電力線のリレー保護がどのように配置されているか。 電力線のリレー保護の構成方法 距離保護の適用
110 ～ 220 kV 架空線用の保護キットを実装するためのオプション。
1. 最も単純な保護セットは、行き止まり架空線に使用されます。相間短絡に対する 2 段階の電流保護 (MTZ および MFTO) と 3 段階の ZZ です。 同時に、架空線保護の短距離冗長性はなく、行き止まりの架空線で短絡が発生し、その保護が故障した場合、大規模な送電線の SS 全体が停止する可能性があります。長距離保護冗長性が動作している場合、システム変電所は消灯します。 つまり、大規模な変電所や発電所の母線から延びる単純な行き止まり架線であっても、変電所や発電所の信頼性を高めるために基本保護とバックアップ保護を使用することが望ましいのですが、この慣行は受け入れられていません。
2. 双方向電源を備えたバックボーン架空線の最もシンプルなオプション: 3 段 DZ、4 段 ZZ、および MFTO。 DZ および ZZ は、あらゆる種類の短絡から架空線を保護し、保護の長距離冗長性を提供します。 MFTO は、そのシンプルさ、低コスト、高い信頼性、および速度により、追加の保護として使用されます。
3 段 DZ、4 段 ZZ、および MFTO を含む、架空線 110 ～ 220 kV 用の典型的なリレー保護デバイスが連続生産されています。
EPZ-1636 タイプの電気機械パネルは、1967 年以来チェボクサル電気装置工場 (CHEAZ) で生産されています。 チェリャビンスク地域の電力系統の 110 ～ 220 kV 架空線のほとんどに設置されています。
- ShDE-2801 タイプの電子キャビネット。1986 年から CHEAZ によって製造され、わずか数十本の 110 ～ 220 kV 架空線のチェリャビンスク地域の電力システムに設置されています。
- 1990 年代以降、NPP Ekra によって製造された ШЭ2607 シリーズのマイクロプロセッサ キャビネット: ШЭ2607 011、ШЭ2607 016 (三相駆動によるブレーカー制御、3 段 DZ、4 段 ZZ、MFTO)、ШЭ2607 012 (ブレーカー制御単相駆動、3段DZ、4段ZZ、MFTO）、SHE2607 021（3段DZ、4段ZZ、MFTO）。
冗長性はほとんどありません。
- 保護の第 2 段階または第 3 段階の際に、保護された架空線の端で短絡が切断された場合。
3. 双方向電源を備えた架空線のより複雑な保護オプションは、ShDE-2802 タイプの保護キャビネットの使用です (ChEAZ は 1986 年から生産されています)。 キャビネットには、メインとバックアップの 2 つの保護セットが含まれています。 主な保護セットには、3 段階の DZ、4 段階の DZ、および MFTO が含まれます。 リザーブセット - 簡素化された2段階のDZとZZ。 各セットは、あらゆるタイプの短絡から架空線を保護します。 この場合、予備セットは短距離の冗長保護を提供し、メイン セットは長距離の冗長性を提供します。
この一連の保護の欠点は次のとおりです。
a) メインおよびバックアップの保護セットは次のとおりであるため、完全な短距離冗長性ではありません。
これらには共通のデバイス (スイング中のリモート センシング ブロック デバイスなど) があり、その障害がメイン セットとバックアップ セットの両方の同時障害につながる可能性があります。
- 同じ原理で実行されます。これは、同じ理由で両方が同時に失敗する可能性を意味します。 - 同じキャビネット内にあるため、同時に損傷する可能性があります。
b) 第 2 ステップまたは第 3 ステップの時点で、保護された架空線の端での短絡回路が切断される。
電圧が 110 ～ 220 kV のネットワークは、有効中性点またはデッドアースされた中性点を備えたモードで動作します。 したがって、このようなネットワークにおける地絡は、場合によっては三相短絡電流を超える電流が流れる短絡であり、可能な限り短い時間遅延で切断する必要があります。
空気および混合（ケーブル空気）ラインには自動再閉鎖装置が装備されています。 場合によっては、使用される回路ブレーカーが相ごとの制御で作られている場合、相ごとのトリップと自動再閉路が使用されます。 これにより、負荷を切断せずに損傷した相を開閉することができます。 このようなネットワークでは、電源変圧器の中性点が接地されているため、負荷は実際には欠相モードでの短期間の動作を感じません。
純粋なケーブル回線では、原則として再閉路は使用されません。
高電圧線は高負荷電流で動作するため、特別な特性を備えた保護装置を使用する必要があります。 過負荷になる可能性のある輸送線では、原則として、負荷電流から効果的に切り離すために距離保護が使用されます。 行き止まり線では、多くの場合、電流保護を省略できます。 原則として、過負荷時に保護装置が動作することは許可されません。 必要に応じて、過負荷保護は特別なデバイスで実行されます。
PUE によると、機器の許容電流継続時間が 1020 分未満の場合には、過負荷防止装置を使用する必要があります。 過負荷保護は、機器の荷降ろし、輸送中の破損、負荷の切断、そして最後に過負荷になった機器の切断に対して機能する必要があります。
高圧線は通常長いため、故障箇所を見つけるのが困難です。 したがって、回線には障害までの距離を測定する装置を装備する必要があります。 CISの指令資料によると、長さ20km以上の路線には大量破壊兵器を装備する必要がある。
短絡の切断が遅れると、長い電圧降下により発電所の並列運転の安定性が損なわれ、設備が停止して生産プロセスが中断され、短絡が発生したラインにさらなる損害が発生する可能性があります。回路が発生した可能性があります。 したがって、そのような回線では、時間遅延なく任意の時点で短絡を無効にする保護が非常に頻繁に使用されます。 これらは、ラインの終端に設置され、高周波、導体、または光チャネルによって接続された差動保護です。 これらは通常の防御であり、反対側からの許可信号または遮断信号の除去を受信すると加速されます。
電流および距離の保護は、原則として段階的に実行されます。 ステップ数は少なくとも 3 つ、場合によっては 4 つまたは 5 つのステップが必要です。
多くの場合、必要な保護はすべて 1 つのデバイスに基づいて実行できます。 ただし、この 1 台のデバイスに障害が発生すると、機器が保護されなくなるため、これは容認できません。 したがって、高圧ラインの保護は 2 セットから行うことをお勧めします。 2 番目のセットは予備セットであり、メイン セットと比較して簡素化できます。自動再閉鎖や OMA がなく、ステージが少ないなどです。 2 番目のセットには、別の制御電流回路ブレーカーと変流器のセットによって電力が供給される必要があります。 可能であれば、別のバッテリーと変圧器から電力を供給し、別のサーキットブレーカートリップソレノイドで動作させてください。
高電圧ライン保護装置は、回路ブレーカーの故障の可能性を考慮し、ブレーカーの故障を装置自体に組み込むか、または個別に構成する必要があります。
事故やリレー保護および自動化の動作を分析するには、緊急事態の場合に備えてアナログ値とディスクリート信号の両方を登録する必要があります。
したがって、高電圧ラインの場合、保護キットと自動化キットは次の機能を実行する必要があります。
相間短絡およびアースへの短絡に対する保護。
単相または三相自動再閉鎖。
過負荷保護。
ROV。
損傷箇所の特定。
電流と電圧のオシログラフィー、および保護と自動化の離散信号の登録。
保護装置は冗長化または二重化する必要があります。
単相制御のスイッチを備えたラインの場合、LPG ネットワークでは長期間の欠相動作が許可されていないため、自身のスイッチと隣接するスイッチをオフにする作用をする欠相動作に対する保護が必要です。
7.2. 短絡時の電流と電圧の計算の特徴
第 2 章で示したとおり。 1 に示すように、中性点が接地されたネットワークでは、さらに 2 つのタイプの短絡を考慮する必要があります。それは、アースへの単相短絡と二相短絡です。
アースへの短絡の場合の電流と電圧の計算は、対称コンポーネントの方法によって実行されます。第 3 章を参照してください。 1. 保護では対称モードには存在しない対称コンポーネントが使用されるため、これは特に重要です。 負およびゼロシーケンス電流を使用すると、負荷電流に対する保護を調整する必要がなく、負荷電流よりも低い電流設定を行うことができます。 たとえば、地絡保護には、スター型に接続された 3 つの変流器の中性線に含まれるゼロシーケンス電流保護が主に使用されます。
対称コンポーネントの方法を使用する場合、各コンポーネントの等価回路は個別にコンパイルされ、次にそれらは短絡箇所で一緒に接続されます。 例えば、図 7.1 の回路の等価回路を作ってみましょう。
X1システム =15オーム |
||
X0システム。 =25オーム |
L1 25km AS-120 |
L2 35km AS-95 |
T1 - 10000/110
英国 \u003d 10.5 T2 - 16000/110 英国 \u003d 10.5
米。 7.1 対称コンポーネントの等価回路を作成するためのネットワークの例
等価回路の 110 kV 以上の線路のパラメータを計算する場合、通常、線路のアクティブ抵抗は無視されます。 参考データによると、線路の直列インダクタンス (X 1 ) は、AC-95 - 1 km あたり 0.429 オーム、AC-120 - 1 km あたり 0.423 オームです。 胴部がスチールのラインのゼロシーケンス抵抗
それ自体は 3 X 1 に等しい、つまり それぞれ 0.429 3 = 1.287 と 0.423 3 = 1.269 です。
ラインパラメータを定義します。
L 1 \u003d 25 0、423 \u003d 10.6 オーム; |
L1 \u003d 25 1.269 \u003d 31.7 オーム |
||
L 2 \u003d 35 0.423 \u003d 15.02 オーム; |
L2 \u003d 35 1.269 \u003d 45.05 オーム |
トランスフォーマーのパラメーターを定義しましょう。
T1 10000kVA。
X 1 T 1 \u003d 0、105 1152 10 \u003d 138 オーム;
X 1 T 2 \u003d 0.105 1152 16 \u003d 86.8 オーム; X 0 T 2 \u003d 86、8 オーム
等価回路における逆相抵抗は正相抵抗と等しくなります。
変圧器の零相抵抗は通常、正相抵抗と等しいと想定されます。 X 1 T \u003d X 0 T。 変圧器 T1 は中性点が接地されているため、ゼロシーケンス等価回路には含まれません。
代替案を作成します。 |
||||||||||||||||
X1C=X2C=15オーム |
X1L1 \u003d X2L1 \u003d 10.6 オーム |
X1L2 \u003d X2L1 \u003d 15.1 オーム |
||||||||||||||
X0C =25オーム |
X0L1 \u003d 31.7 オーム |
X0L2 \u003d 45.05 オーム |
||||||||||||||
X1T1 \u003d 138 オーム |
X1T2 \u003d 86.8 オーム |
|||||||||||||||
X0T2 \u003d 86.8 オーム |
||||||||||||||||
三相および二相の短絡回路の計算は通常の方法で実行されます (表 7.1 を参照)。 表7.1
1ヶ月までの耐性 |
三相短絡 |
二相短絡 |
||||||
と短絡 X 1 ∑ = ∑ X 1 |
= (115 3) × 1 |
0.87I |
||||||
15+10.6 = 25.6オーム |
||||||||
25.6 + 15.1 \u003d 40.7 オーム |
||||||||
25.6+138=163.6オーム |
||||||||
40.7 + 86.8 \u003d 127.5 オーム |
||||||||
地絡電流を計算するには対称成分法を使用する必要があり、この方法では、事故点を基準として正相、負相、零相の等価抵抗を計算し、等価回路内で直列に接続します。図 7.2 の単相地絡の場合、図 7.2 の二相地絡の場合は直列/並列、b.
× 1E |
× 2E |
X0E |
|||||||||||||||||||||
× 1E |
× 2E |
||||||||||||||||||||||
X0EI0 |
|||||||||||||||||||||||
私0b |
|||||||||||||||||||||||
米。 7.2. アースへの短絡電流を計算するために、直流、負、ゼロシーケンスの等価抵抗を切り替えるスキーム:
a) - 単相。 b) - 二相; c) - 2 つの中性接地点間のゼロシーケンス電流の分配。
接地への短絡を計算してみましょう。表 7.2、7.3 を参照してください。
正負シーケンス回路は、電源から短絡回路までの 1 つの分岐で構成されます。 ゼロシーケンス回路では、接地された中性点から 2 つの分岐があり、これらは短絡電流の発生源となるため、等価回路では並列に接続する必要があります。 並列接続された分岐の抵抗は、次の式で求められます。
X 3 \u003d (X a X b) (X a + X b) |
||||||||||||
並列分岐の電流分布は次の式で求められます。 |
||||||||||||
I a \u003d I X E X a; I in \u003d I X E |
||||||||||||
表7.2 単相故障電流 |
||||||||||||
X1E |
X2E |
X0 E \u003d X0 a //X0 b * |
彼 |
Ikz1 |
Ikz2 |
Ikz0 |
Ikz0a * |
Ikz0b |
ショートしてしまう |
|||
I1 +I2 +I0 |
||||||||||||
*注記。 並列接続された零相回路の 2 つのセクションの抵抗は、式 7.1 で決まります。
**注記。 電流は、式 7.2 に従ってゼロ シーケンスの 2 つのセクションに分配されます。
表7.3 二相地絡電流
X1E |
X2E |
X0 E * |
X0-2 E ** = |
彼 |
I KZ1 |
ショート 2 *** |
I KZ0 |
0をショートさせます**** |
I KZ0 b |
IKZ *****≈ |
|
X0 E //X2 |
I1 +1/2 (I2 +I0 ) |
||||||||||
*注記。 並列接続されたゼロシーケンス回路の 2 つのセクションの抵抗は式 7.1 に従って決定され、計算は表 7.2 で行われます。
**注記。 並列接続された負極と零極の 2 つの抵抗の抵抗値は式 7.1 で決まります。
***注記。 電流は、式 7.2 に従って、負とゼロのシーケンスの 2 つの抵抗間に分配されます。
****注記。 電流は、式 7.2 に従ってゼロ シーケンスの 2 つのセクションに分配されます。
*****注記。 二相地絡電流は近似式で与えられ、正確な値は幾何学的に決定されます。以下を参照してください。
対称成分の計算後の相電流の決定
単相短絡の場合、短絡電流はすべて損傷相に流れ、残りの相には電流が流れません。 すべてのシーケンスの電流は互いに等しい。
このような条件を満たすために、対称コンポーネントは次のように配置されます (図 7.3)。
Ia 1 |
Ia 2 |
I a 0 I b 0 I c 0 |
いあ0 |
||||||||||
Ia 2 |
|||||||||||||
Ib 1 |
Ic2 |
Ia 1 |
|||||||||||
Ic1 |
Ib 2 |
||||||||||||
直流 |
逆流 |
ゼロ電流 |
Ic1 |
Ib 1 |
|||||||||
Ic0 |
Ib0 |
||||||||||||
フォローする。 |
フォローする。 |
フォローする。 |
Ic2 |
||||||||||
Ib 2 |
|||||||||||||
図7.3。 単相短絡のある対称コンポーネントのベクトル図
単相短絡の場合、電流はI1 \u003d I2 \u003d I0です。 損傷段階では、それらは大きさが等しく、位相が一致します。 損傷していない相では、すべてのシーケンスの等しい電流が正三角形を形成し、結果として生じるすべての電流の合計は 0 になります。
二相地絡では、損傷していない 1 つの相の電流はゼロになります。 正相電流は、ゼロ相電流と逆符号を付けた負相電流の合計に等しくなります。 これらの規定に基づいて、対称コンポーネントの電流を構築します (図 7.4)。
Ia 1 |
Ia 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
Ic2 |
Ib 2 |
|||||||||||||
いあ0 |
||||||||||||||
I a 0 I b 0 I c 0 |
Ic2 |
Ib 2 |
||||||||||||
Ic1 |
Ib 1 |
Ia 2 |
||||||||||||
Ic0 |
Ic1 |
Ib 1 |
Ib0 |
|||||||||||
米。 7.4 二相地絡の対称電流成分のベクトル図
構築された図から、相電流の角度は対称コンポーネントの角度とは異なるため、地絡中に相電流を構築するのは非常に困難であることがわかります。 グラフィカルに構築するか、直交投影を使用する必要があります。 ただし、実践に十分な精度があれば、現在の値は次の単純な式で決定できます。
I f \u003d I 1 + 1 2 (I 2 + I 0) \u003d 1.5 I 1 |
表 7.3 の電流はこの式を使用して計算されます。
表 7.3 による二相地絡電流と表 7.1 による二相および三相地絡電流を比較すると、二相地絡電流は二相地絡電流よりわずかに小さいと結論付けることができます。したがって、保護感度は二相故障電流によって決定する必要があります。 三相短絡の電流は、二相短絡の電流よりそれぞれ大きくなります。
したがって、保護離調のための最大短絡電流の決定は、三相短絡に従って実行されます。 つまり、二相地絡電流は保護計算には必要なく、計算する必要もありません。 強力な発電所の母線の短絡電流を計算する場合、状況は多少変わります。負とゼロのシーケンスの抵抗は直接の抵抗よりも小さくなります。 しかし、これは配電網とは関係がなく、発電所の場合は特別なプログラムに従ってコンピュータ上で電流がカウントされます。
7.3 デッドエンドOHL用装置の選択例 110-220KV
スキーム7.1。 行き止まり架線 110 ～ 220 kV。 PS1、PS2からの電源供給はありません。 T1 PS1 はセパレータと短絡を介して接続されています。 T1 PS2 はスイッチを通じてオンになります。 HV T1 PS2 の中性側は接地され、PS1 では絶縁されます。 最低限の保護要件:
オプション1 。 相間短絡に対する 3 段階の保護を適用する必要があります (最初の段階では時間遅延なしで HV PS2 バスの短絡から離調され、2 番目の段階では短時間の遅延で HV PS2 バスの短絡から離調されます)。 PS1 および PS2 LV バス、第 3 段階は最大保護です)。 地絡保護 - 2 段階 (時間遅延のない第 1 段階は、接地された PS2 変圧器によってバスに送られる電流から離調され、時間遅延のある第 2 段階は外部ネットワークの保護との連携を確保しますが、 PS2 変圧器によって送られる短絡電流から離調します)。 2 つまたは 1 つの AR を適用する必要があります。 再閉鎖中は、デリケートな手順を加速する必要があります。 保護装置は、変電所のブレーカー障害を起動します。 追加の要件には、欠相に対する保護、架空線の損傷位置の特定、スイッチの寿命の監視などが含まれます。
オプション 2。 1 つ目とは異なり、地絡保護は方向性があるため、逆短絡電流から離調することがなく、時間遅延なくより高感度の保護を実行できます。 このようにして、時間遅延なく回線全体を保護することができます。
注記。 この例と次の例は、保護設定の選択に関する正確な推奨事項を提供するものではありません。保護設定への参照は、保護の種類の選択を正当化するために使用されます。 実際の状況では、別の保護設定を適用することができますが、これは特定の設計で決定する必要があります。 保護装置は、適切な特性を持つ他のタイプの保護装置に置き換えることができます。
すでに述べたように、保護セットは 2 セットで構成される必要があります。 保護は、次から選択した 2 つのデバイスに実装できます。
ALSTOM製MiCOM P121、P122、P123、P126、P127、
GE の F 60、F650
2 つの ABB REF 543 リレー - 選択済み 2番目の適切な修正、
7SJ 511、512、531、551 シーメンス - 選択 2番目の適切な修正、
SEL からの 2 つの SEL 551 リレー。
スキーム7.2。 変電所 3 で交通機関をオープンします。
二重回路架空線が変電所 2 に入り、そのセクションは並行して動作します。 修復モードでセクションを PS2 に転送する可能性が想定されています。
で この場合、PS3のセクショナルスイッチがオンになります。 交通機関は切り替え時のみ閉鎖され、保護を選択する際にはその閉鎖は考慮されません。 1 セクション PS3 には、接地されたニュートラルを備えた変圧器が含まれています。 変電所 2 と 3 には単相短絡用の電流源がありません。 したがって、非電力側の保護は、ラインが電力側から切断された後、「カスケード」でのみ機能します。 反対側から電力が供給されていないにもかかわらず、地絡と相間短絡の両方に対して方向性を持った保護を行う必要があります。 これにより、受信側は損傷した回線を正確に判断することができます。
で 一般に、特に短い回線で、短い時間遅延で選択的保護を提供するには、4 段階の保護を適用する必要があり、その設定は次のように選択されます。 1 段階は短絡から離調されます。
V 線路の終端では、第 2 ステージはカスケード内の平行線の第 1 ステージおよび隣接する線路の第 1 ステージと調整され、第 3 ステージはこれらの架線の第 2 ステージと調整されます。 隣接する回線との保護を調整する場合、2 つのモード 1 が考慮されます。最初のセクションでは 1 架空線、2 番目のセクションでは 2 で、保護が大幅に粗くなります。 これら 3 つのステップでラインが保護され、最後の 4 番目のステップで隣接するセクションが確保されます。 保護が時間内に調整されると、ブレーカー障害アクションの時間が考慮されるため、ブレーカー障害アクションの時間までに調整された保護の時間遅延が増加します。 現在の保護設定を選択するときは、並列架空線の 1 つがいつでもオフになる可能性があり、負荷全体が 1 つの架空線に接続されるため、2 つの線路の合計負荷からそれらの設定を調整する必要があります。
で 保護デバイスの一部として、両方の保護セットに指向性がある必要があります。 次の保護オプションを適用できます。
ALSTOM の MiCOM、P127 および P142、
GE の F60 および F650、
2 つの ABB REF 543 リレー - 方向変更が選択されています。
SIEMENS のリレー 7SJ512 および 7SJ 531、
SEL からの 2 つの SEL 351 リレー。
場合によっては、感度、負荷電流からの離調、または選択的な動作の確保などの理由から、リモコンの使用が必要になる場合があります。
Z=LZ
オンノイ保護。 この目的のために、保護の 1 つがリモートの保護に置き換えられます。 距離保護は次の場合に適用できます。
ALSTOM製MiCOM P433、P439、P441、
GEのD30、
ABB の REL 511 - 方向変更が選択されています。
SIEMENS のリレー 7SA 511 または 7SA 513、
SEL からのリレー SEL 311。
7.4. 遠隔保護
目的と動作原理
距離保護は、相対的な選択性を備えた複雑な指向性または無指向性の保護であり、距離に比例する障害点までの線路抵抗に反応する最小抵抗リレーを使用して作成されます。 距離。 これが距離保護 (DZ) という名前の由来です。 距離保護は相間の短絡に対応します (マイクロプロセッサーベースのリモートセンシングを除く)。 距離保護を適切に動作させるには、接続 CT からの電流回路と VT からの電圧回路が必要です。 電圧回路が存在しないか誤動作している場合、隣接するセクションの短絡中に DZ が過剰に動作する可能性があります。
複数の電源を備えた複雑な構成のネットワークでは、単純な方向性過電流保護 (NTC) では選択的な短絡切断を行うことができません。 したがって、たとえば、W 2 が短絡している場合 (図 7.5)、NTZ 3 は RZ I よりも速く動作する必要があり、W 1 が短絡している場合は、逆に NTZ 1 が RZ 3 よりも速く動作する必要があります。 NTZ の助けを借りても、矛盾する要件を満たすことはできません。 さらに、MTS と NTS は速度と感度の要件を満たさないことがよくあります。 複雑なリングネットワークにおける選択的な短絡切断は、リモートリレー保護 (RD) を使用して提供できます。
DZ時間遅延t 3は、間の距離（距離）t 3 \u003d f（L PK）（図7.5）に依存します。
RZの設置場所（P点）と短絡点（K）、つまりL PKが増加すると増加します。
距離。 損傷部位に最も近いリモート センシングは、より遠いリモート センシングよりも遅延時間が短くなります。
たとえば、点 K1 (図 7.6) での短絡中、故障箇所に近い D32 は、より遠い D31 よりも短い時間遅延で動作します。 点 K2 でも短絡が発生すると、D32 の継続時間が増加し、損傷部位に最も近いリモート センシング ゾーンによって短絡が選択的にオフになります。
リモートコントロールの主な要素は、リレー保護の設置場所から短絡までの距離を決定するリモート測定体（DO）です。 抵抗リレー (PC) は、送電線の損傷部分 (Z、X、R) の総抵抗、無効抵抗、または能動抵抗に反応する DO として使用されます。
リレー R の設置場所から短絡箇所 (K 点) までの電力線相の抵抗は、短絡箇所までの抵抗値が等しいため、この区間の長さに比例します。長さ
セクションに線路の抵抗率を乗じた値: ビート。 。
したがって、回線抵抗に反応するリモート要素の動作は、障害位置までの距離に依存します。 DO が反応する抵抗の種類 (Z、X、または R) に応じて、DZ は RZ フル抵抗、リアクティブ抵抗、アクティブ抵抗に分けられます。 リモートセンシングで使用される抵抗リレーは、
短絡点までの抵抗 Z PK を測定し、DZ の設置場所で電圧と電流を制御します (図 7.7.)。
∆ – 距離保護
に PC 端末には二次値が供給されます VT と CT からの UP と I P。 リレーは、その動作が一般に UP と I P の比率に依存するように設計されています。 この比率が抵抗 Z P になります。 短絡 Z P = Z PK の場合、Z PK の特定の値で PC がトリガーされます。 短絡中は U P が減少するため、Z P の減少に応答します。
変動し、I P が増加します。 PC が動作する最大値をリレー動作抵抗 Z cp と呼びます。
Z p = U p I p ≤ Z cp |
双方向電源を備えた電力線上の複雑な構成のネットワークで選択性を確保するには、電力がバスバーから送電線に送られるときに動作するリモートセンシングを実行する必要があります。 遠隔保護の動作の方向性は、追加の RHM または短絡電力の方向に応答できる指向性 PC の使用によって実現されます。
時間依存特性 |
||||
米。 7.7. 電流回路の接続と |
距離保護 t = f (L |
|||
抵抗リレー電圧 |
||||
a - 傾斜; b - 階段状; c - 組み合わせ |
||||
遅延特性 |
距離保護 |
|||
リモート保護の持続時間の短絡場所までの距離または抵抗t 3 \u003d f (L PK) または t 3 \u003d f (Z PK) への依存は、リモートセンシングの時間遅延特性と呼ばれます。 。 はーによって
この依存性の性質に応じて、DZ は 3 つのグループに分類されます。動作時間の増加 (傾斜) 特性、段階的および複合特性です。
(図7.8)。 階段状 DZ は、傾斜特性と複合特性を備えた DZ よりも高速に動作し、一般に設計が簡単です。 CHEAZ 生成の段階的特性を持つリモート センシングは、通常、リモート センシングの 3 つのゾーンに対応する 3 つの時間ステップで実行されました (図 7.8、b)。 最新のマイクロプロセッサ保護には、4、5、または 6 レベルの保護があります。 スロープリレーは、配電ネットワーク用に特別に開発されました (DZ-10 など)。
遠隔保護デバイスを使用して選択的なネットワーク保護を実行するための原則
双方向電源を備えた電力線では、リモート センシング デバイスが各電力線の両側に設置され、電力がタイヤから電力線に送られるときに動作する必要があります。 電力の一方向で動作するリモートリレー保護装置は、選択的な短絡切断が確実に行われるように、時間内およびカバーエリア内で相互に調整する必要があります。 検討中のスキーム (図 7.9.) では、D31、リモートセンシング、D35、D36、D34、D32 は相互に一致しています。
リモートセンシングの最初の段階には時間遅延（t I \u003d 0）がないという事実を考慮すると、選択性の条件に従って、保護された伝送線の外側で動作すべきではありません。 これに基づいて、時間遅延（t I \u003d 0）のない最初のステージの長さは、保護された伝送線の長さよりも短くなり、通常は伝送線の長さの0.8〜0.9です。 。 保護された伝送線の残りの部分と反対側の変電所のバスは、この伝送線の DZ の第 2 段によってカバーされます。 第 2 段階の長さと遅延は、(通常は) 次のセクションのリモート センシングの第 1 段階の長さと遅延と一致します。 たとえば、第 2 大学では、
図7.9 ステップ特性によるリモートリレー保護の時間遅延の調整:
Δz – リモートリレーエラー。 ∆ t – 選択性ステップ
リモート保護の最後の第 3 段階はバックアップであり、そのリレー保護またはスイッチに障害が発生した場合に備えて、その長さは次のセクションの適用範囲の条件から選択されます。 曝露時間
最小値は、次のセクションの 2 番目または 3 番目のリモート センシング ゾーンの継続時間より大きい Δ t とみなされます。 この場合、第 3 段階のカバーエリアは、次のセクションの第 2 または第 3 エリアの端から再構築する必要があります。
距離保護を利用したライン保護構造
家庭用電力システムでは、相間短絡での動作にはリモート センシングが使用され、単相短絡での動作には、より単純なステップ型ゼロシーケンス過電流保護 (NP) が使用されます。 ほとんどのマイクロプロセッサ装置には、地絡を含むあらゆる種類の損傷の場合に動作する距離保護機能が備わっています。 抵抗リレー (RS) は、一次電圧の VT および CT を介してオンになります。
保護された伝送線の始まり。 PC 端子の二次電圧: U p = U pn K II、二次電流: I p = I pn K I。
リレーの入力端子の抵抗は式で求められます。
電力を消費者に途切れなく確実に輸送することは、電力エンジニアが常に解決している主要な課題の 1 つです。 それを確実にするために、配電変電所とそれらを接続する送電線からなる電力ネットワークが構築されています。 エネルギーを長距離に移動するには、接続ワイヤを吊り下げるサポートが使用されます。 それらは周囲の空気の層によって地面との間で隔離されています。 このようなラインは、絶縁体の種類によってエアラインと呼ばれます。
輸送高速道路の距離が短い場合、または安全上の理由から送電線を地中に隠す必要がある場合は、ケーブルが使用されます。
架空送電線とケーブル送電線には常に電圧がかかっており、その大きさは電気ネットワークの構造によって決まります。
電力線のリレー保護の目的
ケーブルまたは延長された架空送電線の任意の場所の絶縁が損傷した場合、線に印加された電圧により、破損した部分に漏れ電流または短絡電流が発生します。
隔離違反の理由は、それ自体を排除したり、破壊的な影響を継続したりする可能性のあるさまざまな要因である可能性があります。 たとえば、架空送電線の電線の間を飛んでいたコウノトリが翼で相間短絡を起こし、燃え尽きて近くに落下しました。
あるいは、嵐の最中に支柱のすぐ近くに生えていた木が突風で電線に倒れ、ショートしてしまいました。
1 番目のケースでは、短絡が短期間発生して消滅しました。2 番目のケースでは、絶縁違反は長期にわたる性質のものであり、保守電気担当者による除去が必要です。
このような被害はエネルギー企業に多大な損害を与える可能性があります。 結果として生じる短絡電流は、供給線のワイヤを焼損するだけでなく、供給変電所の電力設備を破壊する可能性がある膨大な熱エネルギーを持っています。
これらの理由から、電力線に発生したすべての損傷は直ちに除去する必要があります。 これは、電源側の損傷したラインから電圧を除去することで実現されます。 このような電力線が両側から電力を受け取る場合、両方の電圧をオフにする必要があります。
すべての電力線の状態の電気パラメータを継続的に監視し、緊急事態が発生した場合にあらゆる側から電力線から電圧を除去する機能は、伝統的にリレー保護と呼ばれる複雑な技術システムに割り当てられています。
形容詞「リレー」は、電磁リレーに基づく要素ベースから形成されており、その設計は最初の電力線の出現とともに生まれ、今日まで改良されています。
電力技術者の業務に広く導入されているモジュール式保護装置は、リレー装置の完全な置き換えをまだ排除しておらず、確立された伝統によれば、リレー保護装置にも含まれています。
リレー保護の原則
ネットワークステータス制御
電力線の電気パラメータを監視するには、ネットワーク内の通常モードの逸脱を常に監視できると同時に、安全な動作の条件を満たす測定機関が必要です。
すべての電圧の電力線では、この機能は計器用変圧器に割り当てられます。 それらはトランスに分類されます。
電流(CT);
電圧（TN）。
保護の品質は電気システム全体の信頼性にとって最も重要であるため、測定用の CT および VT には、その計測特性によって決定される精度に対する要求が高まります。
RPA デバイス (リレー保護および自動化) で使用される測定変圧器の精度クラスは、「0.5」、「0.2」、および「P」という値で正規化されます。
変圧器の測定
110 kV 架空線への変圧器の設置の全体図を下の図に示します。
ここで、VT が長い送電線のどこにも設置されているのではなく、変電所の開閉装置に設置されていることがわかります。 各変圧器は、その一次端子によって架空線および接地ループの対応するワイヤに接続されます。
二次巻線によって変換された電圧は、1P および 2P スイッチを介して、電源ケーブルの対応するコアを介して出力されます。 保護および測定装置で使用する場合、TN-110 kV の図に示すように、二次巻線は「スター」および「デルタ」方式で接続されます。
リレー保護を軽減し、正確に動作させるために、特殊な電源ケーブルが使用され、その設置と動作に対する要件が厳しくなります。
測定用 VT は、電力線の電圧の種類ごとに作成され、さまざまなスキームに従ってオンにして特定のタスクを実行できます。 しかし、それらはすべて一般原理に従って機能します。つまり、送電線の線形電圧を100ボルトの二次値に変換し、特定のスケールで一次高調波のすべての特性を正確にコピーして強調表示します。
VT 変換率は、1 次回路と 2 次回路の線間電圧の比によって決まります。 たとえば、考慮されている 110 kV 架空線の場合、110000/100 のように記述されます。
変流器の測定
これらのデバイスは、一次電流の高調波のすべての変化を最大繰り返して、線路の一次負荷を二次値に変換します。
電気機器の操作やメンテナンスを容易にするために、変電所の開閉装置にも取り付けられています。
これらは、VT と同様に架空線回路に含まれていません。通常、直流リード線の形で 1 回だけ巻かれている一次巻線を使用して、線路相の各ワイヤに単純に切り込みます。 これは上の写真ではっきりとわかります。
CT変換比は、伝送線路の設計段階での公称値の選択の比率によって決まります。 たとえば、電力線が 600 アンペアの電流を流すように設計されており、CT の 2 次側で 5 A が除去される場合、600/5 という指定が使用されます。
エネルギー分野では、二次電流の値に関する 2 つの規格が受け入れられており、使用されています。
110 kV 以下のすべての CT で 5 A。
330 kV 以上のラインでは 1 A。
CT 二次巻線は、さまざまな方式に従って保護装置に接続されます。
満天の星。
不完全な星。
三角形。
各化合物には独自の特徴があり、特定の種類の保護のためにさまざまな方法で使用されます。 フルスター回路における線路変流器と電流リレー巻線の接続例を図に示します。
この最も単純で最も一般的な高調波フィルタは、多くのリレー保護方式で使用されます。 その中で、各相からの電流は同じ名前の個別のリレーによって制御され、すべてのベクトルの合計が共通の中性線に含まれる巻線を通過します。
測定電流および電圧変圧器を使用する方法により、電力機器で発生する一次プロセスを二次回路に正確に転送し、リレー保護のハードウェアで使用したり、機器の緊急プロセスを排除するための論理デバイスの動作アルゴリズムを作成したりすることができます。 。
受け取った情報を処理する機関
リレー保護では、主な動作要素はリレーです。リレーは、次の 2 つの主な機能を実行する電気装置です。
電流などの制御パラメータの品質を監視し、通常モードでは接触システムの状態を安定して維持し、変更しません。
設定値または閾値と呼ばれる臨界値に達すると、接点の位置が即座に切り替わり、制御値が通常値の範囲に戻るまでこの状態になります。
電流および電圧リレーを二次回路に切り替える回路の形成原理は、複素平面上のベクトル量による正弦波高調波の表現を理解するのに役立ちます。
画像の下部は、消費者への電力供給の動作モードにおける 3 相 A、B、C の正弦波の典型的な分布のベクトル図です。
電流・電圧回路の状態監視
部分的に、二次信号を処理する原理は、屋外開閉装置-110 のフルスター回路および VT に従って CT およびリレー巻線をオンにする回路に示されています。 この方法では、以下に示す方法でベクトルを組み立てることができます。
これらの相の高調波にリレー巻線を含めることで、そこで発生するプロセスを完全に制御し、事故の場合に回路の動作を無効にすることができます。 これを行うには、適切な設計の電流または電圧リレー デバイスを使用するだけで十分です。
上記のスキームは、さまざまなフィルターを多様に使用する特別なケースです。
線路を通過する電力を制御する方法
RPA デバイスは、同じ変流器と電圧変圧器の読み取り値に基づいて電力値を制御します。 この場合、よく知られている公式と、総電力、有効電力、無効電力の相互の比率、および電流と電圧のベクトルを通じて表されるそれらの値が使用されます。
ここでは、電流ベクトルがライン抵抗に加えられた EMF によって形成され、その有効部分と無効部分を同様に克服することが考慮されます。 しかし同時に、電圧三角形によって記述される法則に従って、Ua コンポーネントと Up コンポーネントのあるセクションで電圧降下が発生します。
電力は送電線の一方の端からもう一方の端に伝達され、電気を輸送するときに方向を変えることもできます。
その方向の変化は次の結果として生じます。
操作員による負荷の切り替え。
過渡現象やその他の要因の影響によるシステム内の電力変動。
緊急事態の発生。
RPA の一部として動作するパワー リレー (PM) は、方向の変動を考慮し、臨界値に達したときに動作するように構成されています。
ライン抵抗を制御する方法
電気抵抗の測定に基づいて短絡箇所までの距離を推定するリレー保護装置は、リモート保護、または略して DZ 保護と呼ばれます。 彼らは仕事の中で変流器回路と電圧変圧器回路も使用します。
抵抗を測定するには、検討中の回路のセクションで説明されている抵抗が使用されます。
正弦波電流がアクティブ抵抗、容量性抵抗、誘導性抵抗を通過すると、それらの電圧降下ベクトルはさまざまな方向に偏ります。 これはリレー保護の動作によって考慮されます。
この原理に従って、RPA デバイスではさまざまな種類の抵抗リレー (RS) が動作します。
回線の周波数を制御する方法
電力線を介して伝送される電流の高調波の振動周期の安定性を維持するために、周波数制御リレーが使用されます。 これらは、内蔵の発生器によって生成された基準正弦波とライン測定変圧器から受信した周波数を比較するという原理に基づいて動作します。
これら 2 つの信号を処理した後、周波数リレーは制御された高調波の品質を決定し、設定値に達すると接点システムの位置を変更します。
デジタルプロテクションによるラインパラメータ制御の特長
リレー技術に代わるマイクロプロセッサの開発も、CT および VT 測定変圧器から取得される電流と電圧の二次値なしでは機能しません。
デジタル保護の動作では、二次正弦波に関する情報がサンプリング方法によって処理されます。これは、高周波アナログ信号を重畳し、グラフの交点で制御パラメータの振幅を固定することで構成されます。
小さな離散化ステップ、高速処理方法、および数学的近似方法の使用により、二次電流と電圧の測定の高精度が得られます。
このようにして計算されたデジタル値は、マイクロプロセッサデバイスの動作アルゴリズムに使用されます。
リレー保護と自動化のロジック部分
送電線を介して伝送される電気の電流と電圧の一次値が計器用変圧器によってモデル化され、フィルターによって処理するために選択され、電流、電圧、電力、抵抗、周波数のリレー装置の敏感な器官によって認識されると、論理リレー回路の順番。
それらの設計は、追加の直流電圧、整流電圧、または交流電圧源 (動作可能とも呼ばれます) から動作するリレーに基づいており、リレーによって電力が供給される回路は動作します。 この用語には技術的な意味があり、過度の遅延なく非常に迅速に切り替えを実行します。
論理回路の動作速度は、緊急事態をシャットダウンする速度、ひいてはその破壊的な影響の程度を主に決定します。
タスクの実行方法に応じて、動作回路で動作するリレーは中間と呼ばれます。保護測定体から信号を受信し、接点を実行体（出力リレー、ソレノイド、トリップの電磁石、またはスイッチをオンにする）に切り替えることによって信号を送信します。電源スイッチ。
中間リレーには通常、回路を閉じたり開いたりするために機能する数対の接点があります。 これらは、異なる RPA デバイス間でコマンドを同時に複製するために使用されます。
選択性の原理と特定のアルゴリズムの順序の形成を保証するために、リレー保護の動作アルゴリズムに時間遅延が導入されることがよくあります。 設定した期間、プロテクトの動作をブロックします。
この遅延入力は、接点の動作速度に影響を与えるクロック機構を備えた特殊なタイム リレー (RT) を使用して作成されます。
リレー保護の論理部分では、特定の構成と電圧の電力線で発生する可能性のあるさまざまなケースに対応して作成された多数のアルゴリズムのうちの 1 つを使用します。
例として、送電線の電流制御に基づく 2 つのリレー保護ロジックの動作の名前の一部を示します。
電流遮断（速度の指定）は時間遅延なし、または遅延あり（RV の選択性を確保）、電力の方向（RM リレーによる）を考慮したもの、または時間遅延なし。
過電流保護、ライン上の最小電圧のチェックの有無にかかわらず、カットオフと同じ制御を行うことができます。
さまざまなデバイスの自動化の要素が、リレー保護ロジックの動作に導入されることがよくあります。次に例を示します。
サーキットブレーカーの単相または三相再投入。
バックアップ電源をオンにします。
加速度;
周波数負荷。
回線保護の論理部分は、最大電圧 10 kV のパッケージ型屋外開閉装置 (KRUN) に一般的な回路ブレーカーの真上にある小さなリレー コンパートメント内に作成することも、リレー ルーム内のいくつかの 2x0.8 m パネルを占有することもできます。 。
たとえば、330 kV 送電線の保護ロジックを別個の保護パネルに配置できます。
予約する;
DZ - リモート。
DFZ - 差動位相。
VChB - 高周波ブロッキング。
OAPV;
加速度。
出力回路
出力回路は、回線のリレー保護の最終要素として機能します。 それらのロジックも中間リレーの使用に基づいています。
出力回路は、回線サーキット ブレーカーの動作順序を形成し、隣接する接続、デバイス (ブレーカーの故障 - サーキット ブレーカーのバックアップ シャットダウンなど)、および RPA の他の要素との相互作用を決定します。
単純な回線保護には出力リレーが 1 つしかない場合があり、その動作により回路ブレーカーが開きます。 分岐保護の複雑なシステムでは、特定のアルゴリズムに従って動作する特別な論理回路が作成されます。
緊急時のラインからの電圧の最終的な除去は、シャットダウン電磁石の力によって作動する電源スイッチによって実行されます。 その動作のために、強力な負荷に耐えることができる特別な電源回路が提供されます。き。
不平をいう
セクション 3. 保護と自動化
3.2章。 リレー保護
効果的に接地された中性点による、電圧 110 ～ 500 kV のネットワークの架空線の保護
3.2.106。 効果的に接地された中性点を備えた 110 ～ 500 kV ネットワークの線路には、多相短絡および地絡に対するリレー保護装置を設ける必要があります。
3.2.107。 ネットワーク内で発振または非同期動作が可能であり、保護機能が過剰に動作する可能性がある場合、保護機能には発振中の動作をブロックするデバイスを装備する必要があります。 時間内 (約 1.5 ～ 2 秒) にスイングから外れれば、デバイスをブロックすることなく保護を実行できます。
3.2.108。 330 kV 以上の送電線の場合は、保護領域のどの点でも短絡が発生した場合でも速度を低下させることなく動作する、主な保護を提供する必要があります。
電圧が 110 ～ 220 kV の送電線の場合、保護セクションの任意の点で短絡が発生した場合に減速せずに動作する保護を使用する必要性を含む、主保護の種類の問題に主に考慮して対処する必要があります。電力システムの安定性を維持するための要件。 同時に、電力システムの動作の安定性の計算によれば、他にこれより厳しい要件が課されていない場合、この要件は通常、三相短絡時に満たされると想定できます。発電所および変電所の母線の残留電圧は 0.6 ～ 0、7 未満です。 U nom、時間遅延なしでオフになります。 残留応力の下限値 (0.6 U公称値）は、110 kV 送電線、それほど重要ではない 220 kV 送電線（消費者に複数の側から確実に電力が供給される、高度に分岐したネットワーク）、さらに、考慮された短絡が発生しない場合には、より重要な 220 kV 送電線でも許可されます。重大な放電負荷に耐えます。
110 ～ 220 kV 送電線に設置する保護の種類を選択する場合は、電力システムの安定性を維持する要件に加えて、次の点を考慮する必要があります。
1. 原子力発電所から延びる 110 kV 以上の送電線、および隣接するネットワークのすべての要素上で、多相短絡の場合、高電圧の正相の残留電圧が発生します。 NPP ユニットの側の電流は公称 0.45 以上に減少する可能性があり、ブレーカーの動作を考慮すると、時間遅延が 1.5 秒を超えない高速保護の冗長性が得られます。
2. 時間遅れで切断すると重要な需要家の運用に支障をきたす可能性のある損傷は、時間遅延なく切断する必要があります (たとえば、発電所や変電所の母線の残留電圧により損傷が発生するような損傷)。 0.6未満であること U公称値、時間遅れでスイッチをオフにすると、電圧なだれによる自己アンロードが発生したり、残留電圧 0.6 による損傷が発生したりする可能性があります。 U時間遅れでスイッチをオフにすることが技術違反につながる可能性がある場合は、公称値以上です)。
3. 即効性の自動再閉路を実装する必要がある場合は、両側で時間遅延なく損傷した回線を確実に切断できる即効性の保護装置を回線に取り付ける必要があります。
4. 定格電流の数倍の電流で故障時間遅延を設けてスイッチオフすると、導体が許容できないほど過熱する可能性があります。
選択性を確保する必要がある場合、複雑なネットワーク内で上記の条件が存在しない場合でも、高速保護を使用できます。
3.2.109。 3.2.108 に基づく残留応力値に基づいて安定性要件の保証を評価する場合、次の点を考慮する必要があります。
1. 発電所または電力システム間の単一接続の場合、これらのタイヤから延びる線で短絡が発生した場合、この接続に含まれる変電所および発電所の母線で 3.2.108 で指定された残留電圧をチェックする必要があります。接続を形成する線を除く。 平行線を含むセクションの一部を含む単一接続の場合 - これらの各平行線で短絡が発生した場合も同様です。
2. 発電所または電力システム間に複数の接続がある場合、接続で短絡が発生した場合に備えて、3.2.108 で指定された残留電圧値は、これらの接続が接続されている変電所または発電所の母線のみでチェックする必要があります。これらのタイヤから電力を供給される他の回線、および通信変電所のバスから電力を供給される回線でも使用されます。
3. 残留電圧は、カスケード故障トリップモードでの保護の第 1 段階でカバーされるゾーンの終端で、つまり、時間遅れのない保護によって線路の反対側の端から回路ブレーカーを開いた後、短絡がないかチェックする必要があります。
3.2.110。 多相故障からの片側電源が供給される単線では、ステップ電流保護またはステップ電流および電圧保護を設置する必要があります。 このような保護が感度や障害切断速度の要件 (3.2.108 を参照) を満たさない場合、たとえばヘッドセクションの場合、または隣接するセクションの保護をそのセクションの保護と一致させる条件の下で適切な場合検討中は、段階的な距離の保護を提供する必要があります。 後者の場合、追加の保護として、時間遅延のない電流遮断を使用することをお勧めします。
地絡に対しては、原則として、ステップ電流の方向性または無方向のゼロシーケンス保護を提供する必要があります。 原則として、保護装置は電力を供給できる側にのみ設置する必要があります。
いくつかの連続したセクションで構成されるラインの場合、簡素化の目的で、非選択的なステップ電流および電圧保護 (多相故障に対する) およびステップ型ゼロシーケンス電流保護 (地絡に対する) を代替電源と組み合わせて使用することが許可されます。自動再閉鎖装置。
3.2.111。 バイパス接続の有無にかかわらず、2 つ以上の側 (後者 - 分岐のある回線) から電力が供給される単一回線、および 1 つの電源ポイントを持つリング ネットワークに含まれる回線で、複数の回線に対して- 相短絡は、距離保護が使用され（主に 3 段階）、バックアップまたはメインとして使用される必要があります（後者 - 110 ～ 220 kV 送電線のみ）。
追加の保護として、時間遅延のない電流遮断を使用することをお勧めします。 場合によっては、保護装置が設置されている場所で三相短絡に誤ってスイッチが入った場合の措置として、他のモードでの動作のために作成された電流遮断が満たさない場合に、電流遮断を使用することが許可されます。感度要件（3.2.26 を参照）。
地絡に対しては、原則として、ステップ電流の方向性または無方向のゼロシーケンス保護を提供する必要があります。
3.2.112。 1 つの電源点を備えたリング ネットワークのヘッド セクションの受信端における多相短絡に対する主な保護として、単段電流方向保護を使用することをお勧めします。 他の単線 (主に 110 kV) では、場合によっては、ステップ電流保護またはステップ電流および電圧保護を使用して、必要に応じて方向性を持たせることが許可されます。 原則として、保護装置は電力を供給できる側にのみ設置する必要があります。
3.2.113。 2 つ以上の側から給電される平行線、および片側給電の平行線の供給端では、対応する単一線と同じ保護を使用できます (3.2.110 および 3.2.111 を参照)。
地絡故障、場合によっては両面電源を備えたラインの相間の故障の切断を促進するために、並列ラインの電力方向を制御する追加の保護を適用できます。 この保護は、別個の横電流保護 (ゼロ シーケンス電流または相電流用のリレーを含む) の形式で、または設置された保護 (ゼロ シーケンス電流、過電流、リモートなど) の加速回路としてのみ行うことができます。平行線で方向制御電源を使用します。
ゼロシーケンス保護の感度を高めるために、平行線スイッチがオフになったときに個々のステージを非アクティブにすることができます。
2 本のシングルエンド平行線の受信端には、原則として、横方向の差動保護を設ける必要があります。
3.2.114。 3.2.113 に従った保護が速度要件を満たさない場合（3.2.108 を参照）、主保護（2 本の平行線が動作している場合）として、一方給電の 2 本の並列 110 ～ 220 kV 送電線の供給端で、主に配電網における双方向電源を備えた 2 つの並列 110 kV 線路には、横方向の差動方向保護を適用できます。
この場合、1 回線の運用モードおよび 2 回線運用時のバックアップとして、3.2.110 および 3.2.111 に従った保護が使用されます。 隣接する要素の損傷に対する感度を高めるために、両方のラインの電流の合計に対してこの保護またはその個別の段階 (たとえば、ゼロシーケンス電流保護の最終段階) をオンにすることができます。
速度条件 (3.2.108 を参照) に従って保護線の障害切断時間を短縮するために、110 kV 平行線のステップ電流保護に加えて横方向差動保護を使用することが許可されます (3.2.108 を参照)。は必須ではありません。
3.2.115。 3.2.111 ～ 3.2.113 に従った保護が速度要件を満たさない場合 (3.2.108 を参照)、高周波および縦方向の差動保護を、両側電源の単線および平行線の主な保護として提供する必要があります。
110 ～ 220 kV 送電線の場合、感度条件 (分岐のある送電線など) または保護の簡素化に適している場合は、リモートの高周波遮断および電流方向ゼロシーケンス保護を使用して主保護を実行することをお勧めします。
特別なケーブルを敷設する必要がある場合は、実現可能性調査によって縦方向の差動保護の使用が正当化される必要があります。
補助保護ワイヤの保守性を制御するには、特別な装置を提供する必要があります。
330 ～ 350 kV の送電線では、高周波保護に加えて、（ステップ バックアップ保護の動作を高速化するために）トリップまたは高周波信号を有効にするためのデバイスの使用を準備する必要があります。デバイスは他の目的に提供されます。 500 kV 送電線では、リレー保護専用の指定された装置を設置することが許可されています。
速度（3.2.108 を参照）または感度（分岐のある回線など）の条件によって必要な場合、110 のステップ保護の動作を加速するためにトリップ信号の送信を使用することが許可されます。 220 kV ライン。
3.2.116。 3.2.115 に従ってメイン保護を実行する場合、以下をバックアップとして使用する必要があります。
- 多相短絡から、原則として、主に3段階の距離保護。
- 地絡に対するステップ電流の方向性または無方向性ゼロシーケンス保護。
3.2.115 で指定された主保護が長期間非アクティブ化される場合、この保護が障害切断速度の要件に設定されている場合 (3.2.108 を参照)、非選択的な加速を提供することが許可されます。相間の故障に対するバックアップ保護（たとえば、直流電圧値シーケンスの制御による）。
3.2.117。 330 ～ 350 kV 送電線用の OAPV 装置の主な保護、多相短絡に対する高速バックアップ保護段、および測定要素は、激しい電圧条件下でも (指定されたパラメータで) 正常に機能することを保証する特別な設計でなければなりません。過渡的な電磁プロセスと線路の顕著な容量性導電率。 このためには、以下を提供する必要があります。
- OAPV の保護装置と測定本体のセット - 過渡電磁プロセスの影響を制限する措置 (低周波フィルターなど)。
- 150kmを超える送電線に設置される差動位相高周波保護 - 線路容量による電流を補償するためのデバイス。
2 つ以上の変流器の電流の合計に対して高速保護をオンにする場合、3.2.29 の要件を満たすことが不可能な場合は、外部電流の場合に保護の過剰な動作を防ぐための特別な措置を講じることを推奨します。損傷（保護の粗大化など）を行うか、保護に電力を供給するためにライン回路に別の変流器のセットを設置してください。
縦方向容量補償装置を備えた 330 ～ 500 kV 線路に設置される保護装置では、これらの装置の影響による外部損傷の場合に過剰な保護動作を防止する措置を講じる必要があります。 たとえば、負のシーケンス電力指向性リレーまたはイネーブル信号送信を使用できます。 ¶×
リレー保護の任務、その役割と目的は、電力システムの信頼性の高い動作と消費者への電力の中断のない供給を保証することです。 これは、計画の複雑化と電力網の拡大、電力系統の大型化、両発電所全体の設備容量と個々のユニットの公称容量の増加によるものです。 これは、安定性の限界での動作、長いシステム間通信回線の存在、連鎖事故の可能性の増加など、電力システムの動作に影響を与えます。 この点で、リレー保護の速度、選択性、感度、信頼性に対する要件が高まっています。 半導体デバイスを使用したリレー保護装置が普及してきています。 これらを使用すると、高速保護を作成する機会がさらに広がります。
現在、マイクロプロセッサベースのリレー保護装置が開発され、積極的に使用され始めています。これにより、保護の速度と信頼性がさらに向上し、修理とメンテナンスのコストが削減されます。
1.2.2 変圧器のパラメータを表 2 にまとめます。
表 1.2
保護装置の種類の選択
架空線110 kVのリレー保護。
| 変化 |
| シート |
| 文書番号。 |
| シート |
| 文書番号。 |
| サイン |
| 日付 |
| シート |
| KP.140408.43.06.PZ |
| 変化 |
| シート |
| 文書番号。 |
| サイン |
| 日付 |
| シート |
| KP.140408.43.06.PZ |
3.1 回路要素の直接シーケンスの抵抗の計算。
抵抗の計算は、ベース電圧 Ub=115 kV で指定された単位 (オーム) で行われます。
等価回路を図に示します。
C1: X 1 \u003d X * s * \u003d 1.3 * \u003d 9.55 オーム
X 2 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.4 * 70 * \u003d 28 オーム
X 3 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.4 * 45 * \u003d 18 オーム
X 4 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.4 * 30 * \u003d 12 オーム
X 5 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.4 * 16 * \u003d 6.4 オーム
T 6 \u003d * \u003d * \u003d 34.72 オーム
T 7 \u003d * \u003d * \u003d 220.4 オーム
X 3.4 \u003d 18 + 12 \u003d 30 オーム
| 変化 |
| シート |
| 文書番号。 |
| サイン |
| 日付 |
| シート |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2.4 = = 14.48 オーム
X 1-4 \u003d 9.55 + 14.48 \u003d 24.03 オーム
X 1-5 \u003d 24.03 + 6.4 \u003d 30.34
| 変化 |
| シート |
| 文書番号。 |
| サイン |
| 日付 |
| シート |
| KP.140408.43.06.PZ |
I (3) (k 2) = = = 2.18 kA
I (3) (k 3) = = = 0.26 kA
3.2 K-2 点における単相対地短絡電流の計算。
C1: X 1 \u003d X * s * \u003d 1.6 * \u003d 11.76 オーム
X 2 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.8 * 70 * \u003d 56 オーム
X 3 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.8 * 45 * \u003d 36 オーム
X 4 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.8 * 30 * \u003d 24 オーム
X 5 \u003d X ビート。 *l* \u003d 0.8 * 16 * \u003d 12.8 オーム
X 3.4 \u003d 36 + 24 \u003d 60 オーム
| 変化 |
| シート |
| 文書番号。 |
| サイン |
| 日付 |
| シート |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 2.3.4 \u003d (60 * 56) / (60 + 56) \u003d 28.97 オーム
X 1-4 \u003d 11.76 + 28.97 オーム
| 変化 |
| シート |
| 文書番号。 |
| サイン |
| 日付 |
| シート |
| KP.140408.43.06.PZ |
X 1-6 \u003d 18.74 + 12.8 \u003d 31.54 オーム
X res.0 (k2) \u003d 31.54 オーム
3I 0(k2) = = = 2.16 kA
3.6 K-4 および K-5 点での短絡電流の計算。
| Ub=Umin=96.6kV | Ub=Umax=126kV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X 10 \u003d X s1.2 \u003d X s1.2 cf。 * = 24.03* = 16.96 オーム | X 10 \u003d X s1.2 \u003d X s1.2 cf。 * = 24.03 * = 28.85 オーム | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Xs \u003d Xs cf * \u003d \u003d 16.96 オーム | Xs \u003d Xs cf * \u003d \u003d 28.85 オーム | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X T (-PO) = * = = 41.99 | U から (+ N) \u003d U から名詞。 + \u003d 17.5 + \u003d 18.4 Xt (+ N) \u003d * * \u003d 71.44 オーム | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Znw \u003d 0.3 * 1.5 * \u003d 38.01 オーム | Znw \u003d 0.3 * 1.5 * \u003d 64.8 オーム | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポイントK-4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| フレズ (k4) \u003d Xs + Xtv (-ro) \u003d 16.96 + 41.99 \u003d 58.95 オーム | フレズ（k4）\u003d Xs + Xtv（+ N）\u003d 28.85 + 71.44 \u003d 100.29 オーム | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) 最大 = = 0.95 kA | I (3) 最大 = = 0.73 kA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K-4 点における短絡電流の実際の値は、37 kV の電圧を基準としています。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) 最大 = 0.95 * = 8.74 kA | I (3) 最大 =0.73* =8.76 kA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポイントK-5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 シングルエンド回線保護。 4.1.1 Wラインの相間短絡に対する2段電流保護の計算。 相間短絡による時間遅延のない電流遮断の計算 (I ステージ)。 1) I 1 sz Kots. * I (3) k-3max \u003d 1.2 * 0.26 \u003d 0.31 kA 2）Kch \u003d I（2）k-1min / Is.z。 1 \u003d 2.76 * 0.87 / 0.31 \u003d 7.74 Kch \u003d I (2) k-2min / Is.z. 1 1.5=2.18*0.87/0.31=6.12 3) I (1) c.r. \u003d I (1) cz * Ksh / K1 \u003d 0.31 * 1 / (100/5) \u003d 0.02 kA 4) 電流遮断の応答時間は 0.1s と仮定します。 相間短絡による時間遅延を考慮した最大電流保護の計算 (ステージ II)。 1) I II sz Kots * Ksz / Kv) * Iload.max \u003d (1.2 * 2 / 0.8) * 0.03 \u003d 0.09 kA Iload.max=Snom.t./=6.3/=0.03 kA 2）Kch \u003d 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) MTZ の応答時間は、tr-ra の MTZ との合意条件に従って選択されます。 t II sz \u003d tsz (mtz t-raT) + t \u003d 2 + 0.4 \u003d 2.4s 4.1.2. W線の2段地絡保護の計算。 時間遅延なしのゼロシーケンス遮断電流の計算 (1 段階)。 1) I (1) 0cz 3I0 (1) k-2min / Kch \u003d 2.16 / 1.5 \u003d 1.44 kA 2) I (1) 0cr I0 (1) sz * Ksh / K I \u003d 1.44 * 1 / (100/5) \u003d 0.072 kA 3) 電流遮断の応答時間は 0.1 s と仮定します。 時間遅延を伴うゼロシーケンス電流保護の計算 (2 段階)。 1) I 11 0cz Kots*Inb.max=Kots*Kper*Knb*Icalc.=1.25*1*0.05*0.26=0.02 kA I 11 0cz=60A を受け入れます 4.2 変圧器保護の計算。
設定値は次の 2 つの条件から選択する必要があります。 - 電源トランスの励磁電流の突入からの離調。 - 計算された外部短絡の過渡モードにおける最大一次不平衡電流からの離調。 励磁突入電流からの離調。 電源変圧器が高電圧側からオンになった場合、保護された変圧器の定格電流の振幅に対する励磁電流サージの比は 5 を超えません。これは、励磁電流サージの振幅と保護された変圧器の定格電流の振幅の比に相当します。第 1 高調波の定格電流の実効値は 5 = 7 に等しくなります。 カットオフは、2.5*Idiff./Inom に等しい瞬間値に応答します。 最初の高調波の可能な最小設定は Idiff/Inom=4 で、これは振幅に関して 2.5*4=10 に寄与します。 得られた値を比較すると、瞬時遮断が磁化電流サージの可能性からずれていることがわかります。 計算によると、磁化電流突入の第 1 高調波の実効値は突入振幅の 0.35 を超えないことがわかります。 振幅が定格電流の 7 つの実効値に等しい場合、1 次高調波の実効値は 7*0.35=2.46 となります。 したがって、最小設定が 4 Inom であっても。 カットオフは、励磁電流サージから、および差動電流の第 1 高調波を調整するときに離調されます。 外部短絡による不平衡電流からの調整。
Idiff/Inom Kots*Knb(1)*Ikz.in.max ここで、Knb(1) は、不平衡電流の 1 次高調波の振幅と外部短絡電流の周期成分の減少した振幅の比です。 HV側、LV側ともに2次定格電流5AのCTを使用する場合、Knb(1)=0.7となります。 HV 側に 2 次定格電流 1A の CT を使用する場合は、Knb(1) = 1.0 とします。 離調係数 (Kots) は 1.2 と仮定されます。 Ikz.vn.max - 変圧器の定格電流に対する外部計算短絡電流の比。 貫通電流 Irms が保護されたトランスを通過すると、差動電流が流れる可能性があります。 Idiff.=(Nper*Codn*E+Urpn+fadd.)*Irm=(2*1.0+0.13+0.04)*Irm=0.37*Irm. この式を導出する際、1 つの CT は正確に機能し、2 番目の CT には Idiff に等しい誤差があると想定されました。 制動電流低減率の考え方を紹介します。 Ksn.t.=Ibr./Ickv.=1-0.5*(Nper*Codn.*E + Urpn + fadd) / Ksn.t. \u003d 100 * 1.3 * (2 * 1 * 0.1 + 0.13 + 0.04) / 0.815 \u003d 59 制動特性の 2 番目の限界点: It 2/Inom は、制動特性の 2 番目のセクションのサイズを決定します。 負荷モードおよび同様のモードでは、制動電流は貫通電流と等しくなります。 コイル状の短絡が発生しても一次電流はわずかに変化するだけなので、制動電流はあまり変化しません。 コイル短絡に対する感度を高くするには、2 番目のセクションに定格負荷モード (Im / Inom = 1)、許容される長期過負荷モード (Im / Inom = 1.3) を含める必要があります。 起こり得る短期過負荷のモードも 2 番目のセクション (ATS 後のモーターの自己始動、強力なモーターの始動電流 (存在する場合)) に分類されることが望ましいです。
I g2 / I g1 \u003d 0.15を受け入れます 考慮したネットワークの感度係数を計算します。 ブレーキがない場合の保護の一次トリップ電流: Ic.z \u003d Inom * (I 1 / Inom) \u003d 208 * 0.3 \u003d 62.4 A。 保護の感度をチェックするときは、内部短絡によるブレーキの方向により、ブレーキ電流が存在しないことを考慮します。 LV側二相短絡感度 Kch=730*0.87/62.4=10.18 結論：感度は十分です。 4.3 過負荷保護「Sirius-T」。 過負荷信号設定は次のようにみなされます。 Isz \u003d Kots * Inom / Kv \u003d 1.05 * 3.4 / 0.95 \u003d 3.76、 ここで、離調係数Kots=1.05; このデバイスの戻り係数は Kv = 0.95 です。 定格電流 Inom は、電圧を調整する場合に 5% 増加する可能性を考慮して決定することをお勧めします。 40 MVA 変圧器の場合、HV 側と LV 側の中間分岐の定格 2 次電流は 3.4 A と 3.5 A です。負荷設定の計算値は同じです。 HV側：Ivn \u003d 1.05 * 1.05 * 3.4 / 0.95 \u003d 3.95 A HH側：イン\u003d 1.05 * 1.05 * 3.5 / 0.95 \u003d 4.06 A 変圧器に分割 LV 巻線がある場合、LV 側回路ブレーカーに取り付けられた入力保護装置によって過負荷制御を実行する必要があります。 保護は tсз=6s のタイヤに作動します。
過電流保護の動作パラメータ (設定) の計算は、保護動作電流 (一次) を選択することから構成されます。 リレー動作電流。 また、変流器の設計チェックも行われます。 動作電流の選択。 過電流保護の電流設定は、連続的な過負荷中に保護が作動しないこと、およびメイン ゾーンと冗長ゾーンのあらゆる種類の短絡に対して必要な感度を確保する必要があります。 Isz \u003d Ksz * Ksh / Ktt \u003d 265 * 1 / (300/5) \u003d 4.42 A 過電流保護の感度をチェックします。 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
Isk.n.=Ik.vn*Uvn/Unn=730*(96.58/10)=7050 A 電圧スタート。 10.5kV側に統合電圧スタートを設置した場合の過電流保護の計算。 不足電圧リレーの保護動作の一次電圧は、禁止された負荷モーターのAVRまたはARからオンするときの自己始動電圧からの離調条件と、その後のリレーの復帰を確実にする条件に応じて決定されます。外部短絡がオフになり、次のようになります。 Usz=0.6Unom=0.6*10500=6300V この場合、不足電圧リレーの動作電圧は次のようになります。 Uav=Usz/Kch=0.6*10500/(10500/100)=60V。 リレー RN-54/160 の取り付けを受け付けています 電圧フィルタリレーは負荷モード時の不平衡電圧からの離調条件に応じて保護動作電圧が逆順となります。 U2сз 0.06*Unom=0.06*10500=630V 逆相電圧 フィルタリレー作動電圧。 U2av=U2sz/K U=630/(10500/100)=6V RSN-13フィルターリレーの設定になります。 不足電圧リレーのポイント 5 での短絡時の電圧感度テスト。 KchU=Usz*Kv/Uz.max=6.3*1.2/4.1=1.84 1.2 ここで、Uz.max= 3*I (3) k-4max*Zkw.min= *5280*0.45=4.1kV ここで、I (3) k-4max は、最大動作モード (モード 9) でのケーブル線の端での三相短絡電流です。 - 逆相電圧リレーフィルター用。
ここで、U2z.min=0.5*Unom.n.- *I 2 max*Zkw.min=0.5*10.5-( 2)*0.3*1.5=5.25-2.05 =3.2kV ここで、I 2 max - 最大動作モードでケーブル線の端の2相間で短絡が発生した場合の、保護装置の設置場所での逆相電流。 以下を受け入れることができます。 I 2 max=I (3) k-4.max/2=I (2) k-4.max/2 保護時間遅延の選択は、段階的な原則に従って行われます。 tсz mtz-10=tсз.sv-10+ t=1+0.5=1.5s (РВ-128) tсz mtz-110=tсз.мтз-35+ t=2.3+0.3=2.6 (РВ-0.1) ここで、tсз.св-10 はセクションスイッチ 10 kV の保護応答時間です。 選択レベル t は、タイムリレー RV-0.1 では t=0.3s、タイムリレー RV-128 では t=0.5s が採用されます。
6. 変流器 TFND-110 の 10% 誤差の計算。 変換率＝100/5 推定多重度 10% 誤差: K (10) 計算値=1.1*Is/I1nom.=1.1*1440/100=15.84 誤差 10% の曲線に従って、許容二次荷重 Z2adm が決定されます。 Z2adm.=2オーム Z2adm.=Zp+Rpr+R 0.05 perv. Zp=0.25Ω Z2add.=Zp+Rpr.+Rtrans. RPR \u003d 2-0.25-0.05 \u003d 1.7 オーム q= *l/ Rpr=0.0285*70/1.7=1.17 |