Relay ochrony linii elektrycznej

Definicja relé ochrony linii

Relé ochrony linii to urządzenie chroniące linie systemu elektrycznego przed uszkodzeniami, takimi jak zwarcia i przeciążenia.

Pomiar impedancji (Z) linii przesyłowej odbywa się za pomocą wejść napięcia (V) i prądu (I) z transformatora potencjalnego (PT) i transformatora prądowego (CT). Impedancja jest obliczana przez podzielenie napięcia przez prąd: Z = V/I.

Relé porównuje zmierzony opór z wartościami ustawionymi, które reprezentują maksymalną dopuszczalną impedancję dla normalnej pracy. Jeśli mierzona impedancja jest niższa, występuje uszkodzenie, a relé wysyła sygnał do wyłącznika, aby go odłączyć. Relé może również wyświetlać parametry uszkodzenia, takie jak prąd uszkodzenia, napięcie, opór, reaktancja i odległość uszkodzenia na swoim ekranie.

Odległość uszkodzenia to odległość od relé do miejsca uszkodzenia, szacowana przez pomnożenie zmierzonej impedancji przez impedancję linii na kilometr. Na przykład, jeśli mierzona impedancja wynosi 10 omów, a impedancja linii na kilometr wynosi 0,4 om/km, odległość uszkodzenia wyniesie 10 x 0,4 = 4 km. Poznanie tego pozwala szybko zlokalizować i naprawić uszkodzenie.

Relé ochrony odległościowej

Mierzy impedancję, aby wykryć uszkodzenia, i wysyła sygnał do odłączenia uszkodzonego fragmentu.

Cechy czworoboczne

Relé ochrony odległościowej mogą mieć różne cechy działania, w tym okrągłe, mho, czworoboczne lub wielokątne. Cechy czworoboczne są popularne w nowoczesnych cyfrowych relé ze względu na elastyczność i dokładność w ustawianiu stref ochrony.

Cecha czworoboczna to wykres w kształcie równoległoboku, który definiuje strefę ochrony relé. Wykres ma cztery osie: opór w kierunku naprzód (R F), opór w kierunku wstecz (R B), reaktancja w kierunku naprzód (X F) i reaktancja w kierunku wstecz (X B). Wykres ma również kąt nachylenia, zwany kątem charakterystycznym relé (RCA), który określa kształt równoległoboku.

Cechę czworoboczną można narysować, wykonując następujące kroki:

• Ustaw wartość R F na dodatniej osi X i wartość R B na ujemnej osi X.

• Ustaw wartość X F na dodatniej osi Y i wartość X B na ujemnej osi Y.

• Narysuj linię od R F do X F z nachyleniem RCA.

• Narysuj linię od R B do X B z nachyleniem RCA.

• Ukończ równoległobok, łącząc R F z R B i X F z X B.

Strefa ochrony znajduje się wewnątrz równoległoboku, co oznacza, że jeśli mierzona impedancja mieści się w tej strefie, relé wyzwoli. Cecha czworoboczna może obejmować cztery kwadranty działania:

• Pierwszy kwadrant (wartości R i X są dodatnie): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie indukcyjne i uszkodzenie w kierunku naprzód od relé.

• Drugi kwadrant (R jest ujemny, a X jest dodatni): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie pojemnościowe i uszkodzenie w kierunku wstecz od relé.

• Trzeci kwadrant (wartości R i X są ujemne): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie indukcyjne i uszkodzenie w kierunku wstecz od relé.

• Czwarty kwadrant (R jest dodatni, a X jest ujemny): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie pojemnościowe i uszkodzenie w kierunku naprzód od relé.

Strefy działania

Relé ochrony odległościowej mają różne strefy działania, zdefiniowane przez ustawienia impedancji i opóźnienia czasowe. Te strefy współdziałają z innymi relé, zapewniając ochronę zapasową dla sąsiednich linii przesyłowych.

Typowe strefy działania relé ochrony odległościowej to:

• Strefa 1: Ta strefa obejmuje 80% do 90% długości linii przesyłowej i nie ma opóźnienia czasowego. Zapewnia podstawową ochronę dla uszkodzeń w tej strefie i natychmiastowo wyzwala.

• Strefa 2: Ta strefa obejmuje 100% do 120% długości linii przesyłowej i ma krótkie opóźnienie czasowe (zwykle 0,3 do 0,5 sekundy). Zapewnia ochronę zapasową dla uszkodzeń poza strefą 1 lub na sąsiednich liniach przesyłowych.

• Strefa 3: Ta strefa obejmuje 120% do 150% długości linii przesyłowej i ma dłuższe opóźnienie czasowe (zwykle 1 do 2 sekund). Zapewnia ochronę zapasową dla uszkodzeń poza strefą 2 lub na odległych liniach przesyłowych.

• Niektóre relé mogą również posiadać dodatkowe strefy, takie jak Strefa 4 dla naruszenia obciążenia lub Strefa 5 dla uszkodzeń przekraczających.

Kryteria wyboru

• Wybierz cyfrowe relé zamiast relé elektromechanicznych lub statycznych, aby uzyskać lepszą wydajność, funkcjonalność, elastyczność i diagnostykę.

• Wybierz relé ochrony odległościowej zamiast relé ochrony przeciwprądowej lub różnicowej dla długich lub skomplikowanych linii przesyłowych.

• Wybierz cechy czworoboczne zamiast okrągłych lub mho, aby uzyskać większą dokładność i elastyczność.

• Wybierz niskie-energetyczne wejścia sensorów analogowych zamiast konwencjonalnych wejść prąd/napięcie, aby zmniejszyć rozmiar, wagę i zagrożenia bezpieczeństwa.

• Wybierz relé wykrywające łuki elektryczne zamiast konwencjonalnych relé, aby zapewnić szybsze wyzwolenie i bezpieczeństwo personelu.

Podsumowanie

Relé ochrony linii to kluczowe urządzenia, które chronią linie systemu elektrycznego przed różnymi rodzajami uszkodzeń. Poprzez szybkie wykrywanie i izolowanie uszkodzeń, zapobiegają one uszkodzeniom sprzętu i minimalizują przerwy w dostawie energii, co poprawia niezawodność, bezpieczeństwo i efektywność systemu elektrycznego.

Jednym z najbardziej powszechnych typów relé ochrony linii jest relé ochrony odległościowej, które mierzy impedancję linii przesyłowej, korzystając z wejść napięcia i prądu z odpowiednich transformatorów potencjalnych i prądowych. Porównuje mierzoną impedancję z ustawioną wartością, która reprezentuje maksymalną dopuszczalną impedancję dla normalnej pracy. Jeśli mierzona impedancja jest niższa niż ustawiona wartość, oznacza to, że wystąpiło uszkodzenie na linii przesyłowej, a relé wyśle sygnał do wyłącznika, aby odłączyć uszkodzenie.

Relé ochrony odległościowej może mieć różne cechy działania, takie jak okrągłe, mho, czworoboczne lub wielokątne. Cecha czworoboczna jest popularnym wyborem dla nowoczesnych cyfrowych relé, ponieważ oferuje większą elastyczność i dokładność w ustawianiu stref ochrony.

Cecha czworoboczna to wykres w kształcie równoległoboku, który definiuje strefę ochrony relé. Wykres ma cztery osie: opór w kierunku naprzód (R F), opór w kierunku wstecz (R B), reaktancja w kierunku naprzód (X F) i reaktancja w kierunku wstecz (X B). Wykres ma również kąt nachylenia, zwany kątem charakterystycznym relé (RCA), który określa kształt równoległoboku.