Kaip veikia elektros linijų relinė apsauga

Nenutrūkstamas ir patikimas elektros tiekimas vartotojams yra viena iš pagrindinių užduočių, kurią nuolat sprendžia energetikai. Jai užtikrinti buvo sukurti elektros tinklai, susidedantys iš skirstomųjų pastočių ir jungiamųjų elektros linijų. Norint perkelti energiją dideliais atstumais, naudojamos atramos, prie kurių pakabinami jungiamieji laidai. Tarp savęs ir žemės juos izoliuoja aplinkos oro sluoksnis. Tokios linijos pagal izoliacijos tipą vadinamos oro linijomis.

Jei atstumas iki transporto magistralės yra nedidelis arba saugumo sumetimais elektros liniją reikia paslėpti žemėje, naudojami kabeliai.

Oro ir kabelinėse elektros linijose nuolat veikia įtampa, kurios vertę lemia elektros tinklo sandara.

Elektros linijų relinės apsaugos paskirtis

Sugedus izoliacijai bet kurioje kabelio arba pailgintos oro linijos vietoje, į liniją tiekiama įtampa sukuria nuotėkį arba trumpojo jungimo srovę per pažeistą dalį.

Izoliacijos lūžimo priežastys gali būti įvairūs veiksniai, galintys panaikinti arba tęsti savo destruktyvų poveikį. Pavyzdžiui, gandras, skrendantis tarp oro linijos laidų, savo sparnais sukuria fazių grandinę ir dega, krisdamas šalia.

Arba labai arti atramos augantį medį per audrą vėjo gūsis nuvertė ant laidų ir juose įvyko trumpasis jungimas.

Pirmuoju atveju trumpas jungimas įvyko trumpą laiką ir išnyko, o antruoju izoliacijos pažeidimas buvo ilgalaikio pobūdžio ir jį reikėjo pašalinti techninės priežiūros personalo.

Tokia žala gali padaryti didelę žalą elektrinėms. Susidariusių trumpųjų jungimų srovės turi didžiulę šiluminę energiją, kuri gali išdeginti ne tik elektros linijų laidus, bet ir sunaikinti elektros pastočių elektros įrenginius.

Dėl šių priežasčių bet kokie elektros linijų pažeidimai turi būti nedelsiant pataisyti. Tai pasiekiama pašalinus įtampą iš sugedusios linijos maitinimo pusėje. Jei tokia elektros linija gauna maitinimą iš abiejų pusių, tada abi turi išsijungti.

Sudėtingoms techninėms sistemoms, kurios tradiciškai vadinamos reline apsauga, priskiriamos nuolatinio visų elektros linijų būklės elektrinių parametrų stebėjimo ir įtampos iš jų šalinimo iš visų pusių avarinių situacijų atvejais funkcijos.

Būdvardis „relė“ yra kilęs iš elementarios bazės, paremtos elektromagnetinėmis relėmis, kurių dizainas atsirado atsiradus pirmosioms elektros linijoms ir yra tobulinamas iki šiol.

Moduliniai apsauginiai įtaisai, plačiai naudojami energetikos inžinierių praktikoje paremtas mikroprocesorine technologija ir kompiuterine technika Neatmetama galimybė visiškai pakeisti relinius įtaisus ir, pagal nusistovėjusią tradiciją, taip pat yra įtraukiami į relinės apsaugos įtaisus.

Relinės apsaugos principai

Tinklo priežiūros institucijos

Norint stebėti elektros linijų elektrinius parametrus, būtina turėti jų matavimo prietaisus, kurie galėtų nuolat stebėti bet kokius nukrypimus nuo įprasto režimo tinkle ir tuo pačiu atitinka saugaus eksploatavimo sąlygas.

Visų įtampų elektros linijose ši funkcija priskiriama matavimo transformatoriams.Jie skirstomi į transformatorius:

• srovė (TT);

• įtampa (VT).

Kadangi visos elektros sistemos patikimumui svarbiausia yra apsauginės veiklos kokybė, todėl matavimo CT ir VT yra keliami didesni reikalavimai veikimo tikslumui, kuriuos lemia jų metrologinės charakteristikos.

Matavimo transformatorių, naudojamų relinės apsaugos ir automatikos įrenginiuose (relinės apsaugos ir automatikos) tikslumo klasės yra standartizuotos reikšmėmis «0,5», «0,2» ir «P».

Prietaiso įtampos transformatoriai

Bendras įtampos transformatorių įrengimo 110 kV oro linijoje vaizdas parodytas žemiau esančioje nuotraukoje.

Čia matyti, kad VT montuojami ne bet kur palei prailginimo liniją, o ant elektros pastotės skirstomųjų įrenginių. Kiekvienas transformatorius pirminiais gnybtais yra prijungtas prie atitinkamo oro linijos ir įžeminimo grandinės laidininko.

Iš antrinių apvijų konvertuota įtampa išvedama per jungiklius 1P ir 2P per atitinkamus maitinimo kabelio laidus. Naudoti apsauginiuose ir matavimo įrenginiuose antrinės apvijos yra prijungtos pagal "žvaigždės" ir "trikampio" schemą, kaip parodyta VT-110 kV nuotraukoje.

Sumažinti įtampos praradimas ir preciziškai veikianti relinė apsauga, naudojamas specialus maitinimo kabelis ir jo įrengimui bei eksploatacijai keliami aukštesni reikalavimai.

Matavimo VT yra sukurti kiekvienam tinklo įtampos tipui ir gali būti perjungiami pagal skirtingas schemas, kad būtų galima atlikti konkrečias užduotis. Tačiau jie visi veikia pagal bendrąjį principą – tiesinę perdavimo linijos įtampos vertę paverčia antrine 100 voltų verte, tiksliai nukopijuodami ir pabrėždami visas pirminių harmonikų charakteristikas tam tikru mastu.

VT transformacijos santykis nustatomas pagal pirminės ir antrinės grandinių linijų įtampų santykį. Pavyzdžiui, nagrinėjamai 110 kV oro linijai rašoma taip: 110000/100.

Prietaisų srovės transformatoriai

Šie įrenginiai taip pat konvertuoja pirminės linijos apkrovą į antrines vertes, maksimaliai pakartodami bet kokius pirminės srovės harmonikų pokyčius.

Kad būtų lengviau eksploatuoti ir prižiūrėti elektros įrenginius, jie montuojami ir ant pastočių skirstomųjų įrenginių.

Srovės transformatoriai Jie į oro linijos grandinę įtraukiami kitaip nei VT: jie su pirmine apvija, kurią paprastai vaizduoja tik vienas posūkis nuolatinės srovės laido pavidalu, tiesiog supjaustomi į kiekvieną linijos fazės laidą.Tai aiškiai matyti aukščiau esančioje nuotraukoje.

CT transformacijos koeficientas nustatomas pagal vardinių verčių pasirinkimo santykį elektros linijos projektavimo etape. Pavyzdžiui, jei elektros linija yra skirta 600 amperų ir 5 A bus pašalinta iš CT antrinio, tada naudojamas žymėjimas 600/5.

Elektros srityje naudojami du antrinių srovių verčių standartai:

• 5 A visiems CT iki 110 kV imtinai;

• 1 A 330 kV ir aukštesnės įtampos linijoms.

Antrinės TT apvijos prijungiamos prie apsauginių įtaisų prijungimui pagal skirtingas schemas:

• pilna žvaigždė;

• nepilna žvaigždė;

• trikampis.

Kiekvienas junginys turi savo specifines savybes ir yra naudojamas tam tikroms apsaugos rūšims įvairiais būdais. Srovės transformatorių ir srovės relės ritių prijungimo prie visos žvaigždės grandinės pavyzdys parodytas nuotraukoje.

Tai paprasčiausias ir dažniausiai naudojamas harmoninis filtras, naudojamas daugelyje apsauginių relių grandinių. Jame kiekvienos fazės srovės valdomos atskira to paties pavadinimo rele, o visų vektorių suma eina per ritę, įtrauktą į bendrą nulinį laidą.

Srovės ir įtampos matavimo transformatorių naudojimo būdas leidžia tiksliai perkelti pirminius procesus, vykstančius maitinimo įrangoje, į antrinę grandinę, kad būtų galima juos naudoti relinės apsaugos aparatinėje įrangoje ir sukurti logikos veikimo algoritmus. prietaisai, skirti pašalinti avarinės įrangos procesus.

Gautos informacijos apdorojimo institucijos

Relinėje apsaugoje pagrindinis darbinis elementas yra relė – elektrinis prietaisas, atliekantis dvi pagrindines funkcijas:

• stebi stebimo parametro, pavyzdžiui, srovės, kokybę, o įprastu režimu stabiliai palaiko ir nekeičia savo kontaktų sistemos būsenos;

• pasiekus kritinę reikšmę, vadinamą kontroliniu tašku arba atsako slenksčiu, jis nedelsdamas perjungia savo kontaktų padėtį ir išlieka tokioje būsenoje, kol stebima vertė grįžta į normalią ribą.

Srovės ir įtampos relių perjungimo antrinėse grandinėse grandinių formavimo principai padeda suprasti sinusinių harmonikų vaizdavimą vektoriniais dydžiais su jų vaizdavimu kompleksinėje plokštumoje.

Apatinėje paveikslo dalyje pavaizduota vektorinė diagrama, skirta tipiniam sinusoidų pasiskirstymo atvejui trijose fazėse A, B, C vartotojo maitinimo šaltinio veikimo režimu.

Srovės ir įtampos grandinių būklės stebėjimas

Iš dalies antrinių signalų apdorojimo principas parodytas CT ir relės apvijų įjungimo grandinėje pagal visą ORU-110 žvaigždės ir VT schemą. Šis metodas leidžia pridėti vektorius šiais būdais.

Relės ritės įtraukimas į bet kurią iš šių fazių harmonikų leidžia visiškai valdyti joje vykstančius procesus ir avarijų atveju išjungti grandinę nuo veikimo. Norėdami tai padaryti, pakanka naudoti tinkamas srovės ar įtampos relių įtaisų konstrukcijas.

Aukščiau pateiktos schemos yra ypatingas įvairių filtrų universalaus naudojimo atvejis.

Galios, einančios per liniją, valdymo metodai

Relinės apsaugos įtaisai valdo galios vertę pagal visų tų pačių srovės ir įtampos transformatorių rodmenis.Šiuo atveju naudojamos gerai žinomos formulės ir jų bendrosios, aktyviosios ir reaktyviosios galios bei jų verčių, išreikštų srovių ir įtampų vektoriais, formulės ir santykiai.

Suprantama, kad srovės vektorius yra suformuotas naudojant emf linijos varžą ir vienodai įveikia jo aktyviąją ir reaktyviąją dalis. Tačiau tuo pačiu metu skyriuose su komponentais Ua ir Up atsiranda įtampos kritimas pagal įtampos trikampio aprašytus dėsnius.

Galia gali būti perduodama iš vieno linijos galo į kitą, o transportuojant elektrą netgi atvirkščiai.

Jo krypties pokyčiai atsiranda dėl:

• eksploatuojančio personalo perjungiamos apkrovos;

• galios svyravimai sistemoje dėl pereinamųjų ir kitų veiksnių poveikio;

• avarinių režimų atsiradimas.

Maitinimo relės (PM), veikiančios kaip relinės apsaugos ir automatikos sistemos dalis, atsižvelgia į jos krypčių svyravimus ir yra sukonfigūruotos veikti, kai pasiekiama kritinė vertė.

Linijos varžos valdymo metodai

Relinės apsaugos įtaisai, apskaičiuojantys atstumą iki trumpojo jungimo vietos pagal elektrinės varžos matavimus, trumpai vadinami atstumo arba DZ apsauga. Savo darbe jie taip pat naudoja srovės ir įtampos transformatorių grandines.

Norėdami išmatuoti pasipriešinimą, naudokite Omo dėsnio išraiškaaprašyta nagrinėjamam grandinės skyriui.

Kai sinusinė srovė praeina per aktyviąją, talpinę ir indukcinę varžą, įtampos kritimo vektorius ant jų nukrypsta įvairiomis kryptimis. Į tai atsižvelgiama atsižvelgiant į apsauginės relės veikimą.

Pagal šį principą daugelio tipų rezistorių relės (RS) veikia relinės apsaugos ir automatikos įrenginiuose.

Linijos dažnio valdymo metodai

Norint išlaikyti elektros linija perduodamos srovės harmonikų virpesių periodo stabilumą, naudojamos dažnio valdymo relės. Jie veikia pagal įmontuoto generatoriaus sukurtos etaloninės sinusinės bangos ir tiesinių matavimo transformatorių gaunamo dažnio palyginimo principu.

Apdorojus šiuos du signalus, dažnio relė nustato stebimos harmonikos kokybę ir, pasiekus nustatytą vertę, pakeičia kontaktų sistemos padėtį.

Linijos parametrų valdymo skaitmeninėmis apsaugomis ypatybės

Mikroprocesorių kūrimas, pakeičiantis relių technologijas, taip pat negali veikti be antrinių srovių ir įtampų verčių, kurios pašalinamos iš matavimo transformatorių TT ir VT.

Kad veiktų skaitmeninės apsaugos, informacija apie antrinę sinusinę bangą apdorojama diskretizavimo metodais, kuriuos sudaro analoginio signalo aukšto dažnio uždėjimas ir valdomo parametro amplitudės fiksavimas grafikų sankirtoje.

Dėl nedidelio atrankos žingsnio, greitų apdorojimo metodų ir matematinio aproksimavimo metodo naudojimo gaunamas didelis antrinių srovių ir įtampų matavimo tikslumas.

Taip apskaičiuotos skaitinės reikšmės naudojamos mikroprocesorinių įrenginių veikimo algoritme.

Loginė relinės apsaugos ir automatikos dalis

Sumodeliavus pradines elektros linija perduodamos elektros srovių ir įtampų vertes, matavimo transformatorius, parinktus apdoroti filtrais ir kuriuos gauna jautrūs relinių įtaisų organai, skirti srovei, įtampai, galiai, varžai ir dažniui, tai loginių relių grandinių eilė.

Jų konstrukcija paremta relės, veikiančiomis iš papildomo nuolatinės, ištaisytos ar kintamosios įtampos šaltinio, kuris dar vadinamas darbiniu, o juo maitinamos grandinės yra veikiančios. Šis terminas turi techninę reikšmę: labai greitai, be nereikalingo delsimo atlikti savo perjungimus.

Loginės grandinės veikimo greitis daugiausia lemia avarinio išjungimo greitį, taigi ir jo destruktyvių pasekmių laipsnį.

Veikimo grandinėse veikiančios relės savo užduočių vykdymo būdu vadinamos tarpinėmis: jos gauna signalą iš matavimo apsauginio įtaiso ir perduoda jį perjungdamos savo kontaktus į vykdomuosius organus: išėjimo reles, solenoidus, elektromagnetus, skirtus atjungti ar uždaryti maitinimo jungiklius. .

Tarpinės relės paprastai turi keletą kontaktų porų, kurios padeda sukurti arba nutraukti grandinę. Jie naudojami vienu metu atkurti komandas tarp skirtingų relių apsaugos įtaisų.

Relinės apsaugos veikimo algoritme, siekiant užtikrinti selektyvumo principą ir suformuoti tam tikro algoritmo seką, dažnai įvedamas uždelsimas. Jis blokuoja apsaugos veikimą sąrankos metu.

Ši vėlinimo įvestis sukuriama naudojant specialias laiko reles (RV), kurios turi laikrodžio mechanizmą, kuris turi įtakos jų kontaktų greičiui.

Loginėje relinės apsaugos dalyje naudojamas vienas iš daugelio algoritmų, skirtų įvairiems atvejams, kurie gali atsirasti tam tikros konfigūracijos ir įtampos elektros linijoje.

Kaip pavyzdį galime pateikti tik keletą dviejų relių apsaugos logikos veikimo pavadinimų, pagrįstų elektros linijos srovės valdymu:

• srovės pertraukimas (greičio rodymas) nedelsiant arba su uždelsimu (garantuoja RF selektyvumą), atsižvelgiant į maitinimo kryptį (dėl RM relės) arba be jos;

• Apsauga nuo viršsrovių gali būti aprūpinta tais pačiais valdikliais, kaip ir atjungimo, su tinklo žemos įtampos patikra arba be jos.

Į relės apsaugos logikos veikimą dažnai įtraukiami įvairių įrenginių automatizavimo elementai, pavyzdžiui:

• vienfazis arba trifazis maitinimo jungiklio pakartotinis uždarymas;

• atsarginio maitinimo šaltinio įjungimas;

• pagreitis;

• dažnio iškrovimas.

Linijos apsaugos loginė dalis gali būti atliekama mažame relių skyriuje tiesiai virš maitinimo jungiklio, kuris būdingas išoriniams pilniems skirstomiesiems įrenginiams (KRUN), kurių įtampa iki 10 kV, arba relinėje patalpoje užima kelias 2x0,8 m plokštes. .

Pavyzdžiui, 330 kV linijos apsaugos logika gali būti dedama ant atskirų apsaugos skydelių:

• rezervas;

• DZ - nuotolinis;

• DFZ — diferencinė fazė;

• VCHB – aukšto dažnio blokavimas;

• OAPV;

• pagreitis.

Išvesties grandinės

Išėjimo grandinės yra galutinis linijinės relės apsaugos elementas, jų logika taip pat pagrįsta tarpinių relių naudojimu.

Išvesties grandinės sudaro linijų pertraukiklių veikimo tvarką ir nustato sąveiką su gretimomis jungtimis, įrenginiais (pavyzdžiui, apsauga nuo pertraukiklio gedimo – avarinis pertraukiklio išjungimas) ir kitais relinės apsaugos bei automatikos elementais.

Paprastos linijos apsaugos gali turėti tik vieną išėjimo relę, kuri išjungia pertraukiklį. Sudėtingose ​​sistemose su šakotąja apsauga sukuriamos specialios loginės grandinės, kurios veikia pagal tam tikrą algoritmą.

Galutinis įtampos pašalinimas iš linijos avarinės situacijos atveju atliekamas naudojant maitinimo jungiklį, kuris įjungiamas išjungiančio elektromagneto jėga. Jo veikimui tiekiamos specialios galios grandinės, kurios gali atlaikyti galingas apkrovas.Ki.