Za zaštitu bezizlaznog kabela ili nadzemnih vodova s jednosmjernim napajanjem dovoljna je maksimalna strujna zaštita ili prekid struje. Ali, ako su ti vodovi spojeni u seriju jedan za drugim ili povezuju više izvora napajanja, nemoguće je učiniti takvu zaštitu selektivnom.
Zamislimo da od autobusa trafostanice broj 1 polazi linija koja napaja drugu trafostanicu - broj 2. I još jedna linija napušta autobuse ove sljedeće trafostanice.
Kada koristite MTZ na trafostanici br. 1, on bi trebao raditi kada je na prvoj liniji, ali dopustiti da zaštita trafostanice br. 2 radi kada je na sljedećoj.
No, istovremeno mora rezervirati i drugu zaštitu, za koju također mora raditi na liniji 2. Da bi se to postiglo, trajanje zaštite mora biti postavljeno tako da brzina zatvarača na prvoj podstanici bude dulja. Osim toga, morat ćete podijeliti radnu logiku prekostrujne zaštite u dva ili više stupnjeva, postavljajući za prvi od njih radnu struju jednaku izračunatoj struji na kraju prve linije.
Sada pretpostavimo da se na suprotnoj strani linija br. 2 napaja iz drugog izvora energije, neovisno o prvom. Sada zadatak postaje kompliciraniji: mijenjaju se struje kratkog spoja. Osim toga, linije će morati biti usmjerene.
Postoji još jedna vrsta zaštite koja može pomoći u učinkovitom odspajanju linije s oštećenjem - diferencijalna zaštita. Ali za dalekovode dalekovoda to je vrlo teško implementirati.
Kod korištenja prekostrujne zaštite i strujnih prekida, zaštitni uređaji se pokazuju složenima i, štoviše, nedovoljno učinkovitima. Izlaz iz situacije je korištenje zaštite na daljinu.
Princip zaštite
Distantna zaštita (DP) je naziv koji označava da reagira na udaljenost do točke kratkog spoja. Da budemo precizniji: logika njegovog rada ovisi o mjestu zatvaranja, što je određeno zaštitom.
Ona to radi pomoću uređaja koji se zovu otporni releji.
Njihov zadatak: posredno izmjeriti otpor od mjesta zaštite do točke kratkog spoja. A za to, prema Ohmovom zakonu, potrebna je ne samo struja, već i napon primljen iz naponskog transformatora instaliranog na sabirnicama trafostanice.
Otporni relej se aktivira pod sljedećim uvjetima:
Ovdje Zust– podešavanje otpora odziva releja. Izmjerena veličina je fiktivna, budući da se u nekim načinima rada (na primjer, tijekom njihanja) gubi njeno fizičko značenje kao otpor.
Radne postavke, a time i otporni releji DZ-a, u pravilu su najmanje tri.
Zaštićeno područje podijeljeno je na dijelove koji se nazivaju zonama. Vrijeme odgovora za svaku zonu je različito. A postavka releja otpora jednaka je otporu do točke na kraju odgovarajuće zone. Radi pojašnjenja, prisjetimo se primjera trafostanica i vodova.
Postavljanje prve DZ zone
Izračunat je tako da štiti samo svoju odlaznu liniju. Ali ne do samog kraja, već uzimajući u obzir pogrešku u mjerenju otpora - 0,7-0,85 njegove duljine. Kada se aktivira prva zona daljinske detekcije, linija se isključuje s minimalnom mogućom vremenskom odgodom, jer je zajamčeno da se tamo nalazi.
Daljinsko očitavanje druge zone
Kvar zaštite rezerve sljedeće trafostanice. Zašto ona reagira na kraj retka br. 2. I prva zona kvara za drugu linijsku sklopku iz trafostanice br. 2 postavljena je na otpor prema istoj točki kratkog spoja, ali od sabirnica ove trafostanice. Ali vremensko kašnjenje 2 zone daljinskog upravljanja trafostanice br. 1 je duže od 1 zone daljinskog očitavanja trafostanice br. 2.
Ovo osigurava potrebnu selektivnost: drugi linijski prekidač iz trafostanice br. 2 će se isključiti prije nego što proradi zaštitni vremenski relej na trafostanici br. 1.
Daljinsko očitavanje treće zone
Potrebno je rezervirati zaštitu za sljedeći redak, ako je dostupna. Nema dodatnog broja zona.
U nastavku pogledajte zanimljiv video o postavljanju daljinske zaštite:
Dizajn i rad opreme za zaštitu na udaljenosti.
Međutim, takva se zaštita ne može postići samo s otpornim relejima i vremenskim relejima. U praksi uključuje nekoliko funkcionalnih blokova.
Polazni elementi daljinske detekcije
To su strujni releji ili impedancijski releji. Njihov zadatak je utvrditi prisutnost u štićenom krugu i pokrenuti rad drugih zaštitnih uređaja.
Udaljeni autoriteti.
Skup otpornih releja za određivanje radne zone i udaljenosti do kratkog spoja. Uređaj koji generira vremenske odgode za zaštitne zone. Ovo su obični.
Relej smjera snage
Zapravo, rijetko se koristi, budući da su otporni releji strukturno dizajnirani da imaju vlastiti uzorak zračenja, što ne dopušta da se zaštita aktivira kada je "iza vaših leđa". Kao rezultat toga, sprječava se aktiviranje zaštite tijekom kratkih spojeva u smjeru suprotnom od štićenog voda.
Vlasti za blokiranje
Jedna od njih je zaštita od nestanka napona. U slučaju kvarova u krugovima VT, DZ se isključuje. Sljedeće blokiranje radi kada postoje oscilacije u sustavu. Kada se pojave, obično dolazi do pada napona na sabirnicama i povećanja struje u zaštićenim vodovima. Ove promjene elementi daljinske zaštite percipiraju kao smanjenje, zbog čega je moguće lažno djelovanje zaštite.
Primjena daljinske zaštite
Zaštita na daljinu koristi se u mrežama s napajanjem iz dva ili više izvora.
To su komunikacijski vodovi napona 35, 110 kV i više, kojima se prenosi električna energija.
Daljinska detekcija je posebno učinkovita i nezamjenjiva u prstenastim shemama napajanja, čija je upotreba vrlo uobičajena za jedinstveni energetski sustav zemlje.
Za sve mreže u kojima je instalirano daljinsko očitavanje jest glavna obrana.
Dizajn daljinskog upravljača na elektromehaničkoj osnovi pretpostavlja prisutnost velikog broja elemenata: transformatora. Cijeli panel je dodijeljen za njegov smještaj. Suvremene verzije mikroprocesorskih zaštita staju u jedan terminal, uz ostale njihove tipove, kao i mogućnost snimanja aktiviranja zaštite, blokade i snimanja oscilograma hitnih procesa. Kombinacija nekoliko uređaja u jednom terminalu osigurava ne samo kompaktnost, već i jednostavnost korištenja zaštitnih releja vodova.
Još jedan zanimljiv kratki video o analizi rada daljinske zaštite:
anotacija
Relejna zaštita je najvažniji i najkritičniji dio automatizacije koja se koristi u modernim elektroenergetskim sustavima. Relejna zaštita proučava pitanja automatskog otklanjanja oštećenja i nenormalnih stanja.
Zadaće relejne zaštite, njezina uloga i značaj u osiguranju pouzdanog rada elektroenergetskih sustava i nesmetane opskrbe potrošača električnom energijom. To je zbog sve veće složenosti strujnih krugova i rasta električnih mreža. S tim u vezi rastu zahtjevi za brzinom djelovanja, selektivnošću, osjetljivošću i pouzdanošću relejne zaštite. Uređaji relejne zaštite koji koriste poluvodičke elemente sve su rašireniji. Njihova uporaba otvara više mogućnosti za stvaranje zaštite velike brzine.
Trenutno se razvijaju mikroprocesorski relejni zaštitni uređaji koji će dodatno povećati brzinu zaštite.
Parametri štićene opreme
Parametri zaštićenog generatora.
Primjenjuju se sljedeće oznake:
T - turbogenerator;
VF - prisilno hlađenje vodikom;
63 - aktivna snaga, MW;
2 - broj polova rotora;
E - jedna objedinjena serija;
U - klimatska verzija - umjerena klima;
Parametri zaštićenog nadzemnog voda.
Izbor zaštite vodova 110 kV
2.1 Zaštita 110 kV voda W 5.
Na pojedinačnim vodovima s jednosmjernim napajanjem, prema PUE (klauzula 3.2.110), osigurana je strujna zaštita:
1. Od međufaznih kratkih spojeva set koji se sastoji od:
a) od strujnog prekida i maksimalne strujne zaštite s vremenskom odgodom (za mrtve vodove)
2. Komplet za zaštitu od zemljospoja koji se sastoji od:
a) od isključenja struje nulte sekvence i maksimalne strujne zaštite s vremenskom odgodom nulte sekvence (za slijepe vodove)
Proračun zaštite vodova 110 kV.
3.1 Ekvivalentni krug pozitivnog niza
Proračun se izvodi u imenovanim jedinicama na U base = 115 kV
Prilog 1
Otpor sustava:
Otpor generatora:
Otpor linije:
Otpor transformatora bez regulacije napona
Otpor transformatora T1, T2 uzimajući u obzir prekidač pod opterećenjem
TDTN–40000/110/10
U nazivni NN =11 kV
U c. in =9,52%= U c(–PO)
U k.nom =10,5%
U k. m ax =11,56%= U k (+PO)
Otpor transformatora T1, T2 na krajnjem stupnju "negativne" regulacije
gdje je =1-0,12=0,88
Otpor transformatora T1, T2 na 10. stupnju "pozitivne" regulacije
gdje je =1+0,1=1,1
Otpor transformatora T5
TDTN–25000/110/10
U nazivni unutarnji =115 kV ±12% (±12 koraka)
U nazivni 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 na krajnjem stupnju "negativne" regulacije
gdje je =1-0,12=0,88
Otpor transformatora T5 na 10. stupnju "pozitivne" regulacije
gdje je =1+0,1=1,1
3.2 Ekvivalentni krug nulte sekvence.
Izbor načina rada neutralnih transformatora 110 kV:
1. Termoelektrana je usvojila režim čvrsto uzemljenih neutralnih vodova T1 i T2.
2. Na tranzitnoj trafostanici prihvaćamo sljedeći način rada: jedan transformator 25 MVA sa čvrsto uzemljenom nultom, drugi transformator - nulta je uzemljena kroz iskrište (T3 i T4)
3. Na mrtvoj trafostanici, transformator T5 radi s nulom uzemljenom kroz iskrište.
Pri izradi 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 sustava:
Otpor linije nulte sekvence:
K strujni vod =3,0 za 2 strujna voda s gromobranskim kabelom
K strujni vod =2,0 za jednokružne vodove s gromobranskim kabelom
Otpor transformatora
3.3 Izračun struja kratkog spoja u točkama K 1, K 2, K 3 za odabir postavke prekostrujne zaštite za vod W 5.
Sažimamo ekvivalentni krug izravnog niza sveden na točke K3
Točka K1
Točka K2
X 21 =X rez =X 20 +X 11 =12,5+15=22,5 Ohm
Točka K3
Normalni mod:
X 22 =X res =X 21 +X 12 srednje =22,5+55,5=78 Ohm
Maksimalni način rada:
X 22 =X rez =X 21 +X 12 min =22,5+74,4=96,9 Ohma
Odabiremo set KZ-9 za 1. stupanj (TO) i odabiremo dva kompleta KZ-14 za 2. i 3. stupanj MTZ s vremenskim odgodama.
1. faza
Radna struja I cf odabire se iz uvjeta odstupanja od struje 3-faznog kratkog spoja u točki K 3 u maksimalnom načinu rada.
Prihvacamo:
Odabiremo relej RT 140/50 sa serijskim spajanjem namota.
Osjetljivost prvog stupnja s 2-faznim kratkim spojem na kraju linije
t av =0,1 sec – za odgađanje odvodnika instaliranih na liniji od t ap.
2. faza
Radna struja I cf odabire se iz uvjeta odstupanja od maksimalne radne struje štićenog voda
Na odgađanje =1,2÷1,3 – koeficijent odgađanja
K sz =2÷3 – koeficijent samopokretanja elektromotora
K voz =0,8 – povratni koeficijent releja RT-40 (RT-140)
Osjetljivost stupnja II na dvofazni kratki spoj u točki K 3 u minimalnom načinu rada:
Isto kao u normalnom načinu rada
Vrijeme odziva odabire se iz uvjeta usklađenosti s prekostrujnom zaštitom transformatora na strani 110 kV
Prihvacamo:
3. faza
Radna struja I cf odabire se iz uvjeta osiguranja K h ≥ 1,2 tijekom kratkog spoja u točki K 3 u maksimalnom načinu rada.
Odaberite relej RT-140/10 s paralelnim spojem namota
Odabir vremenskog releja RV-132
3.4 Proračun zemljospojne zaštite
Sažimamo ekvivalentni krug nulte sekvence i određujemo jednofazne struje kratkog spoja u točkama K 1 i K 2 u različitim načinima
| Maksimalni način rada | Minimalni način rada |
 |
|
Ekvivalentni krug ima oblik
| Maksimalni način rada | Minimalni način rada |
 |  |
| Za točku kratkog spoja K 1 | |
 |  |
| Za točku kratkog spoja K 2 | |
| Točka kratkog spoja K 1 | |
  |  |
| Točka kratkog spoja K 2 | |
 |  |
Odabrali smo set KZ-115 koji sadrži 3 strujna releja i dva vremenska releja. Ne koristimo relej smjera snage nulte sekvence.
3.5 Odabir postavke zaštite od struje zemljospoja
I faza
Radna struja odabire se prema uvjetu osiguranja potrebne osjetljivosti tijekom kratkog spoja na uzemljenje na kraju voda u minimalnom načinu rada (točka K 2)
K 4 =1,5 – potrebni koeficijent osjetljivosti.
Prihvacamo
Odabiremo relej RT-140/50 s paralelnim spajanjem namota.
II faza
Postavku 2. stupnja odabiremo iz uvjeta usklađivanja s našim 1. stupnjem (rezervacija zaštite)
Prihvacamo
Odabiremo relej RT-140/20 s paralelnim spajanjem namota.
III faza
Postavku trećeg stupnja odabiremo prema uvjetu odstupanja od maksimalne struje debalansa koja teče kroz zaštitu tijekom 3-faznog kratkog spoja iza transformatora (točka K 3).
Na odgađanje =1,25 – koeficijent odgađanja
K per =1,0 – koeficijent koji uzima u obzir povećanje struje neuravnoteženosti u prijelaznom načinu rada
K nb =0,05÷1 – koeficijent neravnoteže
I (3) =852 (A) – proračunska struja kratkog spoja
I nom.tr-ra =125 (A)
Prihvacamo
Odabiremo relej RT-140/10 s paralelnim spajanjem namota.
Trenutno su razvijeni i počinju se aktivno koristiti mikroprocesorski relejni zaštitni uređaji, što omogućuje daljnje povećanje brzine i pouzdanosti zaštite i smanjenje troškova njihovog popravka i održavanja.
1.2.2 Parametri transformatora su sažeti u tablici 2.
TABLICA 1.2
IZBOR TIPOVA UREĐAJA RELEJNE ZAŠTITE
Relejna zaštita nadzemnog voda 110 kV.
| Promijeniti |
| List |
| Dokument br. |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
| Promijeniti |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
3.1 Proračun otpora izravnog niza elemenata kruga.
Proračuni otpora provode se u imenovanim jedinicama (Ohm), na baznom naponu Ub=115 kV.
Ekvivalentni krug je prikazan na sl.
C1: X 1 = X *s * = 1,3* = 9,55 Ohma
X 2 =X otkucaja *l* =0,4*70* =28 Ohma
X 3 = X otkucaja. *l* =0,4*45* = 18 Ohma
X 4 = X otkucaja *l* =0,4*30* = 12 Ohma
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 Ohma
| Promijeniti |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2,4 = = 14,48 Ohma
X 1-4 =9,55+14,48=24,03 Ohma
X 1-5 =24,03+6,4=30,34
| Promijeniti |
| 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 uzemljenje u točki K-2.
C1: X 1 = X *s * = 1,6* = 11,76 Ohma
X 2 =X otkucaja *l* =0,8*70* =56 Ohma
X 3 = X otkucaja. *l* =0,8*45* = 36 Ohma
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 Ohma
| Promijeniti |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2,3,4 =(60*56)/(60+56)= 28,97 Ohma
X 1-4 =11,76+28,97 Ohma
| Promijeniti |
| List |
| Dokument br. |
| Potpis |
| datum |
| List |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 1-6 =18,74+12,8=31,54 Ohma
X rez.0 (k2) = 31,54 Ohma
3I 0(k2) = = = 2,16 kA
3.6 Proračun struja kratkog spoja u točkama K-4 i K-5.
| Ub=Umin=96,6 kV | Ub=Umax=126 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X 10 = X s1,2 = X s1,2 prosj. * = 24,03* = 16,96 Ohma | X 10 = X s1,2 = X s1,2 prosj. * = 24,03* = 28,85 Ohma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Xc = Xc av* = = 16,96 Ohma | Xc = Xc av* = = 28,85 Ohma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 Ohma | Z nw =0,3*1,5* = 64,8 Ohma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Točka 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) pri max = =0,95kA | I (3) pri max = =0,73 kA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stvarna vrijednost struje kratkog spoja u točki K-4, odnosi se na napon 37 kV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) pri max = 0,95* =8,74 kA | I (3) pri max =0,73* =8,76 kA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Točka K-5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 Zaštita voda s jednosmjernim napajanjem. 4.1.1 Proračun dvostupanjske strujne zaštite od međufaznih kratkih spojeva voda W. Proračun isključenja struje bez vremenskog kašnjenja od međufaznih kratkih spojeva (I stupanj). 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 prekida struje 0,1 s Proračun maksimalne strujne zaštite s kašnjenjem od međufaznih kratkih spojeva (II stupanj). 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 odabire se prema uvjetu dogovora s MTZ tr-ra. t II sz=tsz(mtz t-raT)+ t=2+0,4=2,4s 4.1.2. Proračun dvostupanjske strujne zaštite od kratkog spoja na masu voda W. Proračun struja isključenja nulte sekvence bez vremenskog kašnjenja (1 stupanj). 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 prekida struje 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 Prihvaćam I 11 0sz=60A 4.2 Proračun zaštite transformatora.
Postavka se mora odabrati između dva uvjeta: - odgađanje od udarne struje struje magnetiziranja energetskog transformatora. - odstupanje od maksimalne primarne struje debalansa tijekom prijelaznog načina izračunatog vanjskog kratkog spoja. Odgađanje od udarne struje magnetiziranja. Kad je energetski transformator uključen sa strane višeg napona, omjer udarne struje magnetiziranja i amplitude nazivne struje štićenog transformatora ne prelazi 5. To odgovara omjeru amplitude udarne struje magnetiziranja prema efektivna vrijednost nazivne struje prvog harmonika jednaka je 5 = 7. Granična vrijednost reagira na trenutnu vrijednost i jednaka je 2,5*Idif./Inom. Minimalna moguća postavka za prvi harmonik je Idiff/Inom = 4, što doprinosi 2,5 * 4 = 10 u smislu omjera amplitude. Usporedba dobivenih vrijednosti pokazuje da je granična vrijednost za trenutne vrijednosti prilagođena mogućim udarima struje magnetiziranja. Proračuni pokazuju da efektivna vrijednost prvog harmonika udarne struje magnetiziranja ne prelazi 0,35 amplitude udarnog udara. Ako je amplituda jednaka 7 efektivnih vrijednosti nazivne struje, tada je efektivna vrijednost prvog harmonika 7*0,35=2,46. Stoga, čak i uz minimalnu postavku od 4 In. Isključivanje je podešeno na udare struje magnetiziranja i kada je regulirano na prvi harmonik diferencijalne struje. Odgađanje od struje neuravnoteženosti tijekom vanjskog kratkog spoja.
Idiff/Inom Kots*Knb(1)*Ikz.in.max gdje je Knb(1) omjer amplitude prvog harmonika struje neuravnoteženosti prema smanjenoj amplitudi periodičke komponente struje vanjskog kvara. Ako se CT sa sekundarnom nazivnom strujom od 5 A koristi i na VN i na NN strani, može se uzeti Knb(1)=0,7. Ako se na visokonaponskoj strani koristi CT sa sekundarnom nazivnom strujom od 1 A, tada treba uzeti Knb(1)=1,0. Pretpostavlja se da je koeficijent ugađanja (Cots) 1,2. Is.in.max je omjer vanjske izračunate struje kratkog spoja i nazivne struje transformatora. Ako prolazna struja Irms prolazi kroz zaštićeni transformator, može nositi 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 točno, a drugi ima pogrešku jednaku Idiff. Uvedimo pojam koeficijenta smanjenja 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 prekidna točka karakteristike kočenja: To 2 /Inom određuje veličinu drugog dijela karakteristike kočenja. U opterećenju i sličnim režimima struja kočenja jednaka je prolaznoj struji. Pojavom kvarova zavoja tek se neznatno mijenjaju primarne struje, pa struja kočenja ostaje gotovo nepromijenjena. Za visoku osjetljivost na kvarove, drugi odjeljak treba sadržavati nazivni način opterećenja (Im/Inom=1), način dopuštenih dugotrajnih preopterećenja (Im/Inom=1,3). Poželjno je da drugi dio uključuje i načine mogućih kratkotrajnih preopterećenja (samopokretanje motora nakon automatskog prijenosa, struje pokretanja snažnih motora, ako postoje).
Uzimam I g2/I g1=0,15 Izračunavamo koeficijent osjetljivosti za razmatranu mrežu. Struja primarne zaštite u odsutnosti kočenja: Is.z=Inom*(I 1/Inom)=208*0,3=62,4 A. Kod provjere osjetljivosti zaštite vodimo računa da zbog smjera kočenja kod unutarnjih kvarova nema struje kočenja. Osjetljivost za dvofazni kratki spoj na NN strani 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 ugađanja Kots=1,05; koeficijent povrata u ovom uređaju je Kv=0,95. Preporuča se odrediti nazivnu struju Inom uzimajući u obzir mogućnost povećanja za 5% pri regulaciji 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 razdvojeni NN namot, tada bi se kontrola preopterećenja trebala provoditi pomoću ulaznih zaštitnih uređaja instaliranih na bočnim sklopkama NN. Zaštita radi na gumama s tsz=6s.
Proračun radnih parametara (postavki) prekostrujne zaštite sastoji se od odabira radne struje zaštite (primar); radna struja releja. Dodatno se vrši proračunska provjera strujnog transformatora. Odabir radne struje. Trenutne postavke maksimalne strujne zaštite moraju osigurati da zaštita od isključivanja ne djeluje tijekom uzastopnih preopterećenja i potrebnu osjetljivost za sve vrste kratkih spojeva u glavnoj zoni i rezervnoj zoni. Isz=Ksz*Ksh/Ktt=265*1/(300/5)=4,42 A Provjera osjetljivosti prekostrujne 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 Početak napona. Proračun nadstrujne zaštite s kombiniranim naponskim pokretanjem instaliranim na strani 10,5 kV. Napon odziva primarne zaštite za relej minimalnog napona pod uvjetom odstupanja od napona samopokretanja pri uključivanju zakočenih motora opterećenja iz AR ili AR i pod uvjetom osiguranja povratka releja nakon odspajanja vanjskog kratkog spoja prihvaća se: 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 prihvaća se za ugradnju Za naponski filtar-relej uzima se obrnuti slijed napona zaštitnog odgovora prema uvjetu odstupanja od napona neuravnoteženosti u režimu opterećenja. U2sz 0,06*Unom=0,06*10500=630V Napon odziva filtra-releja negativnog slijeda. U2sr=U2sz/K U =630/(10500/100)=6V Filtarski relej RSN-13 prihvaća se kao postavka. Provjera osjetljivosti napona tijekom kratkog spoja u točki 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 kabelske linije u maksimalnom režimu rada (režim 9) - za filter releja napona 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 negativnog slijeda na mjestu gdje je ugrađena zaštita tijekom kratkog spoja između dvije faze na kraju kabelske linije u maksimalnom režimu rada. Može se prihvatiti: I 2 max=I (3) k-4.max/2=I (2) k-4.max/2 Odabir vremenske odgode zaštite vrši se po stupnjevitom 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 sekcijskom prekidaču 10 kV Razina selektivnosti t usvojena je za vremenski relej RV-0,1 t=0,3s, za vremenski relej RV-128 t=0,5s.
6. Proračun 10 postotne pogreške strujnih transformatora TFND-110. Omjer transformacije =100/5 Procijenjeni faktor pogreške od 10 posto: K (10) izr.=1,1*Is/I1nom.=1,1*1440/100=15,84 Dopušteno sekundarno opterećenje Z2add određuje se pomoću krivulje pogreške od 10 posto. Z2add.=2 Ohma Z2dod.=Zp+Rpr+R 0,05 trans. Zp=0,25 Ohma Z2add.=Zp+Rpr+Rtrans. Rpr=2-0,25-0,05=1,7 Ohma q= *l/ Rpr=0,0285*70/1,7=1,17 |
Mreže s naponom od 110 -220 kV rade u načinu rada s učinkovito ili čvrsto uzemljenom neutralnom nulom. Stoga je zemljospoj u ovakvim mrežama kratki spoj sa strujom koja ponekad premašuje struju trofaznog kratkog spoja, te se mora odvojiti uz minimalnu moguću odgodu.
Nadzemni i mješoviti (kabelsko-nadzemni) vodovi opremljeni su uređajima za automatsko ponovno uključivanje. U nekim slučajevima, ako je korišteni prekidač napravljen s faznim upravljanjem, koriste se fazno isključivanje i automatsko ponovno uključivanje. To vam omogućuje da isključite i uključite oštećenu fazu bez odspajanja opterećenja. Budući da je u takvim mrežama nulti transformator napajanja uzemljen, opterećenje praktički ne osjeća kratkotrajni rad u otvorenoj fazi.
Autorecloser se u pravilu ne koristi na čisto kabelskim vodovima.
Visokonaponski vodovi rade s velikim strujama opterećenja, što zahtijeva upotrebu zaštite s posebnim karakteristikama. Na tranzitnim vodovima koji mogu biti preopterećeni, u pravilu se koristi distantna zaštita za učinkovitu izolaciju od struja opterećenja. Na mrtvim vodovima, u mnogim slučajevima, može se koristiti strujna zaštita. Zaštite se u pravilu ne smiju aktivirati tijekom preopterećenja. Zaštita od preopterećenja, ako je potrebno, provodi se na posebnim uređajima.
Prema PUE, uređaji za sprječavanje preopterećenja moraju se koristiti u slučajevima kada je dopušteno trajanje protoka struje za opremu manje od 1020 minuta. Zaštita od preopterećenja treba djelovati na rasterećenje opreme, prekid tranzita, isključivanje opterećenja i tek na kraju, ali ne manje važno, na isključivanje preopterećene opreme.
Visokonaponski vodovi obično imaju znatnu duljinu, što komplicira potragu za mjestom kvara. Zbog toga vodovi moraju biti opremljeni uređajima koji određuju udaljenost do mjesta oštećenja. Prema materijalima direktiva CIS-a, linije duljine 20 km ili više trebaju biti opremljene oružjem za masovno uništenje.
Kašnjenje u odspajanju kratkog spoja može dovesti do poremećaja stabilnosti paralelnog rada elektrana; zbog dugotrajnog pada napona oprema se može zaustaviti i proizvodni proces može biti poremećen; može doći do kratkog spoja. Stoga se na takvim vodovima vrlo često koriste zaštite koje isključuju kratke spojeve u bilo kojem trenutku bez vremenskog kašnjenja. To mogu biti diferencijalne zaštite postavljene na krajevima voda i spojene visokofrekventnim, provodničkim ili optičkim kanalom. To mogu biti obične zaštite, ubrzane po primitku signala za omogućavanje ili uklanjanje signala za blokiranje sa suprotne strane.
Strujna i daljinska zaštita obično se izvode u fazama. Broj koraka je najmanje 3, u nekim slučajevima potrebno je 4 ili čak 5 koraka.
U mnogim slučajevima sva potrebna zaštita može se implementirati na temelju jednog uređaja. Međutim, kvar ovog jednog uređaja ostavlja opremu nezaštićenom, što je nedopustivo. Stoga je preporučljivo provesti zaštitu visokonaponskih vodova iz 2 seta. Drugi set je rezervni i može se pojednostaviti u usporedbi s glavnim: nemaju automatsko ponovno uključivanje, oružje za masovno uništenje, imaju manji broj stupnjeva itd. Drugi set mora se napajati iz drugog pomoćnog strujnog prekidača i seta strujnih transformatora. Ako je moguće, napaja se drugom baterijom i naponskim transformatorom, djelovajte na zasebni okidački solenoid prekidača.
Uređaji za zaštitu vodova visokog napona moraju voditi računa o mogućnosti kvara prekidača i imati uređaj za zaštitu od kvara, bilo ugrađen u sam uređaj ili organiziran zasebno.
Za analizu nesreće i rada relejne zaštite i automatizacije potrebna je registracija analognih vrijednosti i diskretnih signala tijekom hitnih događaja.
Stoga, za vodove visokog napona, kompleti za zaštitu i automatizaciju moraju obavljati sljedeće funkcije:
Zaštita od međufaznog kratkog spoja i kratkog spoja na masu.
Jednofazno ili trofazno automatsko ponovno uključivanje.
Zaštita od preopterećenja.
RAZINA
Određivanje mjesta oštećenja.
Oscilografija struja i napona, te snimanje diskretnih signala zaštite i automatizacije.
Zaštitni uređaji moraju biti redundantni ili duplicirani.
Za vodove koji imaju sklopke s faznom regulacijom potrebno je imati zaštitu od otvorenog hoda koja djeluje na isključivanje vlastite i susjednih sklopki, budući da dugotrajni otvoreni rad nije dopušten u CIS mrežama.
7.2. ZNAČAJKE IZRAČUNAVANJA STRUJA I NAPONA TIJEKOM KRATKIH SPOJA
Kao što je navedeno u pogl. 1, u mrežama s uzemljenom neutralnom nulom moraju se uzeti u obzir dvije dodatne vrste kratkog spoja: jednofazni i dvofazni zemljospojevi.
Proračuni struja i napona tijekom kratkih spojeva na zemlju provode se metodom simetričnih komponenti, vidi poglavlje. 1. Ovo je važno, između ostalog, jer zaštite koriste simetrične komponente, kojih nema u simetričnim modovima. Korištenje struja negativnog slijeda i struja nulte sekvence omogućuje ne podešavanje zaštite od struje opterećenja i postavljanje struje manje od struje opterećenja. Na primjer, za zaštitu od zemljospoja, glavna uporaba je strujna zaštita nulte sekvence, koja je uključena u neutralnu žicu tri strujna transformatora spojena u zvijezdu.
Kada se koristi metoda simetričnih komponenti, nadomjesna shema za svaku od njih se izrađuje zasebno, zatim se spajaju zajedno na mjestu kratkog spoja. Na primjer, kreirajmo ekvivalentni krug za krug na slici 7.1.
X1 sustav = 15 Ohma |
||
X0 sist. = 25 Ohma |
L1 25 km AS-120 |
L2 35 km AS-95 |
T1 – 10000/110
UK = 10,5 T2 – 16000/110 UK = 10,5
Riža. 7.1 Primjer mreže za konstruiranje nadomjesnog sklopa u simetričnim komponentama
Pri proračunu parametara voda od 110 kV i više za ekvivalentni krug, aktivni otpor voda obično se zanemaruje. Induktivna reaktancija pozitivnog slijeda (X 1 ) voda prema referentnim podacima jednaka je: AC-95 - 0,429 Ohma po km, AC-120 - 0,423 Ohma po km. Otpor nulte sekvence za konop s torzom od čelične užadi
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 Ohma; |
L 1 = 25 1,269 = 31,7 ohma |
||
L 2 = 35 0,423 = 15,02 Ohma; |
L 2 = 35 1,269 = 45,05 ohma |
Odredimo parametre transformatora:
T1 10000kVA.
X 1 T 1 = 0,105 1152 10 = 138 Ohma;
X 1 T 2 = 0,105 1152 16 = 86,8 Ohma; X 0 T 2 = 86,8 Ohma
Otpor negativnog slijeda u ekvivalentnom krugu jednak je otporu pozitivnog slijeda.
Obično se pretpostavlja da je otpor nulte sekvence transformatora jednak otporu pozitivne sekvence. X 1 T = X 0 T. Transformator T1 nije uključen u ekvivalentni krug nulte sekvence, budući da je njegova neutralna strana neuzemljena.
Izrađujemo shemu zamjene. |
||||||||||||||||
X1C =X2C =15 Ohma |
X1L1 =X2L1 =10,6 Ohma |
X1L2 =X2L1 =15,1 Ohm |
||||||||||||||
X0C = 25 Ohma |
X0L1 =31,7 Ohma |
X0L2 =45,05 Ohma |
||||||||||||||
X1T1 = 138 Ohma |
X1T2 = 86,8 Ohma |
|||||||||||||||
X0T2 = 86,8 Ohma |
||||||||||||||||
Proračun trofaznih i dvofaznih kratkih spojeva provodi se na uobičajeni način, vidi tablicu 7.1. Tablica 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 Ohma |
||||||||
25,6+15,1 =40,7 Ohma |
||||||||
25,6+ 138=163,6 Ohma |
||||||||
40,7+86,8 =127,5 Ohma |
||||||||
Za izračunavanje struja zemljospoja potrebno je koristiti metodu simetričnih komponenti. Prema ovoj metodi ekvivalentni otpori direktnog, negativnog i nultog slijeda izračunavaju se u odnosu na točku kvara i spajaju se serijski u nadomjesni krug za jednostruku. -fazni zemljospojevi, sl. 7.2, i serijski/paralelno za dvofazne spojeve sa zemljom sl. 7.2, b.
X 1E |
X 2E |
X 0E |
|||||||||||||||||||||
X 1E |
X 2E |
||||||||||||||||||||||
X 0E I 0 |
|||||||||||||||||||||||
ja 0b |
|||||||||||||||||||||||
Riža. 7.2. Dijagram strujnog kruga za spajanje ekvivalentnih otpora pozitivnog, negativnog i nultog niza za proračun struje kratkog spoja uzemljenja:
a) – jednofazni; b) – dvofazni; c) – raspodjela struja nulte sekvence između dvije neutralne točke uzemljenja.
Izračunajmo zemljospoj, vidi tablice 7.2, 7.3.
Krug pozitivnog i negativnog slijeda sastoji se od jedne grane: od izvora struje do kratkog spoja. U krugu nulte sekvence postoje 2 grane od uzemljenih neutralnih vodova, koji su izvori struje kratkog spoja i moraju biti spojeni paralelno u ekvivalentnom krugu. Otpor paralelno spojenih 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 |
||||||||||||
Tablica 7.2 Jednofazne struje kratkog spoja |
||||||||||||
X1 E |
X2 E |
X0 E = X0 a //X0 b * |
ON |
Ikz1 |
Ikz2 |
Ikz0 |
Ikz0 a * |
Ikz0 b |
I kratki 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 dijela nulte sekvence prema formuli 7.2.
Tablica 7.3 Dvofazne struje kratkog spoja na masu
X1 E |
X2 E |
X0 E * |
X0-2 E** = |
ON |
I KZ1 |
I kratki spoj 2 *** |
I KZ0 |
I kratki spoj 0 a **** |
I KZ0 b |
IKZ *****≈ |
|
X0 E //X2 |
I1 +½ (I2 +I0) |
||||||||||
*Bilješka. Otpor dva paralelno spojena dijela nulte sekvence određuje se pomoću formule 7.1; izračun se izvodi u tablici 7.2.
**Bilješka. Otpor dvaju paralelno spojenih otpora negativnog i nultog slijeda određuje se pomoću formule 7.1.
***Bilješka. Struja se raspoređuje između dva otpora negativnog i nultog slijeda prema formuli 7.2.
****Bilješka. Struja se raspoređuje između dva dijela nulte sekvence prema formuli 7.2.
*****Bilješka. Struja dvofaznog kratkog spoja s uzemljenjem označena je približnom formulom, točna vrijednost određena je geometrijski, vidi dolje.
Određivanje faznih struja nakon proračuna simetričnih komponenti
Kod jednofaznog kratkog spoja cjelokupna struja kratkog spoja teče u oštećenoj fazi; u preostalim fazama ne teče struja. Struje svih sekvenci su međusobno jednake.
Kako bi se ispunili takvi uvjeti, simetrične komponente su raspoređene na sljedeći način (Sl. 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 |
||||||||||||
Istosmjerne struje |
Obratne struje |
Struje su nula |
Ic 1 |
Ib 1 |
|||||||||
Ic 0 |
Ib 0 |
||||||||||||
sekvencijalno |
sekvencijalno |
sekvencijalno |
Ic 2 |
||||||||||
Ib 2 |
|||||||||||||
sl.7.3. Vektorski dijagrami za simetrične komponente s jednofaznim kratkim spojem
Za jednofazni kratki spoj struje su I1 = I2 = I0. U oštećenoj fazi oni su jednaki po veličini i podudaraju se u fazi. U neoštećenim fazama jednake struje svih sekvenci tvore jednakostranični trokut i rezultirajući zbroj svih struja je 0.
S dvofaznim kratkim spojem na masu, struja u jednoj neoštećenoj fazi je nula. Struja pozitivnog slijeda jednaka je zbroju struja nulte i negativne sekvence suprotnog predznaka. Na temelju ovih odredbi konstruiramo struje simetričnih komponenti (sl. 7.4):
Ia 1 |
Ia 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
je 2 |
Ib 2 |
|||||||||||||
Ia 0 |
||||||||||||||
I a 0 I b 0 I c 0 |
je 2 |
Ib 2 |
||||||||||||
je 1 |
Ib 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
Ic 0 |
je 1 |
Ib 1 |
Ib 0 |
|||||||||||
Riža. 7.4 Vektorski dijagrami simetričnih komponenti dvofaznih struja kvara na zemlju
Iz konstruiranog dijagrama vidljivo je da je fazne struje tijekom zemljospoja prilično teško konstruirati, budući da se kut fazne struje razlikuje od kuta simetričnih komponenti. Treba ga konstruirati grafički ili koristiti ortogonalne projekcije. Međutim, s dovoljnom točnošću za praksu, trenutna vrijednost može se odrediti pomoću pojednostavljene formule:
I f = I 1 + 1 2 (I 2 + I 0 ) = 1,5 I 1 |
Struje u tablici 7.3 izračunate su pomoću ove formule.
Usporedimo li struje dvofaznog kratkog spoja na masu prema tablici 7.3 sa strujom dvofaznog i trofaznog kratkog spoja prema tablici 7.1, možemo zaključiti da su struje dvofaznog kratkog spoja -kruga na masu su nešto niže od struje dvofaznog kratkog spoja na masu, stoga se osjetljivost zaštite treba odrediti prema struji dvofaznog kratkog spoja. Trofazne struje kratkog spoja su odgovarajuće veće od dvofaznih struja kratkog spoja za
uzemljenje, stoga se određivanje maksimalne struje kratkog spoja za postavljanje zaštite provodi pomoću trofaznog kratkog spoja. To znači da za proračun zaštite dvofazna struja kratkog spoja na masu nije potrebna, niti ju je potrebno brojati. Situacija se donekle mijenja pri proračunu struja kratkog spoja na sabirnicama snažnih elektrana, gdje je otpor negativnog i nultog slijeda manji od otpora izravnog slijeda. Ali to nema nikakve veze s distribucijskim mrežama, a za elektrane se struje izračunavaju na računalu pomoću posebnog programa.
7.3 PRIMJERI IZBORA OPREME ZA SLJEPE KRETANJE 110-220 kV
Shema 7.1. Zračna linija bez izlaza 110–220 kV. Nema struje sa PS1 i PS2. T1 PS1 je spojen preko separatora i kratkog spoja. T1 PS2 se uključuje preko prekidača. Neutrala na HV strani T1 PS2 je uzemljena, na PS1 je izolirana. Minimalni zahtjevi za zaštitu:
Opcija 1 . Mora se koristiti trostupanjska zaštita od međufaznog kratkog spoja (prvi stupanj, bez vremenske odgode, postavljen je od kratkog spoja na PS2 HV sabirnicama, drugi, s kratkom vremenskom odgodom, od kratkog spoja na PS1 i PS2 LV sabirnice, treći stupanj je maksimalna zaštita). Zaštita od zemljospoja - 2 stupnja (prvi stupanj, bez vremenskog kašnjenja, odvaja se od struje koju sabirnice šalje uzemljenim transformatorom PS2, drugi stupanj s vremenskim kašnjenjem, osiguravajući njegovu koordinaciju s vanjskim mrežnim zaštitama, ali ne otklonjen od struje kratkog spoja koju šalje transformator PS2 ). Mora se primijeniti dvosmjerni ili jednokratni automatski uklopnik. Osjetljivi stupnjevi moraju se ubrzati tijekom ponovnog zatvaranja. Zaštite aktiviraju kvar prekidača napojne podstanice. Dodatni zahtjevi uključuju zaštitu od kvara faze, određivanje mjesta kvara na nadzemnom vodu i praćenje životnog vijeka prekidača.
opcija 2. Za razliku od prve, zaštita od zemljospoja je usmjerena, što omogućuje da se ne podešava iz reverzne struje kratkog spoja i da se na taj način izvede osjetljivija zaštita bez vremenskog kašnjenja. Na ovaj način moguće je zaštititi cijelu liniju bez vremenskog kašnjenja.
Bilješka: Ovaj i sljedeći primjeri ne daju precizne preporuke o izboru postavki zaštite; reference na postavljanje zaštite koriste se za opravdanje izbora vrsta zaštite. U stvarnim uvjetima može se koristiti drugačija postavka zaštite, što je potrebno odrediti tijekom specifičnog projektiranja. Zaštite se mogu zamijeniti drugim vrstama zaštitnih uređaja odgovarajućih karakteristika.
Set zaštite, kao što je već spomenuto, trebao bi se sastojati 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 izmjene,
7SJ 511, 512, 531, 551 SIEMENS – po izboru 2 odgovarajuće izmjene,
dva releja SEL 551 tvrtke SEL.
Shema 7.2. Otvoreni tranzit u trafostanici 3.
Dvostruki nadzemni vod ulazi u trafostanicu 2, čije dionice rade paralelno. Moguće je prenijeti rez na PS2 u modu popravka.
U U tom je slučaju prekidač odjeljka na PS3 uključen. Prolaz je zatvoren samo za uklopno vrijeme i pri izboru zaštite ne uzima se u obzir njegov kratki spoj. Transformator s uzemljenom neutralnom spojnicom spojen je na odjeljak 1 PS3. Na trafostanici 2 i 3 nema izvora struje za jednofazni kratki spoj. Stoga zaštita na strani bez napajanja radi samo u "kaskadi", nakon što je vod na strani napajanja isključen. Unatoč nedostatku snage na suprotnoj strani, zaštita mora biti usmjerena i za zemljospojeve i za međufazne kratke spojeve. To omogućuje prijemnoj strani da ispravno identificira oštećenu liniju.
U Općenito, kako bi se osigurala selektivna zaštita s kratkim vremenskim odgodama, posebno na kratkim vodovima, potrebno je koristiti četverostupanjsku zaštitu, čije su postavke odabrane na sljedeći način: 1 stupanj je podešen od kratkog spoja
V kraj voda, 2. stupanj je usklađen s prvim stupnjem paralelnog voda u kaskadi i prvim stupnjem susjednog voda, 3. stupanj je usklađen s drugim stupnjevima ovih nadzemnih vodova. Pri usklađivanju zaštite sa susjednim vodom uzima se u obzir onaj s dva načina: u prvom dijelu - 1 nadzemni vod, u drugom dijelu - 2, što značajno ogrubljuje zaštitu. Ova tri stupnja štite liniju, a posljednji, 4. stupanj rezervira susjedno područje. Kod vremenskog usklađivanja zaštita uzima se u obzir trajanje ispada prekidača, čime se povećava vremensko kašnjenje usklađenih zaštita za vrijeme trajanja ispada prekidača. Pri odabiru strujnih zaštitnih postavki potrebno ih je prilagoditi ukupnom opterećenju dvaju vodova, budući da se jedan od paralelnih nadzemnih vodova može isključiti u bilo kojem trenutku, a cjelokupno opterećenje bit će priključeno na jedan nadzemni vod.
U U sklopu zaštitnih uređaja oba sklopa zaštita moraju biti usmjerena. Mogu se primijeniti sljedeće mogućnosti zaštite:
MiCOM, P127 i P142 od ALSTOMA,
F60 i F650 od GE,
dva REF 543 releja iz ABB-a - odabrane su modifikacije usmjerenja,
releji 7SJ512 i 7SJ 531 od SIEMENS-a,
dva releja SEL 351 tvrtke SEL.
U nekim slučajevima, zbog osjetljivosti, odvajanja od struja opterećenja ili osiguravanja selektivnog rada, može biti potrebno koristiti daljinski upravljač
Z = L Z
onalnu zaštitu. U tu se svrhu jedna od zaštita zamijeni daljinskom. Zaštita na daljinu može se primijeniti:
MiCOM P433, P439, P441 od ALSTOMA,
D30 od GE,
REL 511 iz 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
Distantna zaštita je složena usmjerena ili neusmjerena zaštita s relativnom selektivnošću, izvedena pomoću releja s minimalnim otporom koji reagiraju na otpor voda do mjesta kvara, koji je proporcionalan udaljenosti, tj. udaljenosti. Odatle dolazi naziv zaštita na daljinu (DP). Zaštite na daljinu reagiraju na međufazne kvarove (osim kvarova temeljenih na mikroprocesoru). Za ispravan rad distantne zaštite potrebno je imati strujne krugove iz CT priključka i naponske krugove iz VT. U nedostatku ili neispravnosti naponskih krugova, moguće je prekomjerno djelovanje daljinskog upravljača tijekom kratkog spoja u susjednim područjima.
U mrežama složene konfiguracije s više izvora napajanja, jednostavna i usmjerena prekostrujna zaštita (NTZ) ne može osigurati selektivno isključivanje kratkih spojeva. Tako, na primjer, s kratkim spojem na W 2 (sl. 7.5), NTZ 3 bi trebao djelovati brže od RZ I, a s kratkim spojem na W 1, naprotiv, NTZ 1 bi trebao djelovati brže od RZ 3. Ovi proturječni zahtjevi ne mogu se ispuniti uz pomoć NTZ. Osim toga, MTZ i NTZ često ne ispunjavaju zahtjeve za brzinom i osjetljivošću. Selektivno isključivanje kratkih spojeva u složenim prstenastim mrežama može se postići pomoću daljinske relejne zaštite (RD).
DZ vremensko kašnjenje t 3 ovisi o udaljenosti (udaljenosti) t 3 = f (L PK) (Sl. 7.5) između
mjesto ugradnje relejne zaštite (točka P) i točke kratkog spoja (K), tj. L PK, i povećava se s povećanjem ove
th udaljenost. Daljinsko detektiranje koje je najbliže mjestu oštećenja ima kraću vremensku odgodu od udaljenijeg daljinskog detektiranja.
Na primjer, tijekom kratkog spoja u točki K1 (slika 7.6), D32, koji se nalazi bliže mjestu kvara, radi s kraćom vremenskom odgodom od udaljenijeg D31. Ako do kratkog spoja dođe i u točki K2, tada se vrijeme djelovanja D32 povećava, a kratki spoj se selektivno isključuje daljinskom zaštitom najbližom mjestu oštećenja.
Glavni element daljinskog upravljanja je daljinski mjerni element (MR), koji određuje udaljenost kratkog spoja od mjesta ugradnje relejne zaštite. Kao DO koriste se otporni releji (PC) koji reagiraju na ukupni, reaktivni ili aktivni otpor oštećene dionice dalekovoda (Z, X, R).
Otpor faze dalekovoda od mjesta ugradnje releja P do točke kratkog spoja (točka K) proporcionalan je duljini ove dionice, budući da je vrijednost otpora do točke kratkog spoja jednaka duljini
presjek pomnožen s otporom linije: sp. .
Dakle, ponašanje udaljenog elementa koji reagira na otpor vodova 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 točku kratkog spoja, kontrolirati napon i struju na mjestu daljinskog upravljača (slika 7.7.).
∆ – zaštita na daljinu
DO PC terminali se isporučuju sa sekundarnim vrijednostima UP i IP iz TN i CT. Relej je dizajniran tako da njegovo ponašanje općenito ovisi o omjeru UP prema I P . Ovaj omjer je neki otpor Z P . Tijekom kratkog spoja Z P = Z PK, a pri određenim vrijednostima Z PK, PC se aktivira; reagira na smanjenje Z P, budući da se tijekom kratkog spoja UP smanjuje
mijenja, a I P raste. Najveća vrijednost pri 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 s dvosmjernim napajanjem, kvarovi moraju biti usmjereni, djelujući kada je snaga kratkog spoja usmjerena od sabirnica prema dalekovodima. Usmjerenost djelovanja kvara osigurava se uz pomoć dodatnih RNM ili korištenjem usmjerenih računala, sposobnih reagirati na smjer snage kvara.
Obilježja vremenske ovisnosti |
||||
Riža. 7.7. Spajanje strujnih krugova i |
nema zaštite udaljenosti t = f (L |
|||
otpor naponskog releja |
||||
a – nagnuta; c – kombinirana |
||||
Karakteristike vremenskog kašnjenja |
zaštita na daljinu |
|||
Ovisnost vremena djelovanja DS o udaljenosti ili otporu mjesta kvara t 3 = f (L PK) ili t 3 = f (Z PK) naziva se karakteristika vremenskog kašnjenja DS. od ha-
Na temelju prirode ove ovisnosti, PD se dijele u tri skupine: s rastućim (kosim) karakteristikama vremena djelovanja, stupnjevite i kombinirane karakteristike
(Slika 7.8). Stepenasti PD rade brže od PD-a s kosim i kombiniranim karakteristikama i u pravilu su jednostavnijeg dizajna. Daljinsko očitavanje s postupnom karakteristikom proizvodnje ChEAZ-a obično se provodilo s tri vremenska koraka, što odgovara trima zonama djelovanja daljinskog očitavanja (slika 7.8, b). Suvremene mikroprocesorske zaštite imaju 4, 5 ili 6 stupnjeva zaštite. Releji s nagnutom karakteristikom razvijeni su posebno za distribucijske mreže (na primjer, DZ-10).
Načela selektivne mrežne zaštite pomoću uređaja za daljinsku zaštitu
Na dalekovodima s dvostranim napajanjem, PD-ovi su ugrađeni s obje strane svakog dalekovoda i moraju djelovati pri usmjeravanju snage sa sabirnica na dalekovod. Daljinski releji koji rade u jednom smjeru snage moraju biti međusobno usklađeni vremenski i područjem pokrivanja tako da se osigura selektivno isključivanje kratkog spoja. U shemi koja se razmatra (slika 7.9.), D31, daljinska detekcija, D35 i D36, D34, D32 međusobno su usklađeni.
Uzimajući u obzir činjenicu da prvi stupnjevi daljinskog upravljanja nemaju vremensko kašnjenje (t I = 0), prema uvjetu selektivnosti ne bi trebali raditi izvan štićenog dalekovoda. Na temelju toga, duljina prvog stupnja, koja nema vremensko kašnjenje (t I = 0), uzima se manja od duljine štićenog dalekovoda i obično je 0,8-0,9 puta duljina dalekovoda. Ostali dio štićenog dalekovoda i sabirnice suprotne trafostanice obuhvaćeni su drugim stupnjem zaštite ovog dalekovoda. Duljina i vremensko kašnjenje drugog stupnja su (obično) u skladu s duljinom i vremenskim kašnjenjem prvog stupnja daljinskog očitavanja sljedeće dionice. Na primjer, kod drugog učenika
Slika 7.9 Koordinacija vremenskih odgoda daljinske relejne zaštite s karakteristikom koraka:
∆ z – pogreška distantnog releja; ∆ t – razina selektivnosti
Posljednji treći stupanj daljinske zaštite je rezervni, njegova duljina se odabire iz uvjeta pokrivanja sljedećeg odjeljka, u slučaju kvara njegove zaštitne zaštite ili prekidača. Trajanje izlaganja
uzima se da je vrijeme ∆ t dulje od trajanja druge ili treće zone daljinskog očitavanja sljedeće dionice. U tom slučaju, područje pokrivenosti treće faze mora biti izgrađeno od kraja druge ili treće zone sljedećeg odjeljka.
Linijska zaštitna struktura koja koristi distancnu zaštitu
U domaćim elektroenergetskim sustavima DZ se koristi za djelovanje tijekom međufaznih kratkih spojeva, a za djelovanje tijekom jednofaznih kratkih spojeva koristi se jednostavnija stepenasta prekostrujna zaštita nulte sekvence (NP). Većina mikroprocesorske opreme ima zaštitu na daljinu koja vrijedi za sve vrste oštećenja, uključujući i uzemljenje. Otporni relej (RS) spojen je preko VT i CT na primarne napone
početak zaštićenog dalekovoda. Sekundarni napon na PC stezaljkama: U p = U pn K II, a sekundarna struja: I p = I pn K I.
Otpor na ulaznim stezaljkama releja određen je izrazom.
Distantna zaštita (DP) u električnim mrežama naponskog razreda 110 kV obavlja funkciju rezervne zaštite vodova visokog napona; ona se koristi kao glavna zaštita u električnim mrežama 110 kV. DZ štiti nadzemne vodove od međufaznih kratkih spojeva. Razmotrimo princip rada i uređaje koji provode rad daljinske zaštite u električnim mrežama 110 kV.
Princip rada daljinske zaštite temelji se na izračunavanju udaljenosti do mjesta oštećenja. Za izračun udaljenosti do mjesta kvara u visokonaponskom dalekovodu, uređaji koji obavljaju funkcije zaštite udaljenosti koriste vrijednosti struje opterećenja i napona zaštićenog voda. To jest, za rad ove zaštite koriste se krugovi i 110 kV.
Uređaji za distancnu zaštitu prilagođavaju se pojedinom dalekovodu ili dijelu elektroenergetskog sustava na način da se osigura njihova stepenasta zaštita.
Na primjer, daljinska zaštita jednog od dalekovoda ima tri stupnja zaštite. Prvi stupanj pokriva gotovo cijeli vod, sa strane trafostanice na kojoj je postavljena zaštita, drugi stupanj pokriva preostali dio voda do susjedne trafostanice i manji dio električne mreže koji se proteže od susjedne trafostanice, treći stupanj štiti udaljenije dionice. U tom slučaju drugi i treći stupanj distancijske zaštite rezervišu zaštitu koja se nalazi na susjednoj ili udaljenijoj trafostanici. Na primjer, razmotrite sljedeću situaciju.
Nadzemni vod od 110 kV povezuje dvije susjedne trafostanice A i B; na obje trafostanice ugrađeni su kompleti za distanciranje. Ako postoji kvar na početku voda na strani trafostanice A, zaštitni set instaliran na ovoj trafostanici će raditi, dok će zaštita na trafostanici B poduprijeti zaštitu na trafostanici A. U ovom slučaju, za zaštitu A , kvar će biti unutar granica rada prvog stupnja, za zaštitu B unutar drugog stupnja.
Na temelju činjenice da što je viši stupanj, to je veće vrijeme odziva zaštite, slijedi da će skup A raditi brže od zaštitnog skupa B. U ovom slučaju, u slučaju kvara zaštitnog skupa A, nakon vremena određenog za rad drugog stupnja zaštite, set B će raditi.
Ovisno o duljini voda i konfiguraciji dionice elektroenergetskog sustava odabire se potreban broj stupnjeva i pripadajuće područje pokrivanja za pouzdanu zaštitu voda.
Kao što je gore spomenuto, svaki stupanj zaštite ima vlastito vrijeme odziva. U ovom slučaju, što je kvar dalje od trafostanice, to je veća postavka vremena reakcije zaštite. Time je osigurana selektivnost djelovanja zaštite na susjednim trafostanicama.
Postoji nešto poput ubrzanja zaštite. Ako se linijski prekidač aktivira distantnom zaštitom, tada se u pravilu jedan njegov stupanj ubrzava (smanjuje mu se vrijeme odziva) u slučaju ručnog ili automatskog ponovnog uključivanja prekidača.
Zaštita na daljinu, prema principu rada, prati vrijednosti otpora vodova u realnom vremenu. Odnosno, određivanje udaljenosti do mjesta oštećenja provodi se neizravno - svaka vrijednost otpora linije odgovara vrijednosti udaljenosti do mjesta oštećenja.
Dakle, u slučaju međufaznog kratkog spoja na dalekovodu, daljinski upravljač uspoređuje vrijednosti otpora koje u određenom trenutku bilježi mjerni zaštitni uređaj s navedenim rasponima otpora (zonama djelovanja) za svaku od faza.
Ako iz jednog ili drugog razloga uređaji za zaštitu od napona ne primaju napon od 110 kV TN, tada kada se postigne određena trenutna vrijednost, zaštita opterećenja će raditi pogrešno, isključujući strujni vod ako nema oštećenja. Kako bi spriječili takve situacije, PD uređaji imaju funkciju nadzora prisutnosti naponskih krugova, u nedostatku kojih se zaštita automatski blokira.
Također, daljinska zaštita je blokirana u slučaju fluktuacija u elektroenergetskom sustavu. Oscilacije se javljaju kada je poremećen sinkroni rad generatora u jednom ili drugom dijelu elektroenergetskog sustava. Ovu pojavu prati porast struje i pad napona u električnoj mreži. Za uređaje relejne zaštite, uključujući daljinsku zaštitu, fluktuacije u elektroenergetskom sustavu percipiraju se kao kratki spoj. Ti se fenomeni razlikuju u brzini promjene električnih veličina.
Tijekom kratkog spoja, promjena struje i napona događa se trenutno, a kada se pojave ljuljačke, s malim kašnjenjem. Na temelju ove značajke, daljinska zaštita ima funkciju blokiranja, koja blokira zaštitu u slučaju fluktuacija u elektroenergetskom sustavu.
Pri porastu struje i padu napona na štićenom vodu, blokada omogućuje rad daljinskog upravljača za vrijeme dovoljno za aktiviranje jednog od zaštitnih stupnjeva. Ako električne veličine (mrežna struja, napon, linijski otpor) tijekom tog vremena ne dosegnu granice navedenih zaštitnih postavki, blokirni element blokira zaštitu. Odnosno, blokada daljinske detekcije omogućuje rad zaštite u slučaju stvarnog oštećenja, ali blokira zaštitu u slučaju fluktuacija u elektroenergetskom sustavu.
Koji uređaji obavljaju funkciju daljinske zaštite u električnim mrežama
Otprilike do početka 2000-ih godina 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 više zaštita 110 kV voda, uključujući distancnu zaštitu voda.
Što se konkretno daljinske zaštite tiče, primjena mikroprocesorskih uređaja za njezinu provedbu značajno povećava točnost njezina rada. Također značajna prednost je prisutnost na terminalima zaštite mikroprocesora funkcije određivanja mjesta kvara (LPD) - prikazivanje na zaslonu udaljenosti do mjesta kvara na liniji, što se bilježi distantnom zaštitom. Udaljenost je naznačena s točnošću od desetinki kilometra, što timovima za popravak uvelike pojednostavljuje traženje oštećenja na pruzi.
U slučaju korištenja starih distantnih zaštitnih kompleta, proces traženja kvara na liniji postaje znatno kompliciraniji, budući da elektromehanički tip zaštite nema mogućnost snimanja točne udaljenosti do mjesta kvara.
Kao alternativa, da bi se mogla odrediti točna udaljenost do mjesta kvara, postavljaju se trafostanice (PARMA, RECON, Bresler i dr.) koje bilježe događaje na svakoj pojedinoj dionici električne mreže.
Ukoliko dođe do kvara na nekom od dalekovoda, zapisnik hitnog procesa će dati podatke o prirodi kvara i njegovoj udaljenosti od trafostanice, uz naznaku točne udaljenosti.
