Захист питаючих ліній

Захист ліній живлення

Визначення

Захист ліній живлення означає захист електричних ліній від аварій для забезпечення безперервного постачання електроенергії. Лінії живлення передають електроенергію від підстанцій до споживачів. Враховуючи їх ключову роль у мережі розподілу електроенергії, захист ліній від різних типів аварій має найвищий пріоритет. Основні вимоги до захисту ліній живлення такі:

• Селективне відключення: Під час короткого замикання повинен відкритися лише автоматичний вимикач, найближчий до місця аварії, тоді як всі інші автоматичні вимикачі мають залишатися закритими. Це мінімізує вплив на постачання електроенергії та зменшує масштаб відключень.

• Резервний захист: У разі, якщо автоматичний вимикач, найближчий до місця аварії, не відкривається, сусідні автоматичні вимикачі повинні діяти як резервний захист, щоб ізоляцію відрізка з аварією. Ця надлишковість забезпечує надійність загальної системи.

• Оптимальна реакція реле: Час роботи захисних реле повинен бути мінімізований, щоб підтримувати стабільність системи, при цьому запобігаючи непотрібному відключенню здорових ліній. Цей баланс є важливим для ефективного управління аваріями.

Часово-градуйований захист

Часово-градуйований захист — це схема, яка передбачає послідовне встановлення часів роботи реле. Цей підхід забезпечує, що при виникненні аварії буде ізольовано лише найменший можливий ділянку електричної системи, що мінімізує перебої в постачанні електроенергії. Практичні застосування часово-градуйованого захисту описані нижче.

Захист радіальних ліній живлення

Радіальна система живлення характеризується одностороннім напрямком потоку енергії, що йде від генератора або джерела живлення до споживача. Однак, ця система має значну недолік: у разі аварії зберігання безперервності постачання електроенергії на стороні споживача стає проблематичним.

У радіальній системі, де кілька ліній живлення підключені поспіль, як показано на малюнку, мета полягає у тому, щоб ізольувати найменшу можливу частину системи при виникненні аварії. Часово-градуйований захист ефективно досягає цієї мети. Система захисту від перевантаження налаштована так, що чим далі знаходиться реле від генеруючої станції, тим менший його час роботи. Цей ієрархічний механізм встановлення часу забезпечує, що аварії вилучаються якомога ближче до джерела проблеми, зменшуючи вплив на решту системи.

При аварії на SS4, реле OC5 повинно бути першим, що працює, а не будь-яке інше реле. Це означає, що час роботи реле OC4 має бути коротшим, ніж час роботи реле OC3, і так далі. Це чітко демонструє необхідність правильного часовго градуєвання для цих реле. Мінімальний інтервал часу між двома сусідніми автоматичними вимикачами визначається сумою їх власних часів відключення та невеликої безпекової маржі.

Для загальновживаних автоматичних вимикачів, мінімальний дискримінаторний час між вимикачами під час налаштування становить приблизно 0.4 секунди. Часові налаштування для реле OC1, OC2, OC3, OC4 та OC5 встановлені як 0.2 секунди, 1.5 секунди, 1.5 секунди, 1.0 секунда, 0.5 секунди та моментально відповідно. Окрім системи часовго градуєвання, важливо, щоб час роботи при серйозних аваріях був мінімізований. Це можна досягти шляхом паралельного підключення фузів з обмеженням часу до катушок відключення.

Захист паралельних ліній живлення

Паралельні з'єднання ліній живлення використовуються головним чином для забезпечення безперервного постачання електроенергії та розподілу навантаження. При аварії на захищеній лінії, захисне пристрій ідентифікує та ізольує аварійну лінію, дозволяючи іншим лініям негайно прийняти збільшене навантаження.

Один з найпростіших та найефективніших методів захисту реле в паралельних системах живлення включає використання реле перевантаження з оберненими характеристиками часу на відправному кінці, поєднаних з моментальними реле протипотоку або напрямковими реле на приймальному кінці, як показано на малюнку нижче. Ця конфігурація дозволяє швидке та точне виявлення та ізоляцію аварій, підвищаючи загальну надійність та стабільність паралельної системи живлення.

При серйозній аварії F на будь-якій з ліній, енергія буде потрапляти в аварію з обох кінців лінії. В результаті, напрямок потоку енергії через реле в точці D зміниться, що спричинить відкриття реле.

Потім надмірний струм буде обмежений точкою B до моменту, поки реле перевантаження активується та відключає автоматичний вимикач. Ця дія повністю ізольує аварійну лінію, дозволяючи продовжити постачання електроенергії через здорову лінію. Проте, цей метод ефективний лише тоді, коли аварія достатньо серйозна, щоб змінити напрямок потоку енергії в точці D. Тому, диференційний захист вводиться додатково до захисту від перевантаження на обох кінцях лінії, щоб підвищити надійність системи захисту.

Захист кільцевої системи

Кільцева система — це взаємозв'язана мережа, яка з'єднує ряд електростанцій через кілька маршрутів. У цій системі, напрямок потоку енергії може бути регулюваний, особливо коли використовуються взаємозв'язки.

Основна схема такої системи показана на малюнку нижче, де G позначає генеруючу станцію, а A, B, C та D — підстанції. На генеруючій станції потік енергії йде в одному напрямку, тому реле перевантаження з затримкою не потрібні. Реле перевантаження з затримкою встановлюються на кінцях підстанцій. Ці реле відключаються лише тоді, коли потік надмірного струму йде від підстанцій, які вони захищають, забезпечуючи селективну ізоляцію аварій та підтримуючи стабільність кільцевої системи.

При переході по кільцю в напрямку GABCD, реле на дальній стороні кожного пункту налаштовані з поступовою зменшеною затримкою. На генеруючій станції затримка встановлена на 2 секунди; на пунктах A, B та C, налаштування становлять 1.5 секунди, 1.0 секунду та 0.5 секунди відповідно, а реле на наступному релевантному пункті працює моментально. Аналогічно, при руху по кільцю в протилежному напрямку, реле на вихідних сторонах налаштовані відповідно до відповідної затримки.

У разі аварії в точці F, енергія потрапляє до аварії через два окремі шляхи: ABF та DCF. Запускаються реле, розташовані між підстанцією B та точкою аварії F, а також між підстанцією C та точкою аварії F. Ця конфігурація забезпечує, що при аварії на будь-якому відрізку кільцевої системи будуть запущені лише релевантні реле на цьому конкретному відрізку. В результаті, незадіяні відрізки системи можуть продовжувати роботу без переривань, підтримуючи цілісність та надійність загальної мережі розподілу електроенергії.