نحوه عملکرد حفاظت رله ای خطوط برق نحوه عملکرد حفاظت رله ای خطوط برق کاربرد حفاظت از راه دور
گزینه هایی برای اجرای مجموعه های حفاظتی برای خطوط هوایی 110-220 کیلوولت.
1. ساده ترین مجموعه حفاظتی در خطوط هوایی بن بست استفاده می شود: حفاظت جریان دو مرحله ای در برابر اتصال کوتاه فاز به فاز (MTZ و MFTO) و حفاظت خطای سه مرحله ای. در عین حال، هیچ افزونگی کوتاه بردی در حفاظت های خطوط هوایی وجود ندارد و زمانی ممکن است که در طول یک اتصال کوتاه در یک خط هوایی بن بست و خرابی حفاظت آن، کل سطح ثانویه یک پست سیستم بزرگ باشد. هنگامی که حفاظت های اضافی دوربرد کار می کنند خاموش می شود. یعنی حتی در خطوط هوایی ساده بن بست که از اتوبوس های پست های بزرگ و نیروگاه ها امتداد می یابد، استفاده از حفاظت اولیه و پشتیبان برای افزایش قابلیت اطمینان عملکرد پست یا نیروگاه ها مطلوب است، اما چنین عملی پذیرفته نمی شود.
2. ساده ترین گزینه برای خطوط هوایی سیستم تشکیل با منبع تغذیه دو طرفه: DZ سه مرحله ای، ZZ چهار مرحله ای و MFTO. DZ و ZZ از خطوط هوایی در برابر انواع اتصالات کوتاه و حفاظت دوربرد اضافی محافظت می کنند. MFTO به دلیل سادگی، هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا و سرعت به عنوان محافظ اضافی استفاده می شود.
دستگاه‌های حفاظتی رله خطوط هوایی معمولی 110-220 کیلوولت به صورت تجاری تولید می‌شوند که شامل حفاظت از راه دور سه مرحله‌ای، حفاظت حفاظتی چهار مرحله‌ای و MFTO هستند:
پنل الکترومکانیکی نوع EPZ-1636 از سال 1967 توسط کارخانه ادوات برقی Cheboksary (CHEAZ) تولید می شود. بر روی اکثر خطوط هوایی 110-220 کیلوولت سیستم برق منطقه چلیابینسک نصب شده است.
- کابینت الکترونیکی نوع ShDE-2801، تولید شده توسط ChEAZ از سال 1986، در سیستم انرژی منطقه چلیابینسک تنها بر روی چند ده خط هوایی 110-220 کیلوولت نصب شده است.
- کابینت های ریزپردازنده سری ШЭ2607، تولید شده توسط NPP Ekra از دهه 1990: ШЭ2607 011، ШЭ2607 016 (کنترل سوئیچ با درایو سه فاز، سه مرحله DS، چهار مرحله 3Z، MFTO)، SHE22607 (a) سوئیچ با درایو فاز به فاز، سه مرحله DS، چهار مرحله 3 Z، MFTO)، ShE2607 021 (سه مرحله DZ، چهار مرحله ZZ، MFTO).
عدم رزرو دقیق
- قطع اتصال کوتاه در انتهای خط هوایی حفاظت شده با زمان مرحله دوم یا سوم حفاظت.
3. یک نسخه پیچیده تر از حفاظت برای خطوط هوایی با منبع تغذیه دو طرفه، استفاده از کابینت حفاظتی از نوع ShDE-2802 (تولید شده توسط CHEAZ از سال 1986) است. کابینت شامل دو مجموعه محافظ است: اصلی و پشتیبان. مجموعه اصلی حفاظت شامل حفاظت اضطراری سه مرحله ای، حفاظت چهار مرحله ای و MFTO می باشد. کیت پشتیبان - DZ و ZZ دو مرحله ای ساده شده. هر کیت از خطوط هوایی در برابر انواع اتصال کوتاه محافظت می کند. در این مورد، مجموعه پشتیبان افزونگی حفاظتی کوتاه برد را فراهم می کند، مجموعه اصلی پشتیبان گیری دوربرد را ارائه می دهد.
معایب این مجموعه حفاظتی:
الف) افزونگی کوتاه برد کاملاً کامل نیست، زیرا مجموعه اصلی و پشتیبان حفاظت:
آنها دستگاه های مشترکی دارند (مثلاً دستگاهی برای مسدود کردن کنترل از راه دور در هنگام چرخش) که خرابی آن می تواند منجر به خرابی همزمان مجموعه اصلی و پشتیبان شود.
- ساخته شده بر روی یک اصل، که به معنی امکان شکست همزمان هر دو آنها به یک دلیل است. - در یک کابینت قرار دارند، به این معنی که می توانند همزمان آسیب ببینند.
ب) از کار انداختن اتصال کوتاه در انتهای خط هوایی حفاظت شده با زمان مراحل دوم یا سوم.
شبکه های با ولتاژ 110-220 کیلو ولت در حالتی با یک خنثی به طور موثر یا کاملاً زمین کار می کنند. بنابراین خطای زمین در این گونه شبکه ها اتصال کوتاهی با جریانی است که گاهی اوقات از جریان یک اتصال کوتاه سه فاز بیشتر می شود و باید با حداقل تاخیر زمانی ممکن قطع شود.
خطوط هوایی و مختلط (کابل-سربار) مجهز به دستگاه های بسته خودکار هستند. در برخی موارد، اگر مدارشکن مورد استفاده با کنترل فاز به فاز ساخته شده باشد، از خاموش شدن فاز به فاز و بسته شدن مجدد خودکار استفاده می شود. این به شما امکان می دهد فاز آسیب دیده را بدون قطع بار خاموش و روشن کنید. از آنجایی که در چنین شبکه هایی خنثی ترانسفورماتور تغذیه زمین است، بار عملاً عملکرد کوتاه مدت در حالت فاز باز را احساس نمی کند.
به عنوان یک قاعده، autorecloser در خطوط صرفاً کابلی استفاده نمی شود.
خطوط فشار قوی با جریان های بار بالا کار می کنند که نیاز به استفاده از حفاظت با ویژگی های خاص دارد. در خطوط ترانزیت که می توانند بیش از حد بار شوند، به عنوان یک قاعده، حفاظت از فاصله برای جداسازی موثر از جریان های بار استفاده می شود. در خطوط بن بست، در بسیاری از موارد، می توان از حفاظت جریان استفاده کرد. به عنوان یک قاعده، محافظ ها در هنگام بارگذاری بیش از حد مجاز نیستند. حفاظت اضافه بار، در صورت لزوم، بر روی دستگاه های ویژه انجام می شود.
طبق PUE، در مواردی که مدت زمان مجاز جریان برای تجهیزات کمتر از 1020 دقیقه باشد، باید از دستگاه های جلوگیری از اضافه بار استفاده شود. حفاظت اضافه بار باید در تخلیه تجهیزات، وقفه در حمل و نقل، قطع بار، و آخرین اما نه کم اهمیت در قطع تجهیزات بارگذاری شده عمل کند.
خطوط فشار قوی معمولاً دارای طول قابل توجهی هستند که جستجوی محل خطا را پیچیده می کند. بنابراین خطوط باید مجهز به وسایلی باشند که فاصله تا نقطه آسیب را تعیین کنند. بر اساس مواد دستورالعمل CIS، خطوط با طول 20 کیلومتر یا بیشتر باید به سلاح های کشتار جمعی مجهز شوند.
تأخیر در قطع اتصال کوتاه می تواند منجر به اختلال در پایداری عملکرد موازی نیروگاه ها شود؛ به دلیل افت ولتاژ طولانی مدت، تجهیزات ممکن است متوقف شود و روند تولید مختل شود؛ آسیب اضافی به خطی که روی آن اتصال کوتاه رخ داده است ممکن است رخ دهد. بنابراین، اغلب در چنین خطوطی از محافظ ها استفاده می شود که اتصال کوتاه را در هر نقطه و بدون تاخیر زمانی خاموش می کنند. اینها می توانند حفاظت های دیفرانسیل باشند که در انتهای خط نصب شده و توسط یک کانال نوری، هادی یا فرکانس بالا به هم متصل می شوند. اینها می توانند حفاظت های معمولی باشند که با دریافت سیگنال فعال کننده تسریع می شوند یا سیگنال مسدود کننده از طرف مقابل حذف می شوند.
حفاظت جریان و فاصله معمولاً به صورت مرحله ای انجام می شود. تعداد مراحل حداقل 3 است، در برخی موارد 4 یا حتی 5 مرحله لازم است.
در بسیاری از موارد، تمام حفاظت های مورد نیاز را می توان بر اساس یک دستگاه اجرا کرد. با این حال، خرابی این یک دستگاه، تجهیزات را بدون محافظت می گذارد، که غیرقابل قبول است. بنابراین، توصیه می شود حفاظت از خطوط فشار قوی از 2 مجموعه انجام شود. مجموعه دوم یک نسخه پشتیبان است و در مقایسه با اصلی می توان آن را ساده کرد: بسته شدن مجدد خودکار، سلاح های کشتار جمعی، تعداد مراحل کمتر و غیره را ندارند. مجموعه دوم باید از یک مدارشکن کمکی دیگر و مجموعه ای از ترانسفورماتورهای جریان تغذیه شود. در صورت امکان، با یک باتری و ترانسفورماتور ولتاژ متفاوت تغذیه می شود، بر روی یک برق برقی قطع کننده جداکننده عمل کنید.
دستگاه های حفاظتی خطوط فشار قوی باید احتمال خرابی قطع کننده مدار را در نظر بگیرند و دارای یک دستگاه حفاظت از خرابی قطع کننده باشند که در خود دستگاه تعبیه شده یا به طور جداگانه سازماندهی شده است.
برای تجزیه و تحلیل تصادف و عملکرد حفاظت رله و اتوماسیون، ثبت مقادیر آنالوگ و سیگنال های گسسته در هنگام حوادث اضطراری مورد نیاز است.
بنابراین، برای خطوط فشار قوی، کیت های حفاظت و اتوماسیون باید عملکردهای زیر را انجام دهند:
محافظت در برابر اتصال کوتاه فاز به فاز و اتصال کوتاه به زمین.
بسته شدن مجدد اتوماتیک تک فاز یا سه فاز.
حفاظت اضافه بار
مرحله
تعیین محل آسیب.
اسیلوگرافی جریان ها و ولتاژها و همچنین ثبت سیگنال های حفاظتی و اتوماسیون گسسته.
وسایل حفاظتی باید اضافی یا تکراری باشند.
برای خطوطی که دارای سوئیچ با کنترل فاز هستند، لازم است حفاظت در برابر عملکرد فاز باز وجود داشته باشد که باعث قطع سوئیچ های خود و مجاور می شود، زیرا عملیات فاز باز طولانی مدت در شبکه های CIS مجاز نیست.
7.2. ویژگی های محاسبه جریان و ولتاژ در طول اتصال کوتاه
همانطور که در فصل بیان شد. 1، در شبکه های دارای نول زمین شده، دو نوع اتصال کوتاه اضافی باید در نظر گرفته شود: خطاهای زمین تک فاز و دو فاز.
محاسبات جریان و ولتاژ در طول اتصال کوتاه به زمین با استفاده از روش اجزای متقارن انجام می شود، به فصل مراجعه کنید. 1. از جمله موارد دیگر، این مهم است، زیرا حفاظت ها از اجزای متقارن استفاده می کنند که در حالت های متقارن وجود ندارند. استفاده از جریان های توالی منفی و صفر باعث می شود که حفاظت در برابر جریان بار تنظیم نشود و تنظیم جریان کمتر از جریان بار باشد. به عنوان مثال، برای حفاظت در برابر خطاهای زمین، کاربرد اصلی حفاظت جریان توالی صفر است که در سیم خنثی سه ترانسفورماتور جریان متصل به ستاره گنجانده شده است.
هنگام استفاده از روش اجزای متقارن، مدار معادل هر یک از آنها به طور جداگانه ترسیم می شود، سپس در محل اتصال کوتاه به یکدیگر متصل می شوند. به عنوان مثال، اجازه دهید یک مدار معادل برای مدار در شکل 7.1 ایجاد کنیم.
سیستم X1 = 15 اهم |
||
سیستم X0 = 25 اهم |
L1 25km AS-120 |
L2 35 کیلومتر AS-95 |
T1 - 10000/110
UK = 10.5 T2 - 16000/110 UK = 10.5
برنج. 7.1 مثالی از شبکه برای ساخت مدار معادل در اجزای متقارن
هنگام محاسبه پارامترهای یک خط 110 کیلوولت و بالاتر برای یک مدار معادل، معمولاً مقاومت فعال خط نادیده گرفته می شود. توالی مثبت راکتانس القایی (X 1) خط بر اساس داده های مرجع برابر است با: AC-95 - 0.429 اهم در کیلومتر، AC-120 - 0.423 اهم بر کیلومتر. مقاومت توالی صفر برای یک خط با نیم تنه کابل فولادی
خود برابر با 3 X 1 یعنی. به ترتیب 0.429 3 = 1.287 و 0.423 3 = 1.269.
بیایید پارامترهای خط را تعریف کنیم:
L 1 = 25 0.423 = 10.6 اهم. |
L 1 = 25 1.269 = 31.7 اهم |
||
L 2 = 35 0.423 = 15.02 اهم. |
L 2 = 35 1.269 = 45.05 اهم |
بیایید پارامترهای ترانسفورماتور را تعیین کنیم:
T1 10000 کیلو ولت آمپر
X 1 T 1 = 0.105 1152 10 = 138 اهم؛
X 1 T 2 = 0.105 1152 16 = 86.8 اهم. X 0 T 2 = 86.8 اهم
مقاومت دنباله منفی در یک مدار معادل برابر با مقاومت دنباله مثبت است.
مقاومت ترتیب صفر ترانسفورماتورها معمولاً برابر با مقاومت دنباله مثبت فرض می شود. X 1 T = X 0 T. ترانسفورماتور T1 در مدار معادل توالی صفر گنجانده نشده است، زیرا خنثی آن غیر زمینی است.
ما یک طرح جایگزین ترسیم می کنیم. |
||||||||||||||||
X1C =X2C =15 اهم |
X1L1 =X2L1 =10.6 اهم |
X1L2 =X2L1 =15.1 اهم |
||||||||||||||
X0C = 25 اهم |
X0L1 = 31.7 اهم |
X0L2 = 45.05 اهم |
||||||||||||||
X1T1 = 138 اهم |
X1T2 = 86.8 اهم |
|||||||||||||||
X0T2 = 86.8 اهم |
||||||||||||||||
محاسبه اتصال کوتاه سه فاز و دو فاز به روش معمول انجام می شود، جدول 7.1 را ببینید. جدول 7.1
مقاومت تا ماه |
اتصال کوتاه سه فاز |
اتصال کوتاه دو فاز |
||||||
تا اتصال کوتاه X 1 ∑ = ∑ X 1 |
= (115 3) X 1 |
0.87 I |
||||||
15+10.6 = 25.6 اهم |
||||||||
25.6 + 15.1 = 40.7 اهم |
||||||||
25.6+ 138=163.6 اهم |
||||||||
40.7 + 86.8 = 127.5 اهم |
||||||||
برای محاسبه جریان خطای زمین باید از روش مولفه های متقارن استفاده کرد که بر اساس این روش مقاومت های معادل دنباله مثبت، منفی و صفر نسبت به نقطه خطا محاسبه شده و به صورت سری در مدار معادل برای تک متصل می شوند. خطاهای زمین فاز شکل 7.2، و به صورت سری/موازی برای خطاهای دو فاز به زمین شکل 7.2، ب.
X 1E |
X 2E |
X 0E |
|||||||||||||||||||||
X 1E |
X 2E |
||||||||||||||||||||||
X 0E I 0 |
|||||||||||||||||||||||
من 0b |
|||||||||||||||||||||||
برنج. 7.2. نمودار مدار برای اتصال مقاومت های معادل توالی مثبت، منفی و صفر برای محاسبه جریان اتصال کوتاه زمین:
الف) - تک فاز؛ ب) - دو فاز؛ ج) – توزیع جریانهای توالی صفر بین دو نقطه زمین خنثی.
بیایید خطای زمین را محاسبه کنیم، جداول 7.2، 7.3 را ببینید.
مدار توالی مثبت و منفی از یک شاخه تشکیل شده است: از منبع تغذیه تا اتصال کوتاه. در مدار توالی صفر 2 انشعاب از نول های متصل به زمین وجود دارد که منبع جریان اتصال کوتاه هستند و باید به صورت موازی در مدار معادل وصل شوند. مقاومت شاخه های موازی متصل با فرمول تعیین می شود:
X 3 = (X a X b) (X a + X b) |
||||||||||||
توزیع جریان در امتداد شاخه های موازی با فرمول های زیر تعیین می شود: |
||||||||||||
I a = I E X E X a; I in = I E X E |
||||||||||||
جدول 7.2 جریان های اتصال کوتاه تک فاز |
||||||||||||
X1 E |
X2 E |
X0 E = X0 a //X0 b * |
او |
Ikz1 |
Ikz2 |
Ikz0 |
Ikz0 a * |
Ikz0 ب |
من اتصال کوتاه کردم |
|||
I1 + I2 + I0 |
||||||||||||
*توجه داشته باشید. مقاومت دو بخش موازی متصل از مدار توالی صفر با استفاده از فرمول 7.1 تعیین می شود.
**توجه داشته باشید. جریان بین دو بخش از توالی صفر طبق فرمول 7.2 توزیع می شود.
جدول 7.3 جریان اتصال کوتاه دو فاز به زمین
X1 E |
X2 E |
X0 E * |
X0-2 E** = |
او |
I KZ1 |
من اتصال کوتاه 2 *** |
من KZ0 |
من اتصال کوتاه 0 a **** |
I KZ0 ب |
IKZ *****≈ |
|
X0 E //X2 |
I1 +½ (I2 +I0) |
||||||||||
*توجه داشته باشید. مقاومت دو بخش از مدار توالی صفر متصل به صورت موازی با استفاده از فرمول 7.1 تعیین می شود؛ محاسبه در جدول 7.2 انجام شده است.
**توجه داشته باشید. مقاومت دو مقاومت دنباله منفی و صفر متصل به موازی با استفاده از فرمول 7.1 تعیین می شود.
***توجه داشته باشید. جریان بین دو مقاومت دنباله منفی و صفر طبق فرمول 7.2 توزیع می شود.
****توجه داشته باشید. جریان بین دو بخش از توالی صفر طبق فرمول 7.2 توزیع می شود.
*****توجه داشته باشید. جریان اتصال کوتاه دو فاز به زمین با یک فرمول تقریبی نشان داده می شود، مقدار دقیق به صورت هندسی تعیین می شود، در زیر ببینید.
تعیین جریان فاز پس از محاسبه اجزای متقارن
با اتصال کوتاه تک فاز، کل جریان اتصال کوتاه در فاز آسیب دیده جریان دارد و در فازهای باقیمانده هیچ جریانی جریان ندارد. جریان تمام دنباله ها با یکدیگر برابر است.
برای رعایت چنین شرایطی، اجزای متقارن به صورت زیر مرتب شده اند (شکل 7.3):
Ia 1 |
Ia 2 |
I a 0 I b 0 I c 0 |
Ia 0 |
||||||||||
Ia 2 |
|||||||||||||
آی بی 1 |
Ic 2 |
Ia 1 |
|||||||||||
Ic 1 |
Ib 2 |
||||||||||||
جریان های مستقیم |
جریان های معکوس |
جریان های صفر |
Ic 1 |
آی بی 1 |
|||||||||
Ic 0 |
IB 0 |
||||||||||||
متوالی |
متوالی |
متوالی |
Ic 2 |
||||||||||
Ib 2 |
|||||||||||||
شکل 7.3. نمودارهای برداری برای اجزای متقارن با اتصال کوتاه تک فاز
برای اتصال کوتاه تک فاز، جریان I1 = I2 = I0 است. در فاز آسیب دیده، آنها از نظر بزرگی برابر هستند و در فاز منطبق هستند. در فازهای بدون آسیب، جریان های مساوی از تمام دنباله ها یک مثلث متساوی الاضلاع را تشکیل می دهند و مجموع تمام جریان ها 0 است.
با اتصال کوتاه دو فاز به زمین، جریان در یک فاز سالم صفر است. جریان دنباله مثبت برابر است با مجموع جریان های توالی صفر و منفی با علامت مخالف. بر اساس این مفاد، جریان اجزای متقارن را می سازیم (شکل 7.4):
Ia 1 |
Ia 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
2 |
Ib 2 |
|||||||||||||
Ia 0 |
||||||||||||||
I a 0 I b 0 I c 0 |
2 |
Ib 2 |
||||||||||||
آیا 1 |
آی بی 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
Ic 0 |
آیا 1 |
آی بی 1 |
IB 0 |
|||||||||||
برنج. 7.4 نمودارهای برداری اجزای متقارن جریان های خطای دو فاز به زمین
از نمودار ساخته شده می توان دید که ساخت جریان های فاز در طول گسل های زمین بسیار دشوار است، زیرا زاویه جریان فاز با زاویه اجزای متقارن متفاوت است. باید به صورت گرافیکی ساخته شود یا از پیش بینی های متعامد استفاده شود. با این حال، با دقت کافی برای تمرین، مقدار فعلی را می توان با استفاده از یک فرمول ساده تعیین کرد:
I f = I 1 + 1 2 (I 2 + I 0 ) = 1.5 I 1 |
جریان های جدول 7.3 با استفاده از این فرمول محاسبه می شوند.
اگر جریان یک اتصال کوتاه دو فاز به زمین را مطابق جدول 7.3 با جریان اتصال کوتاه دو فاز و سه فاز مطابق جدول 7.1 مقایسه کنیم، می توانیم نتیجه بگیریم که جریان های اتصال کوتاه دو فاز - مدار به زمین کمی کمتر از جریان یک اتصال کوتاه دو فاز به زمین است، بنابراین حساسیت حفاظت باید با جریان یک اتصال کوتاه دو فاز تعیین شود. جریان های اتصال کوتاه سه فاز به ترتیب بیشتر از جریان های اتصال کوتاه دو فاز هستند.
زمین، بنابراین، تعیین حداکثر جریان اتصال کوتاه برای راه اندازی حفاظت با استفاده از یک اتصال کوتاه سه فاز انجام می شود. این بدان معناست که برای محاسبات حفاظتی به جریان اتصال کوتاه دو فاز به زمین نیازی نیست و نیازی به شمارش آن نیست. هنگام محاسبه جریان های اتصال کوتاه در اتوبوس های نیروگاه های قدرتمند، که در آن مقاومت دنباله منفی و صفر کمتر از مقاومت توالی مستقیم است، وضعیت تا حدودی تغییر می کند. اما این ربطی به شبکه های توزیع ندارد و برای نیروگاه ها با استفاده از یک برنامه خاص، جریان ها بر روی کامپیوتر محاسبه می شود.
7.3 نمونه هایی از انتخاب تجهیزات برای خطوط بن بست 110-220 کیلو ولت
طرح 7.1. خط هوایی بن بست 110-220 کیلو ولت. هیچ برقی از PS1 و PS2 وجود ندارد. T1 PS1 از طریق یک جداکننده و یک اتصال کوتاه متصل می شود. T1 PS2 از طریق سوئیچ روشن می شود. سمت خنثی HV T1 PS2 به زمین متصل است، در حالی که در PS1 عایق است. حداقل الزامات حفاظتی:
انتخاب 1 . حفاظت سه مرحله ای در برابر اتصال کوتاه فاز به فاز باید استفاده شود (مرحله اول، بدون تاخیر زمانی، در برابر اتصال کوتاه در باس های PS2 HV تنظیم می شود، مرحله دوم، با تاخیر زمانی کوتاه، در برابر اتصال کوتاه در گذرگاه های PS1 و PS2 LV، مرحله سوم حداکثر حفاظت است). حفاظت از خطای زمین - 2 مرحله (مرحله اول، بدون تاخیر زمانی، از جریان ارسال شده به اتوبوس ها توسط ترانسفورماتور زمین PS2 جدا می شود، مرحله دوم با تاخیر زمانی، از هماهنگی آن با حفاظت های شبکه خارجی اطمینان حاصل می شود، اما نه از جریان اتصال کوتاه ارسال شده توسط ترانسفورماتور PS2 جدا شده است). باید از یک بازگشایی خودکار دوبار یا یک بار استفاده شود. مراحل حساس باید در طول بسته شدن مجدد تسریع شود. حفاظت ها باعث خرابی قطع کننده پست تغذیه می شود. الزامات اضافی شامل حفاظت در برابر خرابی فاز، تعیین محل خطا در یک خط هوایی، و نظارت بر عمر قطع کننده مدار است.
گزینه 2. بر خلاف اولی، حفاظت در برابر خطاهای زمین جهت دار است، که به آن اجازه می دهد تا از جریان اتصال کوتاه معکوس تنظیم نشود و بنابراین، حفاظت حساس تری را بدون تأخیر زمانی انجام دهد. به این ترتیب می توان از کل خط بدون تاخیر زمانی محافظت کرد.
توجه داشته باشید: این و مثال‌های بعدی توصیه‌های دقیقی در مورد انتخاب تنظیمات حفاظتی ارائه نمی‌دهند؛ ارجاع به راه‌اندازی حفاظت برای توجیه انتخاب انواع حفاظت استفاده می‌شود. در شرایط واقعی، ممکن است تنظیمات حفاظتی متفاوتی اعمال شود، که باید در طول یک طراحی خاص تعیین شود. حفاظ ها ممکن است با انواع دیگری از وسایل حفاظتی با ویژگی های مناسب جایگزین شوند.
مجموعه حفاظت ها، همانطور که قبلا ذکر شد، باید از 2 مجموعه تشکیل شده باشد. حفاظت را می توان در 2 دستگاه انتخاب شده از:
MiCOM P121, P122, P123, P126, P127 از ALSTOM،
F 60، F650 از جنرال الکتریک
دو رله REF 543 از ABB - انتخاب شده است 2 اصلاح مناسب،
7SJ 511, 512, 531, 551 SIEMENS – قابل انتخاب 2 اصلاح مناسب،
دو رله SEL 551 از SEL.
طرح 7.2. ترانزیت حلقه باز در پست 3.
یک خط هوایی دو مداره وارد پست 2 می شود که بخش های آن به صورت موازی کار می کنند. امکان انتقال کات به PS2 در حالت تعمیر وجود دارد.
که در در این حالت سوئیچ بخش PS3 روشن می شود. ترانزیت فقط برای زمان سوئیچینگ بسته است و هنگام انتخاب حفاظت، اتصال کوتاه آن در نظر گرفته نمی شود. یک ترانسفورماتور با یک نول زمین شده به بخش 1 PS3 متصل است. هیچ منبع جریانی برای اتصال کوتاه تک فاز در پست های 2 و 3 وجود ندارد. بنابراین، حفاظت در سمت غیر برق فقط در "آبشار" کار می کند، پس از اینکه خط در سمت برق قطع شد. با وجود کمبود برق در طرف مقابل، حفاظت باید هم برای خطاهای زمین و هم برای اتصال کوتاه فاز به فاز جهت دار باشد. این به طرف گیرنده اجازه می دهد تا خط آسیب دیده را به درستی شناسایی کند.
که در به طور کلی برای ارائه حفاظت انتخابی با تاخیرهای زمانی کوتاه به خصوص در خطوط کوتاه باید از حفاظت چهار مرحله ای استفاده کرد که تنظیمات آن به شرح زیر است: 1 مرحله از اتصال کوتاه تنظیم می شود.
V انتهای خط، مرحله دوم با مرحله اول خط موازی در آبشار و مرحله اول خط مجاور، مرحله سوم با مراحل دوم این خطوط هوایی هماهنگ شده است. هنگام هماهنگی حفاظت با یک خط مجاور، حالت دارای دو در نظر گرفته می شود: در بخش اول - 1 خط هوایی، در بخش دوم - 2، که به طور قابل توجهی حفاظت را خشن می کند. این سه مرحله از خط محافظت می کند و آخرین مرحله چهارم منطقه مجاور را حفظ می کند. هنگام هماهنگی حفاظت ها در طول زمان، مدت زمان خرابی بریکر در نظر گرفته می شود که تاخیر زمانی حفاظت های هماهنگ را برای مدت زمان خرابی بریکر افزایش می دهد. هنگام انتخاب تنظیمات حفاظت فعلی، آنها باید با بار کل دو خط تنظیم شوند، زیرا یکی از خطوط هوایی موازی می تواند در هر زمان خاموش شود و کل بار به یک خط هوایی متصل می شود.
که در به عنوان بخشی از وسایل حفاظتی، هر دو مجموعه حفاظت باید جهت دار باشند. گزینه های حفاظتی زیر را می توان اعمال کرد:
MiCOM، P127 و P142 از ALSTOM،
F60 و F650 از جنرال الکتریک،
دو رله REF 543 از ABB - اصلاحات جهت انتخاب شده است،
رله های 7SJ512 و 7SJ 531 از زیمنس،
دو رله SEL 351 از SEL.
در برخی موارد، به دلایل حساسیت، جداسازی جریان های بار یا اطمینان از عملکرد انتخابی، ممکن است نیاز به استفاده از کنترل از راه دور باشد.
Z = LZ
حفاظت رویه برای این منظور یکی از حفاظ ها با یک ریموت جایگزین می شود. حفاظت از فاصله را می توان اعمال کرد:
MiCOM P433، P439، P441 از ALSTOM،
D30 از جنرال الکتریک،
REL 511 از ABB - تغییرات جهت انتخاب شده است،
رله 7SA 511 یا 7SA 513 از زیمنس،
رله SEL 311 از SEL.
7.4. حفاظت از راه دور
هدف و اصل عملیات
حفاظت از راه دور یک حفاظت پیچیده جهت یا غیر جهت با انتخاب نسبی است که با استفاده از رله های حداقل مقاومتی ساخته می شود که به مقاومت خط نسبت به نقطه خطا پاسخ می دهد که متناسب با فاصله است. فاصله ها. نام حفاظت از فاصله (DP) از اینجا می آید. حفاظت های فاصله ای به خطاهای فاز به فاز پاسخ می دهند (به جز خطاهای مبتنی بر ریزپردازنده). برای عملکرد صحیح حفاظت فاصله، داشتن مدارهای جریان از اتصال CT و مدارهای ولتاژ از VT ضروری است. در صورت عدم وجود یا نقص در مدارهای ولتاژ، عملکرد بیش از حد کنترل از راه دور در هنگام اتصال کوتاه در مناطق مجاور امکان پذیر است.
در شبکه های پیکربندی پیچیده با چندین منبع تغذیه، حفاظت از اضافه جریان ساده و جهت دار (NTZ) نمی تواند قطع انتخابی اتصال کوتاه را فراهم کند. بنابراین، برای مثال، با اتصال کوتاه در W 2 (شکل 7.5)، NTZ 3 باید سریعتر از RZ I عمل کند، و با اتصال کوتاه در W 1، برعکس، NTZ 1 باید سریعتر از RZ 3 عمل کند. الزامات متناقض را نمی توان با کمک NTZ برآورده کرد. علاوه بر این، MTZ و NTZ اغلب الزامات سرعت و حساسیت را برآورده نمی کنند. قطع انتخابی اتصال کوتاه در شبکه های حلقه پیچیده را می توان با استفاده از حفاظت رله از راه دور (RD) به دست آورد.
تأخیر زمانی DZ t 3 به فاصله (فاصله) t 3 = f (L PK) (شکل 7.5) بین بستگی دارد.
محل نصب حفاظت رله (نقطه P) و نقطه اتصال کوتاه (K) یعنی L PK، و با افزایش آن افزایش می یابد.
فاصله سنجش از دور نزدیک به محل آسیب تاخیر زمانی کمتری نسبت به سنجش از راه دورتر دارد.
به عنوان مثال، در طول یک اتصال کوتاه در نقطه K1 (شکل 7.6)، D32، که نزدیکتر به محل خطا قرار دارد، با تاخیر زمانی کوتاه تری نسبت به D31 دورتر عمل می کند. اگر یک اتصال کوتاه نیز در نقطه K2 رخ دهد، مدت زمان عملکرد D32 افزایش می یابد و اتصال کوتاه به طور انتخابی توسط محافظ سنجش از راه دور نزدیک به محل آسیب خاموش می شود.
عنصر اصلی کنترل از راه دور عنصر اندازه گیری از راه دور (MR) است که فاصله اتصال کوتاه از محل نصب حفاظت رله را تعیین می کند. رله های مقاومتی (PC) به عنوان DO استفاده می شوند که به مقاومت کل، واکنشی یا فعال بخش آسیب دیده خط برق (Z، X، R) واکنش نشان می دهند.
مقاومت فاز خط برق از محل نصب رله P تا نقطه اتصال کوتاه (نقطه K) متناسب با طول این بخش است، زیرا مقدار مقاومت نقطه اتصال کوتاه برابر با طول است.
بخش ضرب در مقاومت خط: sp. .
بنابراین، رفتار عنصر راه دور در واکنش به مقاومت خط به فاصله تا محل خطا بستگی دارد. بسته به نوع مقاومتی که DO به آن واکنش نشان می دهد (Z، X یا R)، DZ به مقاومت کل، واکنشی و فعال تقسیم می شود. رله های مقاومتی مورد استفاده در کنترل از راه دور برای تعیین همزمان
مقاومت Z PK به نقطه اتصال کوتاه، ولتاژ و جریان را در محل کنترل از راه دور کنترل کنید (شکل 7.7.).
∆ - حفاظت از فاصله
به پایانه های رایانه شخصی با مقادیر ثانویه عرضه می شوند U P و I P از TN و CT. رله طوری طراحی شده است که رفتار آن به طور کلی به نسبت U P به I P بستگی دارد. این نسبت مقداری مقاومت Z P است. در طول اتصال کوتاه Z P = Z PK، و در مقادیر مشخصی از Z PK، PC فعال می شود. به کاهش Z P واکنش نشان می دهد، زیرا در طول اتصال کوتاه U P کاهش می یابد
تغییر می کند و I P افزایش می یابد. بالاترین مقداری که رایانه شخصی در آن کار می کند، مقاومت عملیاتی رله Z cp نامیده می شود.
Z p = U p I p ≤ Z cp |
برای اطمینان از گزینش پذیری در شبکه های پیکربندی پیچیده در خطوط برق با منبع تغذیه دو طرفه، خطاها باید هدایت شوند، زمانی که برق اتصال کوتاه از اتوبوس ها به خطوط برق هدایت می شود. جهت گیری عملکرد خطا با کمک RNM اضافی یا استفاده از رایانه های شخصی جهت دار که قادر به پاسخگویی به جهت قدرت خطا هستند، تضمین می شود.
ویژگی های وابستگی زمانی |
||||
برنج. 7.7. اتصال مدارهای جریان و |
بدون حفاظت از فاصله t = f (L |
|||
مقاومت رله ولتاژ |
||||
الف – مایل؛ ب – پلکانی؛ ج – ترکیب |
||||
ویژگی های تاخیر زمانی |
حفاظت از راه دور |
|||
وابستگی زمان عمل DS به فاصله یا مقاومت به محل خطا t 3 = f (L PK) یا t 3 = f (Z PK) مشخصه تاخیر زمانی DS نامیده می شود. توسط ها-
بر اساس ماهیت این وابستگی، PD ها به سه گروه با ویژگی های افزایشی (شیب) زمان عمل، ویژگی های گام به گام و ترکیبی تقسیم می شوند.
(شکل 7.8). PD های پله ای سریعتر از PD هایی با ویژگی های شیب دار و ترکیبی عمل می کنند و به طور معمول از نظر طراحی ساده تر هستند. سنجش از دور با مشخصه گام به گام تولید ChEAZ معمولاً با سه مرحله زمانی انجام می شد که مربوط به سه ناحیه عمل سنجش از دور است (شکل 7.8، b). حفاظت های ریزپردازنده مدرن دارای 4، 5 یا 6 سطح حفاظت هستند. رله هایی با ویژگی شیب دار به طور خاص برای شبکه های توزیع (به عنوان مثال، DZ-10) توسعه یافته اند.
اصول حفاظت انتخابی شبکه با استفاده از دستگاه های حفاظت از راه دور
در خطوط برق با منبع تغذیه دو طرفه، PD ها در دو طرف هر خط برق نصب می شوند و باید هنگام هدایت برق از اتوبوس ها به خط برق عمل کنند. رله های راه دور که در یک جهت نیرو کار می کنند باید از نظر زمان و منطقه تحت پوشش با یکدیگر هماهنگ شوند تا از خاموش شدن انتخابی اتصال کوتاه اطمینان حاصل شود. در طرح مورد بررسی (شکل 7.9.)، D31، سنجش از دور، D35 و D36، D34، D32 با یکدیگر سازگار هستند.
با در نظر گرفتن این واقعیت که مراحل اول کنترل از راه دور دارای تاخیر زمانی (t I = 0) نیستند، با توجه به شرایط انتخابی، نباید خارج از خط برق محافظت شده کار کنند. بر این اساس طول مرحله اول که تاخیر زمانی ندارد (t I = 0) کمتر از طول خط برق حفاظت شده گرفته می شود و معمولاً 0.8-0.9 برابر طول خط برق است. مابقی خط برق حفاظت شده و اتوبوس های پست مقابل تحت پوشش مرحله دوم حفاظت این خط برق قرار دارند. طول و تاخیر زمانی مرحله دوم (معمولا) با طول و تاخیر زمانی مرحله اول سنجش از دور بخش بعدی مطابقت دارد. مثلا شاگرد دوم
شکل 7.9 هماهنگی تاخیرهای زمانی حفاظت رله از راه دور با مشخصه پله:
∆ z – خطای رله فاصله. ∆ t - سطح انتخاب
آخرین مرحله سوم حفاظت از راه دور، پشتیبان گیری است، طول آن از شرط پوشش قسمت بعدی، در صورت خرابی حفاظت محافظ یا قطع کننده مدار آن انتخاب می شود. مدت زمان قرارگیری در معرض بیماری
مقدار ∆ t بیشتر از مدت زمان دومین یا سومین منطقه سنجش از دور بخش بعدی در نظر گرفته می شود. در این حالت، منطقه پوشش مرحله سوم باید از انتهای منطقه دوم یا سوم قسمت بعدی ساخته شود.
ساختار حفاظت از خط با استفاده از حفاظت از راه دور
در سیستم های برق خانگی، DZ برای عملکرد در طول اتصال کوتاه بین فازی و برای عملکرد در طول اتصال کوتاه تک فاز، از حفاظت اضافه جریان صفر دنباله صفر (NP) ساده تر استفاده می شود. اکثر تجهیزات ریزپردازنده دارای حفاظت فاصله هستند که برای انواع آسیب ها از جمله خطاهای زمین معتبر است. رله مقاومت (RS) از طریق VT و CT به ولتاژهای اولیه متصل می شود
ابتدای خط برق حفاظت شده ولتاژ ثانویه در پایانه های PC: U p = U pn K II، و جریان ثانویه: I p = I pn K I.
مقاومت در پایانه های ورودی رله توسط عبارت تعیین می شود.
حمل و نقل بدون وقفه و مطمئن برق به مصرف کنندگان یکی از اصلی ترین وظایفی است که مهندسان برق دائماً آن را حل می کنند. برای اطمینان از این امر، شبکه های الکتریکی ایجاد شده است که شامل پست های توزیع و خطوط برق است که آنها را به هم متصل می کند. برای جابجایی انرژی در فواصل طولانی، از تکیه گاه هایی استفاده می شود که سیم های اتصال از آن ها آویزان می شوند. آنها بین خود و زمین توسط لایه ای از هوای محیط جدا شده اند. به این گونه خطوط به دلیل نوع عایق، خطوط هوایی گفته می شود.
اگر فاصله خط حمل و نقل کوتاه باشد یا به دلایل ایمنی لازم باشد خط برق در زمین پنهان شود، از کابل استفاده می شود.
خطوط برق هوایی و کابلی دائماً تحت ولتاژ هستند که اندازه آن توسط ساختار شبکه الکتریکی تعیین می شود.
هدف از حفاظت رله خط برق
اگر عایق هر قسمت از کابل یا خط برق هوایی طولانی آسیب دیده باشد، ولتاژ اعمال شده به خط باعث ایجاد نشتی یا جریان اتصال کوتاه در ناحیه آسیب دیده می شود.
علل خرابی عایق می تواند عوامل مختلفی باشد که می توانند خود را از بین ببرند یا اثرات مخرب خود را ادامه دهند. به عنوان مثال، لک‌لکی که بین سیم‌های یک خط برق هوایی پرواز می‌کرد، با بال‌های خود یک اتصال کوتاه فاز به فاز ایجاد کرد و وقتی در نزدیکی سقوط کرد، سوخت.
یا درختی که خیلی نزدیک به تکیه گاه رشد کرده بود در طول طوفان توسط باد به سیم ها کوبیده شد و آنها را کوتاه کرد.
در حالت اول اتصال کوتاه برای مدت کوتاهی رخ داده و از بین رفته و در حالت دوم خرابی عایق طولانی مدت بوده و نیاز به رفع آن توسط نیروهای خدمات برق دارد.
چنین آسیب‌هایی می‌تواند صدمات زیادی به شرکت‌های انرژی وارد کند. جریان های اتصال کوتاه حاصل انرژی حرارتی بسیار زیادی دارد که می تواند نه تنها سیم های خطوط تغذیه را بسوزاند، بلکه تجهیزات برق را در پست های تغذیه نیز از بین ببرد.
به این دلایل، تمام آسیب هایی که در خطوط برق ایجاد می شود باید فوراً از بین برود. این با حذف ولتاژ از خط آسیب دیده در سمت منبع به دست می آید. اگر چنین خط برقی از هر دو طرف برق دریافت کند، هر دو باید ولتاژ را خاموش کنند.
عملکردهای نظارت مداوم بر پارامترهای الکتریکی وضعیت همه خطوط برق و حذف ولتاژ از همه طرف ها در صورت بروز هر گونه شرایط اضطراری به سیستم های فنی پیچیده ای اختصاص داده می شود که به طور سنتی حفاظت رله نامیده می شود.
صفت "رله" از پایه عنصری مبتنی بر رله های الکترومغناطیسی گرفته شده است که طرح های آن با ظهور اولین خطوط برق به وجود آمد و تا به امروز در حال بهبود است.
دستگاه های محافظ مدولار که به طور گسترده در کار مهندسین قدرت معرفی شده اند، هنوز جایگزینی کامل دستگاه های رله را حذف نمی کنند و طبق سنت ثابت شده، در دستگاه های حفاظت رله نیز گنجانده شده اند.
اصول طراحی حفاظت رله
نهادهای نظارتی شبکه
برای نظارت بر پارامترهای الکتریکی خطوط برق، داشتن بدنه های اندازه گیری که قادر به نظارت دائمی هرگونه انحراف از حالت عادی در شبکه و در عین حال، رعایت شرایط عملکرد ایمن باشند، ضروری است.
در خطوط برق تمام ولتاژها، این تابع به ترانسفورماتورهای ابزار اختصاص داده می شود. آنها به ترانسفورماتور تقسیم می شوند:
جریان (CT)؛
ولتاژ (VT).
از آنجایی که کیفیت عملیات حفاظتی برای قابلیت اطمینان کل سیستم الکتریکی از اهمیت بالایی برخوردار است، نیازهای افزایش یافته برای دقت عملکرد بر روی اندازه گیری CT و VT اعمال می شود که توسط ویژگی های اندازه گیری آنها تعیین می شود.
کلاس های دقت ترانسفورماتورهای ابزار برای استفاده در حفاظت رله و دستگاه های اتوماسیون (حفاظت رله و اتوماسیون) با مقادیر "0.5"، "0.2" و "P" استاندارد شده اند.
ترانسفورماتورهای ولتاژ
نمایی کلی از نصب ترانسفورماتورهای ولتاژ بر روی خط هوایی 110 کیلوولت در تصویر زیر نشان داده شده است.
در اینجا می توانید ببینید که VT ها در هیچ کجای یک خط طولانی نصب نمی شوند، بلکه روی تابلو برق یک پست برق نصب می شوند. هر ترانسفورماتور با پایانه های اولیه خود به سیم خط هوایی مربوطه و مدار زمین متصل می شود.
ولتاژ تبدیل شده توسط سیم پیچ های ثانویه از طریق کلیدهای 1P و 2P در امتداد هسته های مربوطه کابل برق خروجی می شود. برای استفاده در دستگاه های حفاظتی و اندازه گیری، سیم پیچ های ثانویه در یک پیکربندی ستاره و مثلث، همانطور که در تصویر برای TN-110 کیلو ولت نشان داده شده است، متصل می شوند.
برای کاهش و عملکرد دقیق حفاظت رله، از کابل برق مخصوص استفاده می شود و نیازهای بیشتری برای نصب و راه اندازی آن اعمال می شود.
ترانسفورماتورهای ولتاژ اندازه گیری برای هر نوع ولتاژ خط برق ایجاد می شوند و می توانند با توجه به مدارهای مختلف برای انجام وظایف خاصی متصل شوند. اما همه آنها بر اساس یک اصل کلی کار می کنند - تبدیل مقدار خطی ولتاژ خط برق به مقدار ثانویه 100 ولت با کپی دقیق و برجسته کردن تمام خصوصیات هارمونیک های اولیه در یک مقیاس خاص.
نسبت تبدیل VT با نسبت ولتاژهای خطی مدارهای اولیه و ثانویه تعیین می شود. به عنوان مثال، برای خط هوایی 110 کیلوولت مورد نظر به صورت زیر نوشته می شود: 110000/100.
ترانسفورماتورهای جریان ابزار
این دستگاه ها همچنین بار اولیه خط را با حداکثر تکرار تمام تغییرات هارمونیک های جریان اولیه به مقادیر ثانویه تبدیل می کنند.
برای سهولت در کار و نگهداری تجهیزات الکتریکی، آنها بر روی تابلو برق پست نیز نصب می شوند.
آنها در یک مدار خط هوایی متفاوت از VTها قرار می گیرند: با سیم پیچ اولیه خود، که معمولاً تنها با یک چرخش به شکل یک هادی جریان مستقیم نشان داده می شود، آنها به سادگی در هر سیم فاز خط برش می دهند. این را می توان به وضوح در عکس بالا مشاهده کرد.
نسبت تبدیل CT با نسبت انتخاب مقادیر اسمی در مرحله طراحی خط انتقال نیرو تعیین می شود. به عنوان مثال، اگر یک خط برق برای انتقال جریان های 600 آمپر طراحی شده باشد و 5 A در سمت ثانویه CT حذف شود، از نام 600/5 استفاده می شود.
در بخش انرژی، دو استاندارد برای مقادیر جریان ثانویه وجود دارد که استفاده می شود:
5 A برای همه CT ها تا 110 کیلو ولت شامل.
1 A برای خطوط 330 کیلو ولت و بالاتر.
سیم پیچ های ثانویه CT برای اتصال به دستگاه های حفاظتی طبق طرح های مختلف متصل می شوند:
ستاره کامل؛
ستاره ناقص؛
مثلث.
هر اتصال ویژگی های خاص خود را دارد و برای انواع خاصی از حفاظت به روش های مختلف استفاده می شود. نمونه ای از اتصال ترانسفورماتورهای جریان خط و سیم پیچ های رله جریان در یک مدار ستاره کامل در تصویر نشان داده شده است.
این ساده ترین و رایج ترین فیلتر هارمونیک در بسیاری از طرح های حفاظت رله استفاده می شود. در آن، جریان های هر فاز توسط یک رله جداگانه به همین نام کنترل می شود و مجموع همه بردارها از سیم پیچی متصل به سیم خنثی مشترک عبور می کند.
روش استفاده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری جریان و ولتاژ امکان انتقال دقیق فرآیندهای اولیه روی تجهیزات برق را به مدار ثانویه برای استفاده در سخت افزار حفاظت رله و ایجاد الگوریتم هایی برای عملکرد دستگاه های منطقی برای حذف فرآیندهای اضطراری روی تجهیزات فراهم می کند. .
ارگان های پردازش اطلاعات دریافتی
در حفاظت رله، عنصر اصلی کار رله است - یک دستگاه الکتریکی که دو عملکرد اصلی را انجام می دهد:
کیفیت پارامتر کنترل شده، به عنوان مثال، جریان را کنترل می کند و در حالت عادی به طور پایدار وضعیت سیستم تماس خود را حفظ می کند و تغییر نمی دهد.
با رسیدن به یک مقدار بحرانی به نام نقطه تنظیم یا آستانه پاسخ، فوراً موقعیت کنتاکت‌های خود را تغییر می‌دهد و در این حالت باقی می‌ماند تا زمانی که مقدار کنترل‌شده به ناحیه مقادیر عادی برگردد.
اصول تشکیل مدارها برای اتصال رله های جریان و ولتاژ به مدارهای ثانویه به درک نمایش هارمونیک های سینوسی توسط کمیت های برداری با نمایش آنها در صفحه مختلط کمک می کند.
پایین تصویر یک نمودار برداری را برای یک مورد معمولی از توزیع سینوسی ها در سه فاز A، B، C در طول حالت عملکرد منبع تغذیه به مصرف کنندگان نشان می دهد.
نظارت بر وضعیت مدارهای جریان و ولتاژ
تا حدی، اصل پردازش سیگنال‌های ثانویه در نمودار برای اتصال CT و سیم‌پیچ‌های رله بر اساس مدار ستاره کامل و VT در ORU-110 نشان داده شده است. این روش به شما امکان می دهد که بردارها را به روش های زیر جمع آوری کنید.
روشن کردن سیم پیچ رله در هر یک از هارمونیک های این فازها به شما این امکان را می دهد که فرآیندهای رخ داده در آن را کاملاً کنترل کنید و در صورت بروز حوادث مدار را از کار خارج کنید. برای این کار کافی است از طرح های مناسب دستگاه های رله جریان یا ولتاژ استفاده کنید.
طرح های داده شده مورد خاصی از استفاده متنوع از فیلترهای مختلف است.
روش های کنترل برق عبوری از یک خط
دستگاه های حفاظت رله میزان توان را بر اساس قرائت ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ یکسان کنترل می کنند. در این مورد از فرمول ها و روابط شناخته شده بین توان های کل، فعال و راکتیو و مقادیر آنها که از طریق بردارهای جریان و ولتاژ بیان می شود استفاده می شود.
در اینجا در نظر گرفته می شود که بردار جریان توسط emf اعمال شده به مقاومت خط تشکیل می شود و به همان اندازه بر بخش های فعال و راکتیو آن غلبه می کند. اما در این حالت افت ولتاژ در مناطقی با اجزای Ua و Up طبق قوانینی که توسط مثلث ولتاژ توضیح داده شده است رخ می دهد.
برق را می توان از یک سر خط به سر دیگر انتقال داد و حتی در هنگام انتقال برق جهت آن را تغییر داد.
تغییرات در جهت آن ناشی از موارد زیر است:
تعویض بار توسط پرسنل عملیاتی؛
نوسانات قدرت در سیستم به دلیل تأثیر فرآیندهای گذرا و سایر عوامل؛
وقوع شرایط اضطراری
رله‌های قدرت (RM) که به عنوان بخشی از حفاظت رله و اتوماسیون کار می‌کنند، نوسانات در جهت‌های آن را در نظر می‌گیرند و طوری پیکربندی می‌شوند که در صورت رسیدن به یک مقدار بحرانی کار کنند.
راه های کنترل مقاومت خط
دستگاه های حفاظت رله ای که فاصله تا محل اتصال کوتاه را بر اساس اندازه گیری مقاومت الکتریکی تخمین می زنند، حفاظت از راه دور یا به اختصار حفاظت از راه دور نامیده می شوند. آنها همچنین از مدارهای ترانسفورماتور جریان و ولتاژ در کار خود استفاده می کنند.
برای اندازه گیری مقاومت، از آن استفاده می شود که برای بخش مدار در نظر گرفته شده است.
هنگامی که یک جریان سینوسی از راکتورهای فعال، خازنی و القایی عبور می کند، بردار افت ولتاژ در دو طرف آنها در جهات مختلف منحرف می شود. این با رفتار حفاظت رله در نظر گرفته می شود.
انواع متعددی از رله های مقاومتی (RS) بر اساس این اصل در دستگاه های حفاظت رله و اتوماسیون کار می کنند.
راه های کنترل فرکانس در یک خط
برای حفظ پایداری دوره نوسان جریان هارمونیک منتقل شده در طول خط برق، از رله های کنترل فرکانس استفاده می شود. آنها بر اساس اصل مقایسه یک سینوسی مرجع تولید شده توسط یک ژنراتور داخلی با فرکانس بدست آمده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری خط کار می کنند.
پس از پردازش این دو سیگنال، رله فرکانس کیفیت هارمونیک کنترل شده را تعیین می کند و با رسیدن به مقدار تنظیم شده، موقعیت سیستم تماس را تغییر می دهد.
ویژگی های مانیتورینگ پارامترهای خط با حفاظت دیجیتال
پیشرفت‌های ریزپردازنده که جایگزین فناوری‌های رله می‌شوند نیز نمی‌توانند بدون مقادیر ثانویه جریان و ولتاژ، که از ترانسفورماتورهای ابزار CT و VT گرفته می‌شوند، کار کنند.
برای اجرای حفاظت های دیجیتال، اطلاعات مربوط به سینوسی ثانویه با روش های نمونه گیری پردازش می شود که شامل قرار دادن فرکانس بالا بر روی سیگنال آنالوگ و تثبیت دامنه پارامتر کنترل شده در تقاطع نمودارها است.
با توجه به مرحله نمونه برداری کوچک، روش های پردازش سریع و استفاده از روش تقریب ریاضی، دقت بالایی در اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای ثانویه به دست می آید.
مقادیر دیجیتال محاسبه شده به این روش در الگوریتم عملکرد دستگاه های ریزپردازنده استفاده می شود.
بخش منطقی حفاظت رله و اتوماسیون
پس از اینکه مقادیر اولیه جریان ها و ولتاژهای منتقل شده در طول خطوط برق توسط ترانسفورماتورهای ابزار مدل سازی شدند، برای پردازش توسط فیلترها انتخاب شدند و توسط اندام های حساس دستگاه های رله جریان، ولتاژ، توان، مقاومت و فرکانس درک شدند، نوبت به مدارهای رله منطقی برای کار کردن
طراحی آنها بر اساس رله هایی است که از یک منبع اضافی ولتاژ مستقیم، یکسو شده یا متناوب کار می کنند که عملیاتی نیز نامیده می شود و مدارهای تغذیه شده توسط آن عملیاتی هستند. این اصطلاح یک معنای فنی دارد: سوئیچ های خود را خیلی سریع و بدون تاخیر غیر ضروری بسازید.
سرعت عملکرد مدار منطقی تا حد زیادی تعیین کننده سرعت خاموش شدن یک موقعیت اضطراری و در نتیجه میزان پیامدهای مخرب آن است.
با توجه به نحوه انجام وظایف خود، رله هایی که در مدارهای عملیاتی کار می کنند، میانی نامیده می شوند: آنها سیگنالی را از عنصر حفاظتی اندازه گیری دریافت می کنند و با سوئیچ کردن کنتاکت های خود به دستگاه های اجرایی ارسال می کنند: رله های خروجی، شیر برقی، آهنرباهای الکتریکی برای خاموش یا روشن شدن. روی کلیدهای برق
رله های میانی معمولا دارای چندین جفت کنتاکت هستند که برای بستن یا باز کردن مدار عمل می کنند. آنها برای بازتولید همزمان دستورات بین دستگاه های مختلف حفاظت رله استفاده می شوند.
تأخیر زمانی اغلب به الگوریتم عملیاتی حفاظت رله وارد می‌شود تا از اصل انتخاب‌پذیری و تشکیل یک دنباله برای یک الگوریتم خاص اطمینان حاصل شود. عملکرد حفاظت را در طول مدت تنظیم مسدود می کند.
این ورودی تاخیر با استفاده از رله های زمانی ویژه (RT) ایجاد می شود که دارای مکانیزم ساعتی هستند که بر سرعت عملکرد کنتاکت های آنها تأثیر می گذارد.
بخش منطقی حفاظت رله از یکی از بسیاری از الگوریتم‌های ایجاد شده برای موارد مختلف استفاده می‌کند که ممکن است در یک خط برق با یک پیکربندی و ولتاژ خاص ایجاد شود.
به عنوان مثال، ما می‌توانیم برخی از نام‌های عملکرد منطق دو حفاظت رله را بر اساس کنترل جریان خط برق ارائه کنیم:
قطع جریان (تعیین سرعت) بدون تاخیر زمانی یا با تاخیر (حصول اطمینان از انتخاب RF) با در نظر گرفتن جهت قدرت (به دلیل رله RM) یا بدون آن.
حفاظت در برابر جریان اضافه، که می تواند به همان کنترل های یک قطع کننده مجهز شود، با یا بدون بررسی حداقل ولتاژ در خط.
عملکرد منطق حفاظت رله اغلب شامل عناصر اتوماسیون دستگاه های مختلف است، به عنوان مثال:
بسته شدن مجدد قطع کننده مدار برق تک فاز یا سه فاز.
روشن کردن برق پشتیبان؛
شتاب؛
تخلیه فرکانس
بخش منطقی حفاظت خط را می توان در یک محفظه رله کوچک مستقیماً بالای سوئیچ برق ایجاد کرد، که برای تابلو برق در فضای باز با ولتاژ تا 10 کیلو ولت معمول است یا چندین پانل 2x0.8 متر را در اتاق رله اشغال می کند.
به عنوان مثال، منطق حفاظتی یک خط 330 کیلوولت را می توان بر روی پانل های حفاظتی جداگانه قرار داد:
ذخیره؛
DZ - از راه دور؛
DFZ - فاز دیفرانسیل؛
HFB - مسدود کردن فرکانس بالا؛
OAPV;
شتاب.
مدارهای خروجی
عنصر نهایی حفاظت رله خط مدار خروجی است. منطق آنها نیز مبتنی بر استفاده از رله های میانی است.
مدارهای خروجی ترتیب عملکرد سوئیچ های خط را تشکیل می دهند و تعامل با اتصالات مجاور، دستگاه ها (به عنوان مثال، شکست قطع کننده - خاموش شدن سوئیچ پشتیبان) و سایر عناصر حفاظتی رله را تعیین می کنند.
حفاظ های ساده خط ممکن است فقط یک رله خروجی داشته باشند که عملکرد آن باعث قطع شدن قطع کننده مدار می شود. در سیستم های پیچیده حفاظت شاخه ای، مدارهای منطقی خاصی ایجاد می شود که طبق یک الگوریتم خاص عمل می کنند.
حذف نهایی ولتاژ از خط در مواقع اضطراری توسط یک کلید برق انجام می شود که توسط نیروی آهنربای برق خاموش فعال می شود. برای عملکرد آن، مدارهای قدرت ویژه ای عرضه می شود که می توانند بارهای قدرتمند را تحمل کنند.کی
شكايت كردن
بخش 3. حفاظت و اتوماسیون
فصل 3.2. حفاظت رله
حفاظت از خطوط هوایی در شبکه های با ولتاژ 110-500 کیلو ولت با خنثی به طور موثر زمین شده
3.2.106. برای خطوط در شبکه های 110-500 کیلوولت با یک خنثی به طور موثر زمین، دستگاه های حفاظت رله در برابر خطاهای چند فازی و خطاهای زمین باید ارائه شود.
3.2.107. در صورت امکان نوسان یا حرکت ناهمزمان در شبکه که در طی آن عملیات حفاظت بیش از حد ممکن است، حفاظت ها باید مجهز به وسایلی باشند که عملکرد آنها را در حین نوسانات مسدود کند. در صورت تنظیم به موقع در برابر نوسانات (حدود 1.5-2 ثانیه) مجاز است بدون مسدود کردن دستگاه ها محافظت انجام دهد.
3.2.108. برای خطوط 330 کیلو ولت و بالاتر، حفاظت باید به عنوان خط اصلی ارائه شود که بدون تاخیر در طول اتصال کوتاه در هر نقطه از منطقه حفاظت شده عمل کند.
برای خطوط با ولتاژ 110-220 کیلو ولت، مسئله نوع حفاظت اصلی، از جمله نیاز به استفاده از حفاظتی که بدون تأخیر در طول اتصال کوتاه در هر نقطه از منطقه حفاظت شده عمل می کند، باید در درجه اول با در نظر گرفتن موارد زیر حل شود. نیاز به حفظ پایداری سیستم قدرت در عین حال، اگر طبق محاسبات پایداری سیستم قدرت، سایر الزامات سخت گیرانه تری اعمال نشود، می توان پذیرفت که الزامات مشخص شده، به عنوان یک قاعده، در هنگام اتصال کوتاه سه فاز برآورده می شود. که ولتاژ باقیمانده در اتوبوس های نیروگاه ها و پست ها زیر 0.6-0، 7 است. U nom، بدون تاخیر زمانی خاموش شود. مقدار تنش پسماند کمتر (0.6 U nom) را می توان برای خطوط 110 کیلوولت، خطوط 220 کیلوولت کمتر بحرانی (در شبکه های با انشعاب بالا که برق به طور قابل اعتماد از چندین طرف به مصرف کنندگان ارائه می شود) و همچنین برای خطوط بحرانی 220 کیلوولت در مواردی که اتصال کوتاه مورد نظر انجام می شود، مجاز است. منجر به بارهای تخلیه قابل توجهی نمی شود.
هنگام انتخاب نوع حفاظت نصب شده بر روی خطوط 110-220 کیلوولت، علاوه بر الزام حفظ پایداری سیستم قدرت، موارد زیر نیز باید در نظر گرفته شود:
1. در خطوط 110 کیلو ولت و بالاتر که از نیروگاه هسته ای امتداد می یابند، و همچنین در تمام عناصر شبکه مجاور، که در آن، در طول اتصال کوتاه چند فاز، ولتاژ باقیمانده توالی مثبت در سمت ولتاژ بالاتر هسته ای وجود دارد. واحدهای نیروگاهی می توانند به بیش از 0.45 مقدار اسمی کاهش یابند، افزونگی حفاظت های پرسرعت با تاخیر زمانی بیش از 1.5 ثانیه با در نظر گرفتن عملکرد خرابی شکن.
2. خطاهایی که خاموش شدن آنها با تاخیر زمانی می تواند منجر به اختلال در عملکرد مصرف کنندگان بحرانی شود، باید بدون تاخیر زمانی خاموش شوند (مثلاً خطاهایی که در آنها ولتاژ باقیمانده در باس های نیروگاه ها و پست ها باعث می شود زیر 0.6 باشد U nom، اگر خاموش کردن آنها با تاخیر زمانی می تواند منجر به تخلیه خود به دلیل بهمن ولتاژ یا آسیب با ولتاژ باقیمانده 0.6 شود. U nom یا بیشتر، اگر خاموش کردن آنها با تاخیر زمانی می تواند منجر به اختلال در فناوری شود).
3. در صورت لزوم انجام مجدد بسته شدن خودکار با سرعت بالا، باید یک حفاظ با سرعت بالا روی خط نصب شود تا اطمینان حاصل شود که خط آسیب دیده بدون تأخیر زمانی از دو طرف قطع می شود.
4. هنگام قطع با تأخیر زمانی خطاهایی با جریان های چندین برابر جریان نامی، گرمای بیش از حد غیر قابل قبول هادی ها امکان پذیر است.
استفاده از حفاظت با سرعت بالا در شبکه های پیچیده و در صورت عدم وجود شرایط ذکر شده در بالا، در صورت لزوم برای اطمینان از انتخاب پذیری مجاز است.
3.2.109. هنگام ارزیابی ارائه الزامات پایداری، بر اساس مقادیر تنش پسماند طبق بند 3.2.108، لازم است موارد زیر رعایت شود:
1. برای یک اتصال واحد بین نیروگاه ها یا سیستم های قدرت، ولتاژ باقیمانده مشخص شده در بند 3.2.108 باید بر روی باس های پست ها و نیروگاه های موجود در این اتصال، با اتصال کوتاه در خطوط منتهی شده از این اتوبوس ها بررسی شود، به جز برای خطوط تشکیل دهنده اتصال؛ برای یک اتصال منفرد حاوی بخشی از بخش های با خطوط موازی - همچنین با یک اتصال کوتاه در هر یک از این خطوط موازی.
2. اگر چندین اتصال بین نیروگاه ها یا سیستم های قدرت وجود داشته باشد، مقدار ولتاژ باقیمانده مشخص شده در بند 3.2.108 باید در باس های آن دسته از پست ها یا نیروگاه هایی که این اتصالات وصل شده اند، در صورت اتصال کوتاه بررسی شود. در اتصالات و سایر خطوطی که از این اتوبوس ها تغذیه می شوند و همچنین در خطوطی که توسط اتوبوس های پست ارتباطی تغذیه می شوند.
3. ولتاژ باقیمانده باید در طول یک اتصال کوتاه در انتهای منطقه تحت پوشش مرحله اول حفاظت در حالت قطع خطای آبشاری، یعنی پس از قطع کردن کلید مدار از انتهای مخالف خط توسط حفاظت بدون زمان بررسی شود. تاخیر انداختن.
3.2.110. در خطوط تک با منبع تغذیه یک طرفه از خطاهای چند فاز، حفاظت از جریان پله ای یا حفاظت از جریان و ولتاژ پله ای نصب شود. اگر چنین حفاظت‌هایی الزامات حساسیت یا سرعت خاموش شدن عیب را برآورده نمی‌کنند (به 3.2.108 مراجعه کنید)، به عنوان مثال، در بخش‌های سر، یا اگر این امر بر اساس شرایط هماهنگی حفاظت از بخش‌های مجاور با حفاظت توصیه می‌شود. در بخش مورد نظر، حفاظت از فاصله گام به گام باید ارائه شود. در مورد دوم، توصیه می شود از قطع جریان بدون تاخیر زمانی به عنوان حفاظت اضافی استفاده کنید.
به عنوان یک قاعده، جریان پله جهت یا غیر جهت دنباله صفر حفاظت باید در برابر خطاهای زمین ارائه شود. به عنوان یک قاعده، حفاظت باید فقط در طرف هایی نصب شود که از آن می توان برق را تامین کرد.
برای خطوط متشکل از چندین بخش متوالی، به منظور ساده‌سازی، استفاده از حفاظت جریان و ولتاژ غیرانتخابی (در برابر خطاهای چند فازی) و حفاظت جریان گام به گام صفر (در برابر خطاهای زمین) در ترکیب با دستگاه‌های بسته مجدد متوالی مجاز است. .
3.2.111. در خطوط منفرد با برق از دو یا چند طرف (دومی در خطوط با انشعاب)، هر دو با و بدون اتصالات بای پس، و همچنین در خطوط موجود در یک شبکه حلقه با یک نقطه برق، باید محافظت در برابر فاصله اتصال کوتاه چند فازی وجود داشته باشد. حفاظت اعمال می شود (عمدتاً سه مرحله ای) ، به عنوان پشتیبان یا اولیه استفاده می شود (دومی - فقط در خطوط 110-220 کیلو ولت).
به عنوان حفاظت اضافی، توصیه می شود از قطع جریان بدون تاخیر زمانی استفاده کنید. در برخی موارد، در صورت اتصال اشتباه به اتصال کوتاه سه فاز در محلی که حفاظ نصب شده است، استفاده از قطع جریان مجاز است، زمانی که قطع جریان انجام شده برای عملکرد در حالت های دیگر راضی نمی کند. نیاز حساسیت (به 3.2.26 مراجعه کنید).
به عنوان یک قاعده، جریان پله جهت یا غیر جهت دنباله صفر حفاظت باید در برابر خطاهای زمین ارائه شود.
3.2.112. به عنوان محافظ اصلی در برابر خطاهای چند فازی در انتهای دریافت قسمت های سر یک شبکه حلقه با یک نقطه برق، توصیه می شود از حفاظت جهت جریان جریان تک مرحله ای استفاده شود. در سایر خطوط منفرد (عمدتاً 110 کیلو ولت)، در برخی موارد مجاز است از حفاظت از جریان پله یا حفاظت از جریان و ولتاژ پله استفاده شود و در صورت لزوم آنها را جهت دهی کند. محافظ عموماً باید فقط در طرف هایی نصب شود که می توان از آنها برق تهیه کرد.
3.2.113. در خطوط موازی که از دو یا چند طرف تغذیه می شوند، و در انتهای فیدر خطوط موازی که از یک طرف تغذیه می شوند، می توان از همان حفاظتی استفاده کرد که در خطوط منفرد مربوطه استفاده می شود (به 3.2.110 و 3.2.111 مراجعه کنید).
برای تسریع در قطع اتصالات زمین و در برخی موارد، خطاهای بین فازها در خطوط با منبع تغذیه دو طرفه، می توان از حفاظت اضافی برای کنترل جهت برق در یک خط موازی استفاده کرد. این حفاظت را می توان به صورت یک حفاظت جریان عرضی مجزا (با گنجاندن رله برای جریان های توالی صفر یا جریان های فاز) یا فقط به صورت مدار شتاب حفاظت های نصب شده (جریان توالی صفر، حداکثر جریان) اجرا کرد. ، فاصله و غیره) با قدرت کنترل جهت در خطوط موازی.
به منظور افزایش حساسیت حفاظت از توالی صفر، امکان حذف مراحل جداگانه آن از عملکرد زمانی که قطع کننده مدار خط موازی قطع می شود، وجود دارد.
حفاظت دیفرانسیل جهت عرضی به طور کلی باید در انتهای دریافت دو خط تغذیه یک سر موازی ارائه شود.
3.2.114. اگر حفاظت مطابق 3.2.113 الزامات سرعت را برآورده نکند (به 3.2.108 مراجعه کنید)، به عنوان حفاظت اصلی (هنگام کار با دو خط موازی) در انتهای تغذیه دو خط موازی 110-220 کیلو ولت با منبع تغذیه یک طرفه و در دو خط موازی 110 کیلوولت با منبع تغذیه دو طرفه، حفاظت جهت دیفرانسیل عرضی عمدتاً در شبکه های توزیع قابل استفاده است.
در این حالت، در حالت عملکرد یک خط و همچنین به عنوان پشتیبان هنگام کار با دو خط، از حفاظت مطابق 3.2.110 و 3.2.111 استفاده می شود. می توان این حفاظت یا مراحل تکی آن را برای مجموع جریان های هر دو خط (مثلاً آخرین مرحله حفاظت جریان توالی صفر) روشن کرد تا حساسیت آن نسبت به آسیب به عناصر مجاور افزایش یابد.
استفاده از حفاظت جهت دیفرانسیل عرضی علاوه بر حفاظت جریان پله ای خطوط موازی 110 کیلو ولت برای کاهش زمان خاموشی خطا در خطوط حفاظت شده در مواردی که با توجه به شرایط عملکرد (نگاه کنید به 3.2.108)، استفاده از آن اجباری نیست مجاز است. .
3.2.115. اگر حفاظت مطابق 3.2.111-3.2.113 الزامات سرعت را برآورده نمی کند (به 3.2.108 مراجعه کنید)، حفاظت دیفرانسیل با فرکانس بالا و طولی باید به عنوان حفاظت اصلی خطوط تک و موازی با منبع تغذیه دو طرفه ارائه شود. .
برای خطوط 110-220 کیلوولت، توصیه می شود حفاظت اولیه را با استفاده از انسداد دور فرکانس بالا و حفاظت توالی صفر جهت جریان انجام دهید، در صورتی که این امر به دلیل شرایط حساسیت (مثلاً در خطوط با انشعاب) یا ساده سازی مناسب باشد. حفاظت.
در صورت نیاز به کشیدن کابل مخصوص، استفاده از حفاظت دیفرانسیل طولی باید با محاسبه فنی و اقتصادی توجیه شود.
برای نظارت بر قابلیت سرویس دهی سیم های حفاظتی کمکی، باید دستگاه های خاصی تهیه شود.
در خطوط 330-350 کیلو ولت، علاوه بر حفاظت فرکانس بالا، استفاده از دستگاهی برای ارسال سیگنال فرکانس بالا قطع یا مجاز (برای تسریع در عملکرد حفاظت پشتیبان مرحله ای) باید پیش بینی شود، در صورتی که این دستگاه برای اهداف دیگر در خطوط 500 کیلوولت مجاز به نصب دستگاه مشخص شده به طور خاص برای حفاظت رله می باشد.
در مواردی که با توجه به شرایط سرعت (نگاه کنید به 3.2.108) یا حساسیت (به عنوان مثال، در خطوط با انشعاب) لازم است، استفاده از انتقال سیگنال قطع برای تسریع عمل حفاظت پله 110- مجاز است. خطوط 220 کیلو ولت
3.2.116. هنگام اجرای حفاظت اولیه مطابق با 3.2.115، موارد زیر باید به عنوان پشتیبان استفاده شوند:
- در برابر مدارهای کوتاه چند فازی، به عنوان یک قاعده، حفاظت از راه دور، عمدتا سه مرحله ای.
- در برابر خطاهای زمین، حفاظت از ترتیب صفر جریان جهت دار یا غیر جهتی.
در صورت غیرفعال کردن طولانی مدت حفاظت اصلی مشخص شده در 3.2.115، هنگامی که این حفاظت مطابق با الزام قطع سریع خطا نصب شده است (به 3.2.108 مراجعه کنید)، مجاز است شتاب غیرانتخابی پشتیبان را فراهم کند. محافظت در برابر خطاهای بین فازها (به عنوان مثال، با کنترل توالی مقدار ولتاژ مستقیم).
3.2.117. حفاظت های اصلی، مراحل پرسرعت حفاظت پشتیبان در برابر خطاهای چند فازی و عناصر اندازه گیری دستگاه بازبست خودکار برای خطوط 330-350 کیلو ولت باید از طراحی خاصی برخوردار باشند که عملکرد طبیعی آنها (با پارامترهای مشخص شده) را در شرایط شدید تضمین کند. فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا و رسانایی خازنی قابل توجه خطوط. برای این منظور باید موارد زیر ارائه شود:
- در کیت های حفاظتی و عناصر اندازه گیری OAPV - اقدامات محدود کننده تأثیر فرآیندهای الکترومغناطیسی گذرا (به عنوان مثال، فیلترهای فرکانس پایین).
- در حفاظت فرکانس بالا فاز دیفرانسیل نصب شده در خطوط بیش از 150 کیلومتر، دستگاه هایی برای جبران جریان های ناشی از رسانایی خازنی خط.
هنگام روشن کردن حفاظت پرسرعت برای مجموع جریان های دو یا چند ترانسفورماتور جریان، در صورتی که برآوردن الزامات 3.2.29 غیرممکن باشد، توصیه می شود اقدامات ویژه ای برای جلوگیری از عملکرد غیرضروری حفاظت در این صورت انجام شود. آسیب های خارجی (به عنوان مثال، سخت شدن محافظ) یا نصب یک مجموعه جداگانه از ترانسفورماتورهای جریان در مدار خط برای تغذیه حفاظت.
در حفاظ های نصب شده بر روی خطوط 330-500 کیلوولت مجهز به دستگاه های جبران خازنی طولی، باید تدابیری اتخاذ شود تا در صورت آسیب خارجی ناشی از تأثیر این دستگاه ها، از عملکرد بیش از حد حفاظ جلوگیری شود. به عنوان مثال، رله های جهت قدرت توالی منفی یا فعال کردن انتقال سیگنال ممکن است استفاده شود. ¶×
وظایف حفاظت رله، نقش و هدف آن اطمینان از عملکرد قابل اعتماد سیستم های قدرت و تامین بی وقفه برق برای مصرف کنندگان است. این به دلیل پیچیدگی روزافزون مدارها و رشد شبکه های الکتریکی، تجمیع سیستم های قدرت و افزایش ظرفیت نصب شده هر دو ایستگاه به طور کلی و توان واحد اسمی واحدهای جداگانه است. این به نوبه خود بر عملکرد سیستم های قدرت تأثیر می گذارد: عملکرد در حد پایداری، وجود خطوط ارتباطی طولانی بین سیستمی و افزایش احتمال وقوع حوادث زنجیره ای. در این راستا، الزامات سرعت، انتخاب، حساسیت و قابلیت اطمینان حفاظت رله در حال افزایش است. دستگاه های حفاظت رله با استفاده از دستگاه های نیمه هادی به طور فزاینده ای در حال گسترش هستند. استفاده از آنها فرصت های بیشتری را برای ایجاد حفاظت با سرعت بالا باز می کند.
در حال حاضر، دستگاه های حفاظت رله مبتنی بر ریزپردازنده توسعه یافته اند و به طور فعال شروع به استفاده می کنند، که این امکان را فراهم می کند تا سرعت و قابلیت اطمینان حفاظت را افزایش داده و هزینه های تعمیر و نگهداری آنها را کاهش دهد.
1.2.2 پارامترهای ترانسفورماتور در جدول 2 خلاصه شده است.
جدول 1.2
انتخاب انواع دستگاه های حفاظت رله
حفاظت رله ای خط هوایی 110 کیلوولت.
| تغییر دادن |
| ورق |
| شماره سند |
| ورق |
| شماره سند |
| امضا |
| تاریخ |
| ورق |
| KP.140408.43.06.PZ |
| تغییر دادن |
| ورق |
| شماره سند |
| امضا |
| تاریخ |
| ورق |
| KP.140408.43.06.PZ |
3.1 محاسبه مقاومت دنباله مستقیم عناصر مدار.
محاسبات مقاومت در واحدهای نامگذاری شده (اهم)، در ولتاژ پایه Ub=115 کیلو ولت انجام می شود.
مدار معادل در شکل نشان داده شده است.
C1: X 1 = X *s * = 1.3 * = 9.55 اهم
X 2 =X ضربان *l* =0.4*70* =28 اهم
X 3 = X ضربان. *l* =0.4*45* = 18 اهم
X 4 = X ضربان *l* =0.4*30* = 12 اهم
X 5 = X ضربان *l* =0.4*16* = 6.4 اهم
T 6 = * = * = 34.72 اهم
T 7 = * = * = 220.4 اهم
X 3.4 = 18 + 12 = 30 اهم
| تغییر دادن |
| ورق |
| شماره سند |
| امضا |
| تاریخ |
| ورق |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2.4 = = 14.48 اهم
X 1-4 = 9.55 + 14.48 = 24.03 اهم
X 1-5 = 24.03 + 6.4 = 30.34
| تغییر دادن |
| ورق |
| شماره سند |
| امضا |
| تاریخ |
| ورق |
| KP.140408.43.06.PZ |
I (3) (k 2) = = 2.18 kA
I (3) (k 3) = = 0.26 kA
3.2 محاسبه جریان اتصال کوتاه تک فاز به زمین در نقطه K-2.
C1: X 1 = X *s * = 1.6 * = 11.76 اهم
X 2 =X ضربان *l* =0.8*70* =56 اهم
X 3 = X ضربان. *l* =0.8*45* = 36 اهم
X 4 = X ضربان *l* =0.8*30* = 24 اهم
X 5 = X ضربان *l* =0.8*16* = 12.8 اهم
X 3.4 = 36 + 24 = 60 اهم
| تغییر دادن |
| ورق |
| شماره سند |
| امضا |
| تاریخ |
| ورق |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2،3،4 =(60*56)/(60+56)= 28.97 اهم
X 1-4 = 11.76 + 28.97 اهم
| تغییر دادن |
| ورق |
| شماره سند |
| امضا |
| تاریخ |
| ورق |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 1-6 = 18.74 + 12.8 = 31.54 اهم
X res.0 (k2) = 31.54 اهم
3I 0(k2) = = = 2.16 kA
3.6 محاسبه جریان اتصال کوتاه در نقاط K-4 و K-5.
| Ub=Umin=96.6 کیلو ولت | Ub=Umax=126 کیلو ولت | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X 10 = X s1.2 = X s1.2 میانگین. * = 24.03 * = 16.96 اهم | X 10 = X s1.2 = X s1.2 میانگین. * = 24.03 * = 28.85 اهم | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Xc = Xc av* = = 16.96 اهم | Xc = Xc av* = = 28.85 اهم | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X T(-PO) = * = 41.99 | U به (+ N) =U به نام. + =17.5+ = 18.4 Xt (+ N) = * * =71.44 اهم | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Z nw = 0.3 * 1.5 * = 38.01 اهم | Z nw = 0.3 * 1.5 * = 64.8 اهم | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نقطه K-4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hrez(k4)=Xs+Htv(-ro)=16.96+41.99=58.95 اهم | Hrez(k4)=Xs+Xtv(+N)=28.85+71.44=100.29 اهم | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) در حداکثر = 0.95kA | I (3) در حداکثر = 0.73 کیلو آمپر | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقدار واقعی جریان اتصال کوتاه در نقطه K-4، مربوط به ولتاژ 37 کیلو ولت | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) در حداکثر = 0.95 * = 8.74 kA | I (3) در حداکثر = 0.73 * = 8.76 کیلو آمپر | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نقطه K-5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 حفاظت خط با منبع تغذیه یک طرفه. 4.1.1 محاسبه حفاظت جریان دو مرحله ای در برابر اتصال کوتاه فاز به فاز خط W. محاسبه قطع جریان بدون تاخیر زمانی از اتصال کوتاه فاز به فاز (مرحله I). 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) زمان پاسخ قطع جریان 0.1 ثانیه در نظر گرفته شده است محاسبه حداکثر حفاظت جریان با تاخیر زمانی از اتصال کوتاه فاز به فاز (مرحله دوم). 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) زمان پاسخگویی MTZ با توجه به شرط توافق با MTZ tr-ra انتخاب می شود. t II sz=tsz(mtz t-raT)+ t=2+0.4=2.4s 4.1.2. محاسبه حفاظت جریان دو مرحله ای در برابر اتصال کوتاه به زمین خط W. محاسبه جریان های قطع توالی صفر بدون تاخیر زمانی (1 مرحله). 1) I (1) 0cz 3I0 (1) k-2min/Kch=2.16/1.5=1.44 kA 2) I (1) 0ср I0 (1) сз*Ксх/К I =1.44*1/(100/5)=0.072 kA 3) زمان پاسخ قطع جریان 0.1 ثانیه در نظر گرفته شده است. محاسبه حفاظت جریان توالی صفر با تاخیر زمانی (مرحله دوم). 1)I 11 0сз Kots*Inb.max=Kots*Kper*Knb*Icalc.=1.25*1*0.05*0.26=0.02 kA قبول دارم I 11 0сз=60А 4.2 محاسبه حفاظت ترانسفورماتور.
تنظیم باید از دو شرط انتخاب شود: - جداسازی از جریان هجومی جریان مغناطیسی ترانسفورماتور قدرت. - تنظیم از حداکثر جریان عدم تعادل اولیه در طول حالت گذرا اتصال کوتاه خارجی محاسبه شده. جداسازی از جریان مغناطیسی هجومی. هنگامی که ترانسفورماتور قدرت از سمت ولتاژ بالاتر روشن می شود، نسبت جریان هجومی مغناطیسی به دامنه جریان نامی ترانسفورماتور محافظت شده از 5 تجاوز نمی کند. این مربوط به نسبت دامنه جریان هجومی مغناطیسی به مقدار مؤثر جریان نامی هارمونیک اول برابر با 5 = 7 است. برش به مقدار لحظه ای واکنش نشان می دهد و برابر با 2.5*Idif./Inom است. حداقل تنظیم ممکن برای اولین هارمونیک Idiff/Inom = 4 است که از نظر نسبت دامنه به 2.5 * 4 = 10 کمک می کند. مقایسه مقادیر به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که بریدگی مقادیر آنی با نوسانات احتمالی جریان مغناطیسی تنظیم می‌شود. محاسبات نشان می دهد که مقدار موثر اولین هارمونیک هجوم جریان مغناطیسی از 0.35 دامنه هجومی تجاوز نمی کند. اگر دامنه برابر با 7 مقدار rms جریان نامی باشد، مقدار rms اولین هارمونیک 7*0.35=2.46 است. بنابراین، حتی با حداقل تنظیم 4 اینچ. قطع در برابر نوسانات جریان مغناطیسی تنظیم می شود و زمانی که به اولین هارمونیک جریان دیفرانسیل تنظیم می شود. تنظیم از جریان نامتعادل در طول اتصال کوتاه خارجی.
Idiff/Inom Kots*Knb(1)*Ikz.in.max که در آن Knb(1) نسبت دامنه اولین هارمونیک جریان نامتعادل به دامنه کاهش یافته مولفه تناوبی جریان خطای خارجی است. اگر یک CT با جریان نامی ثانویه 5A در هر دو طرف HV و LV استفاده شود، Knb(1)=0.7 می‌توان گرفت. اگر یک CT با جریان نامی ثانویه 1A در سمت HV استفاده شود، باید Knb(1)=1.0 گرفته شود. ضریب جداسازی (Cots) 1.2 در نظر گرفته شده است. Is.in.max نسبت جریان اتصال کوتاه محاسبه شده خارجی به جریان نامی ترانسفورماتور است. اگر جریان عبوری Irms از ترانسفورماتور محافظت شده عبور کند، می تواند جریان دیفرانسیل را حمل کند. Idif.=(Nper*Kodn*E+ Urpn+fadd.)*Iskv=(2*1.0+0.13+0.04)*Iskv=0.37*Iskv. هنگام استخراج این فرمول، فرض بر این بود که یک CT با دقت عمل می کند، دومی دارای خطای برابر با Idiff است. اجازه دهید مفهوم ضریب کاهش جریان ترمز را معرفی کنیم. Ksn.t.=Ibr./Iskv.=1-0.5*(Nper*Codn.*E + Uрпн+ fadd)/Ksn.t.=100*1.3*(2*1*0.1+0.13+0.04)/0.815=59 دومین نقطه شکست مشخصه ترمز: 2 / Inom اندازه بخش دوم مشخصه ترمز را تعیین می کند. در حالت های بار و مشابه، جریان ترمز برابر با جریان عبوری است. ظاهر خطاهای دور فقط کمی جریان های اولیه را تغییر می دهد، بنابراین جریان ترمز تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. برای حساسیت بالا به خطاهای چرخشی، بخش دوم باید شامل حالت بار نامی (Im/Inom=1)، حالت اضافه بارهای مجاز طولانی مدت (Im/Inom=1.3) باشد. مطلوب است که بخش دوم همچنین شامل حالت های اضافه بارهای کوتاه مدت احتمالی باشد (خودراه اندازی موتور پس از سوئیچ انتقال خودکار، جریان های راه اندازی موتورهای قدرتمند، در صورت وجود).
من I g2/I g1=0.15 میگیرم ما ضریب حساسیت شبکه مورد نظر را محاسبه می کنیم. جریان حفاظتی اولیه در صورت عدم وجود ترمز: Iс.з=Inom*(I 1/Inom)=208*0.3=62.4 A. هنگام بررسی حساسیت محافظ، در نظر می گیریم که به دلیل جهت ترمز، جریان ترمز در هنگام خطاهای داخلی وجود ندارد. حساسیت اتصال کوتاه دو فاز در سمت LV Kch=730*0.87/62.4=10.18 نتیجه گیری: حساسیت کافی است. 4.3 حفاظت اضافه بار Sirius-T. تنظیم سیگنال اضافه بار به صورت زیر فرض می شود: Isz=Kots*Inom/Kv=1.05*3.4/0.95=3.76، که در آن ضریب تنظیم کوتس=1.05; ضریب برگشت در این دستگاه Kv=0.95 می باشد. توصیه می شود که جریان نامی Inom را با در نظر گرفتن امکان افزایش 5٪ در هنگام تنظیم ولتاژ تعیین کنید. برای یک ترانسفورماتور 40 MVA، جریان های ثانویه نامی در شاخه میانی در طرف HV و LV 3.4 و 3.5 A است. مقادیر تنظیم بار محاسبه شده برابر است. سمت HV: Ivn=1.05*1.05*3.4/0.95=3.95 A سمت LV: مسافرخانه = 1.05 * 1.05 * 3.5 / 0.95 = 4.06 A اگر ترانسفورماتور دارای سیم پیچ LV تقسیم شده باشد، کنترل اضافه بار باید توسط دستگاه های محافظ ورودی نصب شده بر روی کلیدهای جانبی LV انجام شود. محافظ روی لاستیک هایی با tсз=6с عمل می کند.
محاسبه پارامترهای عملیات (تنظیمات) حفاظت از اضافه جریان شامل انتخاب جریان عملیات حفاظتی (اولیه) است. جریان کار رله علاوه بر این، یک بررسی محاسباتی ترانسفورماتور جریان انجام می شود. انتخاب جریان عملیاتی تنظیمات فعلی حداکثر حفاظت جریان باید اطمینان حاصل کند که حفاظت خاموش در هنگام اضافه بارهای متوالی و حساسیت لازم برای انواع اتصال کوتاه در منطقه اصلی و در منطقه پشتیبان عمل نمی کند. Isz=Ksz*Ksh/Ktt=265*1/(300/5)=4.42 A بررسی حساسیت حفاظت در برابر جریان اضافه Kch I (3) k.min.in/Iсз=0.87*730/265=2.4 Kch I (3) k.min.in/Iсз=0.87*5.28/265=1.73 1.2
Ic.nn.=Ic.in*Uin/Unn=730*(96.58/10)=7050 A با ولتاژ شروع کنید. محاسبه حفاظت اضافه جریان با راه اندازی ولتاژ ترکیبی نصب شده در سمت 10.5 کیلوولت. ولتاژ پاسخ حفاظتی اولیه برای رله حداقل ولتاژ تحت شرایط جدا شدن از ولتاژ خود راه انداز هنگام روشن کردن موتورهای بار ترمزدار از AR یا AR و در شرایط اطمینان از بازگشت رله پس از قطع اتصال کوتاه خارجی پذیرفته شده است: Usz=0.6 Unom=0.6*10500=6300V در این حالت ولتاژ کاری رله حداقل ولتاژ به صورت زیر خواهد بود: Usr=Usz/Kch=0.6*10500/(10500/100)=60 V. رله RN-54/160 برای نصب پذیرفته می شود برای یک رله فیلتر ولتاژ، دنباله معکوس ولتاژ پاسخ حفاظتی با توجه به شرایط جدا شدن از ولتاژ نامتعادل در حالت بار گرفته می شود. U2сз 0.06*Unom=0.06*10500=630V توالی منفی ولتاژ ولتاژ پاسخ فیلتر رله. U2ср=U2сз/К U =630/(10500/100)=6V رله فیلتر RSN-13 به عنوان تنظیم پذیرفته شده است. بررسی حساسیت ولتاژ در هنگام اتصال کوتاه در نقطه 5 برای حداقل رله ولتاژ. KchU=Uсз*Кв/Uz.max=6.3*1.2/4.1=1.84 1.2 جایی که Uз.max= 3*I (3) k-4max*Zkw.min= *5280*0.45=4.1 کیلوولت در اینجا I (3) k-4max جریان اتصال کوتاه سه فاز در انتهای خط کابل در حالت حداکثر عملکرد (حالت 9) است. برای فیلتر رله ولتاژ توالی منفی.
جایی که U2з.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 در اینجا I 2 max جریان توالی منفی در محلی است که حفاظ در طول اتصال کوتاه بین دو فاز در انتهای خط کابل در حالت حداکثر کارکرد نصب شده است. قابل قبول است: I 2 max=I (3) k-4.max/2=I (2) k-4.max/2 انتخاب تأخیرهای زمانی حفاظت طبق یک اصل گام به گام انجام می شود 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) که در آن tсз.св-10 زمان پاسخ حفاظتی روی کلید مقطعی 10 کیلوولت است سطح انتخابی t برای رله زمانی RV-0.1 t=0.3s، برای رله زمانی RV-128 t=0.5s اتخاذ شده است.
6. محاسبه خطای 10 درصدی ترانسفورماتورهای جریان TFND-110. نسبت تبدیل = 100/5 ضریب تخمینی خطای 10 درصد: K (10) calc.=1.1*Is/I1nom.=1.1*1440/100=15.84 بار ثانویه مجاز Z2add با استفاده از منحنی خطای 10 درصد تعیین می شود. Z2add=2 اهم Z2add.=Zp+Rpr+R 0.05 ترانس. Zp=0.25 اهم Z2add.=Zp+Rpr+Rtrans. Rpr=2-0.25-0.05=1.7 اهم q= *l/ Rpr=0.0285*70/1.7=1.17 |