSTOMA,
F 60, F650 od GE
dva REF 543 releja iz ABB-a – odabrana 2 odgovarajuće modifikacije,
7SJ 511, 512, 531, 551 SIEMENS – po izboru 2 odgovarajuće modifikacije,
dva SEL 551 releja iz SEL.
Šema 7.2. Otvoreni tranzit na trafostanici 3.
Dvostruki nadzemni vod ulazi u podstanicu 2, čiji dijelovi rade paralelno. Moguće je prenijeti rez na PS2 u načinu popravka.
IN U tom slučaju, prekidač sekcije na PS3 je uključen. Tranzit je zatvoren samo za vrijeme uključivanja i, pri odabiru zaštite, njegov kratki spoj se ne uzima u obzir. Transformator sa uzemljenim neutralnim elementom povezan je na sekciju 1 PS3. Ne postoji izvor struje za jednofazni kratki spoj u trafostanicama 2 i 3. Dakle, zaštita na strani napajanja radi samo u "kaskadi", nakon što je vod na strani napajanja isključen. Unatoč nedostatku struje na suprotnoj strani, zaštita mora biti usmjerena i za kvarove na zemlji i za kratke spojeve faza-faza. Ovo omogućava strani koja prima da ispravno identifikuje oštećenu liniju.
IN Općenito, da bi se osigurala selektivna zaštita sa kratkim vremenskim kašnjenjima, posebno na kratkim vodovama, potrebno je koristiti četverostepenu zaštitu, čije se postavke biraju na sljedeći način: 1 stepen se podešava od kratkog spoja
V kraj linije, 2. stepen je koordiniran sa prvim stepenom paralelne linije u kaskadi i prvim stepenom susedne linije, 3. stepen je koordiniran sa drugim stepenom ovih nadzemnih vodova. Prilikom usklađivanja zaštite sa susjednom linijom uzima se u obzir ona sa dva načina: u prvoj dionici - 1 nadzemni vod, u drugoj dionici - 2, što značajno pogoršava zaštitu. Ove tri etape štite prugu, a posljednja, 4. etapa rezerviše susjedno područje. Prilikom koordinacije zaštita kroz vrijeme, uzima se u obzir trajanje kvara prekidača, što povećava vremensko kašnjenje koordiniranih zaštita za vrijeme kvara prekidača. Prilikom odabira postavki strujne zaštite, one moraju biti prilagođene ukupnom opterećenju dva voda, budući da se jedan od paralelnih nadzemnih vodova može isključiti u svakom trenutku, a cijelo opterećenje će biti povezano na jedan nadzemni vod.
IN Kao dio zaštitnih uređaja, oba sklopa zaštita moraju biti usmjerena. Mogu se primijeniti sljedeće opcije zaštite:
MiCOM, P127 i P142 iz ALSTOMA,
F60 i F650 od GE,
dva REF 543 releja iz ABB-a - odabrane su modifikacije smjera,
releji 7SJ512 i 7SJ 531 iz SIEMENS-a,
dva SEL 351 releja iz SEL.
U nekim slučajevima, zbog osjetljivosti, odstupanja od struja opterećenja ili osiguravanja selektivnog rada, možda će biti potrebno koristiti daljinski upravljač
Z = L Z
onalna zaštita. U tu svrhu jedna od zaštita se zamjenjuje daljinskom. Zaštita na daljinu se može primijeniti:
MiCOM P433, P439, P441 od ALSTOM-a,
D30 od GE,
REL 511 od ABB-a – odabrane su modifikacije smjera,
relej 7SA 511 ili 7SA 513 od SIEMENS-a,
relej SEL 311 od SEL.
7.4. DALJINSKA ZAŠTITA
Svrha i princip rada
Distanciona zaštita je složena usmjerena ili neusmjerena zaštita sa relativnom selektivnošću, napravljena korištenjem releja minimalnog otpora koji reagiraju na otpor linije do tačke kvara, koji je proporcionalan udaljenosti, tj. udaljenosti. Odatle dolazi naziv zaštita od udaljenosti (DP). Zaštite na daljinu reaguju na kvarove faza-faza (osim kvarova baziranih na mikroprocesoru). Za ispravan rad daljinske zaštite potrebno je imati strujna kola iz CT priključka i naponska kola iz VT. U nedostatku ili kvaru naponskih krugova, moguć je prekomjeran rad daljinskog upravljača tijekom kratkog spoja u susjednim područjima.
U složenim konfiguracijskim mrežama s nekoliko izvora napajanja, jednostavna i usmjerena prekostrujna zaštita (NTZ) ne može osigurati selektivno isključivanje kratkih spojeva. Tako, na primjer, kod kratkog spoja na W 2 (slika 7.5), NTZ 3 bi trebao djelovati brže od RZ I, a kod kratkog spoja na W 1, naprotiv, NTZ 1 bi trebao djelovati brže od RZ 3. Ovi kontradiktorni zahtjevi ne mogu se ispuniti uz pomoć NTZ-a. Osim toga, MTZ i NTZ često ne ispunjavaju zahtjeve za brzinu i osjetljivost. Selektivno isključivanje kratkih spojeva u složenim prstenastim mrežama može se postići korištenjem daljinske relejne zaštite (RD).
DZ vremensko kašnjenje t 3 zavisi od udaljenosti (udaljenosti) t 3 = f (L PK) (slika 7.5) između
mesto ugradnje relejne zaštite (tačka P) i tačka kratkog spoja (K), tj. L PK, a povećava se sa povećanjem ovog
th distance. Daljinska detekcija koja je najbliža mjestu oštećenja ima kraće vremensko odlaganje od daljinskog senzora.
Na primjer, tokom kratkog spoja u tački K1 (slika 7.6), D32, koji se nalazi bliže mjestu kvara, radi s kraćim vremenskim zakašnjenjem od udaljenijeg D31. Ako dođe do kratkog spoja i na tački K2, tada se trajanje djelovanja D32 povećava, a kratki spoj se selektivno isključuje daljinskom zaštitom koja je najbliža mjestu oštećenja.
Glavni element daljinskog upravljača je daljinski mjerni element (MR), koji određuje udaljenost kratkog spoja od mjesta ugradnje relejne zaštite. Otporni releji (PC) se koriste kao DO, koji reaguju na ukupni, reaktivni ili aktivni otpor oštećenog dijela dalekovoda (Z, X, R).
Otpor faze dalekovoda od mjesta ugradnje releja P do tačke kratkog spoja (tačka K) proporcionalan je dužini ove dionice, jer je vrijednost otpora do tačke kratkog spoja jednaka dužini
presjek pomnožen otpornošću linije: sp. .
Dakle, ponašanje udaljenog elementa koji reagira na otpor linije ovisi o udaljenosti do mjesta kvara. Ovisno o vrsti otpora na koji DO reagira (Z, X ili R), DZ se dijeli na RE ukupnog, reaktivnog i aktivnog otpora. Otporni releji koji se koriste u daljinskom upravljanju za određivanje ko-
otpor Z PK na tačku kratkog spoja, kontrolisati napon i struju na lokaciji daljinskog upravljača (Sl. 7.7.).
∆ – zaštita na daljinu
TO PC terminali se isporučuju sa sekundarnim vrijednostima U P i I P iz TN i CT. Relej je dizajniran tako da njegovo ponašanje općenito ovisi o odnosu U P prema I P . Ovaj odnos je neki otpor Z P . Za vrijeme kratkog spoja Z P = Z PK, i pri određenim vrijednostima Z PK, PC se aktivira; reaguje na smanjenje Z P, jer se tokom kratkog spoja U P smanjuje
mijenja, a I P raste. Najveća vrijednost na kojoj PC radi naziva se radni otpor releja Z cp.
Z p = U p I p ≤ Z cp |
Da bi se osigurala selektivnost u mrežama složenih konfiguracija na dalekovodima sa dvostranim napajanjem, kvarovi moraju biti usmjereni, djelujući kada se struja kratkog spoja usmjeri sa sabirnica na dalekovode. Usmjerenost djelovanja kvara osigurava se uz pomoć dodatnog RNM-a ili korištenjem usmjerenih PC računara sposobnih da odgovore na smjer snage kvara.
Karakteristike vremenske zavisnosti |
||||
Rice. 7.7. Povezivanje strujnih kola i |
nema daljinske zaštite t = f (L |
|||
otpor naponskog releja |
||||
a – kosi; b – stepenasti; c – kombinovani |
||||
Karakteristike vremenskog kašnjenja |
zaštita na daljinu |
|||
Ovisnost vremena djelovanja DS-a o udaljenosti ili otporu do mjesta kvara t 3 = f (L PK) ili t 3 = f (Z PK) naziva se karakteristika vremenskog kašnjenja DS-a. od ha-
Na osnovu prirode ove zavisnosti, PD se dele u tri grupe: sa rastućim (nagibnim) karakteristikama vremena delovanja, stepenastim i kombinovanim karakteristikama.
(Sl. 7.8). Stepeni PD rade brže od PD sa nagnutim i kombinovanim karakteristikama i po pravilu su jednostavnijeg dizajna. Daljinska detekcija sa stepenastom karakteristikom proizvodnje ChEAZ-a obično se izvodila u tri vremenska koraka, što je odgovaralo trima zonama djelovanja daljinske detekcije (Sl. 7.8, b). Savremene mikroprocesorske zaštite imaju 4, 5 ili 6 nivoa zaštite. Releji sa nagnutom karakteristikom razvijeni su posebno za distributivne mreže (na primjer, DZ-10).
Principi selektivne zaštite mreže korištenjem uređaja za zaštitu na daljinu
Na dalekovodima sa dvostranim napajanjem, PD su instalirani s obje strane svakog dalekovoda i moraju djelovati pri usmjeravanju snage sa autobusa na dalekovod. Daljinski releji koji rade u jednom smjeru napajanja moraju biti međusobno usklađeni u vremenu i području pokrivenosti kako bi se osiguralo selektivno isključivanje kratkog spoja. U šemi koja se razmatra (slika 7.9.), D31, daljinsko ispitivanje, D35 i D36, D34, D32 su međusobno konzistentni.
Uzimajući u obzir činjenicu da prvi stepeni daljinskog upravljača nemaju vremensko kašnjenje (t I = 0), prema uslovu selektivnosti ne bi trebalo da rade izvan zaštićenog dalekovoda. Na osnovu toga, dužina prvog stepena, koji nema vremensko kašnjenje (t I = 0), uzima se manjom od dužine štićenog dalekovoda i obično je 0,8–0,9 puta dužine dalekovoda. Ostatak zaštićenog dalekovoda i sabirnice suprotne trafostanice obuhvaćeni su drugom etapom zaštite ovog dalekovoda. Dužina i vremensko kašnjenje drugog stepena su u skladu (obično) sa dužinom i vremenskim kašnjenjem prve faze daljinskog detekcije sledeće sekcije. Na primjer, drugi učenik
Slika 7.9 Koordinacija vremenskih kašnjenja daljinske relejne zaštite sa stepenastom karakteristikom:
∆ z – greška releja udaljenosti; ∆ t – nivo selektivnosti
Posljednja treća faza daljinske zaštite je rezervna, njena dužina se bira iz uslova pokrivanja sljedećeg dijela, u slučaju kvara njegove zaštitne zaštite ili prekidača. Vrijeme izloženosti
Za vrijednost se uzima da je ∆ t duža od trajanja druge ili treće zone daljinskog otkrivanja sljedećeg dijela. U tom slučaju, područje pokrivenosti treće faze mora biti izgrađeno od kraja druge ili treće zone sljedeće dionice.
Zaštitna konstrukcija vodova pomoću zaštite na daljinu
U domaćim elektroenergetskim sistemima DZ se koristi za djelovanje pri međufaznim kratkim spojevima, a za djelovanje pri jednofaznim kratkim spojevima koristi se jednostavnija stepenasta prekostrujna zaštita nulte sekvence (NP). Većina mikroprocesorske opreme ima zaštitu na daljinu koja vrijedi za sve vrste oštećenja, uključujući kvarove na zemlji. Otporni relej (RS) je povezan preko VT i CT na primarne napone
početak zaštićenog dalekovoda. Sekundarni napon na PC terminalima: U p = U pn K II, a sekundarna struja: I p = I pn K I.
Otpor na ulaznim stezaljkama releja određen je izrazom.
Distanciona zaštita (DP) u električnim mrežama naponske klase 110 kV obavlja funkciju rezervne zaštite visokonaponskih vodova, zadržava diferencijalno-faznu zaštitu voda, koja se koristi kao glavna zaštita u električnim mrežama od 110 kV. DZ štiti nadzemne vodove od kratkih spojeva faza-faza. Razmotrimo princip rada i uređaje koji provode rad daljinske zaštite u električnim mrežama 110 kV.
Princip rada daljinske zaštite zasniva se na izračunavanju udaljenosti do mjesta oštećenja. Za izračunavanje udaljenosti do mjesta kvara u visokonaponskom dalekovodu, uređaji koji obavljaju funkcije zaštite udaljenosti koriste vrijednosti struje opterećenja i napona zaštićenog voda. Odnosno, za rad ove zaštite koriste se krugovi i 110 kV.
Uređaji za daljinsku zaštitu prilagođavaju se određenom dalekovodu ili dijelu elektroenergetskog sistema na način da se osigura njihova stepenasta zaštita.
Na primjer, daljinska zaštita jednog od dalekovoda ima tri nivoa zaštite. Prva faza pokriva gotovo cijeli vod, od strane trafostanice na kojoj je postavljena zaštita, druga faza pokriva preostali dio voda do susjedne trafostanice i manji dio električne mreže koji se proteže od susjedne trafostanice, treća faza štiti udaljenije dionice. U ovom slučaju, druga i treća faza daljinske zaštite rezerve zaštite koja se nalazi na susjednoj ili udaljenijoj trafostanici. Na primjer, razmotrite sljedeću situaciju.
Nadzemni vod 110 kV povezuje dvije susjedne trafostanice A i B, a na obje trafostanice su ugrađeni kompleti za zaštitu udaljenosti. Ako postoji kvar na početku voda na strani trafostanice A, radiće zaštitni set postavljen na ovoj trafostanici, dok će zaštita na trafostanici B podržati zaštitu na trafostanici A. U ovom slučaju, za zaštitu A , kvar će biti u granicama rada prve faze, za zaštitu B unutar druge faze.
Na osnovu činjenice da što je viši stepen, to je vreme odziva zaštite veće, proizilazi da će set A raditi brže od zaštitnog seta B. U ovom slučaju, u slučaju kvara zaštitnog kompleta A, nakon vremena određenog za zaštitni set B. rad drugog stepena zaštite, set B će raditi.
Ovisno o dužini vodova i konfiguraciji dionice elektroenergetskog sistema, odabire se potreban broj stupnjeva i odgovarajuća pokrivenost za pouzdanu zaštitu vodova.
Kao što je gore pomenuto, svaka faza zaštite ima svoje vreme odziva. U ovom slučaju, što je kvar udaljeniji od trafostanice, to je postavka vremena odgovora zaštite veća. Time je osigurana selektivnost rada zaštite na susjednim trafostanicama.
Postoji nešto kao što je ubrzanje zaštite. Ako se prekidač na liniji aktivira daljinskom zaštitom, tada se, u pravilu, ubrzava jedan od njegovih stupnjeva (smanjuje mu se vrijeme odziva) u slučaju ručnog ili automatskog ponovnog zatvaranja prekidača.
Distanciona zaštita, prema svom principu rada, prati vrijednosti otpora linije u realnom vremenu. Odnosno, određivanje udaljenosti do mjesta oštećenja vrši se indirektno - svaka vrijednost otpora linije odgovara vrijednosti udaljenosti do mjesta oštećenja.
Dakle, u slučaju kratkog spoja faza-faza na dalekovodu, daljinski upravljač upoređuje vrijednosti otpora koje u datom trenutku bilježi mjerni zaštitni uređaj sa specificiranim rasponima otpora (akcionim zonama) za svaka od faza.
Ako iz ovog ili onog razloga uređaji za zaštitu napona ne primaju napon od 110 kV TN, onda kada se dostigne određena strujna vrijednost, zaštita opterećenja će raditi pogrešno, isključujući strujnu liniju u odsutnosti bilo kakvog oštećenja. Da bi se spriječile takve situacije, PD uređaji imaju funkciju praćenja prisutnosti naponskih kola, u nedostatku kojih se zaštita automatski blokira.
Također, daljinska zaštita je blokirana u slučaju fluktuacija u elektroenergetskom sistemu. Oscilacije nastaju kada je poremećen sinhroni rad generatora u jednom ili drugom dijelu elektroenergetskog sistema. Ovaj fenomen je praćen povećanjem struje i smanjenjem napona u električnoj mreži. Za uređaje za relejnu zaštitu, uključujući daljinsku zaštitu, fluktuacije u elektroenergetskom sistemu se percipiraju kao kratki spoj. Ove se pojave razlikuju po brzini promjene električnih veličina.
Prilikom kratkog spoja, promjena struje i napona se događa trenutno, a kada dođe do zamaha, s malim zakašnjenjem. Na osnovu ove karakteristike, daljinska zaštita ima funkciju blokiranja, koja blokira zaštitu u slučaju fluktuacija u elektroenergetskom sistemu.
Kada se struja poveća i napon padne na zaštićenoj liniji, blokiranje omogućava rad daljinskog upravljača na vrijeme dovoljno da se aktivira jedan od zaštitnih stupnjeva. Ako električne veličine (struja linije, napon, otpor linije) nisu dosegle granice specificiranih postavki zaštite za to vrijeme, blokirni element blokira zaštitu. Odnosno, blokiranje daljinskog senzora omogućava da zaštita radi u slučaju stvarnog oštećenja, ali blokira zaštitu u slučaju fluktuacija u elektroenergetskom sistemu.
Koji uređaji obavljaju funkciju zaštite na daljinu u električnim mrežama
Otprilike do početka 2000-ih, funkciju svih uređaja relejne zaštite i automatike, uključujući i funkciju daljinske zaštite, obavljali su uređaji izgrađeni na relejima elektromehaničkog principa rada.
Jedna od najčešćih jedinica izgrađenih na elektromehaničkim relejima su uređaji za zaštitu udaljenosti EPZ-1636, EShZ 1636, PZ 4M/1 itd.
Navedeni uređaji zamijenjeni su uređajima koji obavljaju funkciju nekoliko zaštita za 110 kV vod, uključujući i daljinsku zaštitu voda.
Što se tiče zaštite na daljinu, upotreba mikroprocesorskih uređaja za njenu implementaciju značajno povećava tačnost njenog rada. Takođe značajna prednost je prisustvo na terminalima zaštite mikroprocesora funkcije utvrđivanja lokacije kvara (LPD) - prikazivanje na displeju udaljenosti do lokacije kvara na liniji, što se bilježi daljinskom zaštitom. Udaljenost je naznačena s točnošću od desetinki kilometra, što uvelike pojednostavljuje potragu za oštećenjem na liniji od strane timova za popravku.
U slučaju korištenja kompleta za daljinsku zaštitu starog stila, proces traženja kvarova na liniji postaje znatno složeniji, budući da zaštite elektromehaničkog tipa nemaju mogućnost snimanja točne udaljenosti do mjesta kvara.
Alternativno, da bi se mogla odrediti tačna udaljenost do lokacije kvara, postavljaju se trafostanice (PARMA, RECON, Bresler i dr.) koje bilježe događaje na svakoj pojedinoj dionici električne mreže.
Ako dođe do oštećenja na jednom od dalekovoda, registrator procesa u slučaju nužde će dati informacije o prirodi oštećenja i njegovoj udaljenosti od trafostanice, ukazujući na točnu udaljenost.
