Kā notiek elektropārvades līniju releju aizsardzība

Nepārtraukta un uzticama elektroenerģijas transportēšana līdz patērētājiem ir viens no galvenajiem uzdevumiem, ko pastāvīgi risina enerģētiķi. Lai to nodrošinātu, tika izveidoti elektrotīkli, kas sastāv no sadales apakšstacijām un savienojošām elektrolīnijām. Lai pārvietotu enerģiju lielos attālumos, tiek izmantoti balsti, pie kuriem tiek piekārti savienojošie vadi. Tie ir izolēti starp sevi un zemi ar apkārtējā gaisa slāni. Šādas līnijas pēc izolācijas veida sauc par gaisvadu līnijām.

Ja attālums līdz transporta maģistrālei ir mazs vai drošības apsvērumu dēļ elektrolīniju nepieciešams paslēpt zemē, tad tiek izmantoti kabeļi.

Gaisvadu un kabeļu elektrolīnijas pastāvīgi atrodas zem sprieguma, kura vērtību nosaka elektrotīkla uzbūve.

Elektrības līniju relejaizsardzības mērķis

Izolācijas atteices gadījumā jebkurā vietā uz kabeļa vai pagarinātas gaisvadu līnijas, līnijai pievadītais spriegums rada noplūdi vai īssavienojuma strāvu caur bojāto posmu.

Izolācijas pārrāvuma iemesli var būt dažādi faktori, kas spēj novērst vai turpināt to postošo ietekmi. Piemēram, stārķis, lidojot starp gaisvadu elektrolīnijas vadiem, ar spārniem izveido fāzu ķēdi un apdegumus, krītot tuvumā.

Vai arī koks, kas aug ļoti tuvu balstam, vētras laikā vēja brāzmas nogāza uz vadiem un izraisīja to īssavienojumu.

Pirmajā gadījumā īssavienojums notika uz īsu laiku un pazuda, bet otrajā gadījumā izolācijas pārkāpums bija ilgstošs, un tas bija jānovērš apkopes personālam.

Šādi bojājumi var radīt lielu kaitējumu spēkstacijām. Iegūto īssavienojumu strāvām ir milzīga siltumenerģija, kas var sadedzināt ne tikai elektrolīniju vadus, bet arī iznīcināt elektroenerģijas apakšstaciju elektroiekārtas.

Šo iemeslu dēļ visi elektrolīniju bojājumi ir nekavējoties jānovērš. Tas tiek panākts, noņemot spriegumu no bojātās līnijas barošanas pusē. Ja šāda elektrolīnija saņem strāvu no abām pusēm, tad abām ir jāatslēdz strāva.

Visu elektrolīniju stāvokļa elektrisko parametru pastāvīgas uzraudzības un sprieguma noņemšanas no tām funkcijas avārijas situācijās tiek piešķirtas sarežģītām tehniskajām sistēmām, kuras tradicionāli sauc par releja aizsardzību.

Īpašības vārds "relejs" ir atvasināts no elementārās bāzes, kas balstīta uz elektromagnētiskajiem relejiem, kuru konstrukcijas radās līdz ar pirmo elektropārvades līniju parādīšanos un tiek pilnveidotas līdz mūsdienām.

Moduļu aizsargierīces, plaši ieviestas enerģētiķu praksē pamatojoties uz mikroprocesoru tehnoloģiju un datortehnoloģiju neizslēdz pilnīgu releja ierīču nomaiņu un saskaņā ar iedibinātajām tradīcijām tiek ieviestas arī releju aizsardzības ierīcēs.

Releja aizsardzības principi

Tīkla uzraudzības iestādes

Lai uzraudzītu elektrolīniju elektriskos parametrus, ir nepieciešami instrumenti to mērīšanai, kas spēj pastāvīgi uzraudzīt jebkādas novirzes no normālā režīma tīklā un vienlaikus atbilst drošas ekspluatācijas nosacījumiem.

Elektrolīnijās ar visiem spriegumiem šī funkcija tiek piešķirta mērtransformatoriem.Tos iedala transformatoros:

• strāva (TT);

• spriegums (VT).

Tā kā aizsargdarbības kvalitātei ir primāra nozīme visas elektriskās sistēmas uzticamībā, tad mērīšanas CT un VT tiek izvirzītas paaugstinātas prasības darbības precizitātei, ko nosaka to metroloģiskās īpašības.

Mērtransformatoru precizitātes klases izmantošanai relejaizsardzības un automatizācijas ierīcēs (releja aizsardzība un automatizācija) ir standartizētas ar vērtībām «0,5», «0,2» un «P».

Instrumentu sprieguma transformatori

Vispārējs skats par sprieguma transformatoru uzstādīšanu 110 kV gaisvadu līnijā ir parādīts zemāk esošajā fotoattēlā.

Šeit redzams, ka VT nav uzstādīti nekur pa pagarinājuma līniju, bet gan uz elektriskās apakšstacijas sadales. Katrs transformators ar primārajiem spailēm ir savienots ar atbilstošo gaisvadu līnijas un zemējuma ķēdes vadītāju.

No sekundārajiem tinumiem pārveidotais spriegums tiek izvadīts caur slēdžiem 1P un 2P caur atbilstošajiem strāvas kabeļa vadītājiem. Izmantošanai aizsargierīcēs un mērierīcēs sekundārie tinumi ir savienoti saskaņā ar "zvaigžņu" un "trīsstūra" shēmu, kā parādīts fotoattēlā VT-110 kV.

Samazināt sprieguma zudums un precīza releja aizsardzības darbība, tiek izmantots speciāls barošanas kabelis un tiek izvirzītas paaugstinātas prasības tā uzstādīšanai un darbībai.

Mērīšanas VT ir izveidoti katram līnijas sprieguma veidam, un tos var pārslēgt pēc dažādām shēmām, lai veiktu konkrētus uzdevumus. Bet tie visi darbojas pēc vispārējā principa, proti, pārvades līnijas sprieguma lineāro vērtību pārveido par sekundāro vērtību 100 volti, precīzi kopējot un uzsverot visas primāro harmoniku īpašības noteiktā mērogā.

VT transformācijas koeficientu nosaka primāro un sekundāro ķēžu līnijas spriegumu attiecība. Piemēram, aplūkotajai 110 kV gaisvadu līnijai raksta šādi: 110000/100.

Instrumentu strāvas transformatori

Šīs ierīces arī pārveido primārās līnijas slodzi sekundārajās vērtībās, maksimāli atkārtojot primārās strāvas harmonikas izmaiņas.

Ērtākai elektroiekārtu ekspluatācijai un apkopei tās tiek uzstādītas arī uz apakšstaciju sadales ierīcēm.

Strāvas transformatori Tie ir iekļauti gaisvadu līnijas ķēdē savādāk nekā VT: tie ar primāro tinumu, ko parasti attēlo tikai viens pagrieziens līdzstrāvas vada veidā, tiek vienkārši sagriezti katrā līnijas fāzes vadā.To var skaidri redzēt iepriekš redzamajā fotoattēlā.

CT transformācijas koeficientu nosaka pēc nominālo vērtību atlases attiecības elektropārvades līnijas projektēšanas stadijā. Piemēram, ja elektropārvades līnija ir paredzēta 600 ampēru pārvadīšanai un 5 A tiks noņemta no CT sekundārā, tad tiek izmantots apzīmējums 600/5.

Elektroenerģijā tiek pieņemti divi standarti izmantoto sekundāro strāvu vērtībām:

• 5 A visiem CT līdz 110 kV ieskaitot;

• 1 A līnijām 330 kV un augstāk.

Sekundārie TT tinumi ir savienoti savienošanai ar aizsargierīcēm saskaņā ar dažādām shēmām:

• pilna zvaigzne;

• nepilnīga zvaigzne;

• trīsstūris.

Katram savienojumam ir savas specifiskās īpašības, un tos izmanto noteiktiem aizsardzības veidiem dažādos veidos. Piemērs strāvas transformatoru un strāvas releja spoļu savienošanai ar pilnas zvaigznes ķēdi ir parādīts fotoattēlā.

Šis ir vienkāršākais un visizplatītākais harmoniskais filtrs, ko izmanto daudzās aizsargreleja ķēdēs. Tajā katras fāzes strāvas tiek kontrolētas ar atsevišķu tāda paša nosaukuma releju, un visu vektoru summa iet caur spoli, kas iekļauta kopējā neitrālajā vadā.

Strāvas un sprieguma mērīšanas transformatoru izmantošanas metode ļauj precīzā mērogā pārnest uz barošanas iekārtām notiekošos primāros procesus uz sekundāro ķēdi, lai tos izmantotu releja aizsardzības aparatūrā un izveidotu loģikas darbības algoritmus. ierīces avārijas iekārtu procesu likvidēšanai.

Iestādes saņemtās informācijas apstrādei

Releja aizsardzībā galvenais darba elements ir relejs — elektriskā ierīce, kas veic divas galvenās funkcijas:

• uzrauga novērotā parametra kvalitāti, piemēram, strāvu, un normālā režīmā tas stabili uztur un nemaina savas kontaktu sistēmas stāvokli;

• kad tiek sasniegta kritiskā vērtība, ko sauc par iestatīto punktu vai reakcijas slieksni, tā nekavējoties pārslēdz savu kontaktu stāvokli un paliek šajā stāvoklī, līdz novērotā vērtība atgriežas normālā diapazonā.

Strāvas un sprieguma releju pārslēgšanas ķēžu veidošanas principi sekundārajās ķēdēs palīdz izprast sinusoidālo harmoniku attēlojumu pēc vektoru lielumiem ar to attēlojumu kompleksā plaknē.

Attēla apakšējā daļā ir parādīta vektoru diagramma tipiskam sinusoīdu sadalījuma gadījumam trīs fāzēs A, B, C patērētāju barošanas avota darbības režīmā.

Strāvas un sprieguma ķēžu stāvokļa uzraudzība

Daļēji sekundāro signālu apstrādes princips ir parādīts CT un releja tinumu ieslēgšanas shēmā saskaņā ar ORU-110 pilnās zvaigznes un VT shēmu. Šī metode ļauj pievienot vektorus šādos veidos.

Releja spoles iekļaušana jebkurā no šo fāžu harmonikām ļauj pilnībā kontrolēt tajā notiekošos procesus un avārijas gadījumā izslēgt ķēdi no darbības. Lai to izdarītu, pietiek ar piemērotu strāvas vai sprieguma releja ierīču dizainu.

Iepriekš minētās shēmas ir īpašs gadījums dažādu filtru daudzpusīgai izmantošanai.

Caur līniju ejošās jaudas kontroles metodes

Releja aizsardzības ierīces kontrolē jaudas vērtību, pamatojoties uz visu to pašu strāvas un sprieguma transformatoru rādījumiem.Šajā gadījumā tiek izmantotas labi zināmas formulas un kopējās, aktīvās un reaktīvās jaudas attiecības starp tām un to vērtībām, kas izteiktas ar strāvu un spriegumu vektoriem.

Saprotams, ka strāvas vektoru veido līnijas pretestībai pielietotais emf, un tas vienādi pārvar tās aktīvo un reaktīvo daļu. Bet tajā pašā laikā sadaļās ar komponentiem Ua un Up notiek sprieguma kritums saskaņā ar likumiem, ko apraksta sprieguma trīsstūris.

Jaudu var pārsūtīt no viena līnijas gala uz otru un pat apgriezt, transportējot elektrību.

Izmaiņas tās virzienā ir šādas:

• slodžu pārslēgšana, ko veic apkalpojošais personāls;

• jaudas svārstības sistēmā pāreju un citu faktoru ietekmes dēļ;

• avārijas režīmu rašanās.

Strāvas releji (PM), kas darbojas kā daļa no releju aizsardzības un automatizācijas sistēmas, ņem vērā svārstības tā virzienos un ir konfigurēti darboties, kad tiek sasniegta kritiskā vērtība.

Līnijas pretestības kontroles metodes

Releja aizsardzības ierīces, kas aprēķina attālumu līdz īssavienojuma vietai, pamatojoties uz elektriskās pretestības mērījumiem, sauc par attāluma vai DZ aizsardzību. Viņi savā darbā izmanto arī strāvas un sprieguma transformatoru ķēdes.

Lai izmērītu pretestību, izmantojiet Oma likuma izpausmeaprakstīts aplūkojamai ķēdes sadaļai.

Kad sinusoidālā strāva iet caur aktīvo, kapacitatīvo un induktīvo pretestību, sprieguma krituma vektors uz tiem novirzās dažādos virzienos. Tas tiek ņemts vērā aizsargreleja darbībā.

Saskaņā ar šo principu releju aizsardzības un automatizācijas ierīcēs darbojas daudzu veidu rezistoru releji (RS).

Līnijas frekvences kontroles metodes

Lai saglabātu pa elektropārvades līniju pārraidītās strāvas harmoniku svārstību perioda stabilitāti, tiek izmantoti frekvences vadības releji. Tie darbojas pēc principa, ka iebūvētā ģeneratora radītais atskaites sinusoidālais vilnis tiek salīdzināts ar lineāro mērtransformatoru iegūto frekvenci.

Pēc šo divu signālu apstrādes frekvences relejs nosaka novērotās harmonikas kvalitāti un, sasniedzot iestatīto vērtību, maina kontaktu sistēmas pozīciju.

Līnijas parametru kontroles iespējas ar digitālo aizsardzību

Mikroprocesoru izstrāde, kas aizstāj releju tehnoloģijas, arī nevar darboties bez sekundārajām strāvu un spriegumu vērtībām, kas tiek noņemtas no mērīšanas transformatoriem TT un VT.

Digitālo aizsardzību darbībai informāciju par sekundāro sinusoidālo vilni apstrādā ar paraugu ņemšanas metodēm, kas sastāv no augstas frekvences uzlikšanas analogam signālam un kontrolējamā parametra amplitūdas fiksēšanas grafiku krustpunktā.

Pateicoties mazajam paraugu ņemšanas solim, ātrajām apstrādes metodēm un matemātiskās aproksimācijas metodes izmantošanai, tiek iegūta augsta sekundāro strāvu un spriegumu mērījumu precizitāte.

Šādi aprēķinātās skaitliskās vērtības tiek izmantotas mikroprocesoru ierīču darbības algoritmā.

Releja aizsardzības un automatizācijas loģiskā daļa

Pēc tam, kad pa elektrolīniju pārvadītās elektroenerģijas strāvu un spriegumu sākotnējās vērtības ir modelētas, izmantojot mērīšanas transformatorus, kas atlasīti apstrādei ar filtriem un ko uztver releja ierīču jutīgie orgāni attiecībā uz strāvu, spriegumu, jaudu, pretestību un frekvenci, pienāk kārta loģisko releju ķēdēm.

To konstrukcija ir balstīta uz relejiem, kas darbojas no papildu pastāvīga, rektificēta vai mainīga sprieguma avota, ko sauc arī par operatīvu, un ar to barotās ķēdes darbojas. Šim terminam ir tehniska nozīme: ļoti ātri, bez liekas kavēšanās veikt to pārslēgšanu.

Loģiskās ķēdes darbības ātrums lielā mērā nosaka avārijas izslēgšanas ātrumu un līdz ar to arī tās destruktīvo seku pakāpi.

Darbības ķēdēs strādājošos relejus, veicot savus uzdevumus, sauc par starpposma relejiem: tie saņem signālu no mērīšanas aizsargierīces un pārraida, pārslēdzot savus kontaktus uz izpildinstitūcijām: izejas relejiem, solenoīdiem, elektromagnētiem strāvas slēdžu atslēgšanai vai aizvēršanai. .

Starprelejiem parasti ir vairāki kontaktu pāri, kas darbojas, lai izveidotu vai pārtrauktu ķēdi. Tos izmanto, lai vienlaikus reproducētu komandas starp dažādām releja aizsardzības ierīcēm.

Relejaizsardzības darbības algoritmā nereti tiek ieviesta aizkave, lai nodrošinātu selektivitātes principu un veidotu noteikta algoritma secību. Iestatīšanas laikā tas bloķē aizsardzības darbību.

Šī aizkaves ievade tiek izveidota, izmantojot īpašus laika relejus (RV), kuriem ir pulksteņa mehānisms, kas ietekmē to kontaktu ātrumu.

Releja aizsardzības loģiskā daļa izmanto vienu no daudzajiem algoritmiem, kas paredzēti dažādiem gadījumiem, kas var rasties noteiktas konfigurācijas un sprieguma elektropārvades līnijā.

Piemēram, mēs varam sniegt tikai dažus divu releju aizsardzības loģikas darbības nosaukumus, pamatojoties uz strāvas līnijas strāvas vadību:

• strāvas pārtraukums (ātruma indikators) bez kavēšanās vai ar aizturi (garantē RF selektivitāti), ņemot vērā jaudas virzienu (sakarā ar RM releju) vai bez tā;

• pārstrāvas aizsardzību var nodrošināt ar tādām pašām vadības ierīcēm kā atvienošanai, ar vai bez līnijas zemsprieguma pārbaudēm.

Releja aizsardzības loģikas darbībā bieži tiek ieviesti dažādu ierīču automatizācijas elementi, piemēram:

• vienfāzes vai trīsfāžu strāvas slēdža atkārtota aizvēršana;

• rezerves barošanas avota ieslēgšana;

• paātrinājums;

• biežuma izkraušana.

Līnijas aizsardzības loģisko daļu var veikt nelielā releju nodalījumā tieši virs barošanas slēdža, kas raksturīgs ārējai pilnīgai sadales iekārtai (KRUN) ar spriegumu līdz 10 kV, vai releju telpā aizņem vairākus 2x0,8 m paneļus. .

Piemēram, 330 kV līnijas aizsardzības loģiku var novietot uz atsevišķiem aizsardzības paneļiem:

• rezerve;

• DZ — tālvadības pults;

• DFZ — diferenciālā fāze;

• VCHB — augstfrekvences bloķēšana;

• OAPV;

• paātrinājums.

Izvades shēmas

Izejas ķēdes kalpo kā lineārās releja aizsardzības pēdējais elements, kuru loģika balstās arī uz starpreleju izmantošanu.

Izejas ķēdes veido līniju slēdžu darbības kārtību un nosaka mijiedarbību ar blakus savienojumiem, ierīcēm (piemēram, slēdža atteices aizsardzība — slēdža avārijas atslēgšana) un citiem releja aizsardzības un automatizācijas elementiem.

Vienkāršai līnijas aizsardzībai var būt tikai viens izejas relejs, kas izslēdz slēdzi. Sarežģītās sistēmās ar sazarotu aizsardzību tiek izveidotas īpašas loģiskās shēmas, kas darbojas pēc noteikta algoritma.

Galīgā sprieguma noņemšana no līnijas avārijas gadījumā tiek veikta, izmantojot strāvas slēdzi, kas tiek aktivizēts ar izslēdzošā elektromagnēta spēku. Tās darbībai tiek piegādātas īpašas spēka ķēdes, kas spēj izturēt spēcīgas slodzes.Ki.